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厦门某港区泊位工程施工组织设计（沉箱岸壁重力式结构）

厦门××沉箱18#~19#泊位A型沉箱

技术负责人：技术负责人：

厦门××港区18#~19#泊位工程是沉箱岸壁重力式结构，沉箱均为同一重量2832t。，现计划在漳州预制厂预制，采用气囊出运上浮船坞TCHES 44-2020 水利工程白蚁防治技术规范.pdf，再安排拖运到厦门××18#~19#泊位施工现场进行安装。

本方案重点是对该工程沉箱预制完成后的出运、上船、等工艺进行了较为详细的介绍。

本工程沉箱A型合计44件：A型沉箱尺寸：长×宽×高=18.13m×16.95m×20m。单件重量2832t.

2.沉箱陆上出运施工工艺

本施工组织方案是为厦门××港区18#～19#泊位沉箱出运方案，该工程大型预制沉箱共有44件，全部为A型沉箱，重达2832t。

根据本工程沉箱的外形尺寸、重量的特点，拟采用我局已成熟的气囊出运工艺进行横移、纵移和上船的操作。横移、纵移路线满足要求，平移小车通道进行改造，即暂时性回填砂并振冲密实，以满足沉箱由底模上直接采用气囊横移至纵移通道,再直接纵移至出运码头前沿。

采用超高压气囊进行长距离移运2832t级大型构件，我厂为确保出运成功，结合预制厂前期出运大型沉箱的实际情况，依据起重设备的性能及现场作业条件，制定出本方案。

2.2施工总平面布置说明

2.2.1场地平整及现场条件

本工程沉箱预制及出运设在漳州开发区预制厂内，面积约10000m2，其中约3200m2的下挖式预制作业线，专用于沉箱预制。该作业线中部设一条宽度为24米的纵向出运通道，纵深大约为380m，两边分别为1号线预制区和2号线预制区，其底标高为+7.0m，出运码头前沿标高为+6.0m，码头前沿向内有90米长、斜率为1：90的斜坡段，满足了出运的要求。出运通道基础底层抛填60cm手摆块石，块石间缝隙采用5～40mm碎石及粗砂级配后填充，用18t震动锤夯实，夯实后无下沉及起棱线，表层再用碎石、石粉、水泥搅拌辗压，形成20cm厚的稳定层。场地按要求平整密实，平整度达到±2cm，无露石或尖状物，避免剌破气囊。在平路转斜坡交接处设圆角位，以便气囊运行中圆滑过渡。原小车出运通道基础250米强夯加固，地基承载力达到200Kpa；码头前沿，沉箱支垫临时枕木范围24×16米场地浇注了40cm厚C35砼。

1)依据沉箱规格尺寸及出运要求，下挖式作业线内及码头前沿线分别设置出运沉箱的牵引、溜尾地牛及机具，以满足沉箱横移、纵移及上船等要求。详见附图2.1：2832t预制构件平面布置图。

2)考虑前期预制的沉箱因潮汐和船机影响，将无法出运，导致沉箱堆放占用预制场地，或占用施工通道，直接、间接影响了预制的施工进度和效率，暂拟将沉箱停放出运通道，确保预制场地的流畅及正常施工。

