1、沉箱出運施工技術方案（出運篇）一、概況海口港二期工程共有沉箱43件，分為5種型號。其中CX1與CX1周長尺寸都為11米21.4米，高度分別為14.8米與13.8米；CX2外型尺寸為11米19.75米，高13.8米。CX3與CX3尺寸一樣，只有斜角位置不一樣。5種型號的沉箱重量分別是1443t、1364t、1294t、977t、977t。其中CX1有33件，CX1有5件，CX2有3件，CX3及CX3各1件。沉箱預制臨時預制場設在馬村港3.5萬噸碼頭疏港大道兩邊及后方，預制采用滑模施工。沉箱出運擬用氣囊出運至浮船塢上（所預制的構件出運過程中間經過轉向出運至碼頭），再通過拖輪、浮船塢將沉箱拖運至現場

2、下水浮游安裝。二、氣囊出運工藝1氣囊出運原理及工藝流程氣囊出運工作原理與滾筒搬運重物的工作原理基本相同,是指在沉箱的下面放置可充氣的圓形膠囊，通過充氣加壓頂升沉箱，再在需移動的方向上施加牽引力，使氣囊產生滾動，從而達到搬運構件的目的。由于氣囊在沉箱壓力下可以產生較大變形,增加氣囊與地面的接觸面積,使單位面積的壓力減少,且受力較均勻,故對場地的適應性強。其工藝流程如下：出運準備（包括抽干沉箱內積水）2.高壓水沖出支墊間填砂3.抽出底模板4.檢查沉箱底部5.氣囊就位6.卷揚機就位7.沉箱圍捆牽引和后溜鋼絲繩8.將卷揚機牽引與溜尾鋼絲繩沉箱圍捆鋼絲繩用卸扣連接9.啟動卷揚機使牽引與溜尾鋼絲繩處于剛好

3、受力狀態10.全部氣囊充氣至與底模共同受力狀態初始壓力值11.檢查沉箱及圍捆鋼絲繩、卷揚機等情況，全部卷揚機手就位并處于運行待命狀態12.繼續向氣囊充氣并調整各氣囊氣壓值，使沉箱達到運行高度并保持相對水平13.抽出支墊工字鋼檢查沉箱底部并清除沉箱周圍尖銳物及打磨邊緣及菱角14.檢查各氣囊氣壓、必要時進行調整15.橫向牽引移動(同時進行溜尾作業)16.至出運通道中間停止移動17.加墊枕木18.放氣19.抽出橫向氣囊換縱向氣囊20.圍沉箱縱移圍捆鋼絲繩21.系牽引鋼繩、與溜尾鋼繩22.氣囊充氣至規定壓力值（需進行計算，此時氣囊及沉箱支墊枕木處于共同受力狀態），23.氣囊充氣頂升沉箱使其處于運行高度

4、、抽出墊木24.縱向牽引移動（碼頭前沿就位等待上浮船塢、如等待時間長應對沉箱按要求進行支墊）25.上浮船塢就位26.加墊枕木27.放氣28.抽出氣囊29.結束。2、場地結構沉箱構件預制場地分三條作業線，全部需出運到一條通道（馬村港疏港大道）。再進行縱向出運上駁。（見預制廠布置圖）出運碼頭前沿74m的斜坡段，斜率為3.8%,場地要求平整密實，無露石或尖狀物，以免剌破氣囊。為適應氣囊出運的需要,預制沉箱時在沉箱底面范圍內按放出運氣囊的間隙處在砼地坪上設高為32cm的工字,共設有7排，兩排之間的距離不少于160cm。四周采用組合鋼模板圍起來,中間填砂經水沖振搗密實處理,頂面鋪2cm木板,再鋪1層紙板

5、隔離,所以出運時要用高壓水沖出支墊間的填砂。因沉箱預制后需周轉工字鋼，必須使用枕木支墊進行儲存，為減輕支撐沉箱支點對地面的壓力，臨時支墊位置考慮使用六排氣囊支撐沉箱,從而增加了枕木的支墊面積，以確保地基承載力滿足要求。結合氣囊搬運和枕木支墊情況，對預制場地結構設計為25cm厚C30砼、20cm厚級配碎石。以下對最不利情況即枕木支墊（此時，單位面積承受壓力最大）情形進行驗算，支墊位于原路面，結構為25cm厚C30砼、35cm厚塊石。支墊布置如下：（沉箱儲存支墊圖1）沉箱儲存支墊示意圖加了支墊以后，沉箱枕木支墊面積共21.94m2，單位面積的枕木對地坪的作用力N為N=G箱/21.94G箱=1443

6、t（G箱為沉箱總重）N=1443/21.94=65.77t/m2根據以前的計算，場地結構受力滿足沉箱儲存長期荷載的作用要求。 3設備及平面布置情況卷揚機及布置牽引力公式 F=fQ。F為牽引力, f為氣囊與地面的滾動摩擦系數，取0.04。Q為沉箱重量。故F=0.041443t =57.72 t 。本沉箱移運的橫移和縱移均由4部卷揚機完成，規格為8t，繩速11m/min，全部統一采用同廠家同規格卷揚機，確保性能一致和盡量同步。卷揚機通過7倍及9倍率滑輪組對沉箱進行牽引或溜尾，每臺卷揚機牽引力為56 t及72t（未考慮機械效率及夾角的影響），合力可達112 t及144t ，出運速度為1.22m/mi

7、n , 即2.03cm/s。本次布置的施工場地共可以預制沉箱27件，分為3條線，所有的沉箱都必須經過東西方向平移到出運通道，在進行裝駁。詳見預制場平面布置圖2橫移卷揚機安裝于水平通道的后方，使用時根據沉箱位置用鋼絲繩固定于相應地錨上。牽引卷揚機直接通過滑輪組及圍捆沉箱的鋼絲繩來移動沉箱。縱移卷揚機布置在斜坡通道的頂部兩側， 兩臺8 t卷揚機；牽引使用前沿卷揚機，后溜使用橫移卷揚機，鋼絲繩通過捆綁在前拉地錨上的四滑輪組與捆綁在沉箱上的四滑輪組，作沉箱縱向牽引用。溜尾卷揚機鋼絲繩通過捆綁在通道后或通道中間的地錨上的四滑輪組、捆綁在沉箱上的四滑輪組，作沉箱縱移和下斜坡時溜尾用。（見卷揚機及地錨布置圖

