沉箱出运、安装专项方案

沉箱出运、安装专项方案
(1)沉箱出运方案
一、概述
本工程的沉箱型号有3种，A型沉箱高度9m共15个，Ⅰ型沉箱高度9m共8个，Ⅱ型沉箱高度6.2m共5个，总共28个，砼总方量为5029方。

各种沉箱尺寸如下表所示：
本工程沉箱计划采用气囊水平移运至出运码头,500t起重船起吊后直接放到海上进行浮拖运安装。

气囊水平移运时需先顶升沉箱，再把气囊放在需要移动的沉箱下面，气囊充气后将沉箱顶升，然后用小牵引力拉动沉箱，即可完成沉箱的水平运输。

二、设备选择
沉箱出运使用设备一览表
三、施工方法
1、施工流程
2
①、准备工作
维修保养、供气系统和牵引系统，并经检验合格。

清扫出运通道及检查、清理沉箱底部的尖锐物。

②、将沉箱底部清除，放入高压气囊，在工字钢的间距之间放置一条，相互平行，连接供气管路。

③、顶升沉箱：
顶升工艺：采用3根Φ80cm胶囊同步顶升沉箱，顶升高度25~30cm；因顶升高度考虑为25cm，（沉箱单件重考虑为465 t/件）；所以计算简图如下所示：（顶升高度h=25m，气囊高度H =25cm）
计算：
1)：取H=25cm时：
胶囊接触地面宽度：B=(80π－Hπ)/2=π(80－25)/2=86.35cm
(按单个气囊接触地面面积为8.85m×0.864m计算)
胶囊内的工作气压值为：Q=4650KN/(3×8.85×0.864)m2=203KN/ m2=0.203MPa
胶囊内气压Q<0.21MPa
2)：取H= 30cm时：
胶囊接触地面宽度：B=(80π－Hπ)/2=π(80－30)/2=78.5cm
(按单个气囊接触地面面积为8.85m×0.7855m计算) 胶囊内的工作气压值为：Q=4650KN/(3×8.85×0.785)m2=223KN/ m2=0.223MP
胶囊内气压<0.23MPa
所以，胶囊内的工作气压值为：0.21~0.23 MPa，偏大
在高压φ800mm气囊放入沉箱底部工字钢顶升位置后，用风压机打冲满气囊，力表提升到0.23mpa，即可升高到30㎝高标（在砼面位置计起），检查所有气囊的压力是否一致，不一致时可向单个气囊充气，使压力基本一致。

再将支承垫木（50×20×15）㎝垫到沉箱底部，分开8个顶点平行布置，然后拆除所有的输气管，再打开各个气囊的排气阀，进行缓慢放气，慢慢让沉箱压在支承垫木上，拉出气囊。

