沉箱安装施工方案全解

沉箱安装施工方案一、工程概况本工程需安装沉箱14件，单件沉箱重量约为1170t。沉箱预制工作安排在本单位东江口预制场，预制沉箱经验收合格后，使用半潜驳水运至现场，现场设置下潜坑，半潜驳于现场定位下潜，沉箱浮态出半潜驳。根据现场水位条件，使用吊机船配合卷杨机拖带沉箱至安装位置，灌水使沉箱下沉就位安装。二、施工顺序及工艺流程2.1安装顺序沉箱的安装顺序为：整体工程安排为从西向东方向进行沉箱安装，由CX1（13件）→CX2（1件）。2.2工艺流程安装人员、辅助船机到位沉箱抽水起浮并靠吊机船沉箱存放于养生池测量引航及定位水位条件满足，南沙号船组通过临时航道南沙号船组进入施工现场半潜驳南沙号定位于下潜坑吊机船定位准备牵引、平台设备吊装半潜驳南沙号注水下潜沉箱出坞吊机船定位牵引沉箱靠于船旁利用锚艇牵引吊机船重新抛锚定位安装沉箱三、施工方法根据工程需要，沉箱安装将采用本单位“南沙号”半潜驳。“南沙号”半潜驳(浮船坞)性能参数如下：主尺寸L×B×D48×33.5×3.4载重量4100t坞内宽28m甲板有效面积1344m2坞墙高13m最大注水下沉时间3.5h空载平均吃水0.72m最大抽水上浮时间3.5h满载吃水3.255m吊机10t×35m2台最大下沉吃水15.4m发电机125KwA2台压载水泵900m3/h×15m2台辅水泵75m3/h×15m2台沉箱安装工艺主要分为三个阶段：沉箱出半潜驳、沉箱拖带、沉箱安装。3.1沉箱浮游稳定计算结果本计算根据设计图纸及规范要求进行，砼按2.45t/m3，海水按1.021t/m3计算，出运前再详细测量沉箱实际尺寸以校核本计算结果。沉箱重量：1170t沉箱重心高度：4.18m压载海水重量：1983t沉箱内压载水深度：(前仓)0.88m（后仓）1.65m稳定漂浮时沉箱吃水：7.11m稳定漂浮时定倾半径：0.87m稳定漂浮时定倾高度：0.21m3.2施工前准备准备工作包括：下潜坑、养生池施工；确定航道；安装辅助设施；抽灌水水泵安装和遛尾及牵引绳的安装。3.2.1下潜坑施工沉箱由“南沙号”半潜驳运载到施工水域现场，需选择合适的下潜地点供半潜驳下潜、沉箱出半潜驳，根据现场实际情况，确定在施工水域附近选定一区域：50m×70m，抛砂后高程-12.5m作为下潜坑。（详见下图）下潜坑平、断面图3.2.2养生池施工为确保沉箱安装的及时性和连续性，计划在施工区域设置养生池，用以存放沉箱。养生池的作用仅是临时存放沉箱，故范围考虑最多存放6个沉箱，面积大约30m×100m，其位于沉箱出坞方向，距离下潜坑约80m。3.2.3航道准备在沉箱安装工作开始前，对施工区的海域情况进行详细的测量，主要采用测深仪对浮船坞的进、出路线，作业区域等进行详细测量，使用抓斗船清除浅点。同时要对沉箱拖带的路线进行测量，根据沉箱浮游稳定时吃水深度为7.11m，考虑约1m的富余深度，沉箱拖带路线的水深条件应大于8.1m。拖轮吃水要求5m，调头水域要求有3倍船长，浮船坞船长48m，故临时航道要求150m，现拟定开挖临时航道180m（前沿线外180m挖泥至-5.0m）。为满足沉箱出坞后拖至安装位置沉箱的吃水要求（7.11m），前沿线外75m范围挖泥至-7.6m。3.2.4安装辅助设施半潜驳由测量船引导进入下潜坑后，测量人员上半潜驳，用GPS协助半潜驳在下潜坑抛锚定位，同时用水砣测量下潜坑实际水深。半潜驳定位完成后，驳船布置在沉箱半潜驳口前方约100m，进行抛锚定位，方驳上配有3台5t卷扬机、一台10t吊机和一台180kW发电机，用来牵引沉箱出半潜驳。同时发电船紧靠在半潜驳侧壁，发电船上配备有1台150kW发电机，为施工过程灌水、抽水以及照明的供应电力。施工过程所需的施工操作平台、工具、材料也存放于发电船上。沉箱顶部根据隔仓尺寸加工操作平台，分别布置于沉箱两侧的隔仓顶部（每个沉箱4件），以栈桥作连通，供施工人员在沉箱顶作业。半潜驳就位后利用半潜驳顶上的1台3t/30m起重机安装。