8、3）卷揚機及地錨布置圖3地錨結構圖4（1）、斜坡I=3.8% a=2.17619f1=1443sina=54.8tf2=1443cosa=1442tf摩= f20.04=57.68t如需要反拉F=54.8+57.68=112.48t（2）、根據一般后溜力f1=54.8t，選用65，單條最大破斷力211.25t，使用雙條，安全系數K6倍。如沉箱需反拉回來，反拉力F=112.48t422.5t，可以滿足要求。（3）、地錨結構計算地錨自重G=4.53.02.52.5=84.4t斜坡最大后溜力P=112.48地錨受拉后的被動土壓力T=P cos2.176190.5=56.2t（f=0.5）G+TP s

9、in2.176193（安全系數K3）地錨結構設計滿足要求4氣囊的選擇4.1氣囊結構型式(圖5) 4.2氣囊承載變形氣囊受壓變形后，可視為一種規則的形態，即氣囊橫截面呈正扁形態，如圖6所示： H為氣囊受壓后高度即工作高度，承載面寬：B=(D-H)/2=0.94 m4.3氣囊的確定根據我局出運構件使用氣囊的經驗，結合沉箱的結構形式，本次選用氣囊公稱直徑：D=1m，長度為兩種分別為L0=6m，L0=11m。構件出運的工作高度：H=0.4m，氣囊凈距： a0.5m，沉箱平移出運使用6排（12條）L0=11m的氣囊，沉箱裝駁出運使用11排，其中有6排L0=11m氣囊及5排L0=6m氣囊（如圖6所示）。4

10、.4、氣囊壓力P氣囊的長度與實際出運與沉箱底接觸的長度不一致，下圖為氣囊在出運過程中與沉箱接觸長度的實際尺寸（圖7）從上圖可知沉箱平移時氣囊與沉箱的總接觸長度：L=9.612=115.2 m總接觸面積：S=LB=115.20.94=108.3 m2氣囊所受壓力：P= G/S=1443/108.3=13.32t/ m2=0.1332Mpa沉箱上駁時氣囊與沉箱的總接觸長度為L=116+4.425=110m總接觸面積：S=LB=1100.94=103.4 m2氣囊所受壓力：P= G/S=1443/103.4=13.95t/ m2=0.1395Mpa4.5、氣囊定制根據上述計算氣囊需要定制成：直徑1m

11、，長度為6m與11m，H/D為0.4時的氣囊承載力為0.14Mpa。考慮到氣囊在出運過程中不可能絕對均勻受力,因此我們選擇額定工作壓力為0.20MPa的高壓氣囊。5.沉箱圍捆及接長鋼絲繩沉箱圍捆用鋼絲繩：采用65（1670n/mm2）, 牽引和溜尾接長用鋼絲繩,根據前面的計算，安全系數大于5：采用28（1670n/mm2）作為卷揚機牽引用，使用8t卷揚機，最大牽引力為8t，鋼絲繩的破斷力為39t安全系數：4。6. 沉箱移運6.1準備工作出運時間選擇(1) 根據施工計劃確定橫移和縱移時間。(2) 根據實際潮水水位情況，決定沉箱上浮船塢時間。出運前檢查（1）檢查沉箱內腔是否有積水，若有積水超過10

12、cm的，必須把水抽至低于10cm方能出運。（2）對牽引系統中的卷揚機、鋼絲繩、滑輪組、導向輪及其卸扣、繩卡等，應逐項認真檢查運轉是否正常、轉動是否靈活、鋼絲繩是否纏繞，并排除一切隱患。（3）檢查空壓機運轉是否正常，檢查氣囊充氣各管件、閥門、壓力表是否完好、是否漏氣。（4）各地錨、卸扣是否磨損，是否超負荷。（5）備用空壓機、備用電源處于良好狀態。沖砂、清砂先進行拆卸填砂底模工作，用高壓水槍沖出填砂，清砂工作應盡量根據沉箱底模情況對稱進行，以免沉箱底板基礎受力不均。最后檢查沉箱底部有無棱角突出，有則先清除。清砂與拆模順序為從中間向兩邊對稱進行。清理通道、場地平整清理通道上一切尖銳物、石頭及障礙物，

13、并對場地進行整平，高差不超過2cm。 系沉箱圍捆鋼絲繩用鋼絲繩系好沉箱(圍捆)，鋼絲繩所處位置應在底模基礎向上約1.0m左右處（也就在沉箱前趾上端），單根捆綁鋼絲繩長110米。鋼絲繩與沉箱接觸處用枕木隔開，調整鋼絲繩長度至兩側相等，再連接牽引及溜尾鋼絲繩。擺氣囊清砂工作完畢后，進行氣囊擺放工作，每個氣囊的軸線與移運方向垂直，沉箱邊用紅漆標上氣囊就位線和枕木支墊安放線，以便氣囊迅速就位。伸進沉箱的氣囊確保氣囊的肩部在沉箱的邊側。空壓機及管路系統就位備用。6.2沉箱頂升系牽引及溜尾鋼絲繩將牽引和溜尾卷揚機動滑輪組與沉箱圍捆鋼絲繩系好，并啟動卷揚機使各鋼絲繩處于受力狀態，然后稍微放松，放松程度以使氣

14、囊充氣頂升沉箱至運行高度時不致受限制進行控制（宜在充氣頂升過程中進行調整）。氣囊初充氣初充：連接空氣壓縮機與氣囊之間的氣管，連接妥當后充氣，對氣囊充氣時應均勻、緩慢，每條氣囊充氣壓力達到沉箱預定頂升初始壓力值時，停止充氣。這時氣囊與底模共同承受沉箱重量。氣囊充氣，將沉箱頂升至運行高度繼續對氣囊充氣并應對稱、緩慢進行（由閥門控制），氣囊氣壓值必須現場試驗確定。原則上要讓沉箱下各氣囊高度一致，并使沉箱處于直立狀態，沉箱底面完全脫離支承型鋼。實施時應根據實際情況對氣囊壓力值進行適當調整，使之滿足運行要求。拖出支承工字鋼把支承工字鋼拆除并順直拖出，防止工字鋼刮傷氣囊，同時派專人觀察各氣囊氣壓值，發現異

