青島永泰長榮
標(biāo)題: 關(guān)于大型沉箱溜放出運(yùn)施工工藝及體會(huì) [打印本頁]
作者: 永泰長榮 時(shí)間: 2023-12-30 17:38
標(biāo)題: 關(guān)于大型沉箱溜放出運(yùn)施工工藝及體會(huì)
文章介紹將 1132 噸重的沉箱，采用氣囊頂 升、滾動(dòng)，利用卷揚(yáng)機(jī)作為前后牽引，通過橫、縱移到達(dá)下
水平臺(tái)，再沿著下水滑道，通過預(yù)先布置的水下氣囊下水，
直至沉箱完全自浮的施工工藝，概括施工中需要注意的一些
事項(xiàng)，以及現(xiàn)場施工中的一些個(gè)人體會(huì)。
［關(guān)鍵詞］港區(qū)碼頭；沉箱；施工工藝
一、工程概況
某港區(qū)作業(yè)區(qū)南 10#、11#泊位項(xiàng)目（以下稱本工程），
工程規(guī)模為建設(shè) 375m 長碼頭及相應(yīng)的后方設(shè)施，建兩個(gè)
5000T 級(jí)碼頭工程，其中新建 5000DWT 通用泊位 1 個(gè)，5000DWT 重件泊位 1 個(gè)（兼顧滾裝靠泊）。碼頭為重力大型沉箱結(jié)構(gòu)， 沉箱外形尺寸為：長 17.02m、寬 10m、高 11.5m，前趾寬 1m，
重量約 1132t。
原計(jì)劃的沉箱出運(yùn)方案為 5000T 半潛駁出運(yùn)， 由于 工作期東北風(fēng)起，外海風(fēng)浪大，加上半潛駁業(yè)務(wù)繁忙，半潛 駁北調(diào)本工程困難重重，無法滿足節(jié)點(diǎn)工期要求。為確保本 工程節(jié)點(diǎn)工期能如期完成，計(jì)劃采用氣囊頂升、滾動(dòng)，利用 卷揚(yáng)機(jī)作為前后牽引，通過橫、縱移到達(dá)下水平臺(tái)，再沿著 下水滑道，通過預(yù)先布置的水下氣囊下水，直至沉箱完全自
浮的工藝施工。
二、出運(yùn)平面布置
（一）下水平臺(tái)布置
下水平臺(tái)位于預(yù)制場靠近力通碼頭一側(cè)，面積 20m ×15m，為了與下水滑道更好地順連， 平臺(tái)沿海向以 2%坡度設(shè) 置，靠陸端標(biāo)高＋4.0m，靠海端標(biāo)高＋3.6m，整體與沉箱預(yù) 制場（標(biāo)高 4.5m）以一段 1∶10 斜坡過渡段相連，過渡段采 用 20cm 厚砼硬化，沉箱橫移時(shí)，不采用通長氣囊，而是在兩 端布置兩排不同高度的較短氣囊，滾動(dòng)時(shí)可分別調(diào)節(jié)氣囊高 度，以保持沉箱整體平衡。下水平臺(tái)基礎(chǔ)回填海砂沖水密實(shí)， 經(jīng)強(qiáng)夯處理后，基礎(chǔ)分別鋪設(shè) 100cm 塊石、 30cm 碎石，平層
澆筑 20cm 厚 C30 砼。
（二）下水滑道布置
采用多級(jí)過渡方案，第一段坡度 1∶40，總長 12m； 第二段坡度 1∶20，總長 12m；第三段坡度 1∶10，至底標(biāo)高 -4.0m，滑道寬 20m?；?1.0m 以上的部位采用 20cm 厚混凝
土硬化處理，標(biāo)高+1.0m 以下部位鋪設(shè) 10mm 厚鋼板。
（三）地錨及卷揚(yáng)機(jī)布置
橫移前地錨布置于下水平臺(tái)外靠力通碼頭一側(cè)，后 地錨布置于沉箱預(yù)制平臺(tái) 9 個(gè)預(yù)制沉箱中間兩側(cè)；縱移前地 錨布置于下水平臺(tái)前下水滑道兩側(cè)附近，后拉地錨布置于下
水平臺(tái)后約 50m 處， 兩地錨相距 12m，以下水滑道中心線對(duì)稱
埋設(shè)。卷揚(yáng)機(jī)相應(yīng)布置于地錨附近合適位置。
（四）道路
現(xiàn)狀道路為本標(biāo)段施工區(qū)域， 為力通碼頭交通需要， 修筑施工便道連通重件道路，便道寬 8m，基礎(chǔ)回填海砂，面
層回填 50cm 山皮土。
三、溜放出運(yùn)施工工藝及安全驗(yàn)算
（一）溜放出運(yùn)工藝流程
1.橫移沉箱工藝流程：氣囊就位→氣囊充氣頂升→ 卷揚(yáng)機(jī)抽出支墊枕木→牽引沉箱前進(jìn)、進(jìn)入下水平臺(tái)→沉箱
