沉箱陆上气囊移运、半潜驳7#浮坞出运及安装工艺在烟台港
摘要：本文着重介绍了沉箱陆上气囊移运、半潜驳7#浮船坞出运、安装沉箱工艺的方案、工艺流程、技术操作过程，及运用效果，为大型沉箱出运、安装提供了良好的范例。关键词：气囊移运；安装工艺；施工
1工程概况1.1 工程概述烟台港西港区油品码头工程主体636.66m,由295米长的5万 吨级油品码头和341.66米长的10万吨级油品码头组成，码头后为 斜坡式防波堤结构。油品码头共有沉箱33个，其中5万吨级泊位16 个，10万吨级泊位17个。1.2沉箱工程量表
沉箱尺寸 混凝土 钢筋量沉箱个数 总量
泊位长宽 高C30F250 C30 Q(T) 5万吨级18.114.216107.18643.84105.610万吨级22.9514.517151.13973.33152.4个1617
C30F250 C30 Q(T)1714.8810301.441689.6 2569.2116546.6125908
1.3工程特征1.3.1施工工期紧油品码头工程总工期23个月，沉箱出运、安装施工任务要在6 个月内完成。本工程共计33个沉箱出运、安装天数预计为每个沉箱 3天时间，按以往天气分析月平均作业天数25天计，6个月共150 天，平均每4.5天需要完成一次沉箱出运、安装施工。1.3.2现场作业条件本工程施工现场为业主在建西港沉箱预制场，沉箱在预制场内 预制，出运采用气囊滚运的方式。施工水域无掩护建筑，半潜驳7# 船搭岸受风浪影响较严重。2沉箱出运、安装施工设备的选用：2.1起重设备：预制场内的起重机有7台8吨的塔式起重机， 一 台波坦塔吊(100*m), 能够满足工程施工的需要。2.2.陆上出运设备陆上采用气囊滚运方式需用6m³空压机一台，9mm³的储气罐一 个，滚运气囊若干个(不少于10条)。2.2.1沉箱纵横移动技术参数表
类别 气囊排列气囊排列 长度 宽度 总面积 顶升高度 气压 数量 净距 数量 净距
沉箱纵移160.7912.64 500.213 1.574 0.91
2.2.2气囊技术参数(见表1)2.2.3牵引力a、前拉力：F,=811.44kN;b、后牵保险力：与前拉力相等。c.卷扬机 及滑轮组的选定：沉箱搬运过程中前拉采用2台8吨卷扬机配50t 滑轮组进行牵引，后溜采用2台8t 卷扬机配50t 滑轮组进行牵引。2.3水上沉箱出运设备：半潜驳 7#船，交工55号、锚艇4#船。2.4沉箱安装设备：定位方驳(带吊机),发电船、水泵、人工安装 所需的手拉葫芦(10吨)及钢丝拉索等物。3施工方案3.1概述：本工程沉箱出运共计33个，最大沉箱重约2760t, 其陆 上搬运工艺采用千斤顶顶升、气囊搬运的施工工艺；沉箱下水采用 半潜驳搭岸→撬车拖带沉箱至半潜驳上→半潜驳起浮离岸→拖带 半潜驳至半潜坑下潜出运沉箱的施工工艺。
3.2工艺流程完成沉箱出运前的准备工作→沉箱顶升→支墩、穿纵移气囊→ 撤墩→沉箱纵移到位→支墩；千斤顶顶起沉箱→半潜驳乘潮与出运码头对接→半潜驳与沉箱 台座钢轨对接→将半潜驳上的台车沿钢轨牵引至沉箱下部→放下 千斤顶、沉箱坐落于台车→牵引台车运载沉箱至半潜驳→半潜驳排 除压舱水、起浮→半潜驳拖航至下潜坑→半潜驳下潜→半潜驳下潜 至一定深度、沉箱起浮→沉箱拖运至安放地点、方驳就位→人工安 装沉箱→测量控制沉箱位置→沉箱内回填。表1
类囊体公称气囊工作 气囊试验别直径D(m)压力Pe(Mpa)压力Ps(Mpa)每米囊体承载力(kN/m)工作高度 工作高度 为直径的 为直径的为直径的 为直径的 50%时 40%时 30%时 20%时
低压气黄 高压气囊0.80.12500.157994110126
