半潛駁氣囊方式出運(yùn)大型沉箱施工工藝方案

jimosea

在大型深水重力式碼頭的建設(shè)中，大型沉箱的重量往往達(dá)到 1000 多  噸乃至數(shù)千噸，如此大的重量，采用傳統(tǒng)的起重船起吊加駁船運(yùn)輸方式進(jìn) 行施工存在許多困難與弊端，已逐漸不能滿足施工要求。目前，進(jìn)行大型沉箱出運(yùn)施工主要由半潛駁 （含工程浮塢，以下同） 來(lái)完成，基本過(guò)程為：沉箱在預(yù)制場(chǎng)地預(yù)制好后，利用高壓氣囊將沉箱頂升后牽引，整體搬 移到半潛駁上并支墊好，將半潛駁拖至安裝水域合適水深位置下潛，在下 潛過(guò)程中往沉箱隔艙中加壓載水，保持沉箱本身浮游穩(wěn)定，半潛駁下潛到 一定深度后，沉箱利用本身浮力起浮，起浮后將其拖至安裝點(diǎn)，往沉箱隔艙中注水下沉安裝。

沉箱出運(yùn)施工主要包括沉箱上半潛駁、半潛運(yùn)載沉箱拖航、半潛駁下 潛沉箱出塢三個(gè)主要施工過(guò)程。在大型沉箱出運(yùn)施工中，投入的主要船機(jī) 設(shè)備是半潛駁，這種工程施工用半潛駁是一種專為大型沉箱出運(yùn)而設(shè)計(jì)建 造的可下潛的工程駁船，甲板單位面積承載力比一般駁船大得多，可運(yùn)載 數(shù)千噸的砼沉箱航行于近海航區(qū)，其基本工作原理是：在漲潮時(shí)段合適潮 位，半潛駁利用船艏的搭接結(jié)構(gòu)與出運(yùn)碼頭搭接，保持半潛駁甲板面與碼 頭面處于同一水平面，船上配有牽引設(shè)備，沉箱利用高壓氣囊頂升脫離地 面，氣囊在沉箱底面與地面之間滾動(dòng)大大減少了摩擦力，從而可利用船上 牽引設(shè)備牽引沉箱上船，至指定位置后用枕木進(jìn)行支墊，抽出氣囊。半潛 駁配有多臺(tái)大排量壓載泵，可根據(jù)需要進(jìn)行了艙內(nèi)壓載水的調(diào)整，從而控
制半潛駁的下潛或上浮，半潛駁上的監(jiān)控設(shè)備可適時(shí)采集下潛或上浮的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，根據(jù)需要可方便的進(jìn)行船舶浮態(tài)調(diào)整，通過(guò)控制壓載水量與加壓 載水速度來(lái)控制半潛駁的下潛深度與速度，從而保證出運(yùn)與下潛施工中沉箱順利地上駁與出塢。

工程用半潛駁載重噸位一般在 3000~5000 噸不等，載重噸位在 4000
噸左右的半潛駁，以“四航華南”為例，主體尺度及相關(guān)參數(shù)為；

總長(zhǎng)：58 米； 型寬：34 米； 型深：4.6 米；
最大下潛深度：16 米（甲板面至水面）；

從正常吃水下潛到最大深度時(shí)間：2 小時(shí)；

壓載泵排量：4×960m3/h
設(shè)計(jì)載重量：4200 噸；

利用半潛駁氣囊方式出運(yùn)大型沉箱的施工工藝，已順利完成多過(guò)大型深
水重力式碼頭的建設(shè)，已完成的實(shí)例工程如下：



二 ． 特點(diǎn)

利用半潛駁氣囊方式出運(yùn)大型沉箱有如下特點(diǎn)：

1. 無(wú)需大型起重設(shè)備就可以進(jìn)行大型沉箱的搬運(yùn)上駁及安裝作業(yè)，大大節(jié)

