沉箱浮运拖带方案

沉箱浮运拖带方案
一、沉箱浮运、拖带前的准备工作
(—)必须进行有关的技术计算与验算工作
1．吃水、压载、干舷高度计算及浮游稳定性验算
(1)吃水、压载、干舷高度计算及浮游稳定性验算按部颁重力式码头规范(JTJ215—87)进行。

(2)计算沉箱吃水时，应精确计人沉箱内残余养护水和混凝土残渣的重量及操作平台或封舱盖板的重量。

(3)沉箱压载宜创造条件采用砂、石、混凝土块等固体压载物，以减少自由液面对浮游稳定性的影响。

如果用水压载，要按规范精确计算自由液面的影响，并适当提高m值。

对于长途拖带沉箱宜采用固体压载物压载，以策安全。

(4)计算吃水、干舷高度及稳定性时，应分别计算空载、不同施工工艺条件及不同稳定要求时的数值，并将计算结果分发有关人员在实际操作中掌握使用。

(5)短途拖带时，为确定是否采用密封封舱措施，应进行干舷高度计算。

干舷高度应符合下式要求：
F=H-T≥（B／2）tanθ+(2h/3)+s
式中：
F—沉箱的干舷高度(m)；
H—沉箱高度(m)；
T一沉箱吃水(m)；
B一沉箱在水面处的宽度(m)；
θ一沉箱倾角：沉箱在有掩护水域内拖带时，可采用6°～8°；
h一波高(m)：在短途拖带时，h可取值为0.5～1.0m;
S一沉箱干舷的富裕高度，短途拖带时一般取0.5～1.Om。

当F不满足上式要求时，要采取密封封舱措施。

凡长途拖带均应进行密封封舱。

个别工程沉箱干舷较大，经过充分论证，可采用简易封舱，但需慎重对待，以确保安全。

(6)沉箱的定倾高度，应满足规范要求，沉箱在短途拖带时m≥20cm；在长途拖带时m>30cm，当航道水深富裕时，应尽可能提高m值，以利安全。

在进行浮游稳定性验算时，钢筋混凝土、压舱砂石料和水的重度应据实测资料确定，无实测资料时，按规范建议值取用。

(7)沉箱浮游稳定性验算是整个浮运拖带沉箱工作的一个重要组成部分，各级技术领导必须十分重视，计算文件必须有校审手续，并存档备查。

2.拖力计算：
拖力可按重力式码头规范第3.3.10条所附公式计算，即：
P=Aγw (v2/2g)*K
式中：
P一拖带力(KN)
A一沉箱受水流阻力的面积(m2)
γw一水的重度(KN／m3)；
V一沉箱对水流的相对速度(m／S)；
K一挡水形状系数。

参照以下数值采用：
矩形K=1．0；流线型K=0．75。

拖力计算尚应考虑航区内风、浪和流的影响。

3．模型试验
对于不对称形异型沉箱，或需密封封舱躺拖的沉箱等，应尽可能进行模型试验，以获得吃水、压载、稳定性及拖力数据。

㈡拖带船舶、辅助船舶及设备的准备
1．长途拖带时宜选用大马力，船体长，吃水较深且有拖缆机的拖轮；短途拖带时宜选用船体短小，回转自由度大的大马力拖轮。

2．根据主拖轮性能和海区情况，应适当配备不同类型的辅助船舶，其用途：(1)为主拖轮引航、开道；(2)放置潜水设备；(3)紧急时助航(带拖，增加航速)；
(4)备用应急抢险；(5)雾中航行时为沉箱施放雾号。

3．随着沉箱预制质量及拖带工艺技术的提高，当沉箱拖带数量较多时，
且对沉箱预制质量较有把握、对所经航区的海况及航道等情况较熟悉并对天气情况掌握比较准确的情况下，可以考虑在出发港和目的港设置值班拖轮以替代护航拖轮。

