沉箱安装施工方案

沉箱安装施工方案

一、工程概况

本工程需安装沉箱14件，单件沉箱重量约为1170t。沉箱预制工作安排在本单位东江口预制场，预制沉箱经验收合格后，使用半潜驳水运至现场，现场设置下潜坑，半潜驳于现场定位下潜，沉箱浮态出半潜驳。根据现场水位条件，使用吊机船配合卷杨机拖带沉箱至安装位置，灌水使沉箱下沉就位安装。

二、施工顺序及工艺流程

2.1 安装顺序

沉箱的安装顺序为：整体工程安排为从西向东方向进行沉箱安装，由CX1（13件）→CX2（1件）。

2.2工艺流程

安装人员、辅助船机到位

沉箱抽水起浮并靠吊机船

沉箱存放于养生池测量引航及定位

水位条件满足，"南沙号"船组通过临时航道

"南沙号"船组进入施工现场

半潜驳"南沙号"定位于下潜坑

吊机船定位准备牵引、平台设备吊装

半潜驳"南沙号"注水下潜沉箱出坞

吊机船定位牵引沉箱靠于船旁

利用锚艇牵引吊机船重新抛锚定位安装沉箱

三、施工方法

根据工程需要，沉箱安装将采用本单位“南沙号”半潜驳。“南沙号”半潜驳(浮船坞)性能参数如下：

最大下沉吃15.4m发电机125KwA 2

压载水泵

900m3/h×15

m

2台

辅水泵

75m3/h×15m

2台

沉箱安装工艺主要分为三个阶段：沉箱出半潜驳、沉箱拖带、沉箱安装。

3.1 沉箱浮游稳定计算结果

本计算根据设计图纸及规范要求进行，砼按2.45t/m3，海水按1.021t/m3计算，出运前再详细测量沉箱实际尺寸以校核本计算结果。

沉箱重量：1170t

沉箱重心高度： 4.18m

压载海水重量：1983t

沉箱内压载水深度：(前仓)0.88m （后仓）1.65 m

稳定漂浮时沉箱吃水：7.11m

稳定漂浮时定倾半径：0.87m

稳定漂浮时定倾高度：0.21m

3.2 施工前准备

准备工作包括：下潜坑、养生池施工；确定航道；安装辅助设施；抽灌水水泵安装和遛尾及牵引绳的安装。

3.2.1下潜坑施工

沉箱由“南沙号”半潜驳运载到施工水域现场，需选择合适的下潜地点供半潜驳下潜、沉箱出半潜驳，根据现场实际情况，确定在施工水域附近选定一区域：50m ×70m，抛砂后高程-12.5m作为下潜坑。（详见下图）

下潜坑平、断面图

3.2.2 养生池施工

为确保沉箱安装的及时性和连续性，计划在施工区域设置养生池，用以存放沉箱。养生池的作用仅是临时存放沉箱，故范围考虑最多存放6个沉箱，面积大约30m×100m，其位于沉箱出坞方向，距离下潜坑约80m。

3.2.3 航道准备

在沉箱安装工作开始前，对施工区的海域情况进行详细的测量，主要采用测深仪对浮船坞的进、出路线，作业区域等进行详细测量，使用抓斗船清除浅点。

同时要对沉箱拖带的路线进行测量，根据沉箱浮游稳定时吃水深度为7.11m，考虑约1m的富余深度，沉箱拖带路线的水深条件应大于8.1m。

拖轮吃水要求5m，调头水域要求有3倍船长，浮船坞船长48m，故临时航道要求150m，现拟定开挖临时航道180m（前沿线外180m挖泥至-5.0m）。为满足沉箱出坞后拖至安装位置沉箱的吃水要求（7.11m），前沿线外75m范围挖泥至-7.6m。

