码头工程沉箱出运及安装施工方案
沉箱出运及安装施工方案
项目经理部
2011 年 6 月
目录
一、 工程概况............................................................................................. 3
二、 现场自然及施工条件......................................................................... 3
2.1、半潜驳施工的环境要求为：....................................................................................................................... 3
2.2、自然条件........................................................................................................................................................ 3
三、 本工程沉箱出运受力计算................................................................. 8
四、 沉箱出运............................................................................................. 8
4.1、卷扬机选用................................................................................................................................................... 8
4.2、滑轮组计算................................................................................................................................................... 8
4.3、钢丝绳计算................................................................................................................................................... 9
4.4、气囊计算....................................................................................................................................................... 9
4.5、沉箱顶升设计............................................................................................................................................. 10
4.6、主要设备配备............................................................................................................................................. 10
4.7、半潜驳搭板................................................................................................................................................. 10
4.8、沉箱出运、上驳施工工艺主要流程 ......................................................................................................... 12
4.9、沉箱出运施工方法(陆地部分)................................................................................................................. 14
4.10、质量保证措施........................................................................................................................................... 15
五、沉箱浮运下潜出驳............................................................................. 21
六、沉箱安装............................................................................................. 26
七、安全措施............................................................................................. 29
八、安全保证体系与环保措施................................................................. 30
九、附图..................................................................................................... 33
