大型沉箱出運及其安裝工藝的研究

張龍強

摘 要：大型沉箱是我國建設重力式深水碼頭的主要構件，其制造、安裝已經(jīng)成為建設碼頭工程的重點。本文針對大型沉箱出運、安裝過程中存在的問題，對建設碼頭過程中大型沉箱的出運及安裝的具體施工工藝進行研究，希望能夠對類似的工程建設提供參考性建議。

關鍵詞：大型沉箱；出運工藝；安裝工藝；研究

中圖分類號：U655 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）3-0065-02

重力式碼頭沉箱在我國水工建筑中得到廣泛的應用。具有操作性能強、整體穩(wěn)定性高、施工進度快等特點，如何能夠在沉箱施工中控制整體工程的施工質量，是目前施工人員需要探討的問題。基于此，本文結合實例對沉箱出運及安裝工藝進行了詳細的探討，提出相關沉箱出運、安裝工藝方面的有效施工措施，希望能夠對我國今后的重力式碼頭建設項目帶來一定的參考價值。

1 工程概述

某島的填島項目工程標段護岸的總長度為11.157km，其沉箱護岸長度達9802m，本標段共有沉箱553個，且沉箱規(guī)格不同，1000噸以上的有276個，1000噸以下的有277個，最大沉箱重1726噸，是整個項目的沉箱安裝的難點。

2 施工條件

2.1 沉箱的出運

根據(jù)表1提供的起重船規(guī)模信息，為滿足起重船滿載時的吃水要求，需要在碼頭前沿設置150m×80m疏浚標高-4.0m的吊裝深水作業(yè)區(qū)。為保證小沉箱的出運，轉運場長200m、寬20m；疏浚標高-1.5m。

2.2 沉箱的安裝

施工期間的潮位在0.3-2.6m區(qū)間。港池區(qū)的深度為-4.0m，島體區(qū)最淺區(qū)域清淺標高-3.5m，小起重船的滿載吃水為4.0m，根據(jù)施工的自然條件，施工隊可等潮位升至1.0m以上時，對沉箱的進行安裝施工。

3 沉箱出運的施工方案

3.1 出運前準備工作

（1）進行拆卸底模工作，并對沉箱底部及邊角進行檢查，若有棱角需要清除。

（2）檢查沉箱內腔是否存留積水，若積水高度h>10cm，必須將水抽出，以防箱體重心受積水的影響發(fā)生偏移。

（3）對各個牽引系統(tǒng)逐項認真檢查，排除一切施工隱患。

（4）檢查空壓機、氣囊運轉是否正常。

（5）清理拖運通道，保持場地進行整平。

（6）在頂升坑安裝千斤頂，并在離底座20cm左右處墊放枕木進行起箱。

（7）按照標準擺放氣囊，且氣囊擺放要對稱、均勻。

（8）利用鋼絲繩將沉箱系牢固，鋼絲繩調整整齊后連接牽引繩和溜尾鋼絲繩。

3.2 沉箱牽引出運

3.2.1 系牽引及溜尾鋼絲繩

將牽引和機動滑輪組與鋼絲繩系好，并啟動滑輪機使各鋼絲繩處于剛拉伸狀態(tài)，并緩慢放松。

3.2.2 氣囊的初充氣

初充氣：連接充氣管后進行充氣，初充氣時要做到緩慢、均勻，使每個氣囊都保持相同的充氣壓力，分壓達到共同承受沉箱重量的目的。

3.2.3 氣囊充氣，將沉箱頂離枕木

對稱、緩慢地向氣囊中繼續(xù)充氣（可以利用閥門進行調控），最終使沉箱呈現(xiàn)直立的狀態(tài)，當沉箱底面受內部壓強影響而脫離枕木時，可停止充氣，并將枕木撤離。

3.3 沉箱橫移

3.3.1 把充完氣囊的沉箱提升運行高度，并進行沉箱的橫移

檢查各個氣囊中的壓力值，使氣囊保持同一高度。施工指揮人員檢查各項指標無誤后，可以命令啟動牽引卷揚機組，拉緊牽引鋼絲繩，沉箱處于移運臨界狀態(tài)時，需暫停牽引，確保鋼絲繩張緊程度在可控范圍內，各滑輪組、導向輪的轉動靈活性正常，氣囊內氣壓值平穩(wěn)及沉箱擺放水平后，再次啟動溜尾卷揚機組，使溜尾鋼絲繩稍處于較為松弛狀態(tài)，指揮員可以命令操作人員拉動沉箱，并緩慢向前移動。移運時，仍要時刻觀察沉箱的平穩(wěn)狀況，并跟進溜尾鋼絲繩，既不與牽引繩形成反向作用力，又能保證沉箱不會向前傾斜。

