青岛胶南沉箱出运安装施工技术方案

、 工程概况

1.工程位置及规模：本工程位于青岛市南翼的胶南市辖区、琅琊台湾，靠近青岛市与日照市分界处，行政区划于泊里镇。包含青岛港董家口港区工作船码头工程、和南一护岸工程两部分。其中工作船码头工程包括总长969.42m（兼顾一个登陆舰泊位）的支持保障系统岸线，护岸以及后方陆域回填等配套工程。南一护岸工程包括危险品港池北侧西北向911.755m直立式护岸及其后方陆域形成，不包括地基处理及码头、陆域上部结构设计。

2. 工程主要内容及尺度：工作船码头工程主体工程总长969.42m（兼顾一个登陆舰泊位），登陆舰泊位顶高程+1.2m，其余泊位顶高程+6.2m。南一护岸工程主体工程总长911.755m，沉箱顶高程为+2.5m。

3.结构形式

3.1工作船码头工程

工作船码头工程为重力式沉箱结构，墙体由沉箱与现浇砼胸墙构成，顶高程+6.2m，墙后抛填块石棱体。

工作船码头工程沉箱分A、B、B1、C、C1、D、Y7种型号共计49个，具体：

A型沉箱9个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高14.5米，前后趾宽1米，沉箱重1375.94吨；

B型沉箱17个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高11.5米，前后趾宽1米，沉箱重1151.67吨；

B1型沉箱2个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高11.5米，前后趾宽1米，前趾长7米，后趾长19.75米，沉箱重1129.73吨；

C型沉箱11个，沉箱底宽9.25米，长19.75米，高7.6米，前趾宽1米，沉箱重826.26吨；

C1型沉箱3个，沉箱底宽9.25米，长15.9米，高7.6米，前趾宽1米，沉箱重676.62吨；

D型沉箱6个，沉箱底宽13.675米，长21.25米，高11米，沉箱重1570.28吨；

Y型沉箱1个，沉箱底宽13.1米，长19.75米，高17.5米，沉箱重2051.12吨；

码头后方沉箱预制场预制及安装A、B、B1、C、C1、Y型沉箱总计43个。

3.2南一护岸工程（I,II）

南一护岸工程为重力式沉箱结构，墙体由沉箱构成，顶高程+2.5m，墙后抛填块石棱体。

南一护岸工程沉箱分A、B、C三种型号共38个，具体：

A型沉箱35个，沉箱底宽13.1米，长23.6米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2412.96吨；

B型沉箱2个，沉箱底宽13.1米，长19.75米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2051.12吨；

C型沉箱1个，沉箱底宽13.1米，长19.125米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2016.79吨；