④、沉箱出运：
地锚及卷扬机房
地锚沉箱
沉箱由气囊经过卷扬机牵引后混动移动。

首先计算沉箱混动时的摩擦力F。

沉箱重：G=187.9m3*25KN/ m3=4697.5 KN。

活荷载：取500 KN（包括钢丝绳、沉箱内积水、气囊自重等）。

总重量：5197.5KN。

沉箱气囊混动摩擦系数取0.05，则F=5197.5*0.05=260 KN。

A、捆绑沉箱钢丝绳采用6*37钢丝绳，直径为27.5mm。

采用三点牵引，每条钢丝绳受力为260/3=87 KN。

验算钢丝绳：
钢丝绳的容许拉力：[F g]=αF g /K=402.5*0.8/3.5=91.8 KN＞87 KN。

安全系数K取3.5，钢丝绳破断拉力总和为402.5 KN计算。

B、沉箱移动采用4组滑轮组进行分散牵引，则每条钢丝绳所受的牵引力为：260/8=33 KN，所需要的卷扬机为5t，选用6*37钢丝绳，直径为19.5mm。

验算钢丝绳：
钢丝绳的容许拉力：[F g]= αF g /K=197*0.8/3.5=45 KN＞33 KN。

安全系数K取3.5，钢丝绳破断拉力总和按197 KN计算。

C、卷扬机验算：
卷扬机采用前方固定，后面用地锚进行后拉，5t的卷扬机的参数：功率为4KW，d=150mm，绳速35m/min，转速为1440r/min。

受拉力为33 KN。

牵引力计算：
S=1.02（P Hη/V）=1.02*4*0.93/0.083=45.72 KN>33 KN
其中：P H——电动机的功率（Kw），为4Kw。

η——卷扬机传动机构总效率（%），取93%。

V——钢丝绳的速度（m/s）,V=0.083m/s，沉箱按每分钟5m/min的移动速度计算。

D、地锚受拉计算：
（1）连接滑轮组牵引地锚计算
连接滑轮组的牵引地锚的受力与沉箱移运时的摩擦力260kN平衡，采用固定式的方块结构，尺寸为长1.2m*宽1.2m*高1.5m。

直接把方块预埋于1.5米的土层中，并在混凝土方块中预埋φ32mm拉环。

前方土为被动受压，采用被动土压力进行计算：
P P =1/2*γH2t g2 (φ/2+ 450)
=1/2*16*1.5*1.5* t g2 (200/2+ 450)
=36kN。

作用点位于埋深的1/3h处，即在埋深于1m处。

其中：γ——为回填土的比重，取16 kN/m3；
H——地锚埋深，为1.5m；
φ——土的内摩擦角，取200；
摩擦力：F
摩=G*f=1.3*1.3*1.5*25*0.4=25 kN
= 0.7u P q si l=0.7*(1.2+1.2)*2*2*15*1.5=151 kN
抗拔力：F
拔
其中：T d——抗拔力；
u P——地锚破坏表面周长；
q si——地锚摩擦力标准值，kpa，按回填粘性土取15 kpa；
混凝土的抗拉力折算为土压力进行计算：
P p' =GH t g2 (φ/2+ 450)= 1.3*1.3*1.5*25*1.5* t g2 (200/2+ 450)
=193 kN
水平分力为：
F土=P p' *cos (φ/2+ 450)=193*cos550=111.2 kN
P P + F摩+ F拔+ F土=36+25+151+111.2=323 .2kN>260KN
满足要求!
（2）卷扬机后拉地锚计算
卷近扬机牵引地锚的受力与卷扬机的自重摩擦力的和与牵引钢丝绳的拉力33kN平衡，采用固定式的方块结构，尺寸为长0.5m*宽0.5m*高1.0m。

直接把方块预埋于1.0米的土层中，并在混凝土方块中预埋φ22mm拉环。

前方土为被动受压，采用被动土压力进行计算：
P P =1/2*γH2t g2 (φ/2+ 450)
=1/2*16*1.0*1.0* t g2 (200/2+ 450)
=16kN。

作用点位于埋深的1/3h处，即在埋深于0.33m处。

其中：γ——为回填土的比重，取16 kN/m3；
H——地锚埋深，为1.0m；
φ——土的内摩擦角，取200；
摩擦力：F
摩=G*f=0.5*0.5*1*25*0.4=2.5 kN
= 0.7u P q si l=0.7*(0.5+0.5)*1.0*2*15*1.0=21kN
抗拔力：F
拔
其中：T d——抗拔力；
u P——地锚破坏表面周长；
q si——地锚摩擦力标准值，kpa，按回填粘性土取15 kpa；
混凝土的抗拉力折算为土压力进行计算：
P p' =GH t g2 (φ/2+ 450)= 0.5*0.5*1.0*25*1.0* t g2 (200/2+ 450)
=12.7 kN
混凝土抗拉力的水平分力为：
F土=P p' *cos (φ/2+ 450)=12.7*cos550=7.3 kN
卷扬机的摩擦力（卷扬机自重为0.37t，摩擦系数取0.4）：
摩擦力：F
摩‘=G*f=3.7*0.4=1.48 kN
P P + F摩+ F拔+ F土+ F摩‘=16+2.5+21+12.7+1.48=53 kN>33KN
满足要求!
（3）卷扬机前拉地锚计算
卷近扬机牵引地锚为平衡卷扬机的自重摩擦力及其后方的后拉力和与牵引钢丝绳的拉力33kN。