半潜驳顶与沉箱间另设栈桥形成通道。操作平台上配备有施工需要的控制电箱、照明灯具以及护栏、速差自控器、救生圈等设备。遇胸墙预埋钢筋对操作平台安放有阻碍的位置，派民工先弯下钢筋，以使平台安放顺利。如下图：沉箱顶操作平台示意图所示。1#3#4#2#5#沉箱顶操作平台示意图3.2.5抽灌水水泵安装在沉箱内外分别各安装4～8台大流量潜水泵（80～100m3/h），用于沉箱隔仓抽灌水和调整沉箱平衡稳定时抽灌水用。沉箱预制时考虑到抽灌水的需要，沉箱前、后两排隔仓的上游两个隔仓、下游两个隔仓预制时在其隔墙最下方用预制孔相通，这样沉箱可按四个内仓孔考虑。注水阀门孔连通孔连通孔注水阀门孔连通孔及注水阀门孔示意图3.2.6遛尾及牵引绳安装沉箱顶四角预埋有拉环，分别用4根100m长φ60的尼龙缆绳与“南沙号”的缆桩连接，用以沉箱固定，并作为沉箱出半潜驳时溜尾用。在沉箱两个侧壁离沉箱底面H=8.5m处各有两个预留孔（孔内径46mm），供沉箱出半潜驳及安装时拖运与卷扬机或拖轮连接用。预留孔上安装2根φ36mm的拉杆，分别用卡环接上长8mφ22的钢丝绳，牵引时，用8.5t卡环与卷扬机钢丝绳连接。沉箱下潜前，可通过半潜驳上的吊机吊装已加工完成的钢筋爬梯到拉杆孔位置，供安装拉杆使用。以上工作均在半潜驳到达安装现场，并准备下潜前完成。3.3沉箱出半潜驳3.3.1下潜出半潜驳的潮位和时间确定经浮游稳定计算，当定倾高度m=0.21m时，沉箱吃水深度为7.11m，沉箱支垫高度0.30m，浮船坞型深3.4m；为了沉箱可以顺利出坞，沉箱起浮还需有一定的水深余量（选取0.5m）。下潜坑水深≥7.11+0.3+3.4+0.5=11.31m当天高潮潮位下潜区必须满足水深≥11.31m，由于下潜坑抛砂后标高-12.5m，最低潮为+0.5m，故沉箱全天候可以出坞。3.3.2牵引出半潜驳测量人员监测潮位，待潮位符合要求时（涨潮过程中），安装主管指挥浮船坞加水下潜。在浮船坞下潜过程中，指挥员密切注意浮船坞的下潜情况，以及沉箱的吃水深度。在沉箱深度达6m时（高于注水阀门的安装高度），开启注水阀门，同时密切注意仓内注水的深度，每个隔仓打水砣测出较为准确的压仓水深，并根据水深，按计算要求调节压仓水深，前仓：0.88m，后仓：1.65m。加水过程与浮船坞下潜相协调。沉箱稳定起浮吃水为7.11m，当沉箱吃水达到6.5m时，已接近沉箱起浮的临界条件，此时，由监测沉箱吃水的技术员通知调度，调度下达指令，浮船坞暂停下潜。在旁待命的木船上，施工员带领民工，指挥木船将已准备好的钢丝绳分别连接至沉箱上的钢丝绳及方驳上卷扬机的钢丝绳。与此同时，沉箱上的技术员复核沉箱内的压仓水深，若未达到计算压仓水深则继续调节压仓注水，直至压仓水深满足计算要求。待钢丝绳连接及压仓注水工作就绪后，调度安排浮船坞上自带的起重机将连接浮船坞顶及沉箱顶的工作栈桥吊离。浮船坞继续下潜，当沉箱起浮时（此时沉箱吃水约为7.11m），启动卷扬机，略紧张钢丝绳，使之处于轻微受力状态，浮船坞继续下潜至7.5m（甲板面），沉箱完全处于漂浮状态。此过程中，沉箱上技术员观察沉箱的倾斜情况，适当注水调节沉箱平衡。沉箱吃水达到稳定要求并处于水平状态后，指挥员指挥方驳上卷扬机操作手启动卷扬机牵引钢丝绳，缓慢拖动沉箱出坞，同时，根据沉箱的移动速度，调节遛尾缆绳的松紧，确保沉箱出坞时缓慢、匀速。沉箱刚刚完全出坞口时暂停牵引，解开下游遛尾的2根缆绳，上游的2根缆绳继续遛尾。最后观察沉箱的压仓水深及沉箱的平衡状态，未达到稳定状态时再调节压仓水，确保稳定后再次启动卷扬机，将沉箱缓慢匀速地拖出下潜坑并靠在方驳边。沉箱出半潜驳方向南沙号及沉箱遛尾缆绳牵引钢丝绳卷扬机吊机船沉箱出半潜驳示意图3.4沉箱浮游拖运沉箱浮游拖运之前，用测量船（交通船+测深仪）对沉箱出运通道进行测量，以确保沉箱浮游拖运过程不搁浅。沉箱拖出下潜坑后，调节压仓水深使之处于稳定平衡状态，指挥员指挥方驳上卷扬机操作手启动卷扬机牵引钢丝绳，缓慢拖动沉箱，使其到达码头前沿附近。