（水利工程专业论文）大型沉箱气囊出运安装工艺研究与应用.pdf

山东大学硕十学位论文 摘要 本论文以山东省烟台市龙口港东港区通用泊位工程沉箱出运安装为研究对象， 通 过对大型沉箱气囊出运安装工艺的研究，分析气囊出运工艺理论可行性和现场的施工组 织安捧，从一个新的角度提出大型沉箱出运安装的施工工艺，对沉箱出运过程中的浮游 稳定进行理论上的验算，同时对沉箱出运不同方式进行比较及施工操作过程的组织进行 成本分析，为施工企业港口基础施工提供更为科学的依据，在一定程度上为工程节约了 施工成本，具有工程意义，对气囊出运安装沉箱的理论研究发展有一定的推动作用。 关键词：沉箱气囊出运安装 山东大学硕士学位论文 第二章工程概述 2 1 、工程概况 山东省烟台市龙口港位于山东半岛北部的龙口湾内，优越的地理位置和自然条件以 及宽广的经济腹地使龙口港成为山东省沿海的主要港口之一。龙口港东港区通用泊位工 程主要建设规模为建设5 万吨级散货泊位一个及护岸、围堰和配套工程，年设计通过能 力9 5 万吨。本工程位于新建围堰一内侧围堰的南端，码头前沿线与燃油化工码头相一致， 码头长2 7 5 4 4 m 。该工程采用重力式沉箱结构，共有沉箱2 3 个，2 3 段( 1 9 个沉箱标准段， 2 个沉箱过渡段，2 个沉箱翼墙段) 。每个标准段长为1 4 5 ，需要安装1 # 沉箱2 1 个，2 # 、 3 # 沉箱各一个，其中l # 沉箱最重，尺寸为1 4 4 4 木1 5 7 木1 6 4 m ，重量为1 7 7 7 吨。 2 2 、工程的自然条件 2 2 1 、地理位置 龙口港位于山东半岛西北岸、渤海莱州湾东侧之龙口湾内，行政区属山东省龙口市。 地理坐标：东经1 2 0 01 9 1 4 ，北纬3 70 3 9 l l 2 2 2 、气象 2 2 2 1 气温 年平均气温为1 1 6 ； 年最高平均气温为1 5 4 ； 年最低平均气温为9 1 0 ； 年极端最高气温为3 8 3 ； 年极端最低气温为一2 1 3 。 2 2 2 2 降水 年平均降水量为6 3 3 3 咖，主要集中在7 8 月份； 年平均降水日数( 日降水量大于0 1 硼) 8 2 天； 2 2 2 3 风况 本区常风向为s ，频率2 0 ，强风向为n n e ，风速为3 4 m s ，全年6 级以上大风6 8 3 天。 2 2 2 4 雾 本区能见度小于1 k m 的年均雾日为1 0 6 d ，以4 月份雾日较多，9 一l o 月份雾日较少。 2 3 、水文 2 3 1 - 潮汐性质及特征值 6 山东大学硕士学位论文 第层：粉质祜土( q 4 a 1 ) 黄褐色，可塑硬塑，含较多铁锰氧化物，含少许砂粒，稍有光泽，干强度中等， 任性中等，无摇震反应。该层分布较普遍，层厚o 5 0 4 7 0 m ，层底标高一1 5 9 0 一1 1 7 0 l n 。 容许承载力为1 4 0 k p a 。 第层：中砂( q 4 a 1 ) 褐黄色灰白色，稍密中密，饱和，长英质，颗粒级配良好，呈亚圆状。该层分 布较为普遍，层厚o 5 0 3 9 0 m ，层底标高一1 9 6 0 一1 3 7 0 m 。容许承载力为1 8 0 k p a 。 第一l 层：粉土( q 4 a 1 ) 黄褐色，可塑，摇振反应轻微。切面无光泽，韧性低，干强度低。该层只在个别层 有揭露，层厚1 o 1 8 0 m ，层底标高一1 4 2 0 一1 4 ，1 0 m 。容许承载力为1 0 0 k p a 。 第层：粘土( q 4 a 1 ) 褐黄色，硬塑坚硬，含较多铁锰氧化物及砂粒切面无光泽，干强度高，韧性高， 无摇振反应。该层分布普遍，层厚3 2 0 7 1 0 m ，层底标高一1 9 1 0 一2 3 1 0 m 。容许承载 力为2 2 0 k p a 。 第一1 层：粘土( q 4 a 1 ) 灰绿色，稍密，饱和长英质，含少许粘粒，颗粒级配良好。该层局部分布，层厚o 6 0 1 o o m ，层底标高一1 8 6 0 一1 7 1 0 m 。容许承载力为1 8 0 k p a 。 第层：中砂( q 4 a 1 ) 黄褐色，中密，饱和，长英砂，含少许粘粒，颗粒级配良好，呈亚圆状。该层分布 普遍，层厚o 4 0 3 6 嘶，层底标高一2 4 5 0 - 2 0 8 0 m 。容许承载力为2 2 0 i ( p a 。 第一1 层：中砂( q 4 a 1 ) 黄褐色，中密，饱和，长英砂，含少许粘粒，颗粒级配良好，里亚圆状。该层分布 普遍，层厚o 4 0 3 6 0 i ，层底标高一2 4 5 0 一2 0 8 0 m 。容许承载力为2 2 0 k p a 。 第层：粉质秸土( q 4 a 1 ) 黄褐色棕黄色，硬塑坚硬，含大量长英质砂粒，稍有光泽干强度高，韧性中等， 无摇振反应。该层分布较普遍，层厚1 2 0 5 5 0 i ，层底标高一2 7 8 0 一2 2 6 0 m 。容许承 载力为2 6 0 k p a 。 