3.2.4安装辅助设施

半潜驳由测量船引导进入下潜坑后，测量人员上半潜驳，用GPS协助半潜驳在下潜坑抛锚定位，同时用水砣测量下潜坑实际水深。

半潜驳定位完成后，驳船布置在沉箱半潜驳口前方约100m，进行抛锚定位，方驳上配有3台5t卷扬机、一台10t吊机和一台180kW发电机，用来牵引沉箱出半潜驳。同时发电船紧靠在半潜驳侧壁，发电船上配备有1台150kW发电机，为施工过程灌水、抽水以及照明的供应电力。施工过程所需的施工操作平台、工具、材料也存放于发电船上。

沉箱顶部根据隔仓尺寸加工操作平台，分别布置于沉箱两侧的隔仓顶部（每个沉箱4件），以栈桥作连通，供施工人员在沉箱顶作业。半潜驳就位后利用半潜驳顶上

的1台3t/30m起重机安装。半潜驳顶与沉箱间另设栈桥形成通道。操作平台上配备有施工需要的控制电箱、照明灯具以及护栏、速差自控器、救生圈等设备。遇胸墙预埋钢筋对操作平台安放有阻碍的位置，派民工先弯下钢筋，以使平台安放顺利。如下图：沉箱顶操作平台示意图所示。

1#3#

5#

2#

4#

沉箱顶操作平台示意图

3.2.5 抽灌水水泵安装

在沉箱内外分别各安装4～8台大流量潜水泵（80～100m3/h），用于沉箱隔仓抽灌水和调整沉箱平衡稳定时抽灌水用。

沉箱预制时考虑到抽灌水的需要，沉箱前、后两排隔仓的上游两个隔仓、下游两个隔仓预制时在其隔墙最下方用预制孔相通，这样沉箱可按四个内仓孔考虑。

注水阀门孔连通孔连通孔注水阀门孔

连通孔及注水阀

门孔示意图

3.2.6 遛尾及牵引绳安装

沉箱顶四角预埋有拉环，分别用4根100m长φ60的尼龙缆绳与“南沙号”的缆桩连接，用以沉箱固定，并作为沉箱出半潜驳时溜尾用。

在沉箱两个侧壁离沉箱底面H=8.5m处各有两个预留孔（孔内径46mm），供沉箱出半潜驳及安装时拖运与卷扬机或拖轮连接用。预留孔上安装2根φ36mm的拉杆，分别用卡环接上长8mφ22的钢丝绳，牵引时，用8.5t卡环与卷扬机钢丝绳连接。沉箱下潜前，可通过半潜驳上的吊机吊装已加工完成的钢筋爬梯到拉杆孔位置，供安装拉杆使用。

以上工作均在半潜驳到达安装现场，并准备下潜前完成。

3.3 沉箱出半潜驳

3.3.1下潜出半潜驳的潮位和时间确定

经浮游稳定计算，当定倾高度m=0.21m时，沉箱吃水深度为7.11m，沉箱支垫高度0.30m，浮船坞型深3.4m；为了沉箱可以顺利出坞，沉箱起浮还需有一定的水深余量（选取0.5m）。

下潜坑水深≥7.11+0.3+3.4+0.5=11.31m

当天高潮潮位下潜区必须满足水深≥11.31m，由于下潜坑抛砂后标高-12.5m，最低潮为+0.5m，故沉箱全天候可以出坞。

3.3.2牵引出半潜驳

测量人员监测潮位，待潮位符合要求时（涨潮过程中），安装主管指挥浮船坞加水下潜。

在浮船坞下潜过程中，指挥员密切注意浮船坞的下潜情况，以及沉箱的吃水深度。在沉箱深度达6m时（高于注水阀门的安装高度），开启注水阀门，同时密切注意仓内注水的深度，每个隔仓打水砣测出较为准确的压仓水深，并根据水深，按计算要求调节压仓水深，前仓：0.88m，后仓：1.65m。加水过程与浮船坞下潜相协调。