已知：地牛L=3m，B=3m，H=2.5m，砼g=2.4t/m3，最大拉力T=79t，安全系数K=2

卷扬机与地牛钢丝绳夹角为：30°摩擦力F=μT=0.5×79t=39.5t（无板栅锚锭摩擦系数μ=土0.5）

地牛的稳定性验算：KT1≤G+F

故：2×79×sin30°≤G+39.5×cos30°

计算得出：G≥44.79t（本方案G=LBH×g=54t满足最小值）

（2）小车轨道回填砂量

已知双轨式轨道L=150×2=300m，B=1.2m，H=1.06m

则双轨需要回填砂量为Σ砂=300×1.2×1.06=381.6m3

负责作业点的警戒线设置，作业过程中的不安全隐患检查，及时向指挥或上级汇报。

负责现场总体指挥工作，确保无误。

协助现场指挥工作，发现问题马上向总指挥汇报。

听从指挥指令，按正确信号操作卷扬机。

操纵空压机、装载机，检查、保养机械设备。

观察气囊压力表读数，听从指挥进行充、放气操作。

按指挥协助搬运气囊、充放气，拆、垫枕木支撑，更换牵引钢绳，挂解卸扣，清理出运场地等。

2.3.2主要设备配置

φ1mL=16.60m0.3Mpa

φ1mL=18m0.3Mpa

现有φ68mm50m的钢丝绳取8条截一断30米重新穿插

请船机部将此设备在出运期间备好

100×30×20（cm）

根据现场的量不足进行采购

注：气囊嘴配件（标有“*”号）要有占总数的30%以上作为备用。

注：①钢丝绳的安全系数=钢丝绳的破断拉力÷钢丝绳所承受的最大静拉力

②牵引钢丝绳最大牵引力=2832×0.05（气囊滚动摩擦系数）÷2=70.8（t）

从上表可以看出，沉箱拉绳实际安全系数比规范安全系数偏低，而12t卷扬机配置φ28mm的钢丝绳通过滑轮组来增加拉力，实际安全系数基本符合规范安全系数。

考虑沉箱重达2832t，外观结构为一边前趾，长度方向比短边的大一米，横移时所产生的冲击荷载却对钢丝绳安全性存在隐患，故在移运过程中注意偏位角度，尽量避免采用单台卷扬机牵引，可减少在移运过程钢丝绳破断的不安全性。

综合考虑，本方案卷扬机配用φ28mm（800m×2套）钢丝绳，沉箱拉绳采用φ68mm钢丝绳,安全系数结果(按经验公式计算)为3.01。

在沉箱上驳过程遇阻碍时，沉箱需要反向拖回出运码头停放。此时，F=Qμ=2832t×0.03=84.96t，即牵引力为84.96t，（码头面为砼结构，气囊的滚动摩擦系数取0.03）；此外还存在一个沉箱上坡时的下滑力，因坡度为70：1，下滑力近似2832/70=40.46t，因此回岸的总牵引力为125t，小于两台卷扬机总拉力160t，在12t卷扬机额定牵引力范围内。

在砂地上反拉，此时，F=Qμ=2832t×0.05=141.6t，即牵引力为141.6t，（在压实的砂地上，气囊的滚动摩擦系数取0.05）；此外还存在一个沉箱上坡时的下滑力，因坡度为90：1，下滑力近似2832/90=31.47t，因此回岸的总牵引力为173t，大于两台卷扬机总拉力160t，在12t卷扬机额定牵引力范围外。所以，非特别必要的情况下，在出运通道避免沉箱的反拉操作。

拟用φ1mL=19m（有效支撑面积为18m）φ1mL=17.60m(有效支撑面积16.60m)出运。

已知：G=2832t，横移采用单排式气囊L（有效支撑面积）18m，纵移采用单条气囊L（有效支撑面积）=16.60m，顶升高度h=0.4m，工作气压P=0.3Mpa=0.3N/mm2

横移承载面积：S1=BL0=0.942×18=16.956m2

纵移承载面积：S2=BL0=0.942×16.60=15.637m2

F横移=S1P=16.956×106×0.3N/mm2=5.09×106N=5.09×103KN

F纵移=S2P=15.637×106×0.3N/mm2=4.69×106N=4.52×103KN

气囊总长度：L横移=GL0/F横移=2832t×9.8KN/t×18m/5.09×103KN

得出气囊横移及纵移时气囊压强值:(见下表)

总计算承载面积(m2)

气囊平均气压值(Mpa)

近似最大不均匀气压值(Mpa)

2.4沉箱出运施工工序说明：

高压水冲出支垫间填砂→清理底模板、木板及现场杂物→检查沉箱底部→横移方向卷扬机、气囊就位→围护横移钢丝绳索→系紧横移方向钢丝绳索→充气顶升→抽出支垫工字钢及木板→打磨沉箱边角→检查底部和各气囊状态并调整气压→横向牵引移动→至纵移通道中部停止移动→支垫纵移方向枕木→放气→抽出横移气囊、解除绳索→穿入纵移方向气囊→（就位纵移方向移动卷扬机）→围护纵移钢丝绳索→系纵移方向牵引钢丝绳→充气顶升→抽出支垫的枕木→纵向牵引移动至码头前沿→支垫枕木→搭接溜尾钢丝绳→浮船坞搭接码头→上船准备工作→系牵引钢丝绳→充气顶升→抽出支垫的枕木→水位符合要求时→牵引上船→上船就位后→支垫枕木→放气→收回所有出运工具

注：由于纵移深度长达260m，平均中途要搭接、解除搭接钢丝绳索6次，故沉箱处于原先小车轨道时，先采用四台移动卷扬机将其纵移出小车轨道，再启用码头前沿卷扬机进行纵移。

