文章介绍将 1132 吨重的沉箱,采用气囊顶 升、滚动,利用卷扬机作为前后牵引,通过横、纵移到达下 水平台,再沿着下水滑道,通过预先布置的水下气囊下水,
直至沉箱完全自浮的施工工艺,概括施工中需要注意的一些 事项,以及现场施工中的一些个人体会。
[关键词]港区码头;沉箱;施工工艺 一、工程概况
某港区作业区南 10#、11#泊位项目(以下称本工程), 工程规模为建设 375m 长码头及相应的后方设施,建两个
5000T 级码头工程,其中新建 5000DWT 通用泊位 1 个,5000DWT 重件泊位 1 个(兼顾滚装靠泊)。码头为重力大型沉箱结构, 沉箱外形尺寸为:长 17.02m、宽 10m、高 11.5m,前趾宽 1m, 重量约 1132t。
原计划的沉箱出运方案为 5000T 半潜驳出运, 由于 工作期东北风起,外海风浪大,加上半潜驳业务繁忙,半潜 驳北调本工程困难重重,无法满足节点工期要求。为确保本 工程节点工期能如期完成,计划采用气囊顶升、滚动,利用 卷扬机作为前后牵引,通过横、纵移到达下水平台,再沿着 下水滑道,通过预先布置的水下气囊下水,直至沉箱完全自 浮的工艺施工。
二、出运平面布置
(一)下水平台布置
下水平台位于预制场靠近力通码头一侧,面积 20m ×15m,为了与下水滑道更好地顺连, 平台沿海向以 2%坡度设 置,靠陆端标高+4.0m,靠海端标高+3.6m,整体与沉箱预 制场(标高 4.5m)以一段 1∶10 斜坡过渡段相连,过渡段采 用 20cm 厚砼硬化,沉箱横移时,不采用通长气囊,而是在两 端布置两排不同高度的较短气囊,滚动时可分别调节气囊高 度,以保持沉箱整体平衡。下水平台基础回填海砂冲水密实, 经强夯处理后,基础分别铺设 100cm 块石、 30cm 碎石,平层 浇筑 20cm 厚 C30 砼。
(二)下水滑道布置
采用多级过渡方案,第一段坡度 1∶40,总长 12m; 第二段坡度 1∶20,总长 12m;第三段坡度 1∶10,至底标高 -4.0m,滑道宽 20m。滑道+1.0m 以上的部位采用 20cm 厚混凝 土硬化处理,标高+1.0m 以下部位铺设 10mm 厚钢板。
(三)地锚及卷扬机布置
横移前地锚布置于下水平台外靠力通码头一侧,后 地锚布置于沉箱预制平台 9 个预制沉箱中间两侧;纵移前地 锚布置于下水平台前下水滑道两侧附近,后拉地锚布置于下 水平台后约 50m 处, 两地锚相距 12m,以下水滑道中心线对称
埋设。卷扬机相应布置于地锚附近合适位置。 (四)道路
现状道路为本标段施工区域, 为力通码头交通需要, 修筑施工便道连通重件道路,便道宽 8m,基础回填海砂,面 层回填 50cm 山皮土。
三、溜放出运施工工艺及安全验算 (一)溜放出运工艺流程
1.横移沉箱工艺流程:气囊就位→气囊充气顶升→ 卷扬机抽出支垫枕木→牵引沉箱前进、进入下水平台→沉箱 支垫方木→气囊放气减压→沉箱横移结束。
2.纵移下水工艺流程:二次顶升气囊就位→气囊充 气顶升→连接前后牵引主钢丝绳、卷扬机抽出支垫枕木→前 牵引沉箱前进进入下水滑道→后牵引钢丝绳张紧后拆除前牵 引钢丝绳→后牵引缓慢溜放沉箱沿滑道下滑→到达设计低潮 水位 0.0m 暂停→设计高潮水位 3.0m 继续溜放→沉箱自浮→ 沉箱出运结束。
(二)高压气囊的主要技术参数
本工程拟采用直径 D=1.0m、长 LO=15m 的高压气囊进 行沉箱顶升及横移; 直径 D=1.0m、长 LO=11m 的高压气囊进行 沉箱顶升及纵移。气囊规格形状及气囊结构、气囊工作参数
详见图 1 及表 1。
(三)气囊顶升及安全验算 1.顶升步骤
(1)拆除沉箱底胎模围挡 20cm×25cm 方木,利用 高压水枪冲出底胎模砂垫层;
(2)利用预制场四角的卷扬机和横移地锚,用滑 轮组和钢丝绳与沉箱相对应的四角拉点相连接并使其受力;
(3)沉箱底部布设小气囊充气顶升, 高度达到 30cm (预制时的支垫木高度为 25cm);
(4)拆除沉箱底部支垫木,利用高压水枪冲出底 胎模砂垫层残余;
(5)沿沉箱周边底部分垫调整枕木,小气囊放气 使沉箱平稳降落枕木上。
(6)沉箱底部纵穿布设长气囊充气顶升,准备横 移。
2.气囊选用计算:详见表 2,表 3。
3.安全验算
(1)横移顶升 顶升高度为 30cm
每条气囊承载长度 LO=15m
每条气囊承载宽度 B=(3.14-0.3×3.14)÷2=1.099m
气囊总承载面积=75×1.099=82.4m2
所需工作压强=1132÷82.4=13.73×9.8÷ 1000=0.134Mpa
设计实际工作压力为: 0.14Mpa
(2)纵移顶升
顶升高度为 30cm
每条气囊承载长度 LO=11m
每条气囊承载宽度 B=(3.14-0.3×3.14)÷2=1.099m
气囊总承载面积=88×1.099=96.7m2
所需工作压强=1132÷96.7=11.71×9.8÷ 1000=0.115Mpa
设计实际工作压力为: 0.12Mpa
通过以上计算,气囊的实际工作压强是额定工作压 强的 40%~50%,所以顶升过程是安全可靠的。
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