15、常，立即采取措施解決。支承工字鋼完全離開沉箱底部后，對沉箱底部再次檢查有無棱角突出及其他尖銳物品，檢查正常后進入沉箱移運準備階段。6.3沉箱橫移調整氣囊至運行高度、沉箱橫移檢查與調整各氣囊的壓力，使氣囊前高后低（沉箱前高后低）。現場指揮（副指揮配合）檢查各項準備工作無誤后，下令啟動牽引卷揚機組，拉緊牽引鋼絲繩，沉箱處于移運臨界狀態時，暫停牽引，再次檢查觀察鋼絲繩張緊程度，各滑輪組、導向輪的轉動是否靈活，氣囊及沉箱平穩情況，同時啟動溜尾卷揚機組，使溜尾鋼繩稍處于松弛狀態。當一切處于正常狀態時，指揮員才指令拉動沉箱緩慢向前移動。移運時，注意觀察沉箱平穩和移動情況，同時注意氣囊滾動和壓力情況，通過調

16、整氣壓使各氣囊高度一致。運行中，溜尾鋼絲繩跟進，既不與牽引鋼絲繩抗衡，又能限制沉箱前傾。沉箱前進時要隨時注意沉箱的運行狀態，當出現走偏時及時采用合適的糾偏措施進行糾偏。在沉箱移動過程中，如發現氣囊漏氣導致影響出運時，必須及時進行補充充氣,必要時更換氣囊。6.4移運中氣囊交替當沉箱前移方向端部至第一根氣囊囊咀中心，擺進氣囊并進行充氣，注意充氣時氣囊一定要全部張開并達到一定的氣壓后再啟動運行。沉箱前進方向始終保持12根待工作氣囊。在牽引移動過程中，當出現沉箱走偏時，必須糾偏；糾偏時，可結合新擺放進沉箱底部的氣囊斜擺一小角度來進行（與走偏方向相反）。注意糾偏不能過急，以防走“之”字形。當沉箱后面的氣

17、囊逐漸接近沉箱尾部（按移動方向）時，打開排氣閥逐漸排氣，最后才快速放氣（應在氣囊露出沉箱尾部一半之前），氣囊放氣過程中要盡量使沉箱處于直立狀態。氣囊放氣完畢后將氣囊搬運到沉箱前面預定位置備用，如此重復直到橫移完成。6.5橫移-縱移銜接在沉箱橫移過程中，注意調整氣囊擺放距離，必要時在橫移過程中逐步調整，以適應出運通道上橫移-縱縱轉換位處支墊的排距。并且盡量使各個氣囊平行及有合適的支墊空間（特別是沉箱周圍），以保證有足夠支承面積和換向氣囊穿插位置。當沉箱重心線到出運通道中軸線位附近時停止，沉箱暫時停止牽引，觀察沉箱位置周圍情況，對照原來確定的轉換支墊位置，根據具體情況對沉箱位置做適當調整。將各氣囊

18、充氣，頂升沉箱到離地面距離超過支墊高度（30cm）5-10cm后，根據支墊要求放置枕木，支墊枕木布置完備后，氣囊緩慢排氣至沉箱平穩降落在支墊上，停止排氣，觀察地面無明顯沉降后才快速放氣，抽出氣囊進入縱向移運準備工作。6.6沉箱縱移由于沉箱縱移工作與橫移工作內容基本類似，但縱移通道存在斜坡段，故針對這些特別的地方進行說明，其余部分可參照橫移工作進行。6.7支墊、擺氣囊、系縱移鋼繩沉箱在轉換位置用枕木支墊完畢后，在支墊的間隙放進縱移氣囊，運行時應使沉箱保持盡量直立。將牽引和溜尾卷揚機動滑輪組與沉箱圍捆鋼絲繩系好，并啟動卷揚機使各鋼絲繩處于受力狀態，然后稍微放松，放松程度以使氣囊充氣頂升沉箱至運行高

19、度時不致受限制進行控制。（宜在充氣頂升過程中進行調整）然后將各氣囊氣壓調整使氣囊與枕木同時承受沉箱荷載。檢查卷揚機等牽引系統及相關地錨情況，確定無異常情況后將氣囊壓力充至運行工作壓力值使沉箱處于運行高度。（具體操作方法和注意事項與沉箱橫移基本相同）。6.8牽引與溜尾速度的協調及同步由于縱移距離較長，應注意牽引和溜尾滑輪組及其鋼絲繩是否纏繞，并及時使用轉換組放氣。另外根據沉箱移動的距離，及時更換長度適當的鋼絲繩。縱移出運時，兩個牽引卷揚機組與兩個溜尾卷揚機組都要做到步驟一致。實際操作中前面的牽引基本上沒有受力，沉箱行走速度由后溜卷揚機控制。在縱移過程中，如發現氣囊漏氣，以致影響出運時，必須及時補

20、充充氣或更換氣囊。并且在沿途中慢慢讓沉箱的重心線與出運通道中心線一致。必要時使用枕木對沉箱進行臨時支墊，待更換好氣囊后在進行出運。6.9斜坡段縱移當沉箱移至出運通道斜坡段時，注意盡量控制好溜尾卷揚機與牽引卷揚機，使系統同步運行，確保沉箱平穩移動，同時要注意溜尾卷揚機鋼絲繩受力情況，盡量做到受力均勻。沉箱前后方向高度要保持盡量接近，嚴禁利用自然斜坡滑行。在斜坡段更換或接長鋼絲繩時，在沉箱前面底部有用枕木支墊，防止因意外時沉箱向前滑移，絕對不允許同時對兩部溜尾卷揚機的鋼絲繩進行更換或接長。6.10沉箱糾偏橫、縱移時，將采取如下糾偏措施：（1）將氣囊擺放與橫軸線（垂直通道縱軸線）形成一個偏角。即將后

