大型沉箱拖运\安装施工技术
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摘要：针对外海无掩护、深水、大流速条件下直立式防波堤施工特点，本文重点介绍了受风、浪、潮、流影响的条件下，大型沉箱拖运及安装施工技术，以及施工中采取的各种措施来保证施工的顺利进行。
关键词：外海；无掩护；沉箱拖运；沉箱安装
中图分类号： TU753.61 文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
1.1 地理位置
大连港新港导流防波堤工程位于大连大窑湾港新港港区，沙陀子回填区域东北侧，紧邻新港17#～21#泊位、大连新港22号原油泊位（新30万吨原油码头）。
1.2 工程简介
本工程总长度505.146m，堤身采用直立段和斜坡段结合的型式。其中直立段全长176.9m，由3种型号共12个沉箱组成，沉箱主要技术参数见表1。
表1-1 沉箱主要技术参数表
1.3 工程难点
本工程位于沙砣子回填区域最东北角，地处外海三面无掩护，水深流急，经实测最大流速可达2.5m/s，施工受风、浪、潮、流影响极大，给沉箱拖运及安装施工在安全及操作方面都带来很大困难。
沉箱吃水较大，最大达16.9m，需采用半潜驳拖运沉箱，并需要200T起重船配合出运沉箱的工艺，涉及大型施工船舶较多，对作业区域的海况要求高，给施工带来较大的风险和难度。
2 施工技术及措施
2.1 沉箱拖运
沉箱拖运采用本公司的半潜驳8#从沉箱预制场拖运至现场出运场地下潜，沉箱出半潜驳后采用2艘拖轮“傍拖”至储存场或现场安装。其中CX1、CX2两个沉箱浮游稳定吃水达到16.84m，超过半潜驳8#最大有效潜深16.5m，需采用200t起重船吊浮辅助出运，其余沉箱为半潜驳直接下潜出运。
图2-1 沉箱出运
2.1.1 施工操作要点
⑴ 沉箱出运水文气象选择
沉箱出运时应满足下面四个条件：风速≤6级； 水流流速≤1.0m/s； 波高≤1.5m；视程>1000m。
⑵ 沉箱拖运
沉箱在预制场经平移上半潜驳后，半潜驳趁高潮重载上浮，拖轮开始系缆拖航。在拖运过程中要注意观察半潜驳的纵横倾变化情况，及时调整压载水，确保半潜驳及沉箱平稳，并注意通过调整航向来降低半潜驳的摇摆度。
⑶ 半潜驳重载下潜
①沉箱随半潜驳拖运至现场半潜驳下潜区，下锚驻位，若水流条件满足，即可开始下潜。要求半潜驳“跨流驻位、顺流出箱”，半潜驳抛锚时用民船配合作业。
②重载下潜
a、从主甲板淹没时刻开始，船舶下潜速度加快，此时应更加密切注意四角吃水，保证船舶正浮下潜。
b、主甲板淹没后，停止向艏部舱注水，让艉部压载舱继续充水，至到艉压载舱内水位与舷外吃水持平，这时就必须启动压载泵向艉部几个压载舱强制充水，以保持船舶正浮态。且要根据下潜速度，适当改变各舱进水速度，确保安全。
c、半潜驳下潜淹没沉箱进水孔时，沉箱开始自然压水，沉箱舱格内水深达到计算压水高度，沉箱满足浮游稳定压水后，起重人员关闭进水孔盲板。沉箱压水过程中重心位置可能发生较大变化，要注意调整半潜驳各舱室进水速度克服由于沉箱重心位置变化及不平衡压载所造成的倾翻力矩。
⑷ 沉箱吊浮
①操作流程
图2-2 沉箱吊浮操作流程图
②船机驻位
半潜驳垂直于水流方向驻位，提前预测水流方向，起重船在半潜驳的的顺流方向驻位，保证顺流出箱。平面布置图如：
图2-3半潜驳、起重船驻位及出箱示意图
图2-4沉箱吊浮立面示意图
2.2 沉箱安装
水深、流速大的外海无掩护水域大型方形沉箱安装施工受风浪和水流影响较大、施工条件差，施工中的机械设备防护及施工人员的安全保证措施尤为重要。
手拉滑轮组安装沉箱是一种比较成熟的工艺。一般用于水流、波浪条件较好的内海有掩护水域，用沉放法安装沉箱时经常使用。但针对深水、大水流情况下的外海无掩护水域采用起重船和手拉滑轮组安装大型方形沉箱尚不多见。
本工程沉箱安装后期施工由于海况较差，不适合采用起重船安装沉箱，只采用传统的手拉滑轮组来安装沉箱，最后7个沉箱成功安装，说明传统的手拉滑轮组安装大型方形沉箱在深水、大流速的外海无掩护水域也是适用的，特别是在海底浪涌较大而起重船无法施工时具有一定的优越性，缺点是需耗费较大的人力，在水流流速大于0.5节时没有起重船的辅助施工较为困难。
