沉箱出运施工技术方案

沉箱出运安装施工技术方案

一、 工程概况

1.工程位置及规模：本工程位于青岛市南翼的胶南市辖区、琅琊台湾，靠近青岛市与日照市分界处，行政区划于泊里镇。包含青岛港董家口港区工作船码头工程、和南一护岸工程两部分。其中工作船码头工程包括总长969.42m（兼顾一个登陆舰泊位）的支持保障系统岸线，护岸以及后方陆域回填等配套工程。南一护岸工程包括危险品港池北侧西北向911.755m直立式护岸及其后方陆域形成，不包括地基处理及码头、陆域上部结构设计。

2. 工程主要内容及尺度：工作船码头工程主体工程总长969.42m（兼顾一个登陆舰泊位），登陆舰泊位顶高程+1.2m，其余泊位顶高程+6.2m。南一护岸工程主体工程总长911.755m，沉箱顶高程为+2.5m。 3.结构形式 3.1工作船码头工程

工作船码头工程为重力式沉箱结构，墙体由沉箱与现浇砼胸墙构成，顶高程+6.2m，墙后抛填块石棱体。

工作船码头工程沉箱分A、B、B1、C、C1、D、Y7种型号共计49个，具体：

A型沉箱9个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高14.5米，前后趾宽1米，沉箱重1375.94吨；

B型沉箱17个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高11.5米，前后趾宽1米，沉箱重1151.67吨；

B1型沉箱2个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高11.5米，前后趾宽1米，前趾长7米，后趾长19.75米，沉箱重1129.73吨；

C型沉箱11个，沉箱底宽9.25米，长19.75米，高7.6米，前趾宽1米，沉箱重826.26吨；

C1型沉箱3个，沉箱底宽9.25米，长15.9米，高7.6米，前趾宽1

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米，沉箱重676.62吨；

D型沉箱6个，沉箱底宽13.675米，长21.25米，高11米，沉箱重1570.28吨；

Y型沉箱1个，沉箱底宽13.1米，长19.75米，高17.5米，沉箱重2051.12吨；

码头后方沉箱预制场预制及安装A、B、B1、C、C1、Y型沉箱总计43个。

3.2南一护岸工程（I,II）

南一护岸工程为重力式沉箱结构，墙体由沉箱构成，顶高程+2.5m，墙后抛填块石棱体。

南一护岸工程沉箱分A、B、C三种型号共38个，具体： A型沉箱35个，沉箱底宽13.1米，长23.6米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2412.96吨；

B型沉箱2个，沉箱底宽13.1米，长19.75米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2051.12吨；

C型沉箱1个，沉箱底宽13.1米，长19.125米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2016.79吨； 二、 自然条件 1.气象

年平均气温12.2℃ 历年最低气温-16.2℃ 历年极端最高气温37.4℃ 2.降水

年平均降水量794.9mm日降水量在25.1～50m的降水日数为6.7d/a；日降水量在50.1～100mm的降水日数为2.8d/a。 3.雾

本海区年平均雾日数16.9d。

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4.风

本区强风向为ENE向，最大风速12.8m/s，次强风向为NE向，风速11.8m/s。常风向为NW向，频率11.2%，次常风向为NNW向，频率8.5%。 5.潮汐

潮汐本海区潮汐类型判别系数为0.4，属正规半日潮。 5.1潮位特征值

以下数据以董家口理论最低潮面起算，下同。 最高高潮位5.19m；最低低潮位-0.15m； 平均高潮位4.27m；平均低潮位1.46m； 最大潮差4.79m；平均潮差2.94m； 平均海平面2.83m。 2.5.2设计水位

设计高水位4.71m；设计低水位0.67m； 极端高水位5.91m；极端低水位-0.45m。

6. 地形地貌

拟建区水域原海底面高程为-2.55～-15.96m。

三、 施工条件分析

2.735m

理论最低潮面

0.185m

水尺零点

13.432m

平均海平面

0.016m

13.1 水准点

1.年施工作业天数

根据当地的水文、气候条件分析以及港口多年的建设经验，预测本区年施工作业天数为陆上270d，水上240d。

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2.供水及供电

预制场施工用电接线点距离码头不足100m，可以满足本工程施工的需要。施工用水接入管道距离码头前沿不足200m，满足施工需要。本工程供水、供电、通讯条件均已具备。 3.道路