当待安装沉箱基床未整理完毕，或潮汐潮位不符合条件，沉箱无法直接安装，浮游拖运的沉箱必须暂时停靠于码头前沿，等候安装，停靠期间派人值班，以免沉箱漂移与已安装好的沉箱发生碰撞。牵引钢丝绳卷扬机沉箱1#2#3#3#2#1#沉箱方驳卷扬机牵引钢丝绳沉箱靠方驳示意图沉箱方驳3.5沉箱安装根据工程进度安排，沉箱安装从西向东安装，沉箱定位安装可利用已安装的系泊码头预留沉箱作为定位及牵引。施工流程：吊机船将待安沉箱拖运到现场安装区域吊机船在安装区域抛锚定位通过绞动卷扬机，将安装起重船移动，使待安沉箱紧靠着已预留安装好的沉箱旁，进行粗定位打开待安沉箱进水阀门，给沉箱注水待沉箱下沉到一定深度后，将待安沉箱与已预留安装好的沉箱通过钢丝绳和手动葫芦交叉连接，并收紧钢丝绳沉箱下沉到距离基床1m左右，调整沉箱与基床吻合沉箱下沉到距离基床面30cm，调整沉箱前后左右的高差和偏位，使沉箱后倾到与基床面的设计倒坡度一致给沉箱格仓同时注水，使沉箱四角同时座底到基床继续给沉箱注水，待沉箱座底稳定后，测量沉箱的偏位和前后左右的高差若偏差较大不满足设计规范要求，则关闭沉箱进水阀门，抽出仓内水，使沉箱重新起浮，重新安装，直到符合规范要求1）沉箱粗定位沉箱靠泊在安装吊机船上，通过移动安装吊机船将待安沉箱移动到现场安装区域。给安装吊机船抛锚，启动吊机船上的锚机将起重船移位的方式进行将待安沉箱粗定位。沉箱安装的潮位一般选择退潮、已安装沉箱露出水面时开始。为了减少安装过程和基床整理之间相互干扰，提高施工进度，根据当地水域潮汐落差小、浪高低的特点，结合实际情况确定安装工艺如下：沉箱拖带至已安装沉箱边上带缆固定，等待安装潮水。安装时，沉箱停靠在起重船一侧，吊机船船绞锚逐步将待安装沉箱移到安装位置，开启注水阀，使沉箱注水平衡下沉，等沉箱下降到适当高度后，挂上四个手拉葫芦（其中两个平行安装方向，另两个交叉）在已安沉箱与待安沉箱接缝处，根据要求放置调整缝隙用的木枋或木板，沉箱继续注水下沉至沉箱底与基床面约1m时，暂时停止加水，测量沉箱4个角点将上下游的高差调平。2）精确定位安装粗定位后沉箱继续注水下沉，当沉箱底面与基床面距离约0.3m时，对沉箱进行精定位。由测量人员利用GPS对沉箱四个角的偏位、标高进行测量，根据测量结果，对沉箱注水（或抽水）调整沉箱，使其上下游标高接近或一致，前后坡度与基床接近或一致；控制卷扬机、手动葫芦，调整沉箱之间的木枋（板）厚度，对沉箱之间的接缝、错牙，沉箱偏位等进行调整，使其在规范要求范围之内。上述调整完毕后，再继续向沉箱缓慢注水，并不断观察沉箱下沉动态，及时进行调整，使沉箱坐落于基床面上。沉箱坐落于基床面上后，继续注水并不断测量观察沉箱动态，调整各仓注水速度，使沉箱不至于在注水过程中偏位。当沉箱注水至沉箱隔墙预留连通孔（根据计算确定，预制时预留）连通后，再次测量沉箱偏位情况，当符合规范要求时，向沉箱注水到和潮水潮位一致，沉箱安装结束。若测量结果不符合规范要求时，则沉箱必须抽水上浮，重新进行安装。安装过程必须注意沉箱偏位、与已安装沉箱的错牙，安装接逢的变化，不断调整手拉葫芦，使沉箱偏位、错牙和安装接逢在规范范围之内，必要时调整沉箱之间接逢的木板厚度，同时注意调整个仓格的注水速度，使沉箱均匀下沉，按要求坐落于基床上。4个φ36预留拉环牵引钢丝绳牵引钢丝绳缆绳缆绳缆绳3#2#1#沉箱安装示意图集装箱8卷扬机集装箱中心线中心线待安装沉箱大轮胎50吊机发电机大轮胎8卷扬机锚机锚机吊机扒杆已安装沉箱4个φ36预留拉环缆绳在沉箱安装过程中，以下情况处理：(a)当日潮位问题待安沉箱未能就位，需次日低潮位才能安装沉箱时，抽水沉箱起浮，浮游状态存放待安沉箱在已安沉箱一侧，两沉箱间距控制在10m左右（派人值班）。(b)安装最后一个沉箱CX2时，在岸侧布置1台卷扬机协助吊机船将其拉入最后1个CX1和试航码头之间的缺口就位安装。四、沉箱安装应急方案因沉箱安装受基床抛石和整平的影响，而本工程工期非常紧张，为使沉箱安装工序由被动变为主动，同时充分