省了船機(jī)費(fèi)用；

2. 與軌道方式上駁比，半潛駁與碼頭的對(duì)接容易，對(duì)碼頭的要求不高，碼

頭的適應(yīng)性強(qiáng)，從而使臨時(shí)出運(yùn)碼頭的建設(shè)容易，投入少；

3. 普適性強(qiáng)，沉箱的重量從幾百噸到 4000 噸甚至更大，均可采用本工藝進(jìn)

行沉箱的上駁及安裝作業(yè)；

4. 由于沉箱無(wú)需進(jìn)行起吊，配筋量可大大減少，節(jié)省了鋼材，降低了沉箱

的制作成本，從而降低了碼頭的造價(jià)。

三．適用范圍

本工法適用于港口重力式碼頭建設(shè)中重量超過(guò)現(xiàn)有浮吊設(shè)備起吊能力或 不便于或不適于起吊的可自浮的大型沉箱的出運(yùn)安裝作業(yè)施工，也可用

于大型封閉可自浮的涵管出運(yùn)安裝作業(yè)施工。

四．施工工藝

1. 半潛駁進(jìn)行大型沉箱出運(yùn)沉箱上駁過(guò)程施工工藝流程如下：

沉箱上駁過(guò)程是沉箱出運(yùn)過(guò)程的關(guān)鍵步驟，需充分掌握潮水的變化，選

準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間，盡快完成，  一般要求 3 個(gè)小時(shí)內(nèi)完成整個(gè)上駁過(guò)程。

4.2.1 在上駁前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，就可以進(jìn)行沉箱的上駁作業(yè)。沉箱 上駁作業(yè)必需設(shè)一名總指揮，負(fù)責(zé)上駁過(guò)程的總體控制及協(xié)調(diào)?？傊笓]需 熟悉沉箱上駁作業(yè)的各項(xiàng)操作，并熟悉半潛駁相關(guān)知識(shí)，沉箱上駁的指令 由總指揮統(tǒng)一下達(dá)，指令的下達(dá)通過(guò)對(duì)講機(jī)的形式進(jìn)行，各相關(guān)人員都需 配備對(duì)講機(jī)并且大家均處于同一頻道，作業(yè)前進(jìn)行通話調(diào)試，確保作業(yè)過(guò)

程中通訊暢通。

4.2.2 上駁指令下達(dá)后，開始給沉箱底氣囊充氣，將沉箱頂升起，充氣時(shí)各

氣囊充氣要均勻，分多次將氣壓充至要求值，各氣囊氣壓基本保持一致，

頂升高度約為 35cm，抽出支墊枕木放置一邊，不得阻礙出運(yùn)通道。

4.2.3 開動(dòng)牽引絞車，同時(shí)松溜尾絞車，牽引沉箱緩慢前行。溜尾絞車的主 要作用是控制沉箱運(yùn)動(dòng)速度，防止沉箱運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快而發(fā)生危險(xiǎn)，同時(shí)在 緊急狀況下，沉箱上駁作業(yè)無(wú)法進(jìn)行下去時(shí)能將沉箱反拉上去，兩臺(tái)牽引

絞車通過(guò)滑輪組后拉力需達(dá)到沉箱重量的 5%左右。

4.2.4 沉箱在移動(dòng)過(guò)程中，需逐步往進(jìn)入沉箱底的氣囊充氣，給后方移出沉

箱底的氣囊放氣，同時(shí)要不斷調(diào)整各氣囊氣壓，使之基本保持一致。

4.2.5 第一條氣囊上駁后，半潛駁需馬上開始排壓載水，以盡量減少搭接結(jié) 構(gòu)對(duì)碼頭的壓力。壓載水首先從最前面的艙開始排，隨著沉箱向中部的移

動(dòng)，依次向后排各艙壓載水，同時(shí)保持船舶浮態(tài)正浮。

4.2.6 沉箱的運(yùn)動(dòng)路線必須是沉箱的重心基本沿著半潛駁甲板縱向中心線前 進(jìn)，在移動(dòng)的過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)偏移，則需及時(shí)糾偏，糾偏可通過(guò)兩臺(tái)牽引

