大型沉箱出塢浮游拖運安裝工藝

永泰長榮

本文介紹了“四航南沙”號浮船塢的下潛過程，南沙港區(qū)一期工程3號、4號泊位2212t 沉箱的出塢、 洋游拖運及沉箱安裝等施工工藝，并對其工藝過程及技術(shù)問題進行了分析和比較。

關(guān)鍵詞：沉箱；出塢；浮游；拖運；安裝

Undocking,Floating Transportation and Installation of Large Caisson

Abstract:  This    paper     introduces    the     submerging     procedure     of    leetirg     cock"Sthang    Nancha",undocking,fkeating transportation  and  installation  techniques  of  2212t  cnisson  for  berth  3  and  berth  4  oi  Nansha  port  aone  phase  I  project.It analyzes  and  compares  their  technical  peedures  and  techrucs!pr-Siems.

Key worls:  caisom;urdcking;flcauirg                   transportation;installation

南沙港區(qū) 一 期工程3號、4號泊位共有沉箱42件，為 順岸式安裝。沉箱外型尺寸長17 . 84m 、 寬 1 5m 、 高  18.9m, 重2212t。

沉箱在中港四航局一公司東江口預(yù)制廠預(yù)制，采用超 高壓氣囊出運技術(shù)將沉箱移運到“四航南沙”浮船塢上， 由拖輪拖航至施工水域現(xiàn)場，浮船塢在預(yù)定下潛坑下潛、 沉箱出塢，井存放于存放場，或用拖輪直接將沉箱拖運到  安裝位置進行安裝。

安裝過程共分為下潛出鳩、浮游拖運、就位安裝三個 主要工序。

2  浮游穩(wěn)定驗算

為確保沉箱出塢、存放、浮游拖運和安裝等順利進行 和安全，沉箱出運前對沉箱進行浮游穩(wěn)定性計算，作為施  工的重要參考數(shù)據(jù)。

沉箱浮游穩(wěn)定計算如下：

沉箱倉內(nèi)壓載采用水壓載，以 “B”   型沉箱(中間有橡 膠護舷預(yù)留缺口)為例，經(jīng)計算：

ZVX=6843.30m?

ZV?Y?=6997.35m?

單 件 沉 箱 體 積 ： 8 8 1 . 3 1m3;    單 個 沉 箱 重 量 ：

22121.00kN。

沉箱重心： X=7.762m;Ye=7.943m。

采用力矩平衡原理計算如下(以沉箱迎水面中心線 計):

偏心距離=(1+14/2) - 7 . 762=0 . 238m

偏主矩=(22121+8)×0 . 238=5266 . 7kN.m(8kN 為封水板重量)

需加平衡水量t  (后四倉)計算如下：

10.25×[4×(15.85t-0.317)]×4.52=5266.7          得 t=1.813m

上式(15 .85t-0.317)  為后四倉單倉注水體積計算公 式 。

“B”  型沉箱浮游穩(wěn)定計算匯總見表1。

穩(wěn)定干舷高度7.44m

經(jīng)過計算，本工程沉箱穩(wěn)定吃水深度為11.45m,   沉箱 浮游拖運時，為了安全，綜合現(xiàn)場水域水深情況，適當增 加沉箱吃水深度，以提高沉箱拖運時的浮游穩(wěn)定性。

3  沉箱出塢

3.1  下潛坑

根據(jù)浮船塢下潛、沉箱出塢要求，在施工水域附近選 定 一 區(qū)域：50m×60m,   拋砂至高程 - 13 . 5m 后作為下潛 坑 。

3.2  下潛出塢的潮位和時間確定

表1   “B”型沉箱浮游穩(wěn)定計算表

格倉個數(shù)			壓倉水深 /m			加水 重力 kN	沉箱 重力 /kN	重心 高度 Yc/m	總排 水量 /m3	沉箱 吃水 /m	浮心 高度 Yw/m	a=Yc-Yw/m	定 傾 半 徑	定傾高度	最 大 本 頭 整
前倉	中倉	后 倉	前倉	中倉	后 倉
4	4	4	2.3	3.11	4.11	6413.65	4590.1	9.37	2784.65	11.45	5.78	0.89	1.29	0.40	8.74