第层：中砂( q 4 a 1 ) 黄褐色，中密密实，饱和，长英质，含较多粘粒，颗粒级配良好，呈亚圆状。该 层分布较为普遍，层厚o 4 0 2 7o i l l ，层底标高一2 9 5 0 一2 4 6 0 l l l 。容许承载力2 4 0 k p a 。 第层：粘土( q 4 a 1 ) 8 山不荟墓坚毒再莎童誊 蒌萋雾薹嚣薹薹薹囊薹 酹，g i 阱儒送湖f ，趟型雌韧佳两毛烈剧! 型掣蓟副剧别妻堕渥夔蠢荔i ；= i l ：型引要型 丛弦羹鎏替耋窭i 翳k 驱爨矍醒罢l 量痿娴甥硷蠢茎一萋妻别离e ；毒山；戆臻罂黪璺 黎鄹幽碓占丰斟饔s 霪霎；奏夔= i 霉引! 嘲里亚圆形冠雏弘耐；鍪i 鋈s l 目菲t ；囊履qd 0 压， i 。i j i 。蜃棰塑曼 嚣雾嚣羹斡韩；承羲；型名扳重k 薹墅篓翡藉；目磁翠澎愿馋攫谚蒡堑栅霉霰；灞 鬈早一盆宴盘龠蓁鐾謦盔翟翟i 耽昭罐雀蕴醺型驯甄墅丑啜理；襄她辅胡举孬筵i 鼾 囊l l 姜层分布较为妻瑟智量熙静嚣醺暑刘剥射。睡塑缓酾鹑融艇躺。 力发酝登蓠取茎副壤壤器蝈蒂镬j 吲黝呻溘弼丽疆萄觚籁粉绣配爵好； 曼醛剐睫 港蝠哟两i 霎蠢携。 萋i ； j 跫野奥鲜；些罄曩麓麓蓬鬟8 第；崩涵浮0 塞笏裂荔第q 屋钌驯琴稽貊寂福 荟= 奏琴磊癸罄嚣勰薹。擎善。窒蘑箍衔；豳两磕臻滗澌瓣# 赫瞢研晕雨菇自蒿稿。i i i 磐萱； ；塑目奎剁。 委；p 霎。澎籀羹誓搞 雪引萎夔垮陛藿满。翻鲥窿辑f 骚：i 囊蠹珏善客羹蔓i 磊鳓黪覆； 垂：! 裂耄啊龌鬻净囊 雏博爱铜矧墨甜錾镁；u 廷盟蜘塑霎嚣弦豁i 篓到哩蚕b b l 窒鬻。蚕剥割蚕曩霆诲 逢灞灞强舆：霉霎镭嘲滂童囊1 1 西， 山东大学硕士学位论文 第三章施工总平面布置 3 1 、沉箱预制厂 沉箱预制厂主要设施( 详见沉箱预制厂平面布置图) 3 1 1 预制台座 沉箱预制台座2 个，其中位于南侧的1 静台座尺寸为b l = ”m 1 2 0 m ，位于北侧的 揣台座尺寸为b l ：2 2 m 1 2 0 m ，每场地可以预制沉箱( l i b = 1 5 m 1 2 m ) 1 2 个。 3 1 2 砼搅拌站 砼搅拌站两座，其中1 座为h z s 7 5 型搅拌站，其设计理论生产能力为7 5 m 3 m ，并 配备一套方圆牌自动配料系统，该搅拌站为主要的砼拌合设备。另外一座搅拌站由1 台 j s 7 5 0 型搅拌机和3 个储料斗组成简易搅拌站，该搅拌站为备用站。 搅拌站共配置4 个1 0 0 吨储灰罐，供应沉箱预制及其它预制件砼浇注； 年混凝土 供应能力1 8 万方。 3 1 3 起重设备：预制厂共设塔吊3 台，分别在1 # 台座的南北两侧和2 # 台座的北 侧，自南向北编号为1 # 、2 # 、3 # 塔吊，各塔吊的设计起重能力依次为1 0 0 墨m 、1 2 5 b m 、 1 2 5 暑m 。 3 1 4 砼输送设备 设置砼搅拌车2 台、砼布料机1 台，3 t 自卸汽车3 台，砼料斗3 个。 3 1 5 砂石料堆放场 砂石料堆场分为大石、小石和中砂3 个区域，总面积1 0 0 0 l l n 2 。区域之问用浆砌石 挡土墙分隔，浆砌石共2 6 0 m 3 。 3 1 6 试验室 在预制场内设试验室1 座，配置相应试验设备，承担预制场现场施工的试验和检验 工作。 3 1 7 蓄水池 在拌合站附近设5 0 1 3 蓄水池和5 m 3 蓄水罐各1 座。水池侧墙砌砖墙体( 8 m 3 ) ； 水池地板为现浇1 5 c m 厚c 2 0 砼；水池内壁为防水砂浆抹面( 4 0 | l n 2 ) 。 3 2 沉箱出运设旌 3 2 1 沉箱出运码头：岸线长度2 7 m 。码头前沿水深7 5 m 、项面高程+ 1 9 m 。 3 2 2 沉箱纵移区：2 7 m 1 2 0 m ，2 列纵移道，长1 2 0 m ：北侧台座设横移道，单宽 1 0 山东大学硕十学位论文 山东大学硕十学位论文 4 2 、气囊产品技术指标表 囊体气囊气囊每米囊体承载力( k n m ) 类 公称工作试验 工作高度工作高度工作高度工作高度 直径d压力p c压力p s为直径的 为直径的为直径的为直径的 别 ( m ) ( m p a )( m p a ) 5 0 时4 0 时3 0 时 2 0 时 o ，8 0 1 2 5 o 1 57 9 9 4 1 1 01 2 6 低 1 0 o 1 0 o 1 27 99 41 1 01 2 6 压 1 2 0 0 8 3 0 1 07 8 9 4 1 l o1 2 5 气 1 5 o 0 6 7 0 0 8 7 99 51 1 01 2 6 囊 1 8 o 0 5 6 0 0 6 77 99 51 1 11 2 7 2 o o 0 5 0 o 0 6 7 99 4 1 0 91 2 6 2 4 o 0 4 2 0 0 57 91 0 21 1 11 2 7 o t 8 o 2 5 o - 3 01 5 71 8 82 1 82 5 0 高 1 0 o 2 0 o 2 41 5 71 鼹2 2 02 5 0 压 1 