港口大型沉箱無掩護(hù)海域安裝技術(shù)

劉贊旸

（中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司第三工程分公司， 山東 青島 266000）

經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展之下，擴(kuò)大了我國(guó)碼頭工程建設(shè)規(guī)模，既有碼頭的優(yōu)質(zhì)岸線已經(jīng)得到深度開發(fā)，面對(duì)大量貨品運(yùn)輸需求時(shí)存在運(yùn)力不足的情況，碼頭建設(shè)逐步朝著外海發(fā)展[1]，所在區(qū)域海況更為復(fù)雜，沉箱規(guī)格也隨之加大，針對(duì)此時(shí)的沉箱安裝技術(shù)展開探討極具必要性。

1 工程概況

某港口沉箱安裝位于外海區(qū)，與天然岸線間距達(dá)1km以上，該處水深普遍達(dá)30m，所用沉箱規(guī)格為23.45m×15.95m×18.5m，重3613t，整個(gè)施工作業(yè)均采取浮游安裝的方式。基于4200t半潛駁完成沉箱的運(yùn)輸作業(yè)，轉(zhuǎn)移至施工現(xiàn)場(chǎng)后通過下潛坑下潛，在2臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備的輔助下順利牽引沉箱出駁，輔以固定措施，在施工現(xiàn)場(chǎng)為低平潮時(shí)基于灌水下沉的方式順利完成沉箱安裝作業(yè)。

2 施工流程

遵循如下流程有序完成各環(huán)節(jié)施工作業(yè)：沉箱轉(zhuǎn)移至現(xiàn)場(chǎng)→半潛駁定位下潛→定位駁錨機(jī)牽引沉箱→沉箱進(jìn)入基床→帶纜定位→準(zhǔn)確完成沉箱安裝作業(yè)。

3 施工技術(shù)

3.1 沉箱安裝

3.1.1 沉箱出半潛駁

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在高平潮時(shí)期水流處于相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)的時(shí)候沉箱出半潛駁較為適宜。注重半潛駁下潛時(shí)間的控制，在高潮位前5h便要實(shí)行注水下潛措施，順利完成沉箱出半潛駁施工作業(yè)。

3.1.2 沉箱懸浮

漲潮期間，若快要達(dá)到高平潮且海面風(fēng)浪偏小時(shí)可啟動(dòng)半潛駁下潛，此過程中要靈活調(diào)節(jié)船體，使其達(dá)到水平狀態(tài)后向倉(cāng)井進(jìn)水，遵循半潛駁勻速下沉的原則[2]。經(jīng)過一段時(shí)間后若水漫上甲板面便要暫停加水作業(yè)，當(dāng)半潛駁處于穩(wěn)定狀態(tài)后方可再次下潛。

施工現(xiàn)場(chǎng)安排專員指揮，密切分析半潛駁的下潛狀況，注重對(duì)沉箱吃水深度的監(jiān)測(cè)，針對(duì)實(shí)際情況確定合適的水倉(cāng)灌水順序，使得船體處于平衡狀態(tài)。關(guān)于空載沉箱，在滿足吃水深度為9.88m的要求后才具備起浮條件，考慮到浮游不穩(wěn)定的特點(diǎn)，需要針對(duì)半潛駁采取持續(xù)性灌水措施，使其能夠不斷下潛，若進(jìn)水孔水位超過6m高，此時(shí)在進(jìn)水閥的輔助下能夠展開灌水壓載作業(yè)，若達(dá)到灌滿狀態(tài)便可將閥門關(guān)閉，隨后再持續(xù)半潛駁下潛作業(yè)。檢測(cè)沉箱吃水深度，若該值達(dá)到1.85m已滿足沉箱起浮臨界條件，不可再繼續(xù)下潛半潛駁。該設(shè)備周邊適配了交通船，安排施工人員通過駕駛交通船的方式做好現(xiàn)場(chǎng)檢查工作，諸如尼龍繩與錨機(jī)連接等，各方面都滿足設(shè)計(jì)要求后方可繼續(xù)下潛。以現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)浪情況為準(zhǔn)，若實(shí)際浪高達(dá)到了1m則不允許下潛，需隨即將其上浮，待現(xiàn)場(chǎng)情況恢復(fù)穩(wěn)定后方可再次下潛。

3.1.3 牽引出半潛駁

結(jié)束鋼絲繩連接作業(yè)后可再次下潛半潛駁并檢測(cè)沉箱狀態(tài)，若起浮時(shí)（通常情況下沉箱吃水深度約11.39m）便可啟動(dòng)錨機(jī)，達(dá)到略微縮緊尼龍纜的效果，隨后半潛駁再次下沉并到達(dá)甲板面，在此高度下沉箱將完全漂浮。此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員檢查施工狀況，重點(diǎn)考慮沉箱傾斜度，經(jīng)調(diào)整后使其達(dá)到平衡狀態(tài)。

沉箱吃水深度不發(fā)生變化后，主管人員做好現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)度，引導(dǎo)駁上錨機(jī)操作手牽引尼龍纜，經(jīng)此操作后緩慢推動(dòng)沉箱，使其能夠有效出半潛駁，分析實(shí)際工作中沉箱移動(dòng)速度，針對(duì)纜繩松緊狀態(tài)做靈活的調(diào)節(jié)。考慮到現(xiàn)場(chǎng)情況的特殊性，調(diào)節(jié)好沉箱出駁方向，應(yīng)當(dāng)與潮水方向相同，具體指的是退潮方向，基于此方式緩解尼龍纜拉力和提升出駁效率。經(jīng)上述環(huán)節(jié)，若沉箱被完全引出半潛駁后標(biāo)志已完成沉箱出塢作業(yè)，此時(shí)半潛駁可排水上浮。