21、壁方向的氣囊囊頭向后擺一定距離，具體根據實際操作結合糾偏時通過實驗獲得。（2）通過控制卷揚機強制糾偏，但必須注意各鋼絲繩受力情況，本措施在斜坡段必須慎重使用，一般不推薦使用，（3）縱移通道特別是碼頭混凝土面，宜在氣囊囊頭（前趾方向）經過的地方鋪設細砂三、沉箱的上駁1、本工程沉箱將用我司的“防城港號”浮船塢，防城港號有關技術性能： 最大下潛深度15.5米壓載艙數量12個全長52米壓載水容量6663.2m3寬32米允許載重量3200噸內幅26米空載重量2621噸型深3.6米壓載水泵排量1100m3/h 防城港號壓載艙布置NO1右908.3噸NO2右284噸NO3右240噸NO4右985.3噸NO1

22、中488噸NO2中371噸NO3中371噸NO4中488噸搭接端NO1左1010.3噸NO2左329噸NO3左310噸NO左878.3噸加水管與排水管共用一條總管，通過閥門的轉換來控制加水與排水，但不能同時加、排水，各壓載艙間互相不能調水。2、相關計算2.1 水泵排水船舶上浮速度每上浮一米的排水量為1664m3/m，水泵排水速度為1100m3/h（試潛結果），水泵排水船舶上浮速度為1664/1100=1.5m/h(夾板以下部分)。2.2沉箱上駁后，浮船塢吃水浮船塢空載時，吃水1.4m，沉箱重量為1443t，那么沉箱上駁后，船塢吃水深度h：h =1.4+1443/32/52=2.27 m根據當地

23、水位及潮差實際情況，為了確保施工作業的時間（上駁及離駁工作時間45小時）。選定裝駁潮位為1.52m。確定出運碼頭頂面標高：H=1.85+（3.6-2.58）=2.87m（實際使用的碼頭面標高為+2.85m）碼頭臺階標高:H=2.85-0.9-0.17=1.78m2.3浮船塢滿載離駁潮高計算為保障不損壞搭接碼頭，在船頭高于碼頭面0.2米時，滿載離駁，浮船塢甲板面標高=0.2米+碼頭面標高=0.2+2.85=3.05米，潮水高度=甲板面標高-（船型深-吃水）=3.05-(3.6-2.27)=1.72米，取離駁潮高為1.7米。2.4沉箱縱向偏差計算若沉箱縱向偏移2米，則產生力矩為2886T.M，為抵

24、消它，根據沉箱實際偏移的方向，在相反的方向倉內壓水，致使其力矩相等，方向相反。2.5沉箱浮游穩定計算（以CX1為例進行計算）沉箱設計圖如下一、 重心位置計算沉箱共分五個部分（各部分如上圖所示），各部分體積分別設為V1V5，各部分重心坐標設為（xi，zi）（i=15）。V1=0.51.021.4 =10.7m3x1=1/2=0.5mz1=0.5/2=0.25 mV2=21.40.4（1/2） =4.28 m3x2=1（2/3）=0.667 mz2=0.5+（0.4/3）=0.633 mV3=1021.414.8 =3167.2 m3x3=1+（10/2）=6 mz3=14.8/2=7.4 mV4

25、=-10（44.580.20.22）（14.80.7） =-2571.84 m3x4=1.32+（111.320.32）/2=6.0 mz4=（14.80.7）/2+0.7=7.75 m4.580.4=4.18V5=-10（1/3）0.2（44.58+3.64.18+(44.583.64.18) ) =-33.31 m3x5=1.32+(111.320.32)/2=6.0 mz5=0.5+0.11=0.61 m沉箱的總體積：V總=Vi =V1+V2+V3+V4+V5 =10.7+4.28+3167.22571.8433.31 =577.03 m3沉箱的重心坐標設為（x，z）x=（Vixi）/V

26、總 =（V1x1+V2x2+V3x3+V4x4+V5x5）/V總 =（10.70.5+4.280.667+3167.262571.846.033.316.0）/577.03 =3380.5/577.03 =5.858 mz=（Vizi）/V總 =（V1z1+V2z2+V3z3+V4z4+V5z5）/V總 =（10.70.25+4.280.633+3167.27.402571.847.7533.310.61）/577.03 =3490.585/577.03 =6.05m二、 浮心位置計算：假設沉箱處于正浮狀態時，其吃水深度為h空載吃水，海水比重為海水=1.03t/ m3，砼=2.40 t/ m3

27、。沉箱受三部分浮力作用（如上圖所示），它們排開水的體積分別設為V1V3，各部分所受的浮力分別設為F1F3，其對應的高度分別設為h1h3。V1=0.51.021.4=10.7 m3h1=0.5/2=0.25 mV2=21.40.4(1/2)=4.28 m3h2=0.5+0.4/3=0.63 m筒身（除去前趾部分）每米排水體積：V箱身每米排水體積=21.410 =214 m3因為沉箱處于正浮狀態，所以F浮=G沉G沉=V總砼=577.032.40=1384.87t筒身所受浮力：F3=F浮F1F2 =1384.8710.71.034.281.03 =1369.44th空載吃水= F3/（V箱身每米排水

28、體積海水） =1369.44/(2141.03)=6.21 mV3= V箱身每米排水體積h空載吃水 =2146.21 =1328.94 m3h3=6.21/2=3.11 mV總排=Vi=V1+V2+V3 =10.7+4.28+1328.94 =1343.92 m3浮心距離h：h=（Vihi）/ V總排 =（10.70.25+4.280.63+1328.943.11）/1343.92 =3.08 m三、 空載浮游穩定計算沉箱定傾半徑計算：定傾半徑計算公式如下=（Ii）/ VI=LB3/12i=l2l13/12式中沉箱定傾半徑（m）； I矩形斷面沉箱在水面處的斷面對縱向中心軸的慣性矩（m4）； L

29、沉箱長度（m）； B沉箱在水面處的寬度； i各箱格內壓載水的水面對縱向中心軸的慣性矩之和（m4）； l1縱向墻之間的凈距（m）； l2橫向墻之間的凈距（m）； V沉箱的排水量m3。I=LB3/12 =（21.4101010）/12 =1783.33m4空載時：i=0=（Ii）/ V總排 =1783.33/1343.92 =1.327m沉箱重心到浮心的距離：=zh=6.053.08=2.97 m定傾高度：m=1.3272.97=-1.643 m根據規范規定：（1） 近程浮運：m0.2 m（2） 遠程浮運：以塊石和砂等固體物壓載時：m0.4m以液體壓載時：m0.5m所以空載浮運不穩定。四、 壓載（

