半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法(061123修改)

半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法(061123修改)

半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法

一．概况

在大型深水重力式码头的建设中，大型沉箱的重量往往达到1000多吨乃至数千吨，如此大的重量，采用传统的起重船起吊加驳船运输方式进行施工存在许多困难与弊端，已逐渐不能满足施工要求。目前，进行大型沉箱出运施工主要由半潜驳（含工程浮坞，以下同）来完成，基本过程为：沉箱在预制场地预制好后，利用高压气囊将沉箱顶升后牵引，整体搬移到半潜驳上并支垫好，将半潜驳拖至安装水域合适水深位置下潜，在下潜过程中往沉箱隔舱中加压载水，保持沉箱本身浮游稳定，半潜驳下潜到一定深度后，沉箱利用本身浮力起浮，起浮后将其拖至安装点，往沉箱隔舱中注水下沉安装。

沉箱出运施工主要包括沉箱上半潜驳、半潜运载沉箱拖航、半潜驳下潜沉箱出坞三个主要施工过程。在大型沉箱出运施工中，投入的主要船机设备是半潜驳，这种工程施工用半潜驳是一种专为大型沉箱出运而设计建造的可下潜的工程驳船，甲板单位面积承载力比一般驳船大得多，可运载数千吨的砼沉箱航行于近海航区，其基本工作原理是：在涨潮时段合适潮位，半潜驳利用船艏的搭接结构与出运码头搭接，保持半潜驳甲板面与码头面处于同一水平面，船上配有牵引设备，沉箱利用高压气囊顶升脱离地面，气囊在沉箱底面与地面之间滚动大大减少了摩擦力，从而可利用船上牵引设备牵引沉箱上船，至指定位置后用枕木进行支垫，

抽出气囊。半潜驳配有多台大排量压载泵，可根据需要进行了舱内压载水的调整，从而控制半潜驳的下潜或上浮，半潜驳上的监控设备可适时采集下潜或上浮的各项数据，根据需要可方便的进行船舶浮态调整，通过控制压载水量与加压载水速度来控制半潜驳的下潜深度与速度，从而保证出运与下潜施工中沉箱顺利地上驳与出坞。

工程用半潜驳载重吨位一般在3000~5000吨不等，载重吨位在4000吨左右的半潜驳，以“四航华南”为例，主体尺度及相关参数为；

总长：58米；型宽：34米；型深：4.6米；

最大下潜深度：16米（甲板面至水面）；

从正常吃水下潜到最大深度时间：2小时；

压载泵排量：4×960m3/h

设计载重量：4200吨；

利用半潜驳气囊方式出运大型沉箱的施工工艺，已顺利完成多过大型深水重力式码头的建设，已完成的实例工程如下：

二．特点

利用半潜驳气囊方式出运大型沉箱有如下特点：

1. 无需大型起重设备就可以进行大型沉箱的搬运上驳及安装作业，大大节

省了船机费用；

2. 与轨道方式上驳比，半潜驳与码头的对接容易，对码头的要求不高，码

头的适应性强，从而使临时出运码头的建设容易，投入少；

3. 普适性强，沉箱的重量从几百吨到4000吨甚至更大，均可采用本工艺进

行沉箱的上驳及安装作业；

4. 由于沉箱无需进行起吊，配筋量可大大减少，节省了钢材，降低了沉箱

的制作成本，从而降低了码头的造价。

三．适用范围

本工法适用于港口重力式码头建设中重量超过现有浮吊设备起吊能力或不便于或不适于起吊的可自浮的大型沉箱的出运安装作业施工，也可用于大型封闭可自浮的涵管出运安装作业施工。

四．施工工艺

1.半潜驳进行大型沉箱出运沉箱上驳过程施工工艺流程如下：

半潜驳进行大型沉箱出运沉箱下潜过程施工工艺流程图

五．施工要点

1．作业条件的选择；

为保证沉箱出运工作安全顺利进行，必须在涨潮时段进行沉箱上驳作业，且必须满足相应的天气、水文、水域、出运码头要求等条件；

1.1天气海况条件：沉箱出运作业要求在6级以下风力，无局部强对流天气的非大雨天气进行，沉箱上驳作业水域波高不大于0.5米，且天气预报3天内不得有影响本地区的台风天气以及强劲季风天气；

1.2作业水域条件：沉箱上驳作业水域要求沿岸线方向以出运码头中线计左右边各不小于50米，垂直岸线方向长度不小150米，水深要求不小于半潜驳重载吃水+0.5米；下潜作业要求水域开阔，便于沉箱出坞作业，下潜区深度要求达到可使沉箱稳定起浮所需深度；

1.3出运码头条件：出运码头的布置要求水域开阔，便于半潜驳进出，码头前沿为便于与半潜驳搭接，需布置成阶梯状，码头前沿的承载力要求达到100t/m，出运通道两侧各需布置一个地环，可承受拉力需达到20t，供半潜驳移船系缆用；出运码头一般布置如下图：

出运码头及水域布置图

出运码头断面及搭接水位示意图

2．沉箱上驳相关数据的计算

2.1沉箱上驳作业水位的计算与选取

沉箱上驳作业水位的准确计算与选取是直接关系到沉箱是否具备上驳条件的首要工作，由于我国沿海及内河入海附近很长一部分河段均受潮汐影响，而沉箱出运码头一般均布置于上述地区，因此沉箱的上驳不光要克服潮差来的影响，还应合理地利用潮差服务于施工，通过计算选择合适的水位进行作业，从而保证沉箱上驳过程安全顺利进行。

水位计算及选择的原则是保证半潜驳重载时能够且有足够时间脱离搭接状态，并且保证从可进入搭接的水位到可脱离搭接的水位所经历的时间足够沉箱上驳过程的完成，计算方法如下：

基本数据：

H：码头面标高；（测量可得）

T：半潜驳重载吃水；（查船舶静水力曲线图可得）

t：半潜驳空载吃水；（查船舶静水力曲线图可得）

D：半潜驳型深；

进入搭接的水位应选择在半潜驳空载吃水与满载吃水之间的中间水位，目的是保证既有充足的上驳时间，又使沉箱上驳过程中半潜驳有足够的压载水可排以抵消沉箱重量对半潜驳的负载。计算图示如：

沉箱上驳作业水位计算示意图

根据图示，搭接时，甲板面与码头面处于同一标高，则进入搭接水位与脱离搭接水位计算如下：

h进= H- [ D -（T+ t）/2 ]

h离= H-（D - T）+ 0.2m ；（0.2m为富余量）

潮水涨至h进时，半潜驳需进入搭接，尽快进行沉箱上驳作业；潮水在退至h离之前半潜驳必需脱离搭接状态，否则将被搁在搭接码头上无法脱离而发生安全事故。潮水曲线图如下：