支墊方木→氣囊放氣減壓→沉箱橫移結(jié)束。
2.縱移下水工藝流程：二次頂升氣囊就位→氣囊充 氣頂升→連接前后牽引主鋼絲繩、卷揚(yáng)機(jī)抽出支墊枕木→前 牽引沉箱前進(jìn)進(jìn)入下水滑道→后牽引鋼絲繩張緊后拆除前牽 引鋼絲繩→后牽引緩慢溜放沉箱沿滑道下滑→到達(dá)設(shè)計(jì)低潮 水位 0.0m 暫?！O(shè)計(jì)高潮水位 3.0m 繼續(xù)溜放→沉箱自浮→
沉箱出運(yùn)結(jié)束。
（二）高壓氣囊的主要技術(shù)參數(shù)
本工程擬采用直徑 D=1.0m、長 LO=15m 的高壓氣囊進(jìn) 行沉箱頂升及橫移； 直徑 D=1.0m、長 LO=11m 的高壓氣囊進(jìn)行
沉箱頂升及縱移。氣囊規(guī)格形狀及氣囊結(jié)構(gòu)、氣囊工作參數(shù)
詳見圖 1 及表 1。
（三）氣囊頂升及安全驗(yàn)算
1.頂升步驟
（1）拆除沉箱底胎模圍擋 20cm×25cm 方木，利用
高壓水槍沖出底胎模砂墊層；
（2）利用預(yù)制場四角的卷揚(yáng)機(jī)和橫移地錨，用滑
輪組和鋼絲繩與沉箱相對(duì)應(yīng)的四角拉點(diǎn)相連接并使其受力；
（3）沉箱底部布設(shè)小氣囊充氣頂升， 高度達(dá)到 30cm
（預(yù)制時(shí)的支墊木高度為 25cm）；
（4）拆除沉箱底部支墊木，利用高壓水槍沖出底
胎模砂墊層殘余；
（5）沿沉箱周邊底部分墊調(diào)整枕木，小氣囊放氣
使沉箱平穩(wěn)降落枕木上。
（6）沉箱底部縱穿布設(shè)長氣囊充氣頂升，準(zhǔn)備橫
移。
2.氣囊選用計(jì)算：詳見表 2，表 3。
3.安全驗(yàn)算
（1）橫移頂升
頂升高度為 30cm
每條氣囊承載長度 LO=15m
每條氣囊承載寬度 B=(3.14-0.3×3.14)÷2=1.099m
氣囊總承載面積=75×1.099=82.4m2
所需工作壓強(qiáng)=1132÷82.4=13.73×9.8÷
1000=0.134Mpa
設(shè)計(jì)實(shí)際工作壓力為： 0.14Mpa
（2）縱移頂升
頂升高度為 30cm
每條氣囊承載長度 LO=11m
每條氣囊承載寬度 B=(3.14-0.3×3.14)÷2=1.099m
氣囊總承載面積=88×1.099=96.7m2
所需工作壓強(qiáng)=1132÷96.7=11.71×9.8÷
1000=0.115Mpa
設(shè)計(jì)實(shí)際工作壓力為： 0.12Mpa
通過以上計(jì)算，氣囊的實(shí)際工作壓強(qiáng)是額定工作壓
強(qiáng)的 40%～50%，所以頂升過程是安全可靠的。
（四）移運(yùn)步驟及安全測算
1.移運(yùn)步驟
（1）橫移步驟
1）利用沉箱預(yù)制場四角的卷揚(yáng)機(jī)和地錨，用滑輪組
和鋼絲繩與沉箱前趾及橫側(cè)向相對(duì)應(yīng)拉點(diǎn)相連接并使其受
力；
2）將沉箱下面氣囊充氣，當(dāng)沉箱被頂升完全脫離支
墊枕木時(shí)，拆除四周枕木；
3）用對(duì)講機(jī)指揮四臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)同步啟動(dòng)，沿著橫向
17.2m 方向移動(dòng)， 移動(dòng)過程中， 將預(yù)備氣囊和沉箱尾部滾動(dòng)出
來的氣囊不斷倒接；
4）當(dāng)沉箱到達(dá)下水平臺(tái)后，同步停止?fàn)恳到y(tǒng)；
5）沿沉箱周邊分點(diǎn)擺放好支墊枕木，然后放氣使沉
箱平穩(wěn)降落枕木上。
（2）縱移步驟
1）利用沉箱下水平臺(tái)前后四角的卷揚(yáng)機(jī)和地錨，用 滑輪組和鋼絲繩與沉箱縱側(cè)向相對(duì)應(yīng)四個(gè)拉點(diǎn)相連接并使其
受力；
2）將沉箱下面氣囊充氣，當(dāng)沉箱被頂升完全脫離支
墊枕木時(shí)，拆除四周枕木；
3）用對(duì)講機(jī)指揮四臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)同步啟動(dòng)，沉箱沿著縱