2 0 1 6 6 0 2 01 5 61 8 82 2 02 5 0 气 1 5 o 1 3 4 0 1 61 5 81 8 92 2 02 5 2 囊 1 8 0 1 1 o 1 3 21 5 5 1 9 0 2 2 22 5 3 2 oo 1 0o 1 21 5 7 1 8 8 2 1 92 5 0 2 4 o 0 8 4 0 1 01 5 82 0 32 2 12 5 3 超 o 8 0 4 0 0 5 2 2 5 13 0 2 3 5 2 高 1 o o 3 0 o 3 9 2 3 62 8 33 3 0 压 1 2 o 2 5 o 3 2 5 2 3 62 8 33 3 0 气 1 5 0 2 1 0 2 7 3 2 4 72 9 73 4 6 囊 1 8 0 1 7 o 2 2 1 2 4 02 8 83 3 6 1 4 山东大学硕+ 学位论文 第五章沉箱出运方案工艺技术经济分析 我公司为从事港口码头施工的一级旖工企业，对沉箱施工多采用顶升工艺，在本工程中我单位 采用气囊顶升、拖运，助浮巨型沉箱的施工工艺，从工程成本，安全等比较，气囊顶升出运方案具 有无可比拟的优越性。 5 1 ，工艺技术经济分析 5 1 1 采用千斤顶、拖车工艺： 千斤顶及台车费用：考虑预制场地地坪的粘结、吸附力l o ，则顶起沉箱的项升力 共需：1 7 7 7 ( 1 + 1 0 ) = 1 9 5 5 吨，需要5 0 0 吨千斤顶6 台，l = 1 4 “m 长的台车2 架， 千斤顶及台车费用合计：2 o “8 o 2 = 2 8 万元， 基础处理费用：考虑预制场地使用千斤顶、台车工艺时，预制场地地基地坪须进行 加固处理，千斤顶下地坪所承受的压强p = 1 7 ”1 0 3 9 8 2 ( 0 5 2 ) 2 4 = 2 2 2 1 0 6 n ，盯= 2 2 2 m p a ；处理、加固地基需回填1 m 1 0 0 k g 乱石( 或砂砾) 5 0 c m 厚并夯实： 1 2 0 1 8 xo 5 2 = 2 1 6 0 m 3 ；合计：2 1 6 0 4 0 ：8 6 4 0 0 元。采用c 2 5 砼3 0 c m 厚：1 2 0 1 8 0 3 2 - 1 2 9 6 0 ；合计：1 2 9 6 3 5 0 = 4 5 3 6 0 0 元。台车轨道基础为c 2 5 钢筋砼基 础：1 2 0 0 6 o 5 4 = 1 4 4 m 3 ；钢筋1 8 4 t ；合计：1 4 4 3 5 0 - 5 0 4 0 0 元；1 8 4 3 0 0 0 = 5 5 2 0 元。 钢轨费用：钢轨4 8 0 m ；合计：2 2 5 0 0 0 元。 以上费用合计为：1 1 0 0 9 2 0 元。 5 1 2 采用高压气囊顶升、拖运工艺： 基础处理费用：根据本工程沉箱结构的重量及尺寸，采用气囊直径1 0 0 0 岫m ，顶升 气囊长度1 5 5 m ( 有效长度1 4 4 4 m ) ，拖运气囊长度1 6 7 m ( 有效长度1 5 7 m ) 。采用气 囊顶升时，需预先在地坪内做好穿顶升气囊的砼管沟，此管沟必须满足抗压要求。根据 本工程的沉箱重量( 1 7 7 仇) ，采用3 条顶升气囊，气囊的设计工作压力为0 7 5 m p a ，当 顶升沉箱4 5 c m 高时( 包括气囊管沟高度2 0 锄) ，气囊受压面宽度3 1 4 ( 1 _ 0 4 5 ) 2 = 0 8 6 m ，设计计算压力为1 9 5 5 1 0 3 9 8 ( 3 o 8 6 1 4 4 4 ) 卸5 1 m p a ，实际项升时 气压在0 3 o 7 m p a ，与设计基本吻合。拖运时采用6 条气囊，沉箱离地坪高度4 0 锄， 气囊受压面宽3 1 4 ( 1 - o 4 ) ，2 = o 9 4 2 m ，理论计算拖运沉箱时气囊压力为：1 7 7 7 1 0 3 x 9 8 ( 6 0 9 4 2 1 5 7 ) = 0 2 m p a 。故地坪地基无需加固处理，地坪采用1 5 锄厚c 2 0 砼即可，1 2 0 1 8 o 1 5 2 = 6 4 8 m 3 ；6 4 8 3 0 0 = 1 9 4 4 0 0 元。气囊管沟盖板采用c 2 5 钢 山东大学硕士学位论文 筋砼( 1 8 5 x 1 5 o 2 5 l l l 3 ) 计1 4 0 块，合计o 9 4 1 4 0 x 4 0 0 = 3 8 8 6 4 元 气囊及充气设备：3 条顶升气囊加1 0 条拖运气囊的费用为3 0 0 0 0 0 元。充气设备及 管路等2 0 0 元。 以上费用合计为：5 5 3 2 6 4 元。 气囊顶升、拖运工艺比采用台车工艺成本降低约5 5 万元，经济效益是显而易见的 5 2 采用气囊顶升、拖运工艺的优缺点 5 2 1 优点：沉箱的重力通过气囊这柔性接触物传递给地坪，气囊对沉箱、地坪的 作用力扩散比较均匀，对沉箱的成品保护比较有利，同时对地坪、地基的强度要求也不 高，便于施工，投入的施工成本比台车低的多，施工安全性高。 