沉箱稳定起浮吃水为7.11m，当沉箱吃水达到6.5m时，已接近沉箱起浮的临界条件，此时，由监测沉箱吃水的技术员通知调度，调度下达指令，浮船坞暂停下潜。在旁待命的木船上，施工员带领民工，指挥木船将已准备好的钢丝绳分别连接至沉箱上的钢丝绳及方驳上卷扬机的钢丝绳。与此同时，沉箱上的技术员复核沉箱内的压仓水深，若未达到计算压仓水深则继续调节压仓注水，直至压仓水深满足计算要求。待钢丝绳连接及压仓注水工作就绪后，调度安排浮船坞上自带的起重机将连接浮船坞顶及沉箱顶的工作栈桥吊离。

浮船坞继续下潜，当沉箱起浮时（此时沉箱吃水约为7.11m），启动卷扬机，略紧张钢丝绳，使之处于轻微受力状态，浮船坞继续下潜至7.5m（甲板面），沉箱完全处于漂浮状态。此过程中，沉箱上技术员观察沉箱的倾斜情况，适当注水调节沉箱平衡。

沉箱吃水达到稳定要求并处于水平状态后，指挥员指挥方驳上卷扬机操作手启动卷扬机牵引钢丝绳，缓慢拖动沉箱出坞，同时，根据沉箱的移动速度，调节遛尾缆绳的松紧，确保沉箱出坞时缓慢、匀速。沉箱刚刚完全出坞口时暂停牵引，解开下游遛尾的2根缆绳，上游的2根缆绳继续遛尾。最后观察沉箱的压仓水深及沉箱的平衡状态，未达到稳定状态时再调节压仓水，确保稳定后再次启动卷扬机，将沉箱缓慢匀速地拖出下潜坑并靠在方驳边。

南沙号及沉箱 遛尾缆绳 牵引钢丝绳 卷扬机

吊机船

沉箱出半潜驳示意图 3.4沉箱浮游拖运

沉箱浮游拖运之前，用测量船（交通船+测深仪）对沉箱出运通道进行测量，以确保沉箱浮游拖运过程不搁浅。

沉箱拖出下潜坑后，调节压仓水深使之处于稳定平衡状态，指挥员指挥方驳上卷扬机操作手启动卷扬机牵引钢丝绳，缓慢拖动沉箱，使其到达码头前沿附近。 当待安装沉箱基床未整理完毕，或潮汐潮位不符合条件，沉箱无法直接安装，浮游拖运的沉箱必须暂时停靠于码头前沿，等候安装，停靠期间派人值班，以免沉箱漂移与已安装好的沉箱发生碰撞。

沉箱靠方驳示意图

3.5沉箱

安装

根据工程进度安排，沉箱安装从西向东安装，沉箱定位安装可利用已安装的系泊码头预留沉箱作为定位及牵引。施工流程：

1）沉箱粗定位

沉箱靠泊在安装吊机船上，通过移动安装吊机船将待安沉箱移动到现场安装区域。给安装吊机船抛锚，启动吊机船上的锚机将起重船移位的方式进行将待安沉箱粗定位。

沉箱安装的潮位一般选择退潮、已安装沉箱露出水面时开始。

为了减少安装过程和基床整理之间相互干扰，提高施工进度，根据当地水域潮汐落差小、浪高低的特点，结合实际情况确定安装工艺如下：

沉箱拖带至已安装沉箱边上带缆固定，等待安装潮水。安装时，沉箱停靠在起重船一侧，吊机船船绞锚逐步将待安装沉箱移到安装位置，开启注水阀，使沉箱注水平衡下沉，等沉箱下降到适当高度后，挂上四个手拉葫芦（其中两个平行安装方向，另两个交叉）在已安沉箱与待安沉箱接缝处，根据要求放置调整缝隙用的木枋或木板，沉箱继续注水下沉至沉箱底与基床面约1m时，暂时停止加水，测量沉箱4个角点将上下游的高差调平。