向 11m 方向移動(dòng)進(jìn)入下水滑道，移動(dòng)過程中，將預(yù)備氣囊和
沉箱尾部滾動(dòng)出來的氣囊不斷倒接；
4）當(dāng)沉箱完全進(jìn)入下水滑道，同步停止前后牽引系
統(tǒng)，解除前牽引系統(tǒng)后繼續(xù)溜放；
5）當(dāng)沉箱溜放到達(dá)設(shè)計(jì)低潮水位±0.0m 標(biāo)高后， 同 步停止后牽引系統(tǒng)， 等待高潮水位+3.0m 后，通過潛水員預(yù)置
水下氣囊繼續(xù)溜放，直至沉箱完全自??；
6）當(dāng)沉箱完全自浮后，同步停止后牽引系統(tǒng)，潛水 員解除兩側(cè)后牽引鋼絲繩， 利用 150T 拔桿船吊將沉箱拖向安
裝現(xiàn)場就位安裝。
2.安全驗(yàn)算
（1）橫移
橫移沉箱氣囊選用計(jì)算詳見表 4。
移運(yùn)高度： 50cm
每條氣囊承載長度： 15m
每條氣囊承載寬度=(1-0.5)×3.14÷2=0.785m
氣囊總承載面積=75×0.785=58.875m2
所需工作壓強(qiáng)=1132÷58.875=19.22×9.8÷
1000=0.188Mpa
設(shè)計(jì)實(shí)際工作壓強(qiáng)為： 0.2Mpa
通過以上計(jì)算，氣囊的實(shí)際工作壓強(qiáng)是額定壓強(qiáng)的 62.7%，設(shè)計(jì)工作壓強(qiáng)為 0.20Mpa 是額定壓強(qiáng) 66.7%，移動(dòng)過
程是安全的。
（2）縱移
縱移沉箱氣囊選用計(jì)算：詳見表 5。
移運(yùn)高度： 50cm
每條氣囊承載長度： 11m
每條氣囊承載寬度=(3.14-0.5×3.14)÷2=0.785m
氣囊總承載面積=88×0.785=69.08m2
所需工作壓強(qiáng)=1132÷69.08=16.39×9.8÷
1000=0.16Mpa
設(shè)計(jì)工作壓強(qiáng)為 0.18Mpa
通過以上計(jì)算，氣囊的實(shí)際壓強(qiáng) 0.16Mpa 是額定壓 強(qiáng)的 53.3%，設(shè)計(jì)工作壓強(qiáng)為 0.18Mpa 是額定壓強(qiáng) 60%，移動(dòng)
過程是安全的。
（五）水平移運(yùn)前后牽引系統(tǒng)及安全驗(yàn)算
沉箱在下水平臺(tái)及預(yù)制場水平移運(yùn)的前牽引：
F1=?滋 G=5%×1132=56.6T
考慮到滑輪組的機(jī)械效率 0.85 和 3 倍保險(xiǎn)系數(shù)， 則
牽引力：
F2=56.6÷0.85＝66.6T
F3=3×66.6＝199.8T
2 個(gè)橫移前牽主地錨各按牽引力 60T 設(shè)計(jì)，牽引系統(tǒng) 采用 2 臺(tái) JM-10 型卷揚(yáng)機(jī)及其配套滑輪組（n=4），牽引力為 2 ×4×10÷0.85=94.1t，能滿足氣囊起步的牽引 F=N×f=1132t ×5%=56.6t 的要求。其中摩檫系數(shù) f=3%～5%，與氣囊的工作 氣壓與地面的硬化參數(shù)有關(guān)，根據(jù)以往出運(yùn)經(jīng)驗(yàn)考慮取值為
5%。牽引系統(tǒng)安全系數(shù)=94.1/56.6=1.66。
沉箱在 1∶22～1∶40 預(yù)制場至下水平臺(tái)斜坡道移 運(yùn)， 為沉箱溜放下水通過下水滑道積累施工經(jīng)驗(yàn)考慮， 2 個(gè)橫
移后牽主地錨各按牽引力 60T 設(shè)計(jì)，后牽引地錨安全系數(shù)
=120/27=4.44。牽引系統(tǒng)采用 2 臺(tái) JM-10 型卷揚(yáng)機(jī)及其配套 滑輪組（n=4），后牽引力 F4=2×4×10÷0.85=94.1t，按 1∶ 18 斜坡道后牽引復(fù)核計(jì)算： F1=Gsinθ-?滋 Gcosθ=27T，后
牽引系統(tǒng)安全系數(shù)=94.1/27=3.49。
施工中牽引速度宜控制在 2m/min 內(nèi)。
水平移運(yùn)前后牽引系統(tǒng)機(jī)具選擇詳見表 6 水平移運(yùn)
