大型沉箱半潜驳运输工艺

2200t大型沉箱半潜驳运输工艺1、工程概况工程位于珠江口伶仃洋喇叭弯弯顶，广州市番禺区龙穴岛围垦区东南部,紧临南沙港区一期工程下游。工程为二个510万吨级码头。码头岸线长度700m，壁岸结构采用重力式沉箱结构，沉箱长17.84m，宽15m，高18.9m，单个沉箱重2237t。共有沉箱36个，预制方量32220m3，共有AE型5种规格。工程造价为人民币22680.8980万元，为广东省重点工程，2004年10月28日开工，计划工期405天。沉箱安排在我局新会航建公司预制。预制场地平面布置图如下图所示： 2、沉箱登船2.1、沉箱登船本标段沉箱共有36个，单件重2237吨，沉箱出运通过气垫、水垫、气襄、轨道小车等水平运移方法的比较，认为利用气襄进行水平运移沉箱至半潜驳，半潜驳拖运至现场安装方案比较可靠。沉箱有以下几个特点：（1）本工程沉箱单件重量为2237吨，底面积为15m17.84m，气襄运输适宜大重量的物体水平搬移。（2）由于重量大，需水平移至半潜驳，移运过程中对船体的平衡要求比较高。2.2、气襄水平运移工艺流程施工准备清除沉箱底板内砂气襄就位充气卷扬机牵引，沉箱前移沉箱运至半潜驳沉箱支垫放气将气襄离开沉箱在船上加固半潜驳拖运至施工现场半潜驳下潜释放沉箱2.3、沉箱登船码头支座结构（1）岸壁码头：经过改造的5000t级沉箱出运专用码头，可以满足3000t级沉箱出运的需要。（2）承台：岸壁承台及承台支座，该部分按照半潜驳出运要求配置，所以承台的形式似“”形，由钢筋混凝土浇注成一体。（3）承台支座：承台支座为半潜驳异形船艏接岸后的搁置支座，为防止台车运输沉箱上船时船艏下沉，支座采用QU120重轨或钢板埋设在承台前趾上。2.4、气襄参数选择及承载力计算气襄参数的选择选用气囊为“昌林”牌高强度橡胶尼龙缠绕气囊，囊体骨架材料为锦纶帘子布，锦纶帘子布密度95根/10CM宽，锦纶帘子线的断裂强力205.8N/根。囊咀为铝合金铸件，内管丝口G1”-2”，整体缠绕成型而成。 本工程采用直径为1.0m高压气囊，气囊许用的压力0.140.18Mpa。气襄承载力计算根据沉箱底面积为15m17.84m2，选择单根气囊的长度为20.0m。气囊承载面长度B=18.0m、气囊直径D=1.0m、气囊工作高度H=0.4D=0.4m。气囊受压变形后，其截面可看作由直径为H的2个半圆和长度为、的方形组成。承载面宽：B=（D-H）2=3.14*（1.0-0.4）/2=0.942m承载面积：S=BL。=（D-H）L2=16.956m2单根气囊的承载力：F=SP=（D-H）LP2=237T当构件底面与地面处于水平时，囊体又全部均匀被压在构件底平面下处现一种规则形态，其囊横截面成正扁圆形状，此时每米囊体的承载量可参见下表：表中H为气囊被压缩高度或称工作高度，D为气囊直径。考虑最大重量的沉箱重2237t所需气囊的数量：N总=GF=2G（D-H）LP=9.5个10个式中：L气囊的承面长度G构件重量。由于气囊是对称，考虑1.2倍的安全系数，则最大沉箱需气囊的数量为12根。摩擦系数：气囊在硬地面水平滚动时，滚动摩擦系数一般取f=0.05，本工程预制场地为砼硬化地面，滚动摩擦系数应小于0.05。气囊的摆放：根据沉箱的结构特点以及操作的方便,气囊摆放一般采等间距布置,摆放见下图所示。2.5、牵引系统牵引系统由12千瓦的JJM5型卷扬机1台、三柄滑轮与单柄滑轮组成滑轮组、28钢丝绳与40钢丝绳等组成，采用八字缆牵引沉箱。