沉箱灌注水全过程施工方案

广州港南沙港区一期工程3#、4#泊位2000t沉箱出运（上浮船坞）及浮运安装分项工程典型施工方案中港四航局第二工程公司-1-沉箱灌注水全过程施工方案1、灌注水原则1）内外水头差控制值9.10m，隔墙间水头差控制值1.00m;2）灌注不增加浮船坞甲板面承压力；3）灌注水浮游稳定的定倾高度m≥0.20m；4）灌注水过程，沉箱面与水平面最大偏差值：粗定位已前控制值0.10m，精定位时控制值0.05m;5）灌水沉箱坐底前，沉箱底面与基床顶面距离的控制：a、粗安装时，沉箱底面与基床顶面为0.50m(以前壁外侧面与基床交汇点处计)；b、精安装时，沉箱底面与基床顶面为0.20m(调整为沉箱底面与基床面的1%坡度相平行)。2、沉箱灌水安装程序1）第一次灌注水（浮游稳定阶段）经第一次灌注水，沉箱预计达到浮游稳定，地点在浮坞开始下潜阶段，当浮坞下潜约3m水深之前且在沉箱底受浸时刻起同步对前、中后仓灌注水，利用浮坞上注水设备，即浮坞水泵2台（功率共计900m3/h），以及12个连接口供水管，使前仓、中仓、后仓注水深度分别为1.87、2.64、3.64m，加水重度为5353.0kN约535t，定倾高度m=0.2m，沉箱吃水T=11.45m；为增加安装点处沉箱的m值，离开浮坞拖运沉箱前在坞口处，再灌注水257kN(约26t)，各格仓增加灌水深度0.13m，此时m=0.28m，T=11.56m。该阶段二次灌注水时间共计约53分钟。广州港南沙港区一期工程3#、4#泊位2000t沉箱出运（上浮船坞）及浮运安装分项工程典型施工方案中港四航局第二工程公司-2-2）第二次灌注水（粗定位阶段）在沉箱安装点处，当钢平台及水泵安装就绪后进行，采用12台水泵，每台功率100m3/h，在浮游稳定灌水基础上，继续灌注水至沉箱底面距离基床顶面0.50m进行控制。各隔仓灌水的深度，与当时潮位相关。例举+1.50m时特征潮位，隔仓的灌注水深度如下：前仓9.23m，中仓10.00m，后仓11.00m。本次灌注水量14335kN(约1434m3)，需要时间1小时43分钟（以12台泵，每泵按0.7系数折减，即按70m3/h计）。3）第三次沉箱内灌注水（精安装阶段）沉箱在安装点处，在粗定位后，灌注水使沉箱底面与基床顶面坡度（1%）相吻合（平行），同时灌注水后，沉箱底面与基床顶面平行距离为0.20m，精定位锁住锚系缆，灌水、坐底，此阶段6台水泵在内（可抽出沉箱水），6台水泵在外（可灌注于水沉箱内）。由离基底0.5m调至0.2m并形成1%倒坡，采用12台泵抽水灌注沉箱，需注水885.4kN(约89t)需要时间约13分钟。由0.20m至沉箱座底或由底座状态起浮20cm时，灌注水24cm或抽出沉箱的0.24m水即475.8kN(48t)（采用6台水泵），需要时间约7分钟。4）第4次灌注水（沉箱压载防止上浮）在潮水位上涨至+1.9m，即沉箱顶面标高时，经浮游稳定计算，各仓加水如下：前仓：10.31m，中仓：11.21m，后仓：12.21m。本次灌注水量949.5kN（约95t）。6台水泵需注水时间14分钟。广州港南沙港区一期工程3#、4#泊位2000t沉箱出运（上浮船坞）及浮运安装分项工程典型施工方案中港四航局第二工程公司-3-考虑0.50m波压力影响，在预先满足浮游稳定临介水深后，再增加压载水300t（计算条件及结果见附件），集中加至前、中仓，使前、中仓加至13.03m的压载水。5）沉箱就位及压载水灌注完毕后的灌注水量（安装完毕自流落水阶段）约10952kN（1095t），考虑当潮水位上涨超过+1.90m时，自流充水，灌满沉箱各隔仓。