某工程沉箱出運工藝探討

永泰長榮

某工程沉箱出運工藝探討

工程為碼頭工程，結構為重力式沉箱結構。其中沉箱由169t、475t及695t三種型號組成。由于475t沉箱只有2個，695t沉箱只有1個，為了減少大型起吊設備進出場費用及安裝臺班費用，節(jié)約工程成本，本工程通過計算確定通過浮箱助浮，借助潮差浮力，采用200t起重船輔助安裝本工程大型沉箱。

關鍵詞：浮箱；氣囊；沉箱；起重船

abstract: the caisson is composed by the three models.of 169t, 475t and 695t.there is only one 475t caisson and only two 695t caissons . in order to reduce the entry and exit costs of lifting equipment, save the cost of the project, determined by calculating to use the pontoon and tidal range when install the large caisson with 200t crane ship.keywords: pontoon; airbags; caisson; crane ship

工程概況

某核電廠大件設備運輸碼頭工程為重力式沉箱結構。本工程共有沉箱29個，分為a、b、c、d、e五種結構型式，其中a型沉箱25個，其余沉箱各1個，均在施工現場預制后出運。沉箱a和沉箱b平面尺寸為8500（長）×4900（寬）×6200（高）mm，重169t；c型沉箱平面尺寸為14100mm（長）×11100mm（寬）×8200mm（高），重689t； d型沉箱和e型沉箱平面尺寸為11700mm（長）×9900mm（寬）×6200mm（高），重475t。

沉箱出運

由于從預制場至臨時出運碼頭距離較遠，沉箱預制完后擬采用氣囊頂升、青島交運集團的大型運輸平板車水平運輸、起重船吊運安裝的施工工藝。

a、b型沉箱安裝施工工藝流程為：沉箱頂升→平板車水平運輸→200t起重船吊運安裝。

d、e型沉箱安裝施工工藝流程為：沉箱頂升→平板車水平運輸→浮箱助浮→200t起重船吊運安裝。

c型沉箱安裝施工工藝流程為：沉箱第一、二層頂升→平板車水平運輸→浮箱助浮→水上接高→200t起重船吊運安裝。由于c型沉箱重量大，工藝多，下面僅從c型沉箱的出運安裝工藝來進行敘述。

2.1 c型沉箱出運方案c型沉箱陸地預制5.5m高（重量535t），海上接高2.7m。c型沉箱第一、二層預制完后，采用大型平板車乘低潮時運輸至坡底-1.2m浮箱平臺后，然后采用200t起重船吊浮至-4.0m水深處進行沉箱接高?；炷吝_到起吊強度后采用200t起重船進行吊扶安裝就位。根據最重的c型沉箱設計四個鋼浮箱，其尺寸為分別為2.2*2.0*9m的兩個和2.2*2.0*8m的兩個鋼浮箱。經過計算，浮箱用鋼材總重量為25t，4個浮箱助浮力為149t。浮箱平臺尺寸較c型沉箱平面尺寸各邊大5cm，浮箱斷面圖如下。

圖1：鋼浮箱圖2.2沉箱頂升

2.2.1氣囊及千斤頂選擇采用11m×1.0m0.3mpa氣囊3條作為535t（c型沉箱分節(jié)預制頂升）的頂升氣囊，利用公司現有的500t千斤頂4個作為頂升千斤頂。沉箱頂升時氣囊布置圖見圖2。

圖2：c型沉箱氣囊布置圖

2.2.2 氣囊壓力計算氣囊的承載面寬計算：氣囊受壓變形后，可視為一種規(guī)則的形態(tài)，即氣囊橫截面呈正扁形態(tài)，氣囊承載面寬按下列公式計算：b=(πd-πh)/2其中： d為氣囊公稱直徑；h為氣囊受壓后高度即工作高度，一般取d的一半。則氣囊承載面寬b=(πd-πh)/2=0.785m對于c型沉箱沉箱頂升出運時，氣囊與沉箱的總接觸長度l=11×3=33m總接觸面積s=l×b=33×0.785 =25.9m2氣囊所受壓力p= g/s=535/25.9=20.66t/m2=0.2066 mpa通過以上計算可知，根據沉箱平面尺寸，采用0.3mpa氣囊可以滿足c型沉箱的頂升工作。2.2.3氣囊充氣頂升連接空氣壓縮機與氣囊之間的氣管，連接妥當后充氣，對氣囊充氣時應均勻、緩慢，每條氣囊充氣壓力達到沉箱預定頂升壓力的80℅時，停止充氣，檢查所有氣囊的壓力是否一致，不一致時可向單個氣囊充氣，使壓力基本一致。再繼續(xù)充氣，直到氣囊達到頂升壓力，才將各氣囊的氣閥關閉，停止供氣，此時沉箱離開混凝土胎座大約50cm左右，然后采用枕木支墊沉箱。待沉箱墊平后，同時打開各氣囊排氣閥緩慢放氣，使用沉箱平穩(wěn)擱置在支墊枕木上。

2.2.4千斤頂頂升沉箱千斤頂及油泵就位，保證千斤頂中心正對沉箱底板上的千斤頂中心，千斤頂頂板的位置在沉箱外墻上。頂升沉箱設4個500t級千斤頂組，前后兩側各設兩個，每兩個千斤頂用一臺油泵供油，將沉箱繼續(xù)往上頂升20cm，然后加墊枕木。在千斤頂底部加放高度為20cm鋼支墊繼續(xù)用千斤頂頂升沉箱，當沉箱頂升高度達到90cm時則滿足要求。2.3平板車運輸水平運輸沉箱青島交運集團的大型運輸平板車寬6m，長20m，通過高度調節(jié)裝置，高度可控制范圍為80cm～100cm。當沉箱頂升90cm時，平板車高度調節(jié)到最低高度，并行使到沉箱底部調節(jié)平板車高度。千斤頂卸載使沉箱下落至平板車上。清除運輸道路上所有障礙物，平板車運輸沉箱至指定位置。平板車的結構形式見下圖。