二、 自然条件

1.气象

年平均气温12.2℃

历年最低气温-16.2℃

历年极端最高气温37.4℃

2.降水

年平均降水量794.9mm日降水量在25.1～50m的降水日数为6.7d/a；日降水量在50.1～100mm的降水日数为2.8d/a。

3.雾

本海区年平均雾日数16.9d。

4.风

本区强风向为ENE向，最大风速12.8m/s，次强风向为NE向，风速11.8m/s。常风向为NW向，频率11.2%，次常风向为NNW向，频率8.5%。

5.潮汐

潮汐本海区潮汐类型判别系数为0.4，属正规半日潮。

5.1潮位特征值

以下数据以董家口理论最低潮面起算，下同。

最高高潮位5.19m；最低低潮位-0.15m；

平均高潮位4.27m；平均低潮位1.46m；

最大潮差4.79m；平均潮差2.94m；

平均海平面2.83m。

2.5.2设计水位

设计高水位4.71m；设计低水位0.67m；

极端高水位5.91m；极端低水位-0.45m。

6. 地形地貌

拟建区水域原海底面高程为-2.55～-15.96m。

三、 施工条件分析

1.年施工作业天数

根据当地的水文、气候条件分析以及港口多年的建设经验，预测本区年施工作业天数为陆上270d，水上240d。

2.供水及供电

预制场施工用电接线点距离码头不足100m，可以满足本工程施工的需要。施工用水接入管道距离码头前沿不足200m，满足施工需要。本工程供水、供电、通讯条件均已具备。

3.道路

现进港道路与滨海大道相接，可以满足施工期各种建材及设备的集疏要求。

4.材料供应情况

施工用水泥、钢材、木材、系船柱、护舷均向日照、胶南及外地专业供应商采购。砂、乱石、各种粒径的石子等，在胶南及周边采购。

5.其他生产资料的采购

施工所需的其他材料及物资的采购，可就近就地采购。

四、施工的主要方案

气囊出运工作原理与滚筒搬运重物的工作原理基本相同,是指在沉箱的下面放置可充气的圆形胶囊，通过充气加压顶升沉箱，再在需移动的方向上施加牵引力，使气囊产生滚动，从而达到搬运构件的目的。由于气囊在沉箱压力下可以产生较大变形,增加气囊与地面的接触面积,使单位面积的压力减少,且受力较均匀,故对场地的适应性强。

1.沉箱出运顺序：

本工程的沉箱预制在东西两个台座（分别为1#、2#台座）上进行，每个台座预制8个沉箱，其出运岸壁在1#、2#台座南段。1#、2#台座上预制沉箱科直接纵移上坞，也可通过埋设横移地牛横移至两台座中间出运通后纵移至浮船坞上。

沉箱出运上坞施工流程

3.2水上技术准备

3.2.1确定沉箱出运的技术参数

沉箱出运前应准确计算好沉箱浮游稳定时各舱格加水情况、沉箱吃水等参数，并在沉箱指定位置设置水尺，以便确定沉箱吃水情况和浮船坞下潜深度。（相关参数见附表三）

3.2.2选择流量为50m3/h的水泵8台，沉箱出坞时使用浮船坞上电源，安放时使用岸上施工电源，同时准备发电机作为备用电源。

3.2.2储存地点选择及处理：

存储地点的选择：本工程需预制出运沉箱较多，为合理利用预制场地，避免可能出现的因基床抛石整平进度不够而导致沉箱成品滞留在预制场的情况，应设置水下储存区域。经过论证，选取工作船码头港池内一处矩形区域，作为水下临时存储地点。

存储地基础处理：由于存放区域地质为淤泥质粉质粘土层，对该区域淤泥进行清理。为保证沉箱安装时能够顺利上浮，拟对此区域进行挖淤泥处理并抛填0.5m～1.0m的块石垫层，由潜水员进行水下粗平。

3.2.3下潜坑选择：

为了测试浮船坞的最大下潜深度，在浮船坞到达施工现场后，应及时进行下潜试验。根据沉箱型号选择水深-12.0至-14.0m以下区域作为浮船坞下潜时的下潜坑，确保浮船坞下潜安全。

3.2.4水上设备准备

4设备选型：

4.1气囊选择

4.1.1顶升气囊压力计算：选择L=20m，D=1m，的气囊2条，顶升高度为47.5cm。

顶升时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=19.75×2=39.5m

总接触面积：S=L×B=39.5×0.82=32.56m2

气囊所受压力：P= G/S=1153/32.56=35.4t/ m2=0.354Mpa

4.1.2沉箱横移选择3条L=20m，D=1m，的气囊；沉箱离地高度为40cm。

横移时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=19.75×3=59.25m

总接触面积：S=L×B=61.5×0.94=55.695m2

气囊所受压力：P= G/S=1153/55.695=20.7t/ m2=0.207Mpa

4.1.3沉箱纵移选择6条L=11m，D=1m，的气囊；沉箱离地高度为40cm。

纵移时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=10.25×6=61.5m

总接触面积：S=L×B=61.5×0.94=57.81m2

气囊所受压力：P= G/S=1153/57.81=19.94t/ m2=0.1994Mpa

因此选择最大工作压力0.4-0.6MPa的气囊满足要求以上要求。

4.2滑轮组选择

4.2.1滑轮组钢丝绳拉力计算：

总牵引力（取构件重量的5％）F总1＝1153*5％＝57.65T；

钢丝绳选型：ф21.5mm，6*37+1，钢丝绳公称抗拉强度1667Mpa，钢丝绳总面积S=174.27mm2总破断拉力总和∑S=29.6T，整条钢丝绳破断拉力Sp＝∑S*Ψ=29.6*0.82=24.27T。