30、海水）浮游穩定計算壓載高度：前艙后艙2.0（m）3.5（m）其示意圖如下所示：艙底水重：G1=10（1/3）0.2（44.58+3.64.15+ (44.583.64.15) ）1.03 =34.31t艙身內水重：前艙：G2=（44.580.20.22）(2.00.2)51.03=169.08 t后艙：G3=（44.580.20.22）(3.50.2)51.03=310 t箱重+水重G總=G箱+ G1+ G2+ G3 =1384.86+34.31+169.08+310 =1898.25 t沉箱吃水h吃=（G總/海水V1V2）/ V箱身每米排水體積 =（1898.25/1.0310.74.28）

31、/214 =8.542m浮心至箱底距離hh= （Vihi）/ V總排 =（10.70.25+4.280.63+8.542148.54/2）/（1898.247/1.03） =4.239m重心至箱底的距離zz=1384.866.05+34.310.61+169.08（2.00.7）/2+0.7+310（3.50.7）/2+0.7/1898.25 =4.888 m重心與浮心的高差= zh=4.8884.239=0.649mIi=（21.41010104.04.584.584.5810）/10 =1755.71m4定傾半徑= （Ii）/V總排 =1755.71/（1898.24/1.03） =0.9

32、53m定傾高度mm=0.9530.649=0.304m四、出運碼頭構造：出運碼頭構造是使用原來馬村電廠沉箱上駁的碼頭，該碼頭的改造已經經過四航局港灣設計院進行驗算過，并在馬村電廠碼頭工程沉箱出運上駁過程中實踐，碼頭的抗滑、抗傾穩定都滿足使用要求。（見碼頭改造后剖面圖）五、沉箱上駁操作說明5.1搭接方式本工程采用專用重型沉箱上駁碼頭，搭接部分碼頭面標高1.79米，搭接采用GD43鋼軌、長20米、鋼軌面標高1.95米，碼頭結構見“圖五出運碼頭構造”。搭接時浮船塢的首部擱置在鋼軌上，浮船塢的甲板面與碼頭面平，碼頭與浮船塢間鋪14毫米鋼板，其總長度為22米，寬0.6米。5.2浮船塢的錨位及地牛浮船塢艏

33、部左右利用碼頭上一個系纜墩及沉箱預制區設置的地錨系兩條纜、控制船頭左右移動對齊碼頭前沿，艏部中纜用一條纜帶系在斜坡道預埋的地錨拉環上、控制船艏頂住碼頭(同時在臨時碼頭前沿用兩根木根作防撞棒)，船尾靠海側拋一門貓，靠陸側系纜在電廠的工作船碼頭系船柱上。出運碼頭示意圖出運碼頭斷面圖5.3搭接操作沉箱距碼頭前沿74米，沉箱預期移動速度約為70米/小時，預期沉箱上駁總時間為3小時。要進行上駁操作要求當日最大潮高達大于1.8米，進入搭接潮水為1.5米，從進入到最高潮時間要大于2小時。由于當地潮差變化較小，沉箱上駁后，必須利用潮差產生的浮力可保證船頭駛離碼頭。進入搭接前，浮船塢按圖1-1在距離碼頭約4米處

34、系纜、拋錨就位，在船頭高過碼頭面約0.2米時，移船進入搭接；進入后艏部繼續加水，抵消船舶由于潮水上漲而上浮，使船頭在沉箱上船前始終壓住搭接鋼軌。當沉箱移到船上1.5米時，浮船塢要立即開始排水，直到將所有的壓載水排空。等到潮水漲到使船頭高過碼頭面1.9米時，浮船塢移出離開搭接口。5.4沉箱裝駁使用施工水域及施工工期根據使用的浮船塢的尺寸及作業的半徑，施工作業時使用斜坡碼頭全部水域及電廠煤碼頭部分水域，其使用水域范圍如下圖：沉箱出運裝駁使用的碼頭水域示意圖六、使用材料、人工、機械設備6.1使用機械設備機械設備名稱單位數量規格備注卷揚機臺48t用于沉箱縱、橫移動空氣壓縮機臺29立方用于氣囊加氣裝載機

35、臺13立方用于場內轉運氣囊浮船塢艘13200t用于轉運沉箱拖輪艘13300匹用于浮船塢及沉箱拖運6.2使用的材料材料名稱單位數量規格備注氣囊l=6m條200.2Mpa用于沉箱縱、橫移動及上塢氣囊l=11m條200.2Mpa用于沉箱縱、橫移動及上塢滑輪組組1280t用于沉箱出運及上塢鋼絲繩噸1265、28用于沉箱出運牽引及后溜卡環個1270t用于地錨于滑輪組連接枕木立方1321002020用于沉箱支墊鋼板t4厚20mm用于碼頭與浮船塢搭接、地錨鋼材t3槽鋼、角鋼等用于制作其他鐵件、爬梯等對講機臺6用于沉箱出運指揮聯系6.3使用的人員崗位名稱人數備注總指揮1人負責整個出運的指揮工作副總指揮2人分別

36、負責沉箱出運系統及過程安全監督員2人負責沉箱出運整個過程的安全監督卷揚機手8人負責操作卷揚機加氣8人負責出運過程中氣囊加氣氣囊工30人負責出運過程中氣囊布置、搬運等電工2人負責施工過程中的用電機械工2人負責空氣壓縮機等工作水位觀測員2人負責整個施工過程的水位觀測及記錄 碼頭沉箱安裝施工方案（出塢安裝篇）七. 沉箱出塢安裝施工方案7.1工程概況海口港二期深水泊位碼頭設計長度為590m，與一期工程連接的過渡段長196m，以及直立式南護岸長170m。其中碼頭主體兩個5萬噸級部位沉箱 28件，過渡段按1萬噸級泊位設計，沉箱 17件，其中5件為新預制沉箱，12件為原來的直立式防波堤沉箱，南護岸沉箱個數為