2）精确定位安装

粗定位后沉箱继续注水下沉，当沉箱底面与基床面距离约0.3m时，对沉箱进行精定位。

由测量人员利用GPS对沉箱四个角的偏位、标高进行测量，根据测量结果，对沉箱注水（或抽水）调整沉箱，使其上下游标高接近或一致，前后坡度与基床接近或一致；控制卷扬机、手动葫芦，调整沉箱之间的木枋（板）厚度，对沉箱之间的接缝、错牙，沉箱偏位等进行调整，使其在规范要求范围之内。

上述调整完毕后，再继续向沉箱缓慢注水，并不断观察沉箱下沉动态，及时进行调整，使沉箱坐落于基床面上。

沉箱坐落于基床面上后，继续注水并不断测量观察沉箱动态，调整各仓注水速度，使沉箱不至于在注水过程中偏位。当沉箱注水至沉箱隔墙预留连通孔（根据计算确定，预制时预留）连通后，再次测量沉箱偏位情况，当符合规范要求时，向沉箱注水到和潮水潮位一致，沉箱安装结束。

若测量结果不符合规范要求时，则沉箱必须抽水上浮，重新进行安装。

安装过程必须注意沉箱偏位、与已安装沉箱的错牙，安装接逢的变化，不断调整手拉葫芦，使沉箱偏位、错牙和安装接逢在规范范围之内，必要时调整沉箱之间接逢的木板厚度，同时注意调整个仓格的注水速度，使沉箱均匀下沉，按要求坐落于基床上。

在沉箱安装过程中，以下情况处理：

(a)当日潮位问题待安沉箱未能就位，需次日低潮位才能安装沉箱时，抽水沉箱起浮，浮游状态存放待安沉箱在已安沉箱一侧，两沉箱间距控制在10m左右（派人值班）。

(b)安装最后一个沉箱CX2时，在岸侧布置1台卷扬机协助吊机船将其拉入最后1个CX1和试航码头之间的缺口就位安装。

四、沉箱安装应急方案

因沉箱安装受基床抛石和整平的影响，而本工程工期非常紧张，为使沉箱安装工序由被动变为主动，同时充分发挥现场的有利条件，合理安排沉箱安装船组，确定在不影响系泊试验码头作业的情况下占用其东侧80m范围作为沉箱挂靠临时停放点，以方便安装。