絞車和氣囊的擺放來(lái)實(shí)現(xiàn)。為便于觀察，  一般在沉箱前進(jìn)方向的側(cè)面上用

紅色記號(hào)標(biāo)出沉箱重心在左右方向上的位置，沉箱正常移動(dòng)，紅色記號(hào)應(yīng)   沿著甲板上標(biāo)明的甲板縱向中心線移動(dòng)，若向左偏，則可將氣囊在擺放時(shí)   適當(dāng)向右偏，牽引時(shí)先開動(dòng)左邊牽引絞車，糾正后再同時(shí)開動(dòng)左右兩臺(tái)絞   車，若向右偏則反之，最后沉箱到位時(shí)，左右偏移量需控制在 0.5 米以內(nèi)。 4.2.7 隨著沉箱向半潛駁上的移動(dòng)，半潛駁搭接結(jié)構(gòu)的受力在不斷增加，至  沉箱剛剛完全上駁時(shí)達(dá)到最大，為保證碼頭載荷不至超過(guò)設(shè)計(jì)承載力，同   時(shí)保證搭接結(jié)構(gòu)不至受力過(guò)大而破壞，在沉箱上駁的過(guò)程中，半潛駁需不   斷往外排壓載水，并調(diào)整船舶浮態(tài)，使之始終保持正浮。若沉箱牽引速度   過(guò)快，壓載水排放速度跟不上，則需暫停牽引，等待壓載水排到一定量后   再繼續(xù)牽引。壓載水的排放量一般可按沉箱每移動(dòng)一個(gè)氣囊位上駁排水約   為 Q/n （Q 為沉箱重量； n 為實(shí)際頂升沉箱的氣囊個(gè)數(shù)）噸計(jì)；壓載水也不 得排得過(guò)快，需始終保持半潛駁處于搭接狀態(tài)，且有 200~300t 對(duì)碼頭的壓

力，以保持半潛駁相對(duì)碼頭的穩(wěn)定。

4.2.8 半潛駁甲板上標(biāo)有沉箱裝載區(qū)，沉箱牽引到位后，需馬上抓緊時(shí)間進(jìn) 行沉箱支墊工作，將枕木墊入沉箱底，塞滿氣囊間的空隙。沉箱支墊示意

圖如下：

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氣囊       枕木1500mm*300mm*200mm

沉箱支墊示意圖

4.2.9 完成支墊后，將各氣囊同時(shí)放氣，使沉箱平穩(wěn)地坐于枕木上，若個(gè)別

氣囊放氣速度過(guò)快，可稍關(guān)一下放氣閥，使各氣囊放氣速度基本一致。

4.2.10 沉箱完全坐于枕木上后，解除溜尾索與牽引索，拆過(guò)渡鋼板，繼續(xù)排 壓載水，隨著壓載水的排放和潮水的上漲，半潛駁會(huì)起浮，這時(shí)需盡快移  船使船舶脫離搭接。注意，在潮水退至可起浮水位之前，半潛駁必需離開

搭接狀態(tài)，否則半潛駁將被擱在搭接碼頭上而釀成事故。

4.2.11 在半潛駁離開搭接狀態(tài)后，進(jìn)行抽氣囊作業(yè)。將氣囊從沉箱底抽出， 抽氣囊時(shí)注意不要直接拉氣囊頭的閥管，可用麻繩套住氣囊體后直接拉麻

繩，氣囊抽出后可用半潛駁上的吊機(jī)一條一條吊上岸備下次使用。

4.2.12 氣囊抽出后進(jìn)行解除沉箱圍捆鋼絲繩的工作，圍捆鋼絲解下后需整理

好，用吊機(jī)吊上岸備下次使用。

4.2.13 半潛駁最后需進(jìn)行浮態(tài)的調(diào)整，通過(guò)控制各艙壓載水量使半潛駁無(wú)橫

傾，為便于拖航，艏艉應(yīng)有 0.5m 左右吃水差，拖航方向吃水少于另一端。