3.2 安裝沉箱

3.2.1 第一個(gè)沉箱粗安裝

立足于現(xiàn)場(chǎng)施工狀況，完成沉箱出駁作業(yè)后要求短邊緊靠定位駁，此方式的優(yōu)點(diǎn)在于省去了沉箱轉(zhuǎn)向環(huán)節(jié)，基于定位駁移位的方式可順利完成安裝作業(yè)，但必須輔以合適的沉箱加固措施。基于此，項(xiàng)目部經(jīng)分析后決定投入8條尼龍纜，將其分別連接至沉箱頂預(yù)埋環(huán)，以全面確保沉箱平穩(wěn)靠駁。

基于上述提及的方式展開沉箱出駁作業(yè)，當(dāng)其靠上方駁后要將1號(hào)、2號(hào)邏尾纜繩卸下，利用φ80mm纜繩處理沉箱從而實(shí)現(xiàn)與方駁錨機(jī)的穩(wěn)固連接。在此之前施工人員需要精確標(biāo)識(shí)沉箱位置，經(jīng)計(jì)算后確定坐標(biāo)，實(shí)行GPS定位的方法確保沉箱能夠到達(dá)指定的安裝位置，隨后啟動(dòng)進(jìn)水閥門持續(xù)向沉箱灌水，此處閥門的開閉需遵循同步性原則。經(jīng)注水作業(yè)后若各隔倉(cāng)灌水量大體相當(dāng)，同時(shí)滿足沉箱底板與基床間距為100cm的要求時(shí)同時(shí)將進(jìn)水閥門關(guān)閉，在水泵的作用下合理調(diào)節(jié)沉箱四角使其處于水平狀態(tài)，基于GPS技術(shù)初步掌握沉箱位置，相較于設(shè)計(jì)要求而言偏差若在50cm內(nèi)需要向沉箱內(nèi)再次灌水，此時(shí)沉箱再次下降，當(dāng)其底面與基床頂面間距達(dá)20cm時(shí)可暫停灌水施工作業(yè)，施工人員拉好纜繩與手拉葫蘆，精確測(cè)量四個(gè)角點(diǎn)，加之全站儀的支持展開沉箱安裝作業(yè)。經(jīng)檢測(cè)后分析偏差，若控制在工程許可范圍內(nèi)需完全收緊纜繩與葫蘆，運(yùn)行沉箱水泵以達(dá)到向箱內(nèi)灌水的效果，使得沉箱能夠在短時(shí)間內(nèi)下沉到基床處。檢查沉箱的狀態(tài)并在足夠穩(wěn)定后觀測(cè)，明確其偏位情況，在滿足設(shè)計(jì)要求后需持續(xù)灌水使得沉箱完全穩(wěn)定；反之，若檢測(cè)結(jié)果表明施工作業(yè)存在較大偏差需再次運(yùn)行抽水泵，將存在于沉箱中的水完全抽出[3]。以實(shí)際水位情況為準(zhǔn)確定臨界起浮壓載水深，在此過程中密切關(guān)注沉箱浮起狀態(tài)，基于上述提及的方式再次安裝沉箱。

3.2.2 第二件沉箱及以后的安裝

展開沉箱粗定位操作，有序牽引沉箱靠駁，在定位駁錨機(jī)的輔助下將沉箱轉(zhuǎn)移到指定的區(qū)域并啟動(dòng)加水閥，通過不斷注水的方式使得沉箱下沉，在此過程中通過對(duì)潛水泵的調(diào)節(jié)確保沉箱處于平穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)其下降到指定高度后需要適配4個(gè)10t手拉葫蘆，將其設(shè)置在各沉箱接縫處并處理縫隙，沉箱注水下沉后若箱底與基床面間距達(dá)到1m，此時(shí)需要暫停加水作業(yè)且準(zhǔn)確檢測(cè)沉箱4個(gè)角，經(jīng)調(diào)整后使其保持齊平狀態(tài)。

結(jié)束粗定位后再次加水使得沉箱下沉，檢測(cè)箱底與基床面間距，若介于0.3～0.5m區(qū)間內(nèi)便要對(duì)沉箱采取精定位措施。

基于GPS檢測(cè)并分析沉箱四角狀態(tài)，諸如偏位情況、標(biāo)高，以所得結(jié)果為準(zhǔn)合理抽注水，科學(xué)控制各角標(biāo)高誤差；調(diào)節(jié)手拉葫蘆，靈活改變沉箱接縫、偏位厚度，將誤差控制在合理范圍內(nèi)。結(jié)束上述作業(yè)后再次向沉箱注水并在此過程中分析沉箱下沉狀態(tài)。

當(dāng)沉箱有效落于基床面后不可暫停注水作業(yè)，針對(duì)沉箱狀態(tài)實(shí)行動(dòng)態(tài)化檢測(cè)，靈活調(diào)整注水速度以避免沉箱偏位現(xiàn)象，在各角點(diǎn)定位滿足設(shè)計(jì)要求后需向沉箱內(nèi)加水，最終該水位應(yīng)與潮水位相同，滿足此條件后便完成沉箱安裝作業(yè)。

4 結(jié)束語

本工程中充分利用了平潮時(shí)間，在此階段完成沉箱的出塢與安裝作業(yè)，施工現(xiàn)場(chǎng)采取方駁遷移沉箱的方式，可省去起重船錨定位等環(huán)節(jié)，順利完成了沉箱安裝作業(yè)，經(jīng)檢測(cè)后得知各項(xiàng)指標(biāo)的誤差都控制在許可范圍內(nèi)，總體上施工效果良好，具有一定的參考價(jià)值。