但在采用值班拖轮方案前，必须经过充分、认真的论证和比较并报局
审批后方可实施。

在拖轮值班期间(包括参与抢险的人员及器材)应处于备航状态，可随时起航，并应制定完备的抢险措施。

4．考虑到拖带沉箱过程中，沉箱有可能漏(渗)水或搁浅，在主拖轮或辅助船舶上必须准备足够的潜水泵及相应的动力。

5．主拖轮应配备控海灯并应准备沉箱用信号灯、备用灯泡及电瓶。

㈢航道调查及航线、航速的确定。

1．拖带航道必须有足够的水深，并有富余量。

短途拖带一般余量不小于0.5m；并应注意浅点，以防搁浅断缆；在选择长途拖带的航道水深时，必须考虑可能出现的波高值。

2．航道宽度在港区内应大于2倍的拖轮长度。

3．港区航道和沿海航线上应无影响航行的障碍物,如暗礁、浅点、下网区、海带养殖区等。

4．短途拖带前应详细了解所选择航道区域内的风、流情况。

5．拖带航道应在航行海图上明确标出。

并事先征得港监及有关部门(如海军)的同意。

6．长途拖带沉箱航速以3海里／小时(沉箱与水流的相对速度)左右为宜。

（四）应进行气象、海况的周密调查，及时掌握短期和三天的气象预报及邻近地区的气象预报，以确定拖带日期。

浮运拖带的气象和海况条件：短途拖带一般浪高控制在1．Om以下；长途拖带时一般应控制在风力6级以下，浪高1．5m 以下；浪高大于1．5m时不得启航。

（五）封舱及操作平台
密封舱是沉箱拖带的重要技术措施，要进行专门设计，纳入施工组织设计中，并经拖带前三级检查验收后方能进行拖带。

密封舱可结合操作平台进行设计，操作时的各类施工荷载要相应予以考虑。

（六）沉箱预制质量的好坏是安全拖带的关键之一，特别强调以下几点：
1.加强预制沉箱的质量管理，改进施工工艺，严格按工艺标准操作，确保沉箱不渗不漏。

如采用拖环工艺，要特别注意拖环处钢筋和混凝土的施工质量。

2．沉箱在入水起浮前必须按要求将全部螺栓孔堵塞好，沉箱隔墙除按规定留过水孔外，隔墙不允许漏水，此项应有专人检查认可。

3．拖带沉箱建议优先采用内阀门以减少潜水员在水下开启阀门时的危险，以确保安全。

对于采用围缆工艺拖带的沉箱禁止使用外露式进水阀门，以防止拖带缆绳兜坏阀门。

4．若对沉箱底板预制质量有怀疑时，应在台座上进行渗漏检验。

5．沉箱下水前应在沉箱外壁绘制水尺，水尺最小刻度为20cm，应清晰醒目。

另外，在沉箱迎水面两角的吃水线以上各涂长3.Om、宽15cm的白色条带，以便及时发现沉箱吃水的变化情况。

推荐在沉箱内设置水位传感器及漏水自动发光信号装置。

6．长途拖带沉箱应进行不小于24小时的漂浮检验，检查沉箱吃水有无变化，沉箱是否有渗、漏水现象。

检验时间应从压载抽水完毕开始计算。

(七)发布航海通告
在大批量沉箱拖带前，公司有关部门应提前向所在地港监正式提出发布航海通告的书面要求。

每个沉箱拖带前应由船队调度向公司调度报告准确启航时间，并由公司调度及时通知港监。

(八)在大批量长途拖带沉箱前，公司有关部门应视具体情况向保险公司投保，以便在海上发生意外时获得一定的经济补偿，减少损失。

案例：已知沉箱的宽度为14.1m,沉箱吃水为8.08m, 沉箱前的涌水高度为0.6m，航程内水的重度为1.025 kN/m3，平均拖航速度为3节，试根据沉箱浮游稳定性计算结果，问题：
1、沉箱干舷高度是否满足安全拖航要求？如果不满足，则应采取哪些措施？
2、计算拖带力的大小，并选择合适的拖轮和拖缆。

沉箱浮游稳定计算表
解1：
1)沉箱干舷高度计算
F=H-T=6.42m〉B taθ/2 +2h/3+S=14.1*tg6/2+2*1/3+0.5=1.91m符合规范规定，上部盖板只作为施工工作平台。

2) 如果：F=H-T< B taθ/2 +2h/3+S，则需要进行密封舱处理，即按沉箱具体尺寸进行沉箱密封盖板设计，盖板四周与沉箱壁之间采用封堵毛毯止水处理，上部采用帆布蒙盖，盖板与隔墙采用预埋螺栓压载固定。

解2：
1)拖带力
(1)沉箱受水流阻力的面积
A=α（T+δ） =14.1×(8.08+0.6)=122.4m2
(2) 拖带力
（V 2/2ｇ）K＝122.4×1.025×9.8×［(3×0.5144)2/(2×9.8)］×1
F＝Aγ
W
＝149.39kN≈150 kN =15(t)
取F=15t
F—拖带力标准值（kN）
A—沉箱受水流阻力的面积（m2）
γw—水的重度（kN/m3）
(γw=ρ
×9.8=1.025 kg/m3×9.8=10.45 kN/m3≈10.25 kN/m3)
海水
α—沉箱宽度（m）
T —沉箱吃水（m）
δ—箱前涌水高度（m），取0.6m
V —沉箱对水流的相对速度（m/s）
K —挡水形状系数，取1.0
2) 拖轮与拖缆选择
(1) 拖轮选择
拖轮发动机每100马力产生1～1.5t拖力，本例取1.0t，因此需要配备拖轮发动机的动力为:15÷1.0×100=1500马力。

根据拖航过程中可能出现的不利情况，选用1500马力以上的拖轮，即系柱力大于15t以上的拖轮。

(2)拖缆选择
T=15t，取4.5倍安全系数为67.5≈80t。

拖缆破断力为：R=0.0201D1.85=80
0.0201D1.85=80 (不同材质的拖缆破断力计算公式不同)
D=88.28≈90mm
故选用ø90mm以上尼龙缆作为主拖缆。