根据已有施工经验，气囊起步所需牵引力在高度为0.4m时，约为构件重量的3，并随着高度的降低而减少。牵引速度控制在3m/mim左右。2.6、供气系统供气系统采用“东风牌”4135K型6m3空压机1台，配100M长供气管及空气分配器。2.7、操作程序1)检验供气系统和牵引系统，清扫出运通道及检查清理沉箱底部的杂物。2)在沉箱底部气囊，注意对称排列整齐，相互平行供气，连接牵引系统。3)半潜驳就位：半潜驳靠驳上锚缆控制垂直靠岸壁，初步就位。半潜驳注水调整船尾吃水，当半潜驳异形船首底部高于支座面20cm左右时，准确调整船位，使船与码头对接，然后注水使半浅驳异形船艏支承于岸壁承台支座，同时将半潜驳船体调平。使半潜驳的的顶面标高与码头面标高相平。4)启动空压机分别向各个气囊充气，当充气高度达到预定顶升高度，停止供气。检查所有气囊的高度是否一致，不一致时可向单个气囊充气，使压力基本一致，不一致时可向单个气囊充气，使每个气囊高度与压力基本一致，直至沉箱离开支承枕木。将气囊的进气阀关闭，停止供气，将枕木搬离沉箱。5)在指挥人员的统一指挥下，启动卷扬机，拉动沉箱缓慢向前移运。当沉箱前面空出个气囊的间距时，停止牵引，摆入气囊，并充气到预定压力后，再重新牵引。当后面移出的气囊快要离开构件时，打开排气阀排气，并运送到沉箱前面预定位置备用。重复以上步骤，直至将沉箱移到半潜驳上。6)在坡度不大于2%的下坡，利用卷扬机在沉箱的后呈对称状向后拉，抵消沉箱的前倾力，防止沉箱向前的运移速度过快。7)当构件移到半潜驳上预定位置后，要调节好箱体平衡，停止牵引。在构件底部垫上支承枕木，然后所有气囊均匀放气，构件平稳地落在支承枕木上。8)沉箱落驳后需对沉箱进行加固，在沉箱底部用槽钢制成挡架与半潜驳甲板焊牢，沉箱顶部用钢丝绳与半潜驳的驾驶楼联结加固。9)调整压舱内的压载水，使半潜驳的异形船艏离开岸壁承台支座，半潜驳离岸，然后拖运选定的下潜水域。10)取出气囊，进行下一个构件的出运。2.8、机具设备材料配备表序号机具设备名称数量1JJM5型卷扬机3台24135K型空压机1台3ZLM50型装载机1台420T三柄滑轮4个55T单柄滑轮6个612T卸扣475T卸扣4819.5钢丝绳400M928钢丝绳200M10493型高强度橡胶尼龙缠绕气囊18个11半潜驳1艘12拖轮1艘3、沉箱登船技术要点31 技术要点沉箱从岸端牵引上半潜驳时，船舶处于漂浮状态，如何使沉箱能安全平稳地上船十分关键。解决的办法有：选择合适的船体尺寸，特别是需有足够长度，并设异形船艏搭岸，搭岸支座距船艏端为1.0m左右，当沉箱从岸端牵引上船时，船体会绕支座逐渐下沉，船尾吃水增加，船艏则绕支座转动上翘，船岸发生错牙，当沉箱已上船时，其错牙值为最大值。此时船的平衡浮力近似一直角三角形的棱柱体，直角三角形的底边为支座至船尾的距离，高为船尾吃水增加值，棱柱体长为船宽，其浮力力臂等于浮心至支座的距离，即上述直角三角形底边长的2/3，由于船体较长，浮力力臂比沉箱的重力力臂大得多，因而船尾吃水增加不大，纵倾也小。同时船尾至支座的距离比支座至船尾端的距离大，故实际船岸轨顶错牙极小。