前后牽引系統(tǒng)機(jī)具表。
（六）溜放下水后牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
沉箱在 1∶10 下水滑道上后牽引： F1=Gsinθ-?滋
Gcosθ=79T
考慮到滑輪組的機(jī)械效率 0.85 和 3 倍以上保險(xiǎn)系
數(shù)，則牽引力：
F2=79÷0.85＝93T
F3=3×93＝279T
2 個(gè)后牽主地錨各按后牽引力 120T 設(shè)計(jì)，后牽引地 錨安全系數(shù)=240/79=3.04。后牽引系統(tǒng)采用 2 臺(tái) JM-20 型卷
揚(yáng)機(jī)及其配套滑輪組（n=6），牽引力 F4=2×6×20÷
0.85=282t，后牽引系統(tǒng)安全系數(shù)=282/79=3.56。
施工中牽引速度宜控制在 2m/min 內(nèi)。
溜放下水后牽引系統(tǒng)機(jī)具選擇詳見表 7 后牽引系統(tǒng)
機(jī)具表。
（七）供氣系統(tǒng)
氣囊采用 2 臺(tái)排氣量為 6m3/min 的空壓機(jī)，多管道
空氣分配閥，兩邊各 2 根高壓管同時(shí)充氣。
（八）出運(yùn)下水平衡及防傾覆助浮計(jì)算
1.水中平衡助浮計(jì)算
前趾重量：（0.5+0.8）/2×17.02×2.5＝27.66T
前趾排水量： （0.5+0.8）/2×17.02×1＝11.06T
助浮氣囊計(jì)算： L≥（27.66-11.06）×4/3.14=21.14m
采用 L=11m 氣囊 2 條平衡助浮。
氣囊采用鋼絲繩綁扎固定于沉箱前趾上方沉箱中心
以下位置，下水時(shí)，沉箱前趾側(cè)空倉略注水調(diào)節(jié)平衡。
2.出運(yùn)防傾覆助浮
為防止沉箱水中傾覆，沉箱兩側(cè)各加設(shè) 1 條 L=15m 氣囊助浮，當(dāng)沉箱縱移出運(yùn)下滑至設(shè)計(jì)低潮水位位置時(shí)，暫
停出運(yùn)，等待設(shè)計(jì)高潮水位 3.0m 繼續(xù)。
（九）沉箱浮游穩(wěn)定計(jì)算
經(jīng)計(jì)算，沉箱前艙灌水 2.2m，后艙灌水 3.71m 時(shí)， 處于浮游穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)沉箱吃水 8.07m（空箱吃水 6.27m）， 重心 4.65m，浮心 3.11m，定傾半徑 0.85m，定傾高度 0.21m
(>0.2m，近海浮運(yùn)，定傾高度取 m≥0.2m）。
四、施工注意事項(xiàng)
1.沉箱移運(yùn)時(shí)，氣囊所通過的通道地面要求清除所
有障礙物和尖銳物。
2.沉箱在移動(dòng)中有走偏的可能，應(yīng)通過調(diào)整氣囊的
擺放角度， 或兩側(cè)卷揚(yáng)機(jī)的先后啟動(dòng)順序和速度來糾正偏差。
3.移運(yùn)時(shí)風(fēng)力不能大于 5 級(jí)以上， 須視野開闊良好。
五、結(jié)語
通過以上對(duì)沉箱移運(yùn)溜放下水作業(yè)設(shè)計(jì)以及安全驗(yàn) 算，說明沉箱采用氣囊溜放下水是完全可行的，并且十分安 全可靠。項(xiàng)目部與出運(yùn)隊(duì)伍緊密合作，圓滿完成本工程全部 沉箱溜放下水出運(yùn)作業(yè)施工任務(wù)，豐富了類似工程的出運(yùn)經(jīng)
驗(yàn)。
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聲明：以上有關(guān)船用氣囊和橡膠護(hù)舷的資料部分會(huì)青島永泰長榮工廠技術(shù)資料，也有網(wǎng)絡(luò)上搜集下載所得，本著氣囊護(hù)舷行業(yè)資料共享的精神，我們拿出來分享，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系0532-84592888刪除，謝謝
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