滑轮组选型：二二滑轮 

 钢丝绳安全系数计算：

钢丝绳拉力F拉＝24.2*4*2＝193.6T

钢丝绳安全系数K1=193.6/57.65=3.35

4.2.2捆绑牵引钢丝绳拉力计算：

钢丝绳选型：ф39mm，6*37+1，钢丝绳公称抗拉强度1667Mpa，钢丝绳总面积S=564.63mm2总破断拉力总和∑S=94.1T，整条钢丝绳破断拉力Sp＝∑S*Ψ=94.1*0.82=77.1T。

钢丝绳拉力F拉1＝77.2*2＝154.4T

K2=154.4/57.65=2.67

4.3卷扬机的选择

卷扬机是沉箱出运的关键设备，分牵引和后牵引。后者主要起制动作用，前后牵引的力量相当。牵引速度控制在0.5m/min左右，牵引力取牵引物重量的5%,按1153t计则牵引力为F=1153t*5%=57.65t,故需两台卷扬机。现选取2台8t卷扬机，绳速为9.2m /min，功率15kw，走2*4的滑轮每边4根绳牵引，根生定滑轮，牵引速度为9.2/4=2.3m/min最大牵引力为8*4＝32t牵引力有一定的裕量。后牵引受后面沉箱的影响，必须采用两边同时拖动的形式，也需两台同为8t的卷扬机，每台卷扬机配钢丝绳长度1200m。

5沉箱出运安放施工工艺

5.1沉箱顶升

5.1.1顶升、运移前的准备工作：

3.2气囊布置：

3.3沉箱运移施工工艺

3.3.1在沉箱上距离底部约100cm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。

3.3.2顶升气囊抽出后，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。

3.3.3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2~4条同规格的接应气囊。

3.3.4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，当气囊内的压力达到0.21Mpa顶升到40cm后，撤出支垫垫木。

3.5.5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。

3.5.6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。

3.5.7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（0.22Mpa）。

3.5.8将沉箱后面的气囊搬运到前面并按规定摆放。

3.5.9沉箱达到浮船坞后，在沉箱两端按预定位置摆放枕木，沉箱两侧满布垫木，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。

5.2根据实际潮水水位情况，决定沉箱上浮船坞时间。

4月5日沉箱上坞规划时刻表

5.3出运上坞施工工艺

5.3.1出运码头的沉降、位移观测：在出运码头的岸壁及搭岸上的四角分别设置四个沉降、位移观测点，在沉箱出运前后中对其进行观测，掌控沉箱出运对码头带来的影响程度。

5.3.2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3条同规格的接应气囊。

5.3.3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，当气囊内的压力达到0.20Mpa顶升到40cm后，撤出支垫垫木。

5.3.4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。

5.3.5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。

5.3.6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（0.20Mpa）。

5.3.7将沉箱后面的气囊搬运到前面并按规定摆放。

5.3.8沉箱上浮船坞：根据董家口当地潮水情况，当潮水开始上涨时及潮水标高3.0m以上，开始将沉箱往浮船坞上拖运，当沉箱被拖运至浮船坞边缘时，严格控制拖运速度，且保持甲板面基本水平。要求第一条气囊上坞时，水位不低于3.80米。以不大于0.5m/min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。

7.3.5安装沉箱时应严格控制压仓水高度,存放或安装后应在沉箱周围悬挂旗帜或指示灯，以警戒来往的船舶注意避让，确保安全。沉箱出运在5级（含5级）风以下，波高不超过1米情况下作业，施工人员必须遵守“三必须”“五不准”的安全规定。