以三航工3#半潜驳长54m，宽33.60m，预制沉箱自重2237t，沉箱重心至船艏距5m为例，简略计算如下：图中：L：三航工3#半潜驳船长54mL1：支座至半潜驳船尾端的距离54-1=53mL2：支座至半潜驳船艏端的距离1.0mB：半潜驳型宽33.60mP：沉箱自重2237tL3：沉箱已上船,沉箱重心至尾轮即船艏端的距离5mS1：沉箱已上船,半潜驳船尾吃水增加值S2：与S1对应的半潜驳船首端上翘值,即船岸轨顶错牙值：半潜驳纵倾角：水比重P(L3-L2)=S1*L1*B*/2*2/3L12237*(5-1)=S1*53*33.6*1/2*2/3*54S1=0.28m=28cmS2=S1L2/L1=28*1/53=0.53cmtg=S1/L1=0.28/53=5.28根据以上计算，沉箱上船后船尾吃水只增加28cm，船尾纵倾5.28，船岸顶部错牙仅0.53cm，且乘潮作业，所以只要沉箱上船前进行船体调平即可。3.2、注意点沉箱在运移过程中在坡度不宜大于2%的，否则坡度的前倾力和后倾力过大很难抵消，且沉箱在运移过程有倾斜会有倾覆的危险。在沉箱底部垫上支承枕木，所有气囊慢慢放气，沉箱平稳地落在支承枕木上，支承枕木摆放标高一致，且地基必须达到一定的承载力，确保沉箱各支点受力均匀。出运通道必须清扫干净，不得有杂物，防止气囊被戳坏。托板对称塞入沉箱的底部，位置必须准确，保证沉箱在运移过程受力状态合理，且托板必须与牵引的方向平行。滑轮组与钢丝绳必须有专人看护，防止出现钢丝绳滑出滑轮或偏向等易常现象。整个运移过程必有专人统一指挥，整个工序中必须有条不紊。4、沉箱的拖运及下水4.1、沉箱拖运沉箱在半潜驳上固定后，用2600HP的“三航拖2001”拖运至施工现场。沉箱拖运对于运输过程中需穿越高栏港海域来说，显得十分关键。该海域风浪较大，沉箱运输前必须对气象、海况进行调查，及时掌握短期（3天）预报资料，确定启航运输日期；运输时预期的风速应不大于6级，波高应不大于1.0m，如拖航过程中遇到大风，拖至其他附近港口避风。新会预制厂至南沙工地约180km水路，航速5节（约9km/h），单程重载拖运需20小时；空载航速6节（约11km/h），单程约17小时。沉箱上半潜驳和沉箱下水上浮各需6小时左右，因此一只沉箱的拖运约需49小时，加上其它因此，按每3天出运一只考虑。4.2、沉箱下水沉箱随半潜驳拖运至现场座底潜驳下沉区后，天气、风浪条件允许情况下，由于为本工程的第一次沉箱下水作业，诸多工序需磨合，故应在高潮前5小时开始下水起浮，在高平潮1小时完成起浮作业。半潜驳驻位方法：原则上顺流驻位下潜，根据现场涨落潮趋势，座底潜驳应顺南北向驻位，艉在南，船处于下潜坑的中心。下潜坑位于6-7#泊位之间，距码头前沿线约200m，坑底尺寸100m100m，坑底标高-17m，根据业主协调，与一航五公司共同使用该下潜坑。无起重船沉箱起浮：半底潜驳驻位后，由驳吊将箱顶作业平台分块吊至箱顶安装，并安装潜水泵及输水管系，起重人员上沉箱。半潜驳开始缓慢下潜，潜水泵开始作业往三排格仓注水，注水水位为前舱2.1m,中舱3.46m，后舱加压舱水3.46m。当至沉箱吃水11m时，沉箱达到浮游稳定状态，带好沉箱缆索，由600HP拖轮牵引沉箱离开半潜孔，半潜孔放水上浮，离开下潜坑；拖轮顶推沉箱至养生场，按储存次序定好位，高平潮时注水后沉箱座底于已抛填0.5m厚砂层的-13m港池基床上。半潜驳排水上浮并拖回，进行下一循环作业。沉箱注水方法：沉箱的前、中、后排格舱各设一道通长注水管，管尺寸为14吋，注水管二头接潜水泵，共计需10台潜水泵（备4台），每道注水管在每排4个舱格内各设一放水口，用阀门控制。沉箱内侧的压载水高度已提前设置了标线，在注水过程中应根据沉箱整体吃水高度和箱体平衡状况，通过阀门