5 2 2 缺点：需反复给气囊充放气，拖运速度比台车工艺慢。 1 6 山东大学硕十学位论文 第六章沉箱出运浮游稳定验算 根据重力式码头设计与施工规范( 刑2 9 m 粥) 6 2 岸壁沉箱的要求，对沉箱的 于舷高度、浮游稳定应按规定进行验算，其中沉箱的于舷高度应满足下式的要求； f ：h t b ：! 瑶f 口+ 2 3 h + s 式中f - 一沉箱的干舷高度( m ) h - 一沉箱的高度( m ) 1 哪沉箱吃水( m ) & 一沉箱在水面处的宽度( m ) h 一波高( m ) 口一沉箱的倾角，浮运时采用6 。- 8 。 s 一沉箱干舷的富裕高度，采用o 5 1 0m 同时沉箱靠自身浮游稳定时，必须计算其以定倾高度表示的浮游稳定性，定倾高度应 按下式计算： m 2 p a 式中m 一定倾高度( m ) p 一定倾半径( m ) a - 一沉箱重心到浮心的距离( m ) 对于近程浮游。沉箱定倾高度应满足下列要求 m 0 2 m 根据工程实际情况，选取l 绚i 箱进行浮游稳定计算。 一、不压载时沉箱重心( 以沉箱前趾为中心为坐标系原点) 1 、前趾： v 1 = ( o 5 + 0 9 ) 1 2 。1 4 4 4 = 1 0 1 0 8 面3 x 1 = i o 5 + 1 。o 5 1 4 4 4 + 0 4 1 2 1 4 4 4 + 2 3 】v 1 = o 5 4 9 m y 1 = 【o 5 + 1 4 0 5 2 。1 4 4 4 + o 4 1 2 1 4 4 铲( 0 5 + o 4 届) 】v 1 = o 3 6 m 2 、后趾 v 2 = ( o 5 + o 9 ) 1 2 1 4 4 4 = 1 0 1 0 8 m j x 2 = 【o 5 + 1 1 4 4 4 ( 1 4 7 + 0 5 ) + 0 4 1 2 + 1 4 4 4 ( 14 7 + 1 3 ) l v 2 = 1 5 1 5 2 m y 2 = f 0 5 1 4 l4 4 4 4 0 5 2 + o 4 l 2 1 4 4 4 ( o 5 + o 4 3 ) 】v 2 观3 6 m 1 7 山东大学硕十学位论文 l o 、竖向加强角 v 1 m m 2 o 2 2 6 铲1 5 2 加2 o 2 ，2 8 o 4 ；1 9 5 2 m 3 x 1 0 = 【o 2 + o 舵“1 5 2 1 5 讹+ o 2 0 纰8 o 4 ( 1 3 5 + 0 加) 】，v l o = 7 8 2 9 m y 1 0 = 【o 2 + o z 伊“1 5 2 。( o 5 + o 3 + 1 5 z 恸+ o 2 0 z 2 8 o 4 ( 0 5 m 3 + 1 5 2 + 0 4 2 ) 1 1 0 = 8 4 2 6 m 1 1 、沉降缝加强角 v 1 1 ；耵2 + o 1 8 2 + 1 6 4 4 = 1 1 8 0 8 m 3 x 1 1 = 1 5 他= 7 8 5 m y 1 1 = 1 6 4 陀= 8 2 m 恐v p 落，了竹- 5 5 觚5 5 ，7 1 3 9 9 。7 7 9 钿 一一 毙- 了髓 7 所5 5 2 0 8 3 6 7 1 3 9 9 7 1 7 加 一一 二，加水深度t 0 的计算： 对沉箱宽度中心不平衡力矩 埘一7 1 3 舯。2 4 5 + ( 1 5 7 2 7 7 9 6 ) - 9 4 4 6 1 l ( n m 按下式求得为保持沉箱竖直需在后2 排仓的加水深度t o 9 4 4 6 1 = 【l o 2 5 舻( 3 1 3 2 。耻2 8 3 5 1 0 2 5 1 膨0 2 2 t 0 3 2 1 0 2 5 r 3 34 3 0 7 6 = 7 8 7 2 m 。t o = o 3 9 m 三、沉箱后8 舱加水o 3 9 m 时的浮游稳定性 1 、加水的重力及对沉箱底的重量矩 g = 9 4 4 6 1 3 3 = 2 8 6 2 5 k n a m = 2 8 6 2 5 ( o 5 + o 3 9 2 ) = 1 9 8 9 4 酬m 2 、沉箱重力和重心高度( 含压舱水) g = 7 1 3 9 9 + 2 4 5 + 2 8 6 2 5 = 1 7 7 7 9 0 1 k n y c = ( 5 5 2 0 8 3 6 4 2 4 5 + 1 9 8 9 4 ) ，1 7 7 7 9 0 1 = 7 6 1 9 m 3 、沉箱的总排水体积和前后趾悬臂的排水体积 v = g 1 0 2 5 = 1 7 3 4 5 4 m 3 v = 2 1 0 1 1 = 2 0 2 2 m 3 4 、沉箱吃水 1 7 3 4 5 4 2 0 2 2 t - v ) a = 1 4 4 4 + 1 3 7 一o 1 8 + 1 3 + 2 5 、浮心高度 堂。