37、 10件。條件如下：風況：瓊州海峽位處東亞季風區，冬季盛吹偏北風與偏東風，夏季盛吹南風和偏東風。常風向為東北，頻率為15%。最大風速為23.8m/s，風向北北東；極大風速41.0m/s，風向西；風向 8級大風，平均每年出現13.3天，大于六級風平均每年出現43天。據30年的資料統計，影響海口臺風共128個，平均每年4.3個，最多年份有8個，最少年份無臺風影響。一般610月為臺風季節，810月為臺風活動最盛時期。潮位 ：海口港的潮汐系數F=3.92，屬于不規則日潮混合潮，一個月內日潮天數為1518天，其他時間為正規半日潮，且潮汐不等現象顯著。潮位（采用秀英驗潮站多年資料統計，以秀英理論最低潮面起

38、算，下同）：平均高潮: 2.04m平均低潮: 0.90m最低低潮: -0.25m最高高潮: 4.25m設計水位：設計高水位：2.41m設計低水位：0.41m極端高水位：4.31m極端低水位：-0.25m潮流：海口灣的海流流場包括周期性的潮流，東北（或東南）季風形成的風海流，南渡江注入海峽后向西擴散的淡水徑流；局部地形影響生成的坡度流以及波（浪）流等，因此實際觀測得到的海流是以潮流為主的綜合流。海口灣的流場具有以下特征：流場的格局主要是由它的地理位置和地形來決定。由于瓊州海峽的狹管效應，使海峽（含海口灣）的潮流具有典型的往復流的性質，但漲落潮流流向轉變與潮位過程的高、低潮出現時間不一致，而是在中

39、潮位附近轉流。海峽潮流流速大，中央最大流速可超過5kn（2.6m/s）以上，流向呈東西向；海口灣灣口附近流速減小到2kn（1.01.2m/s），流向大致為東西向；在灣頂附近流速最小，僅0.20.5kn（0.110.25m/s）；在海口灣東西部分水域的流速在1-2kn之間，流向分別是NE-SW和NW-SE。從日潮流的單寬輸入矢量圓分析，冬半年東北季風盛行的季節里，海口灣的東半部存在一個逆時針向的回流。海口灣的潮波性質較復雜，潮位和流向不相對應，大體在漲、落潮的中水位以上為東向流，中水位以下為西向流。海口灣的潮波既不是典型的前進波，也不是駐波，而屬于以前進波為主的混合潮波。海口灣的流場在風、局部地

40、形的影響下，形成東南的弱流區和西北部的強流區域。波浪：海口灣無長期波浪觀測資料，據廣東省航運規劃設計院于1959年9月至1960年9月在秀英港區附近的白沙門的觀測資料，海口灣主要受NW、N、NE和E向波浪的影響。在一年內，以東北季風形成的波浪最為顯著，即從10月至次年3月的波浪為最強。拖航海況沉箱在馬村預制廠裝駁后需拖運至安裝現場，從馬村到海口灣大約21海里，有正規航道行船，航道水深911m，滿足裝載沉箱的浮船塢及拖輪航行的要求。7.2施工工藝流程沉箱裝駁沉箱拖運浮船塢拋錨定位浮船塢下潛沉箱系纜沉箱懸浮沉箱出塢沉箱定位、灌水下沉方駁定位沉箱定位測量控制沉箱灌水下沉沉箱位置校核 7.3沉箱安裝順

41、序本項目工程的沉箱共有55件，其中有43件是新預制沉箱，12件是拆除舊防波堤沉箱再利用，沉箱安裝我部計劃從主體碼頭與過渡段分界處開始，后往兩個方向進行安裝，具體見沉箱安裝順序示意圖（圖1）施工方法沉箱安裝工藝簡介:本工程的沉箱構件在馬村3.5萬噸級碼頭后方臨時預制廠預制,采用3200t浮船塢拖運至現場下潛,用方駁上的2臺卷揚機(5T)拖動沉箱出塢,用圍纜的方式將沉箱與方駁固定在一起,再通過方駁的移位和手拉葫蘆就位安裝將沉箱運到預定的位置加水下沉。 當沉箱下沉至距基床面1m位置時，使用儀器進行粗定位。后利用沉箱頂預埋的四個吊環與4個手拉葫蘆交叉連接,并隨沉箱下沉不斷將手拉葫蘆收緊,沉箱下沉至基床

42、面0.5m時暫停止加水,測量沉箱4個角點并將沉箱四角高差調平,利用沉箱頂上掛籃加配重進行調整。第一次粗定位調整完成后,繼續向沉箱加壓水,讓沉箱下沉至基床面30cm,在30cm處再進行一次精確調整,精確調整時測量人員要不斷觀測沉箱4 個角點,誤差調整在2cm 范圍內,精確調整過程關鍵要做2點,高差有偏差時通過沉箱頂上掛籃加配重進行調整。偏位較大時先通過收放錨纜再通過手拉葫蘆來調整沉箱。沉箱拖運：沉箱在馬村預制場通過氣囊搬運到浮船塢上，加固后用拖輪拖至施工現場下潛區下潛出塢。 沉箱安裝順序示意圖 7.3.3浮船塢拋錨定位：出塢時浮船塢的拋錨定位如下圖所示：沉箱出塢浮船塢定位示意圖7.3.4浮船塢下

43、潛：如上圖所示，裝載沉箱的浮船塢拖抵現場后在港池前沿進行拋錨定位，方駁在浮船塢定好位后就浮船塢進行定位，大約離浮船塢50m左右。浮船塢協助方駁把水泵、安裝架等安裝好，并且對沉箱上下進行檢查,包括圍捆枕木鋼絲繩,圍纜捆綁、沉箱頂拉桿孔洞修補、潛水泵布置等者都要檢查清楚，浮船塢才能開始進行灌水下潛。浮船塢各水倉的灌水順序及灌水量要滿足整個船體的平衡和穩定要求。為防止浮船塢的下潛區有淺點，施工前對整個施工水域進行水深測量，并對有淺點的地方用挖泥船進行清挖，確保浮船塢下潛時的吃水要求。沉箱壓載：浮船塢定好位，并把水泵電箱等安裝好后即根據沉箱浮游穩定計算的結果進行加水壓載。由于該沉箱隔倉共10個，分為兩