3.3.2 移運中氣囊交替

在沉箱前移的過程中，在沉箱前端與第一根氣囊中心1.8～2.2m（具體還要根據(jù)實際情況確定）處擺放氣囊并進行充氣，充氣時要注意氣囊全部張開，且P≤0.04MPa左右后，再進行沉箱橫移。

還有特別注意的是，在沉箱前進方向過程中需要始終保持1～2根工作氣囊，當沉箱橫移走偏時，必須及時調整。當沉箱后面的氣囊逐漸接近沉箱尾部（按移動方向）時，快速進行排氣，并保持沉箱處于直立的狀態(tài)。氣囊放氣完畢后將氣囊搬運到沉箱前面預定位置做備用，重復步驟直到橫移完成。

4 沉箱安裝的施工方案

考慮到重力式碼頭建設所在地與沉箱預制現(xiàn)場距離較遠，選用起重船吊拖的實施工藝，即將沉箱由1800t和600t的起重船在浮吊過程中，船頭經(jīng)加固后由拖輪夾靠船體兩側拖帶之沉箱預制現(xiàn)場，其重要施工流程如下：起重船在拖輪的拖帶下到達沉箱預制場→起重工登上沉箱上的施工平臺→沉箱的加固措施→拖輪拖至安裝現(xiàn)場→起重船拋錨定位→沉箱在起重船的作用下注水下沉。

4.1 沉箱的出運及安裝的具體施工流程

（1）起重船在拖輪的作用下到達沉箱預制現(xiàn)場；且拋錨及系纜都由拋錨艇配合完成。

（2）起重船利用錨機張、放纜繩，并移向預制場地岸線碼頭，調整起重船的吊鉤位置，當位于沉箱重心正上方時，停止操作。

（3）起重工利用起重船施設將吊索與沉箱的吊孔相連接，并檢查安裝是否牢固。

（4）起重船升起吊鉤，使沉箱穩(wěn)定后在進行起重船的倒退。

（5）起重船解開岸邊的纜繩，并起錨，在拖輪的作用力下，到達安裝現(xiàn)場。

（6）起重船到達安裝現(xiàn)場后利用拋錨艇在作業(yè)場地前后各拋2個八字錨。

（7）起重船通過錨機張、放纜繩，并移動至固定安裝的位置。

（8）起重船緩慢放下纜繩，沉箱下沉超過入水口位置后，通過隔倉間的通水孔向整個沉箱體系進行充水，并在纜繩的控制下，保持沉箱各倉間的水位差的偏差在要求的范圍內，從而控制沉箱地穩(wěn)定下沉。

（9）當沉箱下沉至距基礎高10cm位置時，由測量人員對其精準度進行技術測量，控制沉箱下沉后的位置，若下沉后的位置不符合原有的要求，則需要操作人員將沉箱提起10cm，重新進行沉放工作，進一步滿足工程需求。

（10）起重工在水上利用牽引繩解開吊索具，起重船提升吊索具至水面以上，沉箱安裝完成。

（11）最后在拖輪的拖動下，將起重船拖帶至預制場區(qū)域。

（12）沉箱內回填。

在經(jīng)過上述一系列的沉箱出運及安裝的施工操作之后，施工方需要安排潛水員對沉箱進行回填工作。對注水孔進行填堵，并迅速組織抽砂船在低潮階段將露出水面的沉箱進行回填砂工作，以確保施沉箱安裝的完全性和安全性。在進行沉箱內回填的過程中，其選用的回填砂采用定量對稱、輪流吹填的施工工藝，力求各個隔水倉內砂體均勻，并利用水砣對填砂標高進行測控，一般不允許箱內的各倉內的回填高度不超過1.0m。

5 總結

沉箱結構是建設重力式碼頭的主要組成構件，其出運與安裝的施工質量直接能夠影響到整個工程的施工質量。施工人員在沉箱施工中須對每一道工序的施工質量進行嚴格把關，確保工程的穩(wěn)定性和安全性。上述所提出與沉箱出運、安裝工藝有關的具體施工措施，希望能夠對類似的工程建設提供參考性建議。

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