8 8 8n 1 9 3 1 4 8 m 1 9 山东大学硕士学位论文 ( 1 ) 重心到浮心距离a _ yo v w = 6 3 1 5 1 7 = 1 1 4 m 1 ( 2 ) 定倾半径i = 1 2 ( 1 4 4 4 1 3 7 3 0 1 8 + 1 3 3 2 ) = 3 0 2 8 2 8 5 m 4 1 d 一 2 ；1 2 3 2 3 1 3 。1 6 ：1 2 7 1 l m 4 p = ( 1 - ) 肛1 4 3 m ( 3 ) 定倾高度m = p a 1 4 3 1 1 4 = o 2 9 m o 2 m 4 、复核沉箱吃水y = 2 5 k n ，m 3 ( 1 ) 沉箱重 g = 7 1 3 9 9 2 5 + 6 0 + 1 4 8 6 5 9 + 1 舳3 4 = 2 1 2 0 5 6 8 k n ( 2 ) 沉箱捧水 v - g ，1 0 2 5 = 2 0 6 8 8 4 7 m 3 ( 3 ) 沉箱吃水 t 奎( v v ) ，a = ( 2 0 6 8 8 4 7 - 加2 2 ) 1 9 3 1 4 8 = 1 0 6 1 m 5 、干舷高度 f = h - 1 _ 1 6 4 1 0 6 1 - 5 7 9 m b = 1 3 7 ，口= 8 。，s = 1 m ，h = 1 m 则：b ，2 f g 口+ 2 3 h + s = 2 6 m f - 5 7 9 m 满足干舷高度要求 6 、由于经过计算，l 号沉箱浮游稳定时前8 舱需要灌水1 9 m ，后8 舱需要灌水2 3 m ， 此时的沉箱吃水为1 0 6 1 m ，定倾高度为0 2 9 m ，浮船坞需要下潜1 4 4 m 后沉箱才能出坞， 浮船坞最大下沉深1 4 0 0 | m ，受浮船坞下潜深度的限制，需采用助浮气囊，以下分别验算 无助浮气囊、用两条助浮气囊、用四条助浮气囊三种情况下的浮游稳定验算并做比较。 山东大学硕士学位论文 沉箱重心计算 序号名称 g ix i g i o ) 【ig i + 1前趾1 0 1 0 82 4 7 6 4 6o 5 铝o 3 6 01 3 5 6 1 68 9 0 3 5 2 后趾 1 0 1 0 82 4 7 6 4 61 5 1 5 2 0 3 6 03 7 5 2 4 2 78 9 0 3 5 3 底板 9 6 5 7 42 3 6 6 0 6 37 8 5 00 2 5 01 8 5 7 3 5 9 5 5 9 1 5 1 6 4 前面板 8 7 0 7 3 2 1 3 3 2 9 31 1 5 68 9 4 32 4 6 5 6 2 51 9 0 7 9 0 9 0 5侧面板1 “6 9 03 5 4 4 9 0 s7 8 5 08 4 5 02 7 8 2 7 5 0 42 9 9 5 4 4 4 7 6 后面板 8 0 3 5 91 9 6 8 7 8 61 4 5 2 58 4 5 02 8 5 9 6 6 1 21 6 6 3 6 2 3 9 7 纵隔板 1 2 7 6 4 53 1 2 7 3 0 77 8 5 08 4 5 02 4 5 4 9 3 6 32 6 4 2 5 7 4 8 8 横隔板 1 1 8 2 9 62 8 9 8 2 5 2 7 8 5 08 4 5 02 2 7 5 1 2 7 82 4 4 9 0 2 2 9 9 底板加强角 9 0 7 22 2 2 2 6 47 8 5 0o 6 0 0 1 7 4 4 7 7 21 3 3 3 5 8 1 0 竖向加强角 1 9 9 6 84 8 9 2 1 67 8 5 08 6 0 03 8 4 0 3 4 64 2 0 r 7 2 5 8 1 1 沉降缝加强角 1 1 8 12 8 9 3 07 8 5 08 2 0 02 2 7 0 9 7 2 3 7 2 2 3 1 2 施工平台 3 0 0 0 07 8 5 01 6 5 0 02 3 5 5 0 04 9 5 0 0 0 沉箱砼体积 7 0 5 0 7 41 7 3 0 4 3 0 8重力矩 1 3 4 6 9 9 7 3 51 2 2 4 2 8 1 7 7 沉箱重心 7 7 8 47 0 7 5 x cy c 不平衡力矩m 1 1 3 7 1 0 8 砼重度 2 4 5 0 0 海水重度 1 0 2 5 扶正沉箱用水t o 0 5 0 0 沉箱后8 舱加水0 5 m 后的浮游稳定 序号 名称备注 1 压舱水重力 g 3 4 4 5 7 8 对沉箱底重量 2a m y2 5 8 4 3 4 矩 含压载 3沉箱重力g1 7 6 4 8 8 8 6 水 4重心高度 y c 6 9 5 2 5 沉箱排水体积v 1 7 2 1 8 4 3 6 沉箱悬臂体积 v 1 2 0 2 1 6 7 沉箱断面积a 1 9 3 2 2 0 8沉箱吃水 t8 8 0 7 9 浮心高度 y 4 3 5 6 1 0重心浮心距离a2 5 9 6 1 1 沉箱惯性矩 i3 4 3 7 4 7 3 1 2 舱隔惯性矩i 1 3 5 4 4 1 1 3 定倾半径 p1 9 1 8 1 4 定倾高度 m o 6 7 8 1 5 结论不满足浮游稳定性 