沉箱拖运安装方案

目 录第1章 编制依据和说明11.1 编制依据11.2 编制说明1第2章 工程概况22.1 沉箱外形尺寸22.2 沉箱过水单元布置22.3 拖环与系缆环42.4 工程数量52.5 沉箱及船坞相关参数52.6 自然条件7第3章 工程特点及难点11第4章 施工总体安排124.1 组织机构设置及职责124.2 船机设备总体配置144.3 劳动力配备144.4 气象窗口分析154.5起航时间分析16第5章 主要施工工艺185.1 施工工艺总流程185.2 起浮前准备工作185.3 沉箱起浮315.4 沉箱出坞及储存335.5 沉箱拖运455.6 沉箱安装49第6章 安全保证措施586.1 施工安全措施586.2 应急预案58第7章 施工进度计划61第8章 施工试验、测量与监测628.1 物理模型试验628.2 安装完毕后的沉降位移观测62第1章 编制依据和说明1.1 编制依据（1）大连南部滨海大道工程设计图；（2）重力式码头施工与设计规范（JTS 167-2-2009）；（3）港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）；（4）水运工程质量检验标准（JTS 257-2008）；（5）水运工程施工安全防护技术规范（JTS205-1-2008）；（6）中交第一航务工程局有限公司施工组织设计管理标准（试行）；（7）沉箱设计变更图纸（L3-4-0106）；（8）大沉箱施工方案专家评审会意见；（9）数学及物理模型试验结果；（10）大型沉箱式锚碇结构悬索桥施工技术现场交流会专家意见汇总。1.2 编制说明本施工方案详细叙述了大连南部滨海大道工程锚碇大沉箱施工组织及施工过程的各个重要环节，重点阐述了沉箱起浮、出坞、储存、拖运及安装施工工艺。第2章 工程概况2.1 沉箱外形尺寸大连南部滨海大道工程锚碇基础采用大沉箱结构，沉箱外形尺寸为69m44m17m，重达26000t，为国内目前最大的沉箱。沉箱预制场位于大连旅顺中远2#船坞，沉箱预制完毕后，采用拖轮拖往星海湾桥址就位安装。图2-1 沉箱效果图2.2 沉箱过水单元布置单个沉箱150个舱格，分为14个进水、过水单元，共布置16个进水孔，如图2-2所示。图2-2 进水、过水单元布置示意图大沉箱进水孔采用截门与盲板相结合的构件，在沉箱预制过程中，将盲板部分预埋在沉箱外壁内，沉箱起浮前将截门安装好，如图2-3所示。图2-3 进水孔截门盲板结构图片图2-4 进水孔截门盲板安装完成后图片各过水单元之间相互独立，水流不流通。单元内部每道隔墙设置3个过水孔，尺寸为1515cm，位于底板顶面上方30cm，如图2-5所示。图2-5 过水孔预埋图片2.3 拖环与系缆环沉箱拖运安装所需的拖环、系缆环分别采用110mm和70mm圆钢制作，如图2-6、2-7。图2-6 沉箱拖环、系缆环总体布置示意图图2-7 拖环预埋图片2.4 工程数量大沉箱拖运、安装数量：2个。2.5 沉箱及船坞相关参数表2-1 沉箱特征参数名称符号单位特征值沉箱长Lm69.00沉箱宽Bm44.00沉箱高Hm17.00沉箱排水量Dt26185沉箱吃水hm8.46沉箱横向重心Xgm34.5沉箱纵向重心Ygm22.00沉箱垂向重心Zgm6.20沉箱定倾半径m19.34定情高度Mm17.24沉箱体积距体积距Vi*xim3*m365596.5体积距Vi*yim3*m233134.00沉箱起浮后实际吃水深度计算：沉箱除自身吃水深度外，实际吃水深度应考虑沉箱上各种临时设施的重量、舱格内清理不彻底等产生的附加吃水深度。海水密度考虑1.025 t/m。沉箱自身吃水深度计算沉箱自重（即排水量）经计算为26185t，混凝土比重考虑2.5t/m。沉箱趾及以下的体积为：V1=底板体积+顶部斜面体积=72471+（7247+6944+（72476944）0.5）1.2/3=7234m。沉箱自重吃水深度h1=（26185-72341.025）/（69441.025）+2.2=8.23m沉箱上临时设施增加的吃水量沉箱上临时设施及其他设备包括封舱盖板、发电机及其底座、卷扬机、预埋舱格内升浆管等。