根据后拉地锚的计算可以采用尺寸为长0.5m*宽0.5m*高
1.0m的方块，可满足要求。

E、出运施工方法
a、将高压气囊平行拉入顶起的沉箱底部,根据沉箱尺寸放置6条φ800mm
的高压气囊进行冲气,每条压力表均提升至0.3kn即可升到32㎝高位
置,取出支承垫木检查气囊,有没漏气,然后进行才能拉引。

b、在指挥人员的统一指挥下，启动卷扬机。

卷扬机拉引时必需检验钢
丝绳是否安全，拉动力在20—33T即可移动，沉箱向前移动30㎝时后
部第一条气囊，必需减少气体压力，当沉箱前面空出一气囊间距时，停
止牵引，摆入气囊，并充气到预定压力后，再重新牵引，当后面的气囊
离开沉箱时，打开排气阀排气，并用人工或其他机械运到沉箱前面预定
位置备用。

重复上面的程序，直至将沉箱移到临时码头的位置。

⑤、垫支承垫木
当沉箱移到预定位置后，停止牵引，为了起吊方便，拉引到起吊位置时停放支承垫木，分12个位置顶住沉箱，然后拆除所有的输气管，
再打开各个气囊的排气阀，进行缓慢放气，慢慢让沉箱平稳地落在支承
垫木上，拉出气囊。

进行下道出运工序。

（3）、出运技术措施
①、气囊在沉箱下布置要均匀；
②、注意根据地面局部状况调整气囊气压，当地面前低后高时，则将后部气囊气压调低以保证沉箱基本保持平衡状态；
③、纠偏及转向：出运时，发现沉箱走偏时，需纠偏，方法是把新进入底部的气囊斜摆一个小角度，直到纠偏为止，注意不能操之过急。

以防走“之”字形，需安小角度转弯时，方法同纠偏一样；
④、为防止气囊塞发生意外，要控制好正常工作气压下其压力值及胶囊周径变化，胶囊充气的步骤及同步性必须按要求进行控制，严格按照气囊的顶升及出运计算数据进行充气和移运控制。

（4）、出运安全措施
①、出运通道必须清理干净，特别不能有尖利物在台座上，以免损伤气囊，影响出运；
②、出运时，钢丝绳周围5m范围内严禁站人或跨越钢丝绳；
③、构件未达到100%设计强度和养护时间，不能出运；
④、禁止未持证的人员上岗，特种作业要求有特种作业证，必须遵循各自安全操作规程；
⑤、提前对气象和海况进行调查，及时掌握短期预报资料，选择天气和海况良好的时候进行沉箱的出运安装；
⑥、遇到台风警报时，及时做好防台避风措施；
⑦、所有在海上施工的人员需穿救生衣；
⑧、统一行动，听从指挥；
(2)沉箱安装
一、工程概况
本工程的沉箱安装共28件，重量500T以内。

沉箱从预制场由起重船出运，方驳运至施工现场, 起重船安装。

沉箱安装计划强度为1天/件，施工时间为28天。

二、船机配备
沉箱安装使用设备见下表：
沉箱安装使用设备一览表
三、施工工艺流程
施工准备→起重船和方驳就位→沉箱起吊→拖运沉箱至施工现场→安装沉箱
四、施工方法
1、施工准备
测量放线：在岸侧海堤近岸设一个两个测站。