沉箱前8 舱加水1 3 5 m ，后8 舱加水1 7 7 m 后的浮游稳定 序号名称 备注 1前8 舱水重力 9 1 1 0 4 1 0 7 8加水量 1 3 5 2后8 舱水重力 9 2 1 3 7 9 4 3 4 加水量 1 7 7 山东大学硕士学位论文 m 3对沉箱底重量矩3 1 3 3 7 8 3 丫 含压载 4 沉箱重力g 1 9 7 2 4 8 2 0 水 5重心高度 y c 6 3 6 6 6 沉箱排水体积 v1 9 2 4 3 7 3 7沉箱悬臂体积 v 1 2 0 2 1 6 9沉箱断面积a1 9 3 2 2 0 1 0沉箱吃水 t 9 8 5 5 1 1 浮心高度y 4 8 7 9 1 2重心浮心距离 a1 4 8 6 1 3沉箱惯性矩i3 4 3 7 4 7 3 1 4舱隔惯性矩 i 1 3 4 8 0 r 7 1 6定倾半径p1 7 1 6 1 7定倾高度mo 2 3 0 1 8 结论满足浮游稳定性 山东大学硕士学位论文 加助两条浮气囊且全部没入水中 沉箱重心计算 序 名称 v i g ix ig i x i g i y j 号 1 前趾 1 0 1 0 82 4 7 6 4 60 5 镐0 3 6 01 3 5 6 1 68 9 0 3 5 2 后趾 1 0 1 0 82 4 7 6 4 61 5 1 5 2 0 3 6 03 7 5 2 4 2 78 9 0 3 5 3 底板 9 6 5 7 42 3 6 6 0 6 37 8 5 00 2 5 01 8 5 7 3 5 9 55 9 1 5 1 6 4 前面板 8 7 0 7 32 1 3 3 2 9 31 1 5 68 9 4 32 4 6 5 6 2 51 9 0 7 9 d 9 0 5 侧面板 1 4 4 6 9 03 5 4 4 9 0 57 8 5 08 4 5 02 7 8 2 7 5 0 42 9 9 5 4 4 4 7 6后面板 8 0 3 5 91 9 6 8 7 8 61 4 5 2 58 4 5 02 8 5 9 6 6 1 21 6 6 3 6 2 3 9 7 纵隔板 1 ”6 4 53 1 2 7 3 0 77 8 5 08 4 5 0 2 4 5 4 9 3 6 32 6 4 2 5 7 4 8 8 横隔板 1 1 8 2 9 62 8 9 8 2 5 27 8 5 0& 4 5 02 2 7 5 1 2 7 82 4 4 9 0 2 2 9 9 底板加强角 9 0 6 52 2 2 0 8 87 8 5 0 0 6 0 01 7 4 3 3 8 81 3 3 2 5 3 1 0 竖向加强角 1 9 9 6 84 8 9 2 1 67 8 5 0 8 6 0 03 8 4 0 3 4 6伽2 5 8 沉降缝加强 l l1 1 8 l2 8 9 3 07 8 5 08 2 0 02 2 7 0 9 r 72 3 7 2 2 3 角 1 2 助浮气囊 1 1 2 0 0 04 0 0 0 0 7 8 5 07 5 0 03 1 4 0 0 03 0 0 0 0 0 1 3 操作平台 3 0 0 0 07 8 5 01 6 5 0 02 3 5 5 0 04 9 5 0 0 0 沉箱砼体积 7 0 5 0 6 71 7 3 4 4 1 3 2重力矩1 3 5 0 1 2 1 3 5 11 2 2 7 2 8 0 7 1 沉箱重心 7 7 8 4 7 0 7 6 x cy c 扶正沉箱用 0 5 0 0不平衡力矩m1 1 3 9 0 8 3 水t o 海水重度 1 0 2 5 砼重度 2 4 5 0 0 沉箱后8 舱加水o 5 m 后的浮游稳定 序 名称备注 号 l 压舱水重力 g 3 4 5 1 7 7 对沉箱底重量 2m y2 5 8 8 8 3 矩 含压载 3沉箱重力g1 7 6 8 9 3 0 8 水 4 重心高度 y c 6 9 5 3 5沉箱排水体积v 1 7 2 5 7 8 6 6 沉箱悬臂体积 v 12 0 2 1 6 7 助浮气囊体积 v 21 1 2 0 0 0 8 沉箱断面积a 1 9 3 2 2 0 9 沉箱吃水 t& 2 4 7 1 0浮心高度y 4 2 9 9 1 1 重心浮心距离 a 2 6 5 4 1 2 沉箱惯性矩 i3 4 3 7 4 7 3 1 3舱隔惯性矩 i 1 3 4 8 0 7 1 5 定倾半径 p 1 9 1 4 1 6 定倾高度m 0 7 4 0 1 7 结论不满足浮游稳定性 山东大学硕士学位论文 沉箱前8 舱加水1 8 m ，后8 舱加水2 2 2 m 后的浮游稳定 序 名称备注 号 1 前8 舱水重力 g l 1 4 8 4 1 6 3 加水量 1 9 2 后8 舱水重力 9 2 1 8 2 2 5 1 9 加水量 2 3 2 对沉箱底重 3a m y5 1 7 7 4 1 8 量矩 含压载 4 沉箱重力g 2 0 6 5 0 8 1 4 水 5重心高度 y c 6 1 9 4 沉箱捧水体 6v2 0 1 4 7 1 4 积 沉箱悬臂体 7v 12 0 2 1 6 积 助浮气囊体 8 v 21 1 2 0 积 9 沉箱断面积a 1 9 3 2 2 0 1 0 沉箱吃水 t9 7 4 3 1 1 浮心高度 y 4 9 7 2 重心浮心距 1 2a1 2 2 1 离 1 3 沉箱惯性矩 i 3 4 3 7 4 7 3 1 4 舱隔惯性矩i 1 3 4 8 0 7 1 6定倾半径 p 1 6 3 9 1 7定倾高度m0 4 1 8 1 8 结论满足浮游稳定性 山东大学硕士学位论文 1 3舱隔惯性矩i1 3 4 8 0 7 1 5 定 b 。