2.4浮箱助浮本工程施工現場高潮水位0.96m，低潮水位-1.11m，潮差2.07m。在c型沉箱出運前，沿碼頭引堤內側修筑一條沉箱出運通道，通道坡比為1:20。將浮箱置于坡底-1.2m標高平臺上，沉箱乘低潮時出運至平臺上。乘高潮時200t起重船吊運沉箱至指定的-4.0m水深處，將浮箱下錨固定。此處浮箱距離岸邊坡頂處為10m。

2.5 水上接高沉箱采用陸上吊機進行模板支拆、泵車進行混凝土澆筑。水上接高過程中，應固定好浮箱防止發(fā)生漂移。

2.6 200t起重船吊運安裝待沉箱混凝土達到起吊強度后，用200t起重船吊運沉箱至安裝位置。在浮箱內灌水使浮箱下沉，200t起重船吊扶沉箱進行安裝。

3.施工工藝可行性分析

3.1 d、e型沉箱施工工藝分析

（1）沉箱吃水計算沉箱吃水1m時排水體積：v排=11.7×9.9×0.6+8.7×11.7×0.4=110.2m3沉箱吃水每增加1m時排水體積：v′ =8.7×11.4×1=99.18m3

（2）施工工藝分析施工現場高潮水位0.96m，低潮水位-1.11m，潮差2.07m。當出運滑道坡底平臺標高為-1.2m時，沉箱乘低潮時出運至平臺上，乘高潮出運安裝沉箱，此時沉箱吃水2.16m，則起重力為：g’=475-110.2-99.18×1.16=250t此時采用300t起重船方可起吊安裝施工。如果借助浮箱出運，考慮沉箱吃水2m時出運：g’浮箱=475-110.2-99.18×1-149+25=141.62t ﹤ 200t此時采用200t起重船則可以滿足起吊安裝施工。當采用500t起重船時，沉箱則可以出運至臨時出運碼頭上，然后500t起重船吊運安裝。綜上考慮，d、e型沉箱采用氣囊出運至-1.2 m浮箱平臺上，然后借助浮箱出運，采用200t起重船進行吊運安裝比較經濟，并能滿足安全施工的要求。

3.2 c型沉箱施工工藝分析

（1）沉箱吃水計算沉箱吃水1m時排水體積：v排=11.1×14.1×0.6+11.7×8.7×0.4=134.6m3沉箱吃水每增加1m時排水體積：v′=8.7×11.4=99.18m3

（2）施工工藝分析當出運滑道坡底平臺標高為-1.2m時，沉箱乘低潮時出運至平臺上，乘高潮出運安裝沉箱，此時沉箱吃水2.16m，則起重力為：g’=689-134.6-99.18×1.16=439t此時采用500t起重船方可起吊安裝施工。當出運滑道坡底平臺標高為-2.8m時，乘高潮出運安裝沉箱，此時沉箱吃水2.76m，則起重力為：g″=689-134.6-99.18×2.76=280.7t此時采用300t起重船方可起吊安裝施工，但是沉箱需水下平移約20m距離。綜上所述，c型沉箱預制到頂后，從氣囊運輸至-1.2m平臺上，然后需采用500t起重船才能起吊安裝。以下對c型沉箱采用水下接高進行分析。

（3）水上接高工藝分析c型沉箱在預制場內預制完第二層后，乘低潮采用平板車出運至-1.2m標高浮箱平臺上，然后采用200t起重船吊浮至-4.0m水深處進行水上接高。陸地預制后，沉箱重量g為535t。當出運至-1.2 m平臺處利用潮差不采用浮箱助浮時，此時沉箱起重力為：g’=535-134.6-99.18×1.16=285t此時采用300t起重船起方可起吊。如陸地預制后采用鋼浮箱助浮，考慮沉箱吃水2.0mg’浮箱=535-134.6-99.18×1.0-149+25=177t﹤ 200t此時采用200t起重船起則可以起吊。在-4.0m水深處進行第三層預制接高后，乘高潮出運沉箱，此時沉箱起重力為：g’=689-134.6-99.18×3.96=161.6t根據以上數據，c型沉箱采用陸地預制5.5m高后采用200t起重船吊裝至-4.0m水深處，海上接高2.7m后乘高潮利用用200t起重船吊扶安裝就位。

4結論目前沉箱安裝主要采用沉箱浮運安裝及起重船輔助安裝兩種工藝，但由于本工程小沉箱數量較多，大沉箱數量太少，采用浮塢預制、陸地預制半潛駁下水、或者大噸位起重船起吊安裝費用較大，通過計算采用鋼浮箱輔助出運沉箱是可行的，同時可以節(jié)約成本，并且利用現有200t起重船，不需外調起重船，有利于工程現場安排控制，可以保證沉箱安裝工期。

聲明：以上有關船用氣囊和橡膠護舷的資料部分會青島永泰長榮工廠技術資料，也有網絡上搜集下載所得，本著氣囊護舷行業(yè)資料共享的精神，我們拿出來分享，如有侵權，請聯(lián)系0532-84592888刪除，謝謝