各部分重量如下表设施名称重量（t）备注封舱盖板300每个2t，共150个发电机及其底座16共4台200KW发电机卷扬机804台10t卷扬机预埋舱格内升浆管70.8直径114mm，壁厚3.5mm，共600根，单根长12m合计466.8临时设施增加的吃水深度h2=466.8/（69441.025）=0.15m因沉箱舱格清理不彻底增加的吃水量因沉箱舱格清理不彻底考虑增加的重量折算成舱格内留存10cm高海水，每个舱格面积为17.08，共150个舱格，据此折算增加的吃水深度为：h3=17.081500.1/（69441.025）=0.084m则沉箱总吃水为h= h1+ h2+ h3=8.46m。表2-2 船坞相关参数名称符号单位特征值船坞长度Lm550船坞宽度Bm68船坞深度Hm12.96船坞底标高/m-9.46坞墙顶标高/m+3.5坞门槛标高/m-8.672.6 自然条件2.6.1 水文情况（1）潮汐据老虎滩验潮站观测结果，本区所处海域潮汐属于正规半日潮，平均高潮间隙10时12分，据历年潮汐资料，大潮升2.9m，小潮升2.3m，平均海面1.6m，最大潮差3.9m，平均潮差3.7m。（2）潮流本区所处海域潮流，涨潮流向西南，落潮流向东北，流速约1.5-2.5节，一般涨潮流速大于落潮流速。（3）波浪星海湾地区无波浪实测资料，由于老虎滩海洋站距本区较近（相距约12km），故引用老虎滩海洋站的实测波浪资料（测波点水深为海图30m）作为星海湾同样水深处的设计波浪资料。根据老虎滩海洋观测站19781982年波浪实测资料分析，不同波向及不同波高的出现频率列于表2-3，所作的波浪玫瑰图见图2-8。表2-3 不同波向、不同波高级出现次数m及频率p序号波向00.50.61.01.11.51.62.02.12.52.63.03.13.5m次pmPmPmPmPmPmPmPmP1N2803.96260.373064.322NNE370.5260.08430.613NE961.36150.2120.031131.604ENE811.14170.2410.0110.0110.011011.435E1141.61420.5940.0640.0610.011652.336ESE670.95320.4580.1130.0410.011111.577SE2543.592263.19380.54140.240.0610.015377.598SSE3334.712844.01590.83130.1880.1110.0110.016999.889S2763.92683.79650.9250.0720.0310.0110.016188.7310SSW2303.251882.66420.5940.0630.0420.034696.6311SW6499.174736.68751.06120.1720.0310.01121217.1312WSW1161.64971.37230.3310.012373.3513W240.3450.0710.01300.4214WNW250.35100.14350.4915NW1512.13180.2510.0110.011712.4216NNW3084.35190.2710.013284.6417C188126.5188126.5818*200.2819494269.8172624.33204.51580.81220.360.0720.027076100注：C表示无浪，*表示波向不定。图2-8 波浪玫瑰图常浪向为SW，频率为17.1。强浪向为SSE及S向。根据老虎滩海洋站19631992年共30年的观测资料，-30m处50年一遇的波高最大为SE向，H达6.1m。表2-4是根据30年观测资料，应用多种波高频率理论分布曲线进行比较分析，得到的不同重现期的设计波高与相应的周期。参考已建星海湾改造海岸工程，建筑物附近设计波浪见表2-5。