1.00.100.12799410126
1.20.0830.10789411025
1.50,0670.087995110126
180.0560.0677995111127
2.00.0500.067994108126
2.40.0420.057910211127
0.80.250.30157188218250
1.00.200.24157188220250
1.20.1660.2056188720750
1.50.1340.165889220
.80.110.132559297
2.00.100.12157188219250
2.4.0.0840.10158203221253
3.3施工工艺3.3.1施工前准备A.场地清理气囊所要经过的地面应平整清洁，如地面有尖锐物、石头、沟漕、 凹坑等阻碍施工的因素应提前处理，以免损伤气囊，地面高差不得大于80mm。B.其他准备工作沉箱出运前应准备至少200块100×20×15cm 高枕木，并应准备 一定数量的枕木用于支撑滑车沟盖板。沉箱底板上前后侧设置两组 预埋拉鼻，采用直径45的圆钢加工制成，预制位置应根据地锚设置 情况进行确定。将卷扬机的牵引钢丝绳与沉箱拉鼻连接好。3.3.2沉箱顶升A.千斤顶顶升沉箱后清理沉箱底面，将气囊直接塞入工字钢间。B.间隔标注摆放支垫枕木及气囊。现场指挥应检查气囊及枕木 摆放位置是否正确，气囊不能与枕木接触；气囊囊头排列应在一线。C.对气囊进行打气，注意打气要平均分配，打气过程原则是先中 间后两边。如是双排气囊应保证对应的单排气囊充气气压一致。D.起升气囊高度超过50cm,即达到工作气压时，沉箱被顶起， 停止打压.
E. 对沉箱的平衡状态观察10分钟，确保气囊已全部稳定工作 后，再进行撤墩。3.3.3撤墩A.将所有支撑墩从沉箱的底部拖出。注意不能有大角度，以免划 破气囊。B.撤墩的速度要越快越好，原则为先中间后两边。3.3.4沉箱陆上移运A.沉箱移运过程中的启动与制动在沉箱移运时前方用两部卷扬机牵引，后方用两部卷扬机牵 制.。通过调整气囊气压来达到沉箱启动时牵引力减小和制动的要 求。前端气囊气压减小，沉箱前倾，牵引力就小，反之亦然；移运中减 小气压，即可增加滚动阻力，实现减速。在沉箱前摆放充好气的气囊 阻止前行，以达到制动的目的。B.出现偏移的纠正措施调整两部卷扬机的牵引速度和先后启动顺序。调整气囊摆放角 度.改变指定气囊的气压，控制沉箱的前行速度或方向。C.当沉箱移动到接应气囊前调整气囊的接应距离，位置调好后 等沉箱移位到气囊正上方压到气囊囊身的1/2时，前拉卷扬机停止 拉动，充气手及时充气。D.当气囊移运到划定的沉箱位时应先停止前拉，然后前拉卷扬 机点动放松，直到滑轮组稍稍放松为止。沉箱稳定后，应以最快的速度在气囊间隔的中间摆放好枕木， (注意要为下一步横移气囊留出穿气囊的位置)现场指挥检查枕木 摆放，气囊放气。气囊放气的原则是先中间后两边，当所有气囊气压 下降0.02mpa后，停止放气进行观察，然后重复以上过程，直到沉箱 平稳的座落在枕木上，检查所有枕木是否都已承重，稳定10分钟后 将前拉和后牵卷扬机完全放松，拆除滑轮组与围绳的连接，拆除围 绳，重新安装横移牵引系统。E. 横移牵引系统安装完后，重复以上工作，进行横移。要注意横 移气囊时对沉箱走位要求要十分精确，应严格遵循事先画出的沉箱 移运轨迹移运气囊。F.沉箱横移到位后，改用千斤顶顶升，撤掉垫木及气囊。插入撬 车，用半潜驳搭岸、撬车牵引沉箱上船。