7.3.6潜水员自水下上升时必须按减压规程进行水下减压，预防急、慢性减压病发生，确保职业健康。严禁潜水员直接跳入水中，应扶梯入水，进行气密检查后沿水绳下潜。

7.3.7船舶排污要符合要求，不准乱倒废弃物，及时处理燃润油的滴漏，以免污染环境。

五、人员配置、分工及计划安排

6.1人员配置及分工

6.1.1卷扬机操作人员4人，负责人为李桂江；充气人员4人，负责人为何勇刚；气囊顶升、拖运、垫木支设10人，负责人为班忠怀；测量人员4人，负责人丁志庆；指挥人员2人，负责人魏本志、王连文。（详见分工明细）

六、沉箱出运中应急预案

6.1沉箱顶升

6.2沉箱拖运

6.3沉箱上浮船坞

七、浮船坞搭岸

7.1浮船坞沉箱搭岸工艺的几个数据

（1）浮船坞搭岸壁底标高3.8米。

（2）浮船坞空载吃水1.5米，型深3.8米，搭岸壁高1.5米。

（3）由以上两条可知浮船坞搭岸时水尺标高不得低于2.7米。

7.2搭岸方式出运沉箱操作规程

（1）沉箱出运前的准备工作

检查浮坞的发电设备、压载设备、液位检测设备、锚泊设备 等处于正常工作状态。

在预制好的沉箱上三侧设水尺，沉箱顶面设置操作平台，外侧设置铁爬梯。安装沉箱进水阀门、阀门杆，进行开启、关闭实验。

气囊就位、充气至规范气压.人员就位、做好拖运沉箱的准备。

（2）浮坞搭岸

将浮船坞拖至沉箱预制场前沿，船首的两只锚缆带在岸上的地牛上，船尾下两只八字锚（或交叉锚）。将四只锚缆的钢丝绳缓缓收紧，浮船坞靠近运岸壁。在满足要求的潮高下，浮船坞就位。

浮船坞开压载泵向首中压载舱注水，船首开始下沉，至船首不再下沉时停止注水，此时船首已搭接在岸壁上。

再次用锚机进行微调船位，使浮船坞与岸壁准确对接。

（3）浮坞调平

开压载泵向首中压载舱再注150吨水，使浮船坞船首稳定搭岸。

停止向首中压载舱注水，开始向尾中压载舱注水。当船接近调平时，开单泵小排量注水,最终调平后后方要求比前方高出35cm以实现1.5%的倒坡。

浮坞调平后，停止注水，再次用手拉葫芦进行微调船位，使浮坞与岸壁准确对接。

做好卷扬机、浮船坞、沉箱之间滑轮组的连接。

八、安全技术措施

本工程沉箱出运安装采用气囊陆地移运上浮船坞,存在陆上和浮船坞移运的交接问题，安全问题是个关键问题，难度很大，为确保安全，按照“预防为主、安全第一”的安全生产方针，结合本工程的具体情况，特制定如下安全技术措施： 

8.1施工前要对所有参与人员进行详细的施工技术和安全交底，要让现场人员“吃”透施工技术方案。沉箱移运前，卷扬机、钢丝绳、卸扣，滑轮组，空压机，必须进行全面检查，确保良好状态；移运时备用电源，备用空压机处于良好状态，保证随时投入运行。