2.2.1 工艺流程
起重船和手拉滑轮组安装大型方形沉箱施工采用以下施工工艺流程：
图2-5 沉箱安装工艺流程图
2.2.2 施工操作要点
①施工准备
a．水文气象选择：
沉箱安装的施工条件：风力＜6级，波高＜1.0m，视程>1000m，流速＜1节，海底浪涌＜0.5m。
b．沉箱安装作业时间选择
经过对导流堤周边水域的流速测量，应避开活讯期间进行沉箱安装施工即每个月的农历十三到十九和农历二十九到下个月初四，流速较大，变化复杂紊乱无规律可循，且水流瞬间变化大，应在水流相对较小的死讯期间施工。
通过查看潮位表和大三山水道水流表，确定沉箱准确落底的时间，保证沉箱安装在平流期间完成。并提前两天对此沉箱安装海域进行24小时不间断地实地水流流速测量，以准确掌握平流时间，确定具体沉箱安装时间。
通过多次对施工现场水流流速、流向的测量，以及根据以往施工经验得出，该海域最长平潮时间（流速小于0.7节，发生在每月死汛期，每日有两个平潮时间段）约为1.5小时，必须赶在该时间段出现前完成沉箱的抽水、拖运、粗定位、挂扣等工作，仅在该时间段内精确定位、下沉安装，如不能完成沉箱安装，则应将沉箱沉放在基床上，待下次平潮时重新安装。沉箱临时存放时，应在沉箱和方驳上通安全缆。
c．船机、物资和测量设备准备：
船机：起重船、方驳（载有履带吊、潜水泵和发电机）、拖轮、潜水船（民船配备潜水装备）、交通船（民船）；
物资：沉箱顶口要用盖板封堵好，钢丝绳、卡环、滑轮组、尼龙缆绳、盲板、盲板绳、照明设备等装到交通船上随时准备调用；
②沉箱抽水及拖运
在沉箱安装前，提前1天对沉箱储存场的沉箱抽水检查，检查盲板开启是否灵活、盲板关闭后是否漏水，若盲板漏水或有损坏应及时进行封堵或更换。沉箱安装当天，将检查完好的沉箱内水位抽到浮运水位，用拖轮将沉箱拖运到安装现场。
③定位方驳驻位
定位方驳垂直于水流方向驻位，船头和船尾各下两口锚或将方驳的缆绳系挂在邻近建筑物或浮鼓上。驻位时用GPS定位，以定位方驳迎沉箱侧弦作为控制边线并侧弦上做好标记，标明沉箱浮运过来后系靠的位置。
④沉箱靠定位方驳
拖轮将沉箱拖运到安装现场后减速，使沉箱缓慢靠近定位方驳。起重人员将沉箱系靠在定位方驳的标记区域后，将拖轮和沉箱之间的缆绳解开，拖轮离开。沉箱系靠好后，打开盲板眼，沉箱压水下沉，同时收缩缆绳控制沉箱紧靠定位方驳。
⑤起重船驻位
沉箱压水下沉时，起重船顺流垂直于定位方驳驻位。起重船船尾下两口锚，船头通两根缆绳到邻近固定物体或预先埋设好的浮鼓上。
⑥沉箱粗定位
当沉箱底面距离基床顶面1.5m～2m时给起重船挂扣和系挂手拉滑轮组，待沉箱距基床底50cm左右时起重船起钩使吊重逐渐增加到设计吊力，沉箱继续压水下沉（起重船随时调整吊高，使吊重保持不变），起重船通过收缩缆绳调整沉箱位置将沉箱调整到距离指定安装位置30cm以内，当沉箱底距基床30cm时关闭进水孔。
⑦沉箱精确定位安装
沉箱粗定位完成后将系挂好的手拉滑轮组都收紧，慢慢收拉滑轮组使沉箱向指定位置慢慢移动（反方向的滑轮组要慢慢松开，但要保持有一定的拉力，防止波浪等外力的突然作用使沉箱移动距离过大），调整沉箱到安装精度以内，然后减除起重船吊力使沉箱靠重力下沉，沉箱下沉过程中通过调整手拉滑轮组使沉箱位置保持在允许偏差范围内下沉就位。
2.2.3 利用好可作业时间
针对沉箱安装过程中，受风、浪、潮流影响，可作业时间短的问题，提前两天对安装区域进行24小时不间断地实地水流流速测量，通过分析潮汐表、水流表、安装前实测数据再结合沉箱安装前各工序（基床抛石、基床夯实、基床整平等）施工经验，准确掌握平流时间，确定好沉箱安装各工序的具体时间安排。应赶在平潮前完成沉箱的抽水、拖运、粗定位、挂扣等工作，仅在平潮时精确定位、下沉安装。为充分利用好平潮时间，可提前将沉箱粗放到基床上，待平潮时精确安装。
3 结 语
此次沉箱拖运、安装施工工艺在本工程中的成功应用，保证了大型沉箱在外海无掩护条件下拖运及安装的顺利进行，不仅满足沉箱安装的质量，而且保证了整个项目的施工进度。
参考文献：
[1] JTS 167-2-2009，重力式码头设计与施工规范[S].
[2] 人民交通出版社，港口工程施工手册.