气囊的使用：A型沉箱横移采用8条有效支撑面积为18m的超高压气囊进行双排顶升、出运，纵移采用9条有效支撑面积为16.60m的超高压气囊进行单排顶升、出运。完成整个工艺流程至少需要41小时，横移准备工作4小时→横移2.5小时→纵移准备工作3小时→纵移至码头前沿停放约24小时→上船准备工作1.5小时→上船移运过程3小时→回收工具3小时。

2.5沉箱出运施工方法：

2.5.1场地清理及设备检查：

沉箱出运前，必须对其横移及纵移范围内的一切尖利杂物及障碍物进行清理，两侧20米范围内设作业警戒线，无关人员严禁靠近。作业前，对牵引系统中的空压机、卷扬机、钢丝绳、滑轮组、导向轮以及配合机械等，逐项认真检查，进行试运转，关键设备的备用件必须同时做好准备工作；检查气囊是否有破皮、拉线、压扎痕迹等，气囊作业前进行试压，以检查各管件、阀门、压力表是否漏气，读数是否准确；另还要对横移及纵移地牛、卸扣进行检查验收，确定其磨损程度及其正常使用功能是否可靠。以排除一切隐患，确保每次出运的顺利进行。

在沉箱横移及纵移的一切场地清理工作和设备调试工作完成后，应按以下步骤进行沉箱出运工作：

2)接着用卷扬机将气囊拖进沉箱下支承工字钢之间中央就位，每个气囊的轴线与位移方向垂直，露出沉箱两侧边的长度相等，气囊拖进沉箱底部时要顺直，不得斜拖。

3)现场指挥人员检查各气囊就位准确后，指令连接空气压缩机与气囊之间的气管连接，然后对通气管道进行检查，确认无误后，由沉箱中间向两侧，对气囊进行充气，充气时注意各气囊应均匀、缓慢（由各阀门控制），当充气压力达到沉箱预定顶升压力的80%时，暂停充气，检查并调整气囊的压力值，使各气囊的压力基本一致，再继续充气，直到将沉箱底面完全脱离支承工字钢约5cm时，确定沉箱完全由气囊支撑后水泥土搅拌桩施工工艺标准(QB-CNCEC JO10112-2004)，才将各气囊的气阀关闭，停止供气。

4)气囊顶升沉箱离开支承型钢后，用卷扬机把支承型钢拖出来，注意拖动工字钢过程中，严禁斜拉，以防刮伤气囊，拖支过程中派专人观察各气囊气压读数，发现异常，应立即采取措施解决，支承工字钢完全离开沉箱底部后，对沉箱底部应再次检查有无棱角突出部位，检查无误后方可进入沉箱横移的最后准备阶段。拉沉箱用的各种工具，如：钢丝绳、滑轮组等工具应马上配备完毕，注意钢丝绳应套在沉箱底向上约1.2米的位置上，钢丝绳与沉箱四边棱角处应用橡胶垫或枕木隔开，调整好钢丝绳两端头受力长度应相等，再连接牵引装置，最后才拆除供气边接管。顶升初期，应分多次加压，直至设计值，每次必须停几分钟，以观察气囊、沉箱、各分配压力表、气管、及地基的情况，直到沉箱被顶离底模。

1) 四台横移卷扬机就位。

2)为降低沉箱出运过程中气囊的压力及降低沉箱悬空高度，必须打开各气囊的排气阀缓慢放气，将沉箱离地面高度降至30cm左右时，方可关闭排气阀，检查与调整各气囊的压力基本一致。

3)现场指挥检查各项准备工作无误后，下令启动卷扬机拉紧牵引钢丝绳，沉箱处于位移临界状态时，暂停牵引，再行检查钢丝绳张紧程度，各滑轮组、导向轮等的转动是否灵活，气囊及沉箱的稳定情况，一切处于正常状态时，指挥方可下令移运工作开始。

4)移支过程中必须注意如下事项：移运速度控制在2m/min以内；气囊更换过程中，必须注意滚出来的气囊在出来前就要把压力降为原先的60%左右DB12／T 1001-2020 标准化菜市场建设与管理规范.pdf，使其安全分离，否则气囊弹击会发生伤人现象。

5)如果沉箱在出运过程中方位偏离轴线，必须停止牵引，把新放入的气囊斜摆一小角度，再按牵引步骤牵引，直至纠偏为止。但不可过急，以防走“之”字形；当沉箱拖前约50cm时，至达预先放置好的气囊位置时，应减缓牵引速度，视沉箱进入气囊的位置再行将气囊充气至预定压力，方可继续牵引；注意每条气囊摆放位置，保证沉箱到达出运通道中间转向位置时，各个气囊平行，并有50cm的间距。