44、排，相互之間的隔倉聯通需考慮其浮游過程的平衡穩定。沉箱的通水孔、水閥布置見下圖。沉箱系纜：在浮船塢剛開始灌水下潛時進行。沉箱預制時，其頂上對稱預埋四個鋼筋環，用作沉箱出塢及安裝時帶纜用。為了減少沉箱在下潛前其他工作的工作量并減少水上高空作業，在沉箱平移出運前，先用一段長為20m直徑為50mm的尼龍纜繩和沉箱預埋鋼環用卸扣連接好，在浮船塢下潛時把浮船塢上的四根尼龍纜分別和沉箱上的四根纜繩連接，同時牽引用的纜繩也在同一時間連接上，如下圖示，在沉箱吃水比懸浮吃水線低1m時，同時收緊四根纜繩，牽引纜繩未受力。沉箱懸浮：隨著浮船塢不斷灌水下潛，當駁上沉箱吃水達到8.50m時，沉箱開始處于懸浮狀態。浮船塢

45、繼續下潛，沉箱底板離浮船塢甲板面有1m的距離，繼續下潛深度要根據現場的風浪情況確定，如浪高大于0.5米時，浮船塢不宜下潛。 7.3.5沉箱出塢：方駁上的兩臺錨機慢慢地用力絞兩條牽引纜（1，2）此時浮船塢上后溜兩條纜繩（3，4）也同時處在受力狀態，方駁繼續絞纜，纜1及纜2也同時慢慢收緊，纜3及纜4在受力的狀態下慢慢同步放松，沉箱慢慢出塢。當沉箱繼續出塢后，纜3及纜4繼續作溜尾定向用，同時其他的輔助纜把沉箱調整為安裝方向。當整個沉箱被牽引出浮船塢并靠至方駁邊時，完成整個沉箱出塢工作，浮船塢可以進行排水上浮。7.3.6沉箱定位、灌水下沉安裝：沉箱出塢后可能存在頂面不平衡的情況，在沉箱靠著方駁時往沉箱

46、內灌水調平。當沉箱靠上方駁后，解脫纜3及纜4，并用一條直徑為50mm的纜繩把沉箱以捆綁式與方駁連接（如下圖示）。事先把每個沉箱的位置坐標計算出來，通過方駁移船，GPS系統定位，把沉箱移至預定的安裝位置上，然后打開沉箱的進水閥門，對沉箱內進行灌水。開始灌水時要從小到大而進行，各個閥門的開和關要盡量做到同步。當沉箱內各隔倉灌水基本平衡，至沉箱底板離基床面距離為100cm時，關閉各個進水閥門，使用沉箱上掛的水泵對沉箱進行四角調平，再用GPS對沉箱的位置進行粗定位，如其實際位置與預定安裝位置的偏差小于50cm時，可用水泵給沉箱內繼續進行灌水，直至沉箱底面離基床定面大約20cm時停止，這時拉好安裝使用的

47、纜繩及葫蘆，通過陸上擺站儀器進行精確定位，測量控制來進行沉箱安裝。當測量控制的偏差在規范允許范圍內時，收緊所有的纜繩及葫蘆，同時啟動沉箱上布置的全部水泵向沉箱內灌水，讓沉箱以最快的速度下潛至基床。確認沉箱座落穩基床后，儀器再次觀測沉箱的偏位情況，如符合規范要求即可繼續灌水壓穩沉箱，如果出現了大偏差，并超過了規范要求時，需啟動反抽水泵，把沉箱內的水抽出來，讓沉箱重新起浮，重復以上的步驟進行安裝，直至沉箱安裝好位止。7.4沉箱安裝質量標準根據港口工程質量檢驗評定標準（JTJ 22198）的要求，沉箱安裝允許偏差、檢驗數量和方法如下表：序號項 目允許偏差（mm）檢驗單元及數量單元測點檢驗方法1臨水面

48、與施工準線的偏差50逐個檢查1全站儀觀測2臨水面錯牙50用鋼尺量3接縫寬度302用鋼尺量頂部前后兩端7.5 施工船機、材料及勞動力施工船機如下表：船機設備名稱單位數量規格備注浮船塢艘1防城港號用于沉箱拖運及存放、安裝拖輪艘13300匹1艘用于浮船塢拖航及方駁拋錨定位方駁艘11000t用于沉箱存放及安裝定位交通船艘2定員20人用于載人及帶纜履帶式吊車臺150t用于吊裝潛水泵、工作平臺等發電機臺1120wk用于抽水機供電及夜間施工照明施工用材如下表：材料名稱單位數量規格備注潛水泵臺12抽水量40m3/h配備電纜、水管等尼龍纜繩m300直徑50mm用于沉箱出塢及安裝手拉葫蘆個65t用于沉箱安裝定位對

49、講機臺10用于施工通訊GPS定位系統套1備兩個移動站用于沉箱存放及安裝定位鋼絲繩m200直徑20mm用于安裝定位鋼材t5槽鋼、角鋼等用于制作工作平臺、爬梯等救生衣套50用于水上作業人員安全防護勞動力如下表：崗位名稱人數備注施工組長1人負責整個出塢、存放及安裝施工副組長2人分別負責出塢存放和安裝安全監督員2人分別負責出塢存放和安裝的施工安全監督出塢小組工人10人負責出塢時帶纜及解纜、下潛時沉箱觀測存放小組工人10人負責存放時開關進水閥門、帶纜等安裝小組工人15人負責安裝時開關進水閥、開關抽水機、葫蘆操作等測量工2人負責存放及安裝的測量定位電工2人負責施工過程中的用電機械工2人負責發電機等工作水位

50、觀測員2人負責整個施工過程的水位觀測及記錄7.6施工進度計劃八、安全技術措施本工程沉箱出運安裝采用氣囊陸地移運上浮船塢,存在陸上和浮船塢移運的交接問題，安全問題是個關鍵問題，難度很大，為確保安全，按照“預防為主、安全第一”的安全生產方針，結合本工程的具體情況，特制定如下安全技術措施 8.1施工前要對所有參與人員進行詳細的施工技術和安全交底。要讓現場人員“吃”透施工技術方案。沉箱移運前，卷揚機、鋼絲繩、卸扣，滑輪組，空壓機，必須進行全面檢查，確保良好狀態；移運時備用電源，備用空壓機處于良好狀態，保證隨時投入運行。8.2施工過程中，機械、電氣設備嚴格按公司的安全操作規程進行。統一服從指揮口令。8.