鬃譬； 攫臻壤泫堇薹荆争型 詈薹 暖瑟鞘时羽喇萄羹。藿? 蓠篁巾置霞g 。藿蓁训秘酹鼬阳蛀为 列 鹃鞭菲藕 涎 弱薹面善舞 二蓁蓁l 。萋l主垦 茎誊 蠢 醪差采墨釜 耋雾萋鼋i 毒萤挈鱼琴耋霎 凇 羹 2 2826 3 2 l140 毒峰碴 1 7 醢薹蠢璧囊墓塞 圣童装羹 7 9 2 浮船坞自出运码头到下潜坑驻位：4 h 个； 。浸 掳7 7 9 3 沉箱出坞：2 h 个； 羹骝瑚鞭 雾薹童蓍f 荩= 囊| 橐 7 9 4 沉箱拖运：6 h 个； 7 9 5 沉箱下潜就位：5 h 个。 7 9 6 综合效率：每个沉箱拖运1 o 天，能够满足施工需要。 7 1 0 、沉箱出运、浮运、安装过程重点注意事项 7 1 0 1 、沉箱顶升 可能出现的问题原因分析应急措施 l 检查空压机送气管路、阀门件 空压机故障，送气管路 及气囊是否有漏气现象，及时 及阀门漏气 难 进行维修处理。 2 停止供气或缓缓供气，观察沉 沉箱与地面的粘结力 箱是否离开地面，待沉箱离开 和吸附力太大。力，沉箱未能升起 地面后，按照预定压力充气。 7 1 0 2 沉箱拖运 山东大学硕士学位论文 第七章沉箱出运施工工艺 该工程沉箱场内移动拟采用超高压气囊顶升运移沉箱，沉箱运输拟采用4 3 0 0 t 浮船 坞、l 艘1 0 8 6 0 0 h 拖轮和1 艘1 2 2 7 4 5 h 拖轮拖带浮船坞到旄工现场，沉箱起浮，用拖轮 运输到施工现场安装。 7 1 、施工流程 充气管路布设及检验j 沉箱底清理检查 j i 气囊管沟清理、检查放置滚动气囊 ii 气囊充气检验滚动气囊充气将沉箱 j 顶离地面约3 0 c m j 沉箱围绳摆放及滑轮 撤出沉箱下垫木 组安装 j j 启动卷扬机拖运沉箱 操作平台安放 至浮船坞 j j 【进水阀门安装 沉箱下放置垫木 i ， 项升气囊珐放 撤出滚动气囊 ； ； 项升气囊充气将沉箱 撤出滑轮组 项离地面约2 2 5 c 皿 ； 拆除沉箱围绳 在沉箱下放置垫木l i 将沉箱固定在浮船坞上 沉箱出运时陆上施工流程(附图， 山东大学硕十学位论文 山东大学硕十学位论文 7 2 、沉箱出运前的设备准备 7 2 1 、陆上设备 序号设备名称规格型号 数量 3 t1 台 5 t4 台 l卷扬机 8 t2 台 1 5 t2 台 6 m 3 空压机 1 台 l m 3 储气罐 1 个 2充气设备m 9 0 嗍充气管( 镀锌钢管)2 0 0 m 截止阀7 个 由9 0 咖的三通8 个 3发电机2 0 0 i 晴l 组 顶升气囊3 条 滚动气囊1 8 条 6 气囊 快接头若于 压力表若干 7对讲机6 部 经纬仪l 台 8 测量仪器 水准仪 l 台 7 2 2 、水上设备 序号设备名称 规格型号数量 1 发电机l o o h 1 组 2潜水泵 单机流量1 0 0 m 3 h ，功率1 8 l ( rl o 台 拖轮2 艘 3 船机设备交通艇1 艘 潜水组2 组 全站仪1 台 4 测量设备 水准仪l 台 山东大学硕士学位论文 7 3 、沉箱出运前的物资准备 序号工属具名称规格型号数量 由5 6 哪5 0 0 m l 钢丝绳 由2 1 5 珊6 0 0 0 m 由1 5 咖1 0 0 0 m 2 滑轮组 五五滑轮组l o 组 由8 0 i i 啦 2 0 个 由4 5 啪2 0 个 3 卡环 由2 5 哪2 0 个 西2 2 5 珊1 5 个 4 钢丝卡子 由2 2 哪5 0 个 5 转环由2 2 珊，承载力8 t8 个 承载力8 t4 个 6单轮滑车 承载力1 6 t4 个 7 尼龙绳 由2 5 咖5 0 0 m l o 木1 5 奉1 2 0 c m l o o o 根 8 垫木 l o 搴1 5 事4 0 c m2 0 0 根 9倒链承载力1 0 t4 台 1 0 操作平台2 套 l l 阀门 由2 0 0 咖4 套 1 2 阀门杆由5 0 咖( 6 = 5 唧) ，长1 1 m4 套 1 3沉箱护角8 个 1 4对拉螺栓c c 型，m 2 0l o 个 1 5 围绳挂钩由1 4 啪，单根长1 6 m1 2 0 个 1 6 旧轮胎护舷4 个 红旗若干 1 7安全标识 8 号铁丝 1 0 k g 1 8切割机 4 台 1 9 哨子2 把 山东大学硕士学位论文 7 4 ，沉箱出运前的现场准备 7 4 1 、沉箱标识：吃水水尺采用以2 0 c 为单位红自相阅的油漆分别标识在沉箱 两个侧面板上靠近前后面板的部位，水尺起始点距离沉箱底部5 m ；在沉箱顶部 用红色油漆标识出进水孔的位置，以便迸水操作。 