3.3.5半潜驳就位当潮高达到最高潮以前至少4h, 半潜驳开始定位，利用甲板上4 台锚机，调整船位。潮水涨到+1.2m时，半潜驳7号搭岸，利用四条锚 缆调整船舶轴线，当岸上轨道和船体台车轨道同轴线后，半潜驳注 水下沉，前部座落在岸壁安设的钢轨上(标高+0.9m),实现岸轨(标 高+2.6m) 和船轨的对接。半潜驳利用左右四根缆绳调整位置，保证 半潜驳靠紧岸壁护木，对接轨道顺直。3.3.6沉箱上半潜驳牵引台车进入沉箱底部，使台车前端平面标高和沉箱后部立面 相齐，油泵卸压，沉箱坐落在台车上。用两根钢丝绳将拖架和动滑轮 组相连接，调整半潜驳钢轨与岸上轨道接轨后，开动10t卷扬机牵引 沉箱上半潜驳。沉箱到达台座前端后，调整半潜驳吃水，使船轨 13.2m处标高比岸轨高2~4cm, 在半潜驳台车轨道后端焊有定位器， 台车碰定位器停下即是在半潜驳上正确位置。台车全部上半潜驳后，将短轨拆除，固定沉箱。3.3.7半潜驳起浮离岸及沉箱运输根据台座的标高情况，半潜驳起浮时需+0.75m以上的潮位，排 空过程约2h, 所以在潮位+0.75m以 前 2h, 且处于涨潮时，台车上半 潜驳，这样的时机比较合理。3.3.8半潜驳下潜半潜驳在下潜坑就位后在高平潮3小时之前，注水下沉，确保 高平潮前0.5小时达到下潜深度16m;沉箱外水面淹没阀门孔约 0.5m(坞内吃水7m) 后，半潜驳停止注水下沉，打开沉箱阀门，向沉 箱内放水，起重工使用测绳监测舱内压水面高度。舱内压水应严格 控制，误差为50mm。各压水区达到要求压水高度后，关好阀门，半 潜驳继续注水下沉，直至下潜至坞内吃水10.5m时，沉箱达到安全 起浮吃水线完全浮起。此时，用拖轮顺流方向牵引，用拖轮绑拖至安 放点就位。3.3.9沉箱吊靠方驳在安装现场提前安排方驳定位，方驳顺基床轴线方向下锚定位。 沉箱在拖轮拖带下，缓缓靠近方驳，沉箱上与方驳上的工作人员迅 速给沉箱带缆，待沉箱绑牢后，拖轮离开沉箱，待低潮安装。3.3.10沉箱安装A.方驳就位：沉箱安装采用方驳定位，方驳在靠近安装的基床位 置附近，顺基床轴线方向下锚定位。B.人工安装拖轮拖运沉箱绑靠定位方驳，系缆将沉箱与方驳固定，然后方驳 绞缆移动，陆上用全站仪控制沉箱平面位置，水上通过方驳移动仔 细调整沉箱位置，满足安装精度且沉箱稳定后，打开阀门向沉箱舱 内注水下沉至基床顶面，下沉过程中，测量人员认真观测沉箱位置 是否发生变化，若发生变动，应及时停止注水，重新调整沉箱位置 后，再注水下沉，直至满足安装精度时为止。采用已安装沉箱为依托 安装其它沉箱时，根据相邻的沉箱吊鼻尺寸准备八根钢丝绳和四个 10t手拉葫芦作工具，其中两根钢丝绳主要用于调整待安沉箱平面 位置，另两根钢丝绳主要控制安装缝宽，反复收紧或放松四个手拉 葫芦仔细调整沉箱位置。4施工过程监测4.1对沉箱下潜坑的选址进行周密的安排和详细的考虑，既要保 证沉箱起浮时船舶所需的下潜深度并不易回淤，又要保证能满足两 个泊位的沉箱安装拖运需求，还要尽可能的缩短拖航距离。4.2沉箱出运、安装时控制好沉箱的压水高度及内外水头压差。4.3沉箱阀门安装时应确保完好，关闭自如密封不漏水，过水孔 按要求设置、透水孔用木契堵塞牢固或用钢板封堵严密。4.4沉箱安装完成后要及时进行沉降位移观测，并隔一潮水观测 完成满足规范要求后尽快进行回填施工，以提高沉箱的稳性。5 结 语陆上气囊移运沉箱，半潜驳7#浮船坞出运、安装沉箱工艺在烟 台港油品码头工程得以顺利实施，实施效果良好，质量水平较高，积 累了丰富的技术数据，确保了工程按期顺利完工，实践证明此工艺 能够成功满足大沉箱预制后的陆上移运，水上出运、安装任务，可以 在类似工程中予以借鉴使用。
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