现进港道路与滨海大道相接，可以满足施工期各种建材及设备的集疏要求。 4.材料供应情况

施工用水泥、钢材、木材、系船柱、护舷均向日照、胶南及外地专业供应商采购。砂、乱石、各种粒径的石子等，在胶南及周边采购。 5.其他生产资料的采购

施工所需的其他材料及物资的采购，可就近就地采购。 四、施工的主要方案

气囊出运工作原理与滚筒搬运重物的工作原理基本相同,是指在沉箱的下面放置可充气的圆形胶囊，通过充气加压顶升沉箱，再在需移动的方向上施加牵引力，使气囊产生滚动，从而达到搬运构件的目的。由于气囊在沉箱压力下可以产生较大变形,增加气囊与地面的接触面积,使单位面积的压力减少,且受力较均匀,故对场地的适应性强。

1.沉箱出运顺序：

本工程的沉箱预制在东西两个台座（分别为1#、2#台座）上进行，每个台座预制8个沉箱，其出运岸壁在1#、2#台座南段。1#、2#台座上预制沉箱科直接纵移上坞，也可通过埋设横移地牛横移至两台座中间出运通后纵移至浮船坞上。

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沉箱出运上坞施工流程

充气管路布设及验收 气囊管沟清理、检查 气囊充气检验 沉箱围绳摆放及滑轮 组安装 操作平台安放 进水阀门安装 顶升气囊摆放 顶升气囊充气将沉箱顶离地面约22.5cm 在沉箱下放置垫木

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沉箱底清理检查 放置滚动气囊 滚动气囊充气将沉箱顶离地面约40cm 撤出沉箱下垫木 启动卷扬机拖运沉箱至浮船坞 沉箱下放置垫木 撤出滚动气囊 撤出滑轮组 拆除沉箱围绳 将沉箱固定在浮船坞上

沉箱拖运安装施工流程 座底坑选点及基础 沉箱下潜深度试验 牵引滑轮组安装 拖轮拖浮船坞至 存放或安装地点 浮船坞灌水下潜、沉 吊装操作平台、潜水泵 排水起浮沉箱重新安装 拖至安装地点安装 吊装潜水泵 牵引沉箱至浮船坞上就位 操作平台、潜水泵安放 进水阀门、倒链等拆除 调节浮船坞压仓 格水 浮船坞搭岸 沉箱内灌水存放沉箱 处理 拖运沉箱 测量控制沉箱位置 检查验收 合格且准备安装 方驳就位 不合格 沉箱内灌水安装沉箱 检查验收 不合格 合格 排水起浮 下道工序 箱内灌水至浮游稳定

拖轮拖运沉箱出 坞 排水起浮沉箱重新存放 6

3沉箱出运前的施工准备 3.1陆上准备

3.1.1检查沉箱内仓是否有积水，若有积水超过10cm的，必须把水抽至低于10cm方能出运；检查通水孔是否通畅。

3.1.2在沉箱两侧及前面画上水尺，水尺距底部5米；并画出沉箱中线，出运码头中线并与浮船坞中线对齐。

3.1.3盖板吊装，阀门杆安装就位，并进行试验，注水阀门检查，确认阀门完好，并安装牢固。

3.1.4舱格内用红油漆画出注水线。

3.1.5对牵引系统中的卷扬机、钢丝绳、滑轮组、导向轮及其卸扣、绳卡等，应逐项认真检查运转是否正常、转动是否灵活、钢丝绳是否缠绕，并排除一切隐患。

3.1.6检查空压机运转是否正常，检查气囊充气各管件、阀门、压力表是否完好、是否漏气。

3.1.7各地锚、卸扣是否磨损，是否超负荷。 3.1.8备用空压机、备用电源处于良好状态。

3.1.9清理通道上一切尖锐物、石头及障碍物，并对场地进行整平，高差不超过±2cm。

3.1.10系沉箱围捆钢丝绳：用钢丝绳系好沉箱(围捆)，钢丝绳所处位置应在底模基础向上约1.0m左右处（沉箱前趾上端），单根捆绑钢丝绳长110米。钢丝绳与沉箱接触处用枕木隔开，调整钢丝绳长度至两侧相等，再连接牵引及溜尾钢丝绳。

3.1.11对气囊充气口进行仔细检查，并做充气试验，严禁使用明显破损分层或压力试验不合格气囊；根据沉箱尺寸，纵移使用长为11米的气囊，新旧气囊交替放置。

3.1.12摆气囊：清砂工作完毕后，进行气囊摆放工作，每个气囊的轴线与移运方向垂直，沉箱边用红漆标上气囊就位线和枕木支垫

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安放线，以便气囊迅速就位。伸进沉箱的气囊确保气囊的肩部在沉箱的边侧。