一 、 工程概况
1.1、设计码头采用圆筒沉箱重力式结构，码头墩式布置，本工程预制沉箱共31件，
沉箱底部为正八边形，圆筒直径13.8m, 高25.5m,单件最大重量 2350t。设计如图1.1示：
图1.1 沉箱设计图
1.2、 沉箱的出运设计采用气囊直接顶升脱模，再使用气囊出运上驳施工工艺。5000
吨级半潜驳靖海号运输(具体性能参数详见附图1)。
二、 现场自然及施工条件
2.1、半潜驳施工的环境要求为：
沉箱上驳时，波高H/₀ 小于等于0.5米，风速小于等于6级；
半潜驳下潜、沉箱出驳时，波高H/₀ 小于等于1.0米，风速小于等于6级。
沉箱拖运安装施工的环境要求为：
波高H/₀ 小于等于1.0米，风速小于等于6级。
2.2、自然条件
2.2.1、港口地理位置
XX港位于北部湾北岸，在 XX 港市渔漫岛西南端，其东部为企沙半岛，西部为XX 半岛，
湾口向南敞开，中间被渔漫岛分为东西两个海湾。西湾为防城河主流入海通道
2、径流进入防城湾的河流主要是防城河，防城河在针鱼岭附近入湾后分成两支，主流沿西湾 的牛头岭附近南下，另一支经暗埠江南下。防城河源于十万大山，全长约100km, 流域面 积810km², 属山区性河流，水位暴涨暴落，流量随季节变化很大。据上游长歧水文站(距河口40km 左右)1957～1985 年实测资料统计，多年平均流量为32.5m²/s, 最大洪峰流量为5450m²/s(1967 年8月7日),最小流量为0 . 15m²/s(1980 年4月21日),多年平均年径流量为10.6亿m3,最大年径流量为14.2亿m(1960 年),最小年径流量为6.6亿m(1976年)。4～9月洪水季节径流量占全年径流量的75～80%。每年洪水季节一般有4 次洪峰出 现，其累计时间为11～22天，径流量占4～9月径流量的21～51%,占全年径流量的17~44%。三、 本工程沉箱出运受力计算沉箱自重最大约2350t, 气囊滚动时与地面的摩擦系数f=0.03 (沙土地的实验值),所以沉箱在出运过程中：水平面牵引力F=fG=0.03×2350 =70.5t沉箱在出运时一般保持前后高差在△d=20cm 范围以内，即前高后低的状态。所以在出运时还要考虑高差引起的后倾力F1:F1=G×△d/R=2350 ×0.2/17.8 =26.4t因此：沉箱出运时牵引力F 为：F=fG+F1=70.5t +26.4t =96.9t四、 沉箱出运4.1、 卷扬机选用已知：Q=2350t,μ 摩擦系数=0.03(在压实的砂地上，气囊的滚动摩擦系数接近0.05),前后高差最大为△d=20cm, 沉箱拉绳数量 n=2)单台卷扬机牵引力F= (fG +F1)/n= (0.03×2350+2350 ×0.2/17.8)/2 =48.45t卷扬机牵引力为10t, 配9股滑轮组。Fg=9Fn=9×10×0.9 =81(t)>48.45(t)(满足使用要求)4.2、 滑轮组计算
依据卷扬机最大拉力设计使用95t 级，2轮滑轮组，现验算其起重力是否足够。已知：2F 最大=9×10 =90t< 95t (满足使用要求)。4.3、 钢丝绳计算4.3.1、 沉箱拉绳用φ65mm(6×37) 合成纤维芯钢丝绳已知： d=65mm (公称直径) 卷扬机水平牵引力F 牵=48.45t最小破断拉力总和为F 破 = 5 0d²=50×65×65 =211.25 t安全系数K1=F 破/F率=211.25/48.45 =4.36(倍)满足要求。4.3.2、 卷扬机水平牵引用φ24mm(6×37) 合成纤维芯钢丝绳已知： d=24mm (公称直径) 水平牵引F*=48.45/9 =5.38t最小破断拉力总和为F 破 = 5 0d²=50×24×24 =28.8t安全系数K2=F#/F*=28.8/5.38=5.35 ( 倍 ) 满足要求。4.4、 气囊计算4.4.1 、2350t 沉箱顶升气囊选用计算采用青岛永泰长荣工厂生产的超高压气囊φ1m 气囊进行施工。已知： G=2350t, 沉箱底最长17.8m,宽度7.37m～17.8m,依据设计要求，需要直接顶升。依据构件底面尺寸，选用气囊有效长度为L=16.0m; 设计顶升高度h=0.4m; 使用气囊数量n=9(顶升时采用9条气囊、出运过程中采用10~11条气囊);安全系数K=1.5,所以：单条气囊承载面宽B=π(D-H)/2=3.14×(1-0.4)/2气囊受力的总长度： L =121m总承载面积： S =LB =121×0.942=114m²选用气囊压力： P=KG/S=1.5×2350t/114m²=0.3MPa建议使用0.3 Mpa 超高压气囊。4.4.2、2350t 沉箱出运气囊选用计算采用超高压气囊φ1m 气囊进行出运。经计算同样采用顶升时所用的9条0.3MP 超高压气囊
附气囊规格形状示意如下：
超高压气囊(公称直
径D=1.0m)
气囊
工作压力 (Mpa)
试验压力
(Mpa)
不同工作高度时的每米曩体承载力(KN/m)
50cm
40cm
30cm
≤0.30
0.39
236
283
330
4.5、 沉箱顶升设计
沉箱预制时，采用 C30 混凝土底模，对沉箱底胎膜基础先进行处理，然后采用工28 型钢
组成槽(共9组)及槽钢上铺设木枋和纸胶版形成底模。放入气囊充气顶起沉箱。
沉箱脱模以满足穿入气囊进行出运作业，要求沉箱离底模至少25cm。
顶升使用的是直接在底模上预留顶升气囊槽，沉箱达到出运强度后使用顶升气囊穿入 顶升槽直接顶升，要求在枕木或工字钢组之间的间隔内设置气囊，气囊的间隔与枕木或工
字钢组的间隔一致。该方法的优点是施工简洁，操作方便可以保持工地清洁。
4.6、 主要设备配备
全部沉箱出运机械设备及相关材料明细表4.1 表4. 1
名称
规格
数量单位
用途
备注
超高压气囊
L16.0m×φ1.0m 0.3Mpa
15条
顶升、纵移
卷扬机
JM10
4台
移运沉箱
钢丝绳
φ65mm 6×37股
300m
牵引用
钢丝绳
φ24mm 6×37股
2000m
卷扬机用
卸扣
85t
一批
牵引配件
滑轮组
2 轮 9 股
4组
配卷扬机
枕木
200×25×25(cm)
若干
临时支垫用
材质强渡4 Mpa以上。
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