以上沉箱灌水结束（沉箱就位成功为前提）。当沉箱当日就位，未能安装成功，次日再安装时，应抽水出沉箱。考虑在低潮位±0.0时，沉箱底面仍高出基床顶面（以-16.71m计）为1m，即使沉箱吃水为15.71m，则应使各仓抽水后压仓水深如下：前仓：6.83m，中仓：7.60m，后仓：8.60m。干舷高度3.19m。本次抽水量4929.8kN(493t)，以上计算对应+1.0m涨潮位时的座底压仓水状态计起向外抽水起浮沉箱。广州港南沙港区一期工程3#、4#泊位2000t沉箱出运（上浮船坞）及浮运安装分项工程典型施工方案中港四航局第二工程公司-4-附件1：波浪压力计算：（决定在1.90m水没顶状态，压载水量）1、计算条件a、沉箱坐底标高-17.00,潮位标高+1.90m，即为沉箱顶面标高；b、波浪要素取值，按常规取，波高H=0.50m，波长l=15m;c、计算水深d=18.90m，r=1.0t/m3。按波峰作用下的立波计算。2、波压力计算(1)、Pb=(rH)/{cosh[(2πd)/l]}=(1×0.5)/{cosh[(2π18.9)/15]}=0.5/cosh7.92=0.5/1375.88=0.000363t/m2式中：cosh—双曲线余弦；Pb—墙底处波压力强度；广州港南沙港区一期工程3#、4#泊位2000t沉箱出运（上浮船坞）及浮运安装分项工程典型施工方案中港四航局第二工程公司-5-(2)、PS=(Pb+rd)/{(H+hS)/(H+hS+d)}=(0.000363+1×18.9)×(0.5+0.05)/(0.5+0.05+18.9)=18.900363×0.028=0.534t/m2式中：PS—静水面处波压力强度；hS—波浪中心线对静水面的超高值，按下式计算：hS=(πH2)/l×ctgh[(2πd)/l]=π×0.52/15×1=0.05m(3)总波压力（一个沉箱）以N1、N2、N3表达如下：水平力N1=1/2（0.534-0.000363）×18.9×17.84=89.96t距离沉箱顶面6.3m(18.9/3=6.3m)水平力N2=0.000363×18.9×17.84=0.122t距离沉箱底部9.45m(18.9/2=9.45m)墙底面上的波浪浮托力N3（即PU）PU=N3=1/2Pb×15×17.84=1/2×0.000363×15×17.84=0.048t3、压载水量计算计算条件：1）按抗滑稳定计算，求压载水量Vk；2）沉箱（砼）与基床摩擦系数f=0.6;a、抗滑计算压载水量Vk；按重力式码头设计与施工规范（JTJ290-98）计算如下：广州港南沙港区一期工程3#、4#泊位2000t沉箱出运（上浮船坞）及浮运安装分项工程典型施工方案中港四航局第二工程公司-6-rorpP≤(rGVk－ruPu)f1.1×1.20×90.082≤(1.0×Vk－1.20×0.048)×0.6压载水量Vk≥198.2t式中水平波压力PP=N1+N2=89.96+0.122=90.082tPU为波浪浮托力PU=N3，b、抗倾稳定计算复核ro×（rpMP+rUMPu）≤(1/rp)rGMVkro×（rpMP+rUMPu）=1.1(1.20×N1×12.6+1.20×N2×9.45+1.20×N3×10.0)=1498.37t·m(1/rp)rGMVk=(1/1.0)×1.0×198.2×7=1387.4t·m因ro×（rpMP+rUMPu）＞(1/rp)rGMVk不满足抗倾稳定要求，取压载水量Vk=300t，则：(1/rp)rGMVk=2100tro×（rpMP+rUMPu）＜(1/rp)rGMVk满足抗倾稳定要求