7 4 2 、管沟清理：先检查管沟内是否有杂物，然后用强力磁铁复查管沟内是否 有废弃的钢筋头、角铁、焊条头等铁件并将其清除 7 4 3 、沉箱围绳安装：通过对拉螺栓收紧连接沉箱护角铁板的圆钢( 直径1 4 咖) 将沉箱护角铁板紧紧固定在沉箱四周距离底部约l m 高位置上，将直径5 6 咖的围 绳利用钢筋钩( 间距1 m ) 悬挂在连接护角铁板的圆钢上。 7 4 4 、沉箱标识、检查、验收：沉箱预制结柬后安装之前及时对其进行验收评 定，合格后方可准备出运、安装。出运前应对沉箱舱格内的残余水进行检查，若 水深超过0 5 m 则进行排水处理。 7 5 气囊顶升工艺 7 5 1 、为降低项升气囊送入管沟时的磨损程度，在气囊送入管沟前用2 珊厚的 白铁皮包裹气囊径缩处，同时在气囊上涂上一层滑石粉减小气囊与管沟的摩擦 力，将气囊送入气囊沟，摆放平整，气囊两侧间隙均匀，气囊与端头沟盖板底部 之间摆放橡胶防护垫。 7 5 2 、用软管将送气主管道与顼升气囊通过阀门连接，同时确保送气管路畅通 且充气的气压不低于o 3 o 9 m p a 。 7 5 3 、气囊充气，充气时要循序渐进，注意三条气囊的气压均衡，气囊内气压 达到一定数值时要缓慢充气并注意观察沉箱是否脱离地面，当沉箱离开地面约 2 2 5 c m 后在预定位置摆放好支垫木，3 条气囊同时缓慢放气，沟盖板落入槽内， 抽出气囊。 7 6 、沉箱运移施工工艺 7 6 1 、顶升气囊抽出后，应清除沉箱底部的木粉板，并检查沉箱底部是否有蘑 菇状突起物或尖锐物，边缘有棱角等可能会割伤气囊的尖锐物应用磨光机磨平， 以保证气囊拖运时不对气囊造成损伤。 7 6 2 、在沉箱上距离底部约1 0 0 c m 高处，捆绑直径与牵引力相匹配的两条钢丝 绳，并保证每条钢丝绳捆绑沉箱两圈，以保证沉箱在拖运过程平稳前进，不出现 侧移。沉箱钢丝绳的四个头分别与四个滑轮组的动滑轮的拉环连接，滑轮组的定 山东大字硕士学位论文 滑轮与地锚连接，开启牵引和制动卷扬机使钢丝绳稍稍拉紧。 7 6 3 、按预定位置分别在沉箱两端穿入运移气囊，气囊轴线应垂直于沉箱移动 方向，在沉箱前摆放4 8 条同规格的接应气囊 7 6 4 、给气囊充气，充气时要循序渐进，注意各条气囊的气压要均衡，当气囊 顶升到4 0 c m 后，撤出支垫垫木。 7 6 5 、在沉箱前面按预定位置摆放好接应气囊。先开动制动卷扬机放松牵制钢 丝绳，再开动牵引卷扬机，要注意各卷扬机同步、协调，要严格控制沉箱的行进 速度。 7 6 6 、沉箱后端的气囊滚动到临近沉箱边缘时应迅速放气，严禁气囊带气压蹦 出。 7 6 7 、临近沉箱底部的气囊迅速充气，当沉箱底部完全压在前端气囊上时，该 气囊的气压应达到与其它气囊相同的气压。 7 6 8 、将沉箱后面的气囊搬运到前面并按规定摆放。 7 6 9 、沉箱上浮船坞：根据龙口当地潮水情况，当潮水开始上涨时及潮水标高 o 6 m 以上，开始将沉箱往浮船坞上拖运，为保持甲板面基本水平，应严格控制 拖运速度，使其以不大于1 o m m i n 的速度缓慢将沉箱拖至浮船坞上，在拖运过 程中，要及时调整压舱水，以保持浮船坞甲板基本水平，同时要控制沉箱移动和 停止位置，保持沉箱的纵横轴线与浮船坞甲板的纵横轴线尽量吻合。 7 6 1 0 、沉箱达到浮船坞后，在沉箱两端按预定位置摆放枕木，沉箱前后面板下 满布垫木，各个气囊缓慢放气，使沉箱平稳地坐落在垫木上，浮船坞龙骨位置用 白油漆标出同垫木位置相对应。 7 6 1 1 、用四根尼龙缆绳将沉箱与浮船坞的坞培固定在一起，待气囊完全捧气后 将滚动气囊暂留在沉箱下并将其1 端固定在浮船坞上，解除沉箱的拖运用工属 具，各卷扬机收好钢丝绳。 7 7 、沉箱出坞及水上拖运工艺 7 7 1 浮船坞下潜地：拟选择在拟建码头的泊位上。该处海底高程约为一1 3 2 m ， 按照正常的施工水位+ o ，8 m 考虑，该处的实际水深可达1 4 o m ，而沉箱出坞时需 要的水深为1 3 ，6 m ( 含0 5 m 富裕水深) ，其满足使用要求。 7 7 2 出坞及拖运：采用两条拖轮拖浮船坞到达预定下潜点后，浮船坞下锚、系 缆绳定位。由起重人员在坞墙上打开固定沉箱的尼龙缆绳并随着浮船坞灌水下潜 7 1 0 3 沉箱上浮船坞 山东大学硕十学位论文 序号可能出现的问题原因分析应急措施 前牵引卷扬机不同 1沉箱运移偏位步；气囊摆放位置 调整卷扬机使之同步： 调整气囊的摆放位置。 发生偏移。 前牵引卷扬机达不 检测卷扬机的额定拉力： 到额定拉力；前后 调整前后牵引卷扬机使之 2停止不前收放钢丝绳同步；必要时前 牵引钢丝绳收放速度 不一致。 后牵引对调，将沉箱拖回预 制厂。 及时调整压舱水，因浮船坞 只有2 台潜水泵，单泵流量 3浮船坞发生倾斜 压舱水调节不合理。 8 4 0 t h ，可以短时问内可以 进行调整。 7 1 0