本工程沉箱經(jīng)計算穩(wěn)定吃水深度為11 . 45m, 沉 箱 支 墊 高 度 0 . 3 0m;  考慮出塢時的工作余量后，“四航南沙”號需 要下潛至最大下潛深度才能滿足沉箱的出塢要求 ， 所以下

潛區(qū)水深必須達到如下要求：

下 潛 坑 水 深 ≥ 下 潛 深 度 + 型 深 = 1 2m+3.4m=15.4m

“四航南沙”號浮船塢下潛至最大潛深整個過程需要時 間 為 4 . 5 ~ 5h,    沉 箱  出  塢 所  需  時  間 為 0 . 5 ～ 1h。

所以沉箱出塢時 ， 下潛區(qū)城當天潮位必須滿足如下條

件 ：

高潮潮位水深≥15 . 4m,  且 此 潮 位 必 須 維 持 1h  以 上 。

“四航南沙”號浮船塢下潛時間選擇在下潛區(qū)水深達到 15.4m  之 前 5 ~ 5 . 5h 開始注水下潛。

3.3  淳船塢下潛、沉箱準備工作

3.3.1   浮船塢拋錨定位，操作平臺及水泵安裝

“四航南沙”號浮船鳩在下潛坑處拋錨定位后，工作船 就位，在沉箱與“四航南沙”號操縱室頂之間安裝人行棧  橋 、 操 作 平  臺 ( 見  圖 1 )  。 在  沉 箱  內(nèi)  外  分 別  各 安 裝 6 ～ 1 2  臺   大流量港水退，用于沉箱隔倉油濾水和調(diào)整沉箱平衡穩(wěn)定。 沉箱法水采用閥門注水方式時，沉箱外不需安裝水泵。

圖 1  沉箱頂操作平臺示意圖

考慮到灌水的需要 ， 沉箱的前 、 中 、 后三排隔倉的上 游兩個隔倉 、 下游兩個隔倉預(yù)制時 ， 分別在其隔墻最下方 預(yù)留連通孔 ， 形成兩兩相通 ， 這樣沉箱可按六個內(nèi)倉孔考 慮 。 在倒濾井側(cè)壁上預(yù)留安裝閘閥用的通水孔 ， 并在沉箱 移 運 上 浮 船 塢 前 安 裝 好 注 水 閘 閥 ( 見 圖 2 ) 。

3.3.2   固 定 及 溜 尾 纜 繩 安 裝

在沉箱頂四角預(yù)埋有拉環(huán)，分別用纜繩與“四航南沙” 號 塢 墻 上 的 4 個 角 的 纜 樁 連 接 ， 做 為 沉 箱 出 塢 時 沉 箱 穩(wěn) 定   和 溜 尾 用 ( 見 圖 3 ) 。

在 沉 箱 前 后 倉 出 塢 方 向 ， 離 沉 箱 底 面 1 3 . 6m 處 安 裝 2

根 帶 孔 緣 拉 桿 ， 并 分 別 用 卡 環(huán) 接 上 短 鋼 絲 繩 (O15.5mm,

8m),  做 為 出 塢 及 拖 運 用 。 在 沉 箱 四 角 上 方 安 裝 帶 孔 緣 拉

桿 ， 并 分 別 用 卡 環(huán) 接 上 短 鋼 絲 繩 (O15.5mm,8m),               作 為

安裝時使用。

3.3.3  駁 船 就 位

駁船定位于沉箱出塢方向，跨過沉箱存放場，離“四 航南沙”號浮船塢80～100m 處 。 駁 船 上 固 定 有 牽 引 沉 箱  用的2臺卷揚機，并配備供電發(fā)電機、照明燈具及起重機。

隔倉連通孔

圖 2  連通孔及注水閥門孔示意圖