51、3沉箱移運通道在移運前清除一切尖利雜物及障礙物。移運時，沉箱兩側20m范圍內設工作警戒線，警戒線內無關人員不準站立，不準進行高空起重作業。8.4現場施工人員按規定戴安全帽、穿工作鞋、高空作業時系安全帶、臨水作業穿救生衣、操作手沖底模填砂時戴防護眼鏡。8.5 使用空壓機充氣安全技術措施輸氣管應避免急彎、打折，打開送風閥前，必須事先通知工作地點的有關空氣壓縮機出氣口處不準有人工作。壓力表、安全閥和調節器等應定期進行校驗，保持靈敏有效。8.5. 4高壓氣囊充氣與出運過程中，其它無關人員要遠離氣囊10以上。沿途氣管要有專人管理，并放置氣囊擋板。 進行氣囊頂升或拆、墊支墊枕木時，沉箱未支墊穩固前，身體任

52、何部位不得伸入沉箱底部范圍。8.6 用卷揚機牽引沉箱的安全技術措施卷揚機應安裝在平整結實，視線良好的地點，機身和地錨必須牢固。卷筒與導向滑輪中心線應垂直對正。作業前，應檢查鋼絲繩、制動器、傳動滑輪等，確認安全可靠后方準操作。 鋼絲繩在卷筒上必須排列整齊，作業中最少需保留三圈以上。作業時，不準有人跨越卷揚機的滑輪組鋼絲繩和牽引繩。作業時，嚴禁卷揚機手、空壓機手，充氣放氣工擅自離開崗位。 沉箱牽引過程中，如發現滑輪組鋼絲繩有氣，應暫停止牽引，松氣后再進行牽引。工作中要聽從主指揮的指揮信號，信號不明應及時向主指揮反饋，其他人員聽到反饋信號時，應暫停操作，等待主指揮發出另一次信號后方可操作運行。運行過

53、程中如遇特殊情況或危險情況，需要馬上暫停運行的，必須立即報告主指揮，并停止作業，其他操作人員聽到響應信號后，也必須立即停止作業，待弄清情況并排除危險情況后由主指揮再次發出運行信號后方可繼續作業。作業中途突然停電，應立即把開關回復停車狀態。特殊工種人員，必須持證上崗，嚴禁無證上崗。各種移動機械使用完畢，要移到安全地帶，以防水淹。 施工期間的防臺防洪方案執行公司及項目部制定的相關規定。 沉箱出運、安裝勞務作業隊不同工種人員的安全技術操作規程執行四航局頒發的船舶、機械維修工人和機械設備安全技術操作規程、土建、水工安裝工人安全技術操作規程。 施工機械設備安全技術規程：沉箱出運工藝使用的建筑機械，執行建

54、筑機械使用安全技術規程（JGJ33-2001）。鋼絲繩的檢查及報廢執行國家標準起重機械用鋼絲繩檢驗和報廢實用規范（GB5972-46）。8.7構件出運主要是大型構件沉箱。沉箱安裝前嚴格進行質量檢查并在每個沉箱的兩個對角上都劃上水尺,同時安裝好灌水孔的閘閥.8.8 每天專人負責收集天氣預報資料，風浪條件不允許時不得強行作業。8.9施工前對整個施工水域進行水深測量，保證浮船塢在拖航及下潛過程中的8.10施工過程中專人負責指揮，各個操作手不得各自為陣，盲目操作，特別在浮船塢下潛過程中，要專人負責觀測沉箱內是否有滲水或漏水情況，當發現有漏水時，立即停止下潛作業。8.11沉箱在存放區著地后，要對沉箱內進

55、行加水壓載，使其滿足在存放期內的穩定要求，并要對每個沉箱進行沉降位移觀測，當沉箱出現不利的沉降位移時，要立即組織有關人員及船機，使沉箱起浮并移至安全區域，重新存放。8.12沉箱及浮船塢下潛區必須有明顯的標志，夜間必須設有閃光燈，防止不明船只闖入撞壞沉箱。6.13沉箱安裝前，要對基床進行檢查，確保基床無損壞及不符合要求的回淤。除上述安全措施外，還必須執行局作業文件“中港第四航務工程局氣囊搬運重件工法”（編號：QI7-23），其中安全措施如下：作業文件QI7-23：中港第四航務工程局氣囊搬運重件工法8.14 安全措施 氣囊和構件底部不得有尖銳物。 充氣速度避免過快，以免氣壓突然升高。 氣囊充氣咀前

56、方不得站人，以防氣咀飛出擊傷人。并在沉箱的兩側放置氣嘴擋板。 發現氣囊漏氣，應立刻停止牽引，更換氣囊再重新牽引。8. 14.5 牽引操作人員必須遵守卷揚機安全技術操作規程和掌握鋼絲繩的安全使用要點，要聽從指揮，起動時不應過于急速。 用兩臺卷揚機牽引時，型號必須相同，并保持工作同步。 卷揚機剎車必須可靠。 經常檢查所有牽掛部件，導向滑輪和地錨，使其工作安全可靠。 施工用電必須采用三相五線制，并裝設漏電開關。 空壓機必須有專人操作，氣壓自動調節裝置必須工作可靠。 構件底部四周的邊角設3cm的45倒角，防止邊角割傷氣囊。.嚴禁一切閑散人員在施工現場游蕩，防止意外的事故發生。九、環保措施9.1、做到文

57、明施工，氣囊、鋼絲繩、木料等堆放有序，各種廢料集中堆放，嚴禁向海域傾倒廢棄物。9.2、合理安排施工計劃，以使動力機械設備的使用能夠較集均勻的分布在限定的工期和施工場地上，盡量避免在同一地點、同一時間集中使用大量動力機械設備。采用低噪聲設備，盡可能通過消音管和隔離機器的振動部件來降低噪聲。9.3、出運設備維修時，禁止油污污染地面；如果油污染了地面，要把地面上受污染的土壤清除并送廢物固體處理單位處理。9.4、各施工人員，嚴禁在現場隨地大小便。9.5、海上施工嚴禁向海面上拋垃圾及其他雜物。9.6、施工船舶使用的油紗布必須經過集中收集處理，嚴禁直接拋入海上。船機上的帶油廢水嚴禁向海上傾倒。中港第四航務工程局海口港二期深水泊位碼頭工程項目項目部 2006年9月5日