沉箱运到现场后，由吊机船牵引出坞挂靠在船旁，然后旁拖至系泊码头东侧，利用码头系船柱、钢丝绳和沉箱上的拉环将其挂靠在码头前沿橡胶护舷上，并列摆放的沉箱

之间使用木枋加以间隔，以免相互碰撞。待基床整平后，吊机船将其拖带到沉箱安装位置安装，详见沉箱挂靠码头临时停放示意图。

在沉箱挂靠码头临时停放的过程中，为保证停放安全，必须做到以下几点：

①在停放的过程中，派人24小时值班照看沉箱，密切关注沉箱的状态，观

察沉箱阀门是否漏水；

②夜间保持现场照明，并准备好电箱和水泵，根据沉箱的状态准备抽灌水；

③加快基床整平的进度，尽快安装临时停靠的沉箱。

五、施工进度安排

根据总体进度计划和现场实际情况，计划2010年2月25日出运第一件沉箱，4

月30日安装完成，共计65天，沉箱拖运到现场后根据基床整平的情况进行安装。

六、施工船机配置

七、施工质量保证措施

(1)安装前先由潜水员下水检查基床整平情况，检查有无扰动、高度回淤或障碍物，如果存在影响质量问题采取措施进行处理。

(2)编制详细的沉箱出运施工方案，并进行严密计算，确保沉箱出运的安全。

(3)沉箱出运前对沉箱进行全面的检查和验收，确保出运的沉箱合格及砼的强度达到100%设计强度；在出运过程中检查并消除沉箱底部的砼粘块，确保沉箱能与基床平稳接触。

(4)安装第一件沉箱时，用两台GPS控制沉箱两角点位置，确保安装沉箱平面位置偏差控制在规范允许范围内。

(5)安装过程由潜水员配合进行，沉放完成检测偏位、缝宽，并由潜水员下水检查沉箱底部与基床接触及相邻错牙情况，如不合格则重新浮起再进行组织安装。

(6)安装时从一端依次向另一端推进，并分段控制其位置，以减少累积误差，保证码头总长及分段长均符合设计要求。

(7)沉箱落在基床后，沉箱内灌满水防止沉箱随涨潮浮起，增加沉箱抗波浪、水流

的稳定性。

(8)沉箱安放好后，停置1~2天，复测其位置，如沉箱安装偏差在规范允许范围内则进行沉箱回填料施工。已安装的沉箱设置沉降、位移观测点，定期进行位移沉降观测。

八、施工安全与环保保证措施

1、水上作业严格按四航局QI7-27《水上施工作业指导书》和项目部《水上作业安全管理规定》的规定执行。

2、施工用电必须由持证电工操作，并严格执行四航局QI7-32《施工现场安全用电作业指导书》和本项目《施工现场临时用电组织设计》的规定执行。

3、做好船机、钢丝绳、施工用电等设备和工具的检查，以确保使用安全有效。

4、沉箱顶面必须搭设带护栏的操作平台，以便作业人员操作，防止人员高处堕落。

5、半潜驳下潜前，必须对下潜坑进行检查，下潜深度不足时要及时清淤，以保证半潜驳下潜安全。

6、下潜过程中，应有专人观察船舶纵、横倾角指示仪，船体的横倾及纵倾均应控制在3°范围内。

7、要在沉箱吃水达到7.11米以后，才能开始向沉箱内加水，以确保不会超过甲板面的允许承载力。

8、当半潜驳下潜到沉箱吃水10米后，所有人员均不准下到泵舱及机舱等安全甲板

以下舱室。

9、当沉箱吃水约11米时，要降低加水速度，减少船舶下潜惯性。

10、为保证沉箱平稳坐床，防止倾翻，各仓格注水量必须保持一致，由专人监控。

11、当半潜驳下潜到设计深度，沉箱注水达到定倾吃水深度，且沉箱已完全浮离甲板后才允许牵引沉箱出坞。

12、用于牵引沉箱出坞的方驳应设置在下游，顺水流方向慢慢牵引。

13、为及时纠正沉箱在出坞过程中的偏位，防止碰撞两侧坞墙，前方两条牵引钢索及后方两角溜索均应呈交叉布置。

14、半潜驳起浮时，要先排四个角的舱水，起浮到一定深度后，才能抽中舱的水，以免舱壁承受的压力差太大。

15、上沉箱顶的梯子必须系固牢靠。

16、沉箱顶部安装封水板、工作平台时，以及上工作平台作业的作业人员必须系好安全带、穿好救生衣和工作鞋。

17、安装在工作平台的卷扬机必须连接牢固，工作平台上的通道必须满铺踏板。

18、沉箱灌、排水用的移动水泵，每次使用前要检查电缆，确保完好，电源箱要一泵一保护一开关。

19、在启动潜水泵前，要事先通知操纵水龙带的人员，防止水带突然出水伤人。

20、沉箱定位绞锚缆时，必须统一指挥，注意各缆受力情况，锚缆不能绞动时，要立即停止。

21、施工人员需上沉箱顶作业时，沉箱顶需适当布设好安全网等防护设施，确保施工人员的安全。

22、沉箱安装就位后，必须在四个角插上红旗并悬挂警示灯，以防船舶误碰撞。

23、半潜驳下潜安装沉箱过程，当风力超过6级、波浪高超过0.5米或有影响安全施工的天气（雾天、能见度不良等）时，应停止安装作业。

24、作业过程必须安排快艇在作业水域周围警戒，以防无关船舶进入施工区域碰撞沉箱。