8.2施工过程中，机械、电气设备严格按公司的安全操作规程进行，统一服从指挥口令。

8.3沉箱移运通道在移运前清除一切尖利杂物及障碍物。移运时，沉箱两侧20m范围内设工作警戒线，警戒线内无关人员不准站立，不准进行高空起重作业。

8.4现场施工人员按规定戴安全帽、穿工作鞋、高空作业时系安全带、临水作业穿救生衣、操作手冲底模填砂时戴防护眼镜。

8.5使用空压机充气安全技术措施

8.5.1输气管应避免急弯、打折。

8.5.2空气压缩机出气口处不准有人工作。

8.5.3压力表、安全阀和调节器等应定期进行校验，保持灵敏有效。

8.5.4高压气囊充气与出运过程中，其它无关人员要远离气囊10m以上。沿途气管要有专人管理，并放置气囊挡板。

8.5.5 进行气囊顶升或拆、垫支垫枕木时，沉箱未支垫稳固前，身体任何部位不得伸入沉箱底部范围。

8.6使用卷扬机牵引沉箱的安全技术措施

8.6.1卷扬机应安装在平整结实，视线良好的地点，机身和地锚必须牢固。卷筒与导向滑轮中心线应垂直对正。

8.6.2作业前，应检查钢丝绳、制动器、传动滑轮等，确认安全可靠后方准操作。

8.6.3 钢丝绳在卷筒上必须排列整齐，作业中最少需保留三圈以上，钢丝绳不准打结、扭绕，断线不得超过10%。

8.6.4作业时，不准有人跨越卷扬机的滑轮组钢丝绳和牵引绳，操作人员严禁离开。

8.6.5作业时，严禁卷扬机手、空压机手、充气放气工擅自离开岗位。

8.6.6 沉箱牵引过程中，如发现滑轮组钢丝绳有气，应暂停牵引，松气后再进行牵引。

8.6.7工作中要听从主指挥的指挥信号，信号不明应及时向主指挥反馈，其他人员听到反馈信号时，应暂停操作，等待主指挥发出另一次信号后方可操作运行。运行过程中如遇特殊情况或危险情况，需要马上暂停运行的，必须立即报告主指挥，并停止作业，其他操作人员听到响应信号后，也必须立即停止作业，待弄清并排除危险情况后由主指挥再次发出运行信号后方可继续作业。

8.6.8作业中途突然停电，应立即把开关回复停车状态，用枕木把沉箱垫起。若在上坞过程应立即启用备用发电机。

8.6.9特殊工种人员，必须持证上岗，严禁无证上岗。

8.6.10各种移动机械使用完毕，要移到安全地带，以防水淹。

8.7沉箱出运作业，严禁酒后、疲劳作业。

8.8其他注意事项

8.8.1气囊和构件底部不得有尖锐物。

8.8.2充气速度避免过快，以免气压突然升高。

8.8.3气囊充气咀前方不得站人，以防气咀飞击伤人，并在沉箱的两侧放置气咀挡板。

8.8.4发现气囊漏气，应立刻停止牵引，更换气囊再重新牵引。

8.8.5牵引操作人员必须遵守《卷扬机安全技术操作规程》和掌握《钢丝绳的安全使用要点》，要听从指挥，起动时不应过于急速。

8.8.6用两台卷扬机牵引时，型号必须相同，并保持工作同步。

8.8.7卷扬机刹车必须可靠。

8.8.8经常检查所有牵挂部件，导向滑轮和地锚，使其工作安全可靠。

8.8.9施工用电必须采用三相五线制，并装设漏电开关。

8.8.10空压机必须有专人操作，气压自动调节装置必须工作可靠。

8.8.11严禁一切闲散人员在施工现场游荡，以防意外事故发生。

九、环保措施

1.做到文明施工，气囊、钢丝绳、木料等堆放有序，各种废料集中堆放，严禁向海域倾倒废弃物。

2.合理安排施工计划，以使动力机械设备的使用能够较均匀的分布在限定的工期和施工场地上，尽量避免在同一地点、同一时间集中使用大量动力机械设备。采用低噪声设备，尽可能通过消音管和隔离机器的振动部件来降低噪声。

3.出运设备维修时，禁止油污污染地面；如果油污污染了地面，要把地面上受污染的土壤清除并送废物固体处理单位处理。

4.施工人员严禁在现场随地大小便。

5.海上施工严禁向海域抛弃垃圾及其他杂物。

6.施工船舶使用的油纱布必须经过集中收集处理，严禁直接抛弃入海。船机上的带油废水严禁向海上倾倒。