3.1.13陆上设备准备： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备名称 气囊 气囊 空压机 卷扬机 滑轮组 滑轮组 钢丝绳 发电机 规格 D=1m,L=11m D=1m,L=20m 6立方 8T 35t 50t Ф39mm Ф21.5mm 200kw ф80mm ф45mm 9 卡环 ф25mm ф22.5mm 10 转环（承载力8T）11 12 13 14 15 垫木 25*25*120cm 1000根 尼龙绳 倒链 操作平台 阀门 ф25mm 承载力10T 3.65*3.65m ф150mm 500m 6台 1套 4套 支垫沉箱 捆绑 沉箱安放 沉箱安放 沉箱注水 ф22mm 数量 9条 8条 1台 4台 4组 4组 90米 用途 纵移 顶升、横移 气囊充气 沉箱牵引 沉箱牵引 沉箱牵引 沉箱牵引 备注 备用 4000米 卷扬机牵引 1 20个 20个 20个 15个 8个 卷扬机 牵引连接 牵引连接 牵引连接 牵引连接 沉箱纠偏 支垫沉箱 20*15*800cm 1000根 8

ф50mm(δ16 17 18 19 阀门杆 =5mm)，长11m 沉箱护角 叉车 水准仪 8个 1台 1台 护脚 搬运气囊 沉箱找平 4套 启闭阀门 3.2水上技术准备

3.2.1确定沉箱出运的技术参数

沉箱出运前应准确计算好沉箱浮游稳定时各舱格加水情况、沉箱吃水等参数，并在沉箱指定位置设置水尺，以便确定沉箱吃水情况和浮船坞下潜深度。（相关参数见附表三）

3.2.2选择流量为50m3/h的水泵8台，沉箱出坞时使用浮船坞上电源，安放时使用岸上施工电源，同时准备发电机作为备用电源。 3.2.2储存地点选择及处理：

存储地点的选择：本工程需预制出运沉箱较多，为合理利用预制场地，避免可能出现的因基床抛石整平进度不够而导致沉箱成品滞留在预制场的情况，应设置水下储存区域。经过论证，选取工作船码头港池内一处矩形区域，作为水下临时存储地点。

存储地基础处理：由于存放区域地质为淤泥质粉质粘土层，对该区域淤泥进行清理。为保证沉箱安装时能够顺利上浮，拟对此区域进行挖淤泥处理并抛填0.5m～1.0m的块石垫层，由潜水员进行水下粗平。

3.2.3下潜坑选择：

为了测试浮船坞的最大下潜深度，在浮船坞到达施工现场后，应及时进行下潜试验。根据沉箱型号选择水深-12.0至-14.0m以下区域作为浮船坞下潜时的下潜坑，确保浮船坞下潜安全。 3.2.4水上设备准备

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序号 设备名称 3 4 发电机 规格型号 100kw 数量 责任部门 1组 设备部 设备部 潜水泵 单机流量50m3/h，功率9kw 8台 拖轮 1艘 1艘 5 船机设备 方驳(带吊机) 交通艇 潜水组 浮船坞二号 水上工区1艘 船舶公司 2组 1艘 1台 测量组 6 测量设备 GPS 4设备选型： 4.1气囊选择

4.1.1顶升气囊压力计算：选择L=20m，D=1m，的气囊2条，顶升高度为47.5cm。

顶升时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=19.75×2=39.5m 总接触面积：S=L×B=39.5×0.82=32.56m2

气囊所受压力：P= G/S=1153/32.56=35.4t/ m2=0.354Mpa 4.1.2沉箱横移选择3条L=20m，D=1m，的气囊；沉箱离地高度为40cm。

横移时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=19.75×3=59.25m 总接触面积：S=L×B=61.5×0.94=55.695m2

气囊所受压力：P= G/S=1153/55.695=20.7t/ m2=0.207Mpa 4.1.3沉箱纵移选择6条L=11m，D=1m，的气囊；沉箱离地高度为40cm。

纵移时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=10.25×6=61.5m 总接触面积：S=L×B=61.5×0.94=57.81m2