2、测量控制
第一块先安装编号A6时，必须在岸边安放两台仪器，分别为码头前沿线、靠编号Ⅱ1处的侧面线，测量员要根据规范规定偏差指挥起重船安放。

安装其它方块，只观察码头前沿线，详见沉箱安装平面图图3-7的测量线布置图。

3、沉箱安装
根据现场实际的施工情况，沉箱安装顺序调整为：先安装重件码头后安装直立堤，重件码头从北向南安装。

即先开始安装第6件沉箱，前面5件沉箱要等到清礁后，才能及时先进行安装；靠主厂区处的直立堤均从重件码头开始，按先南后北分别由近向远安装。

详见沉箱安装平面图图3-7。

沉箱高9 m,安装到基床时沉箱顶面的标高为+1.2m(85国家基准)，选择在高潮阶段开始安装，保证在低平潮阶段将沉箱安装完毕。

当沉箱下沉至其底板离基床面约30cm时，停止下沉，起重船根据测量偏差进行调整，然后使沉箱缓慢坐落到基床。

安装沉箱约四件后，应及时进行箱内回填块石，箱内回填采取陆域机械回填。

4、质量和控制
(1)沉箱装船时重心位于方驳的纵轴线上。

(2)沉箱安装由控制线上设测量三角架以利定位观测。

(3)根据沉箱预制尺寸和安装偏差情况，按规范要求选定缝宽控制值，制作控制缝宽的木板并在已安装沉箱侧壁挂牢固定。

(4)为提高沉箱的抗浪能力，安装后通过观测符合要求。

(5)沉箱安装后及时进行箱内回填施工，及早进行墙后回填。

(6)安装沉箱允许偏差：临水面与施工准线为±50mm，临水面错牙为±50mm，缝宽80mm（包设计允许50mm在内）。

(3) 箱内、箱后回填
一、工程概述
本工程箱内回填材料为10～60kg回填块石11097 m3、400厚二片石604 m3、
300厚碎石453.6m3、C25不离析砼302.4m3、C20砼229.5m3和C15素砼74.8m3。

计划施工时间为1个月，平均日浇注量达到130 m3，平均日回填石1000 m3。

箱后回填10～100kg块石约41377m3，平均日回填石2000 m3，计划施工时间为21天。

回填便道74m需用量4810.74 m3，计划施工时间为3天回填完成
二、主要船机选择
推土机 1台
长臂钩机 1台
运输车 10台
轮胎吊 1台
JPF-185B混凝土输送泵车 1台
导管配料斗 1套
三、施工方法
（1）计划在第6件沉箱箱后修一条便道，便道顶标高为+3.5m，宽为12m，两边边坡为自然坡。

先把施工便道填至离沉箱50m，等安装第8件沉箱后，临时便道逐步向前推进离沉箱为14m，按自然坡比例1：1放坡，利用长臂钩机进行沉箱后排箱内后排抛石至二分之一沉箱高，及后方棱体抛至三分之一沉箱高后。

由泥头车倒石在便道上,配合推土机慢慢向沉箱方向推进，当前进6m时, 用长臂钩机进行沉箱前排箱内抛石，使箱内整体抛石到设计标高后，经验收合格才能进行下一道施工。

并填离沉箱边2m，使其形成通道，利用此通道向两边加宽推进。

详见沉箱安装平面图图3-7、箱内回填流程断面图图3-8。

（2）在有护舷安装的沉箱前仓格部位，进行浇注C25不离析混凝土施工时。

利用轮胎吊车吊住导管配料斗，配合泵车进行灌注。

必须保证第一槽的冲球体积，使冲球后的埋管深度大于1米，小于2.5米，防止出现返浆并利用混凝土对水的压力。

在灌注时防止出现抽空及堵塞管现象，并控制好混凝土的标高，按规范做好混凝土的试件。

（3）二片石垫层、碎石垫层采用钩机进行抛理，人工配合拾平。

水下的垫
层由潜水员配合拾平，经验收合才进行下道工序施工。

（4）C20混凝土由吊罐、配合人工进行浇注。

4、质量和控制
(1)沉箱内二片石垫层以上部分的工序，未完成、且未经验收合格时，注意防止箱后回填石掉落。

(2) 抛填时各舱壁两侧高差应控制在1.00m以内。

四个格舱内的抛填应对角进行，以保持沉箱的均匀压重。

（3）抛填差不多到标高时应勤用测杆测量，避免抛高。

（4）抛填时应注意潮水的涨落，以免使石头砸环沉箱顶部。

重件码头沉箱安装平面图
工 序 1(便道回填位置)
工 序 2(先对箱内回填至标高-3.06)
工 序 3后对箱后回填至标高-4.8工 序 4再对便道回填至离箱后2m
*(14+18.2)/2*54=5043m3(14+18.2)/2*20=376.74m3
箱内回填流程断面图图3-8。