气囊所受压力：P= G/S=1153/57.81=19.94t/ m2=0.1994Mpa 因此选择最大工作压力0.4-0.6MPa的气囊满足要求以上要求。

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4.2滑轮组选择

4.2.1滑轮组钢丝绳拉力计算：

总牵引力（取构件重量的5％）F总1＝1153*5％＝57.65T； 钢丝绳选型：ф21.5mm，6*37+1，钢丝绳公称抗拉强度1667Mpa，钢丝绳总面积S=174.27mm2总破断拉力总和∑S=29.6T，整条钢丝绳破断拉力Sp＝∑S*Ψ=29.6*0.82=24.27T。

滑轮组选型：二二滑轮 钢丝绳安全系数计算：

钢丝绳拉力F拉＝24.2*4*2＝193.6T 钢丝绳安全系数K1=193.6/57.65=3.35 4.2.2捆绑牵引钢丝绳拉力计算：

钢丝绳选型：ф39mm，6*37+1，钢丝绳公称抗拉强度1667Mpa，钢丝绳总面积S=564.63mm2总破断拉力总和∑S=94.1T，整条钢丝绳破断拉力Sp＝∑S*Ψ=94.1*0.82=77.1T。

钢丝绳拉力F拉1＝77.2*2＝154.4T K2=154.4/57.65=2.67 4.3卷扬机的选择

卷扬机是沉箱出运的关键设备，分牵引和后牵引。后者主要起制动作用，前后牵引的力量相当。牵引速度控制在0.5m/min左右，牵引力取牵引物重量的5%,按1153t计则牵引力为F=1153t*5%=57.65t,故需两台卷扬机。现选取2台8t卷扬机，绳速为9.2m /min，功率15kw，走2*4的滑轮每边4根绳牵引，根生定滑轮，牵引速度为9.2/4=2.3m/min最大牵引力为8*4＝32t牵引力有一定的裕量。后牵引受后面沉箱的影响，必须采用两边同时拖动的形式，也需两台同为8t的卷扬机，每台卷扬机配钢丝绳长度1200m。

5沉箱出运安放施工工艺 5.1沉箱顶升

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5.1.1顶升、运移前的准备工作：

5.1.1.1管沟清理：先检查管沟内是否有杂物，然后用强力磁铁复查管沟内是否有废弃的钢筋头、角铁、焊条头等铁件并将其清除。预制场气囊沟断面图如下：

一号预制台座气囊沟断面图二号预制台座气囊沟断面图5.1.1.2起重、拖运设备的安装调试：卷扬机进场后应及时对其进行安装调试，重点解决其同步和额定拉力问题是否满足施工要求。合格后，将卷扬机、滑轮组、钢丝绳等安装就位。

5.1.1.3气囊及垫木准备：顶升及滚动气囊进场后应及时对其进行充气检验，确保其承载力满足设计要求。

5.1.1.4用软管将送气主管道与顶升气囊通过阀门连接，同时确保送气管路畅通且充气的气压不低于0.3～0.7Mpa。

5.1.1.5充气设备的安装与检验：将空压机及储气罐布置在1#台座的西侧中部，充气主管道布设在1#台座西侧，在主管道上每12m布设

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一个连接支管道与主管道的三通。给沉箱气囊充气时，用橡胶软管通过阀门将充气管道与气囊充气口连接。空压机及储气罐进场后应及时进行压力试验，在主管道布设结束后，也需要进行压力试验，经检验合格的充气设备方可投入使用。

5.1.1.6沉箱标识：沉箱顶升前，按照垫木垫放位置图对垫木中心线用红油漆进行标识。 2.2气囊顶升工艺

2.2.1为降低顶升气囊送入管沟时的磨损程度，在气囊送入管沟前用2mm厚的白铁皮包裹气囊径缩处，同时在气囊上涂上一层滑石粉减小气囊与管沟的摩擦力，将气囊送入气囊沟，摆放平整，气囊两侧间隙均匀，气囊与端头沟盖板底部之间摆放橡胶防护垫。

顶升气囊布置图

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2.2.4气囊充气，充气时要循序渐进，注意两条气囊的气压均衡，气囊内气压达到0.25Mpa时要缓慢充气并注意观察沉箱是否脱离地面，当沉箱离开地面约200mm后在预定位置摆放好支垫木，2条气囊同时缓慢放气，沟盖板落入槽内，抽出气囊。

垫木、气囊的摆放位置及方式详见下图。

3沉箱横移工艺： 3.1横移地牛布置：

预制场横移地牛布置于1#台座西侧，2#台座东侧。地牛间距28.5米，具体布置如下：

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1234567891011121314

3.2气囊布置：

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