表2-4 深水设计波浪值波向波要素SW(WSW)(SSW)S (SSE)SE(ESE)H0(m)T(S)L0(m)H0(m)T(S)L0(m)H0(m)T(S)L0(m)重现期50年1.927.383.132.427.894.913.629.6143.7重现期25年1.747.076.442.247.485.432.978.7118.1重现期2年1.065.242.181.265.343.821.105.343.82注：波高H0为平均波高。表2-5 建筑物附近设计波浪值深水波向位置（等深线）重现期H1（m）H13（m）H5（m）SE-14.050年一遇6.85.155.81S-14.050年一遇5.874.394.95SW-14.050年一遇3.512.572.922.6.2 气象情况大连市属温带季风气候，并具有海洋影响的特点。其主要特征是冬夏风向明显交替，影响整个气候的变化。冬季主要受蒙古及西伯利亚冷高压的控制，多为偏北季风，气温较低，降水少。夏季受太平洋副热带高压的控制，盛行东南季风，气温较高，降雨多。春、秋两季则为过渡性变化气候。在季风气候的基础上并受海洋影响的情况下，本区气候总的特点是气候温和、四季分明，空气湿润，降水集中，风力较大。大连地区属于北温带季风气候区，并具有海洋影响的特点，本区属暖温带大陆性季风半岛气候区，雨量集中，冬季寒冷，夏季炎热，八月最热，一月最冷。根据国标建筑气象参数标准提供的大连市气象资料(19511980年)，主要气象要素如下：（1）年平均温度10.4，极端最高温度35.3，极端最低温度-21.1。（2）平均年总降水量687mm；一日最大降雨量171.1mm。（3）全年平均风速5.3ms；30年一遇最大风速31.0ms；全年最多风向N，频率15%；最大积雪厚度37cm。根据建筑结构荷载规范，按50年一遇：本市基本风压0.65kN/m2，基本雪压0.40kN/m2；按100年一遇：本市基本风压0.75kN/m2，基本雪压0.45kN/m2（4）土壤标准冻结深度0.70米，最大冻结深度0.93米。（5）据大连市区南部海岸老虎滩地区海潮观测资料表明，年平均潮位-0.066米，年高潮位1.954米，年最低潮位-2.816米，年平均高潮位0.964米，年平均低潮位-1.116米，受台风影响时，最大海浪高达8米。据大连市气象局气候资料室统计。19712000年气象资料如下：（1）年平均相对湿度64%72%，平均绝对湿度11%。（2）气温（）年极端最高干球温度：35.3，日期1972年；年极端最高湿球温度：27.7，日期1994年；连续5天平均最高温度极值：32.7；连续5年平均最低温度极值：-16.6；近20年连续5天平均最低温度极值：-16.1。（3）雷暴（天）年平均雷暴日数：20.3最多年雷暴日数：30最少年雷暴日数：11（4）冰雹累年最大冰雹直径：20厘米年平均冰雹次数：0.9次（5）台风年平均台风次数：1.5次台风出现月份：6月9月10分钟平均最大风速（1971-2000）24.7米/秒；风向：SW；时间：1985.8.19瞬时极大风速（1991-2000）：33.8米/秒；风向：N；时间：1994.8.16累年10分钟平均最大风速：33.3米/秒；风向：N；时间：1956.02.28第3章 工程特点及难点序号工程特点、难点解决措施1沉箱结构尺寸、重量非常大，安装精度控制难度大。首先在大沉箱设计安装位置一侧预先安装2个小沉箱，然后以小沉箱为依托，利用拖轮和5000t定位方驳配合进行定位安装大沉箱。2多艘大型船舶共同配合进行本次大沉箱拖运安装，各船舶间的协调、配合是能否安全、优质、高效完成施工任务的关键。在沉箱拖运过程中，由主拖轮船长担任船舶总调度长，负责指挥、安排各辅助船舶作业；在沉箱起浮、储存及安装过程中、，由起重工段长担任船舶总调度长，负责指挥、安排各船舶作业。3气象条件对大沉箱拖运安装影响大。 首先确定沉箱拖运安装气象窗口条件：选择连续3天以上风力不超过6级、浪高不超过1.5m、视程不小于1Km的气象状况下进行本次沉箱拖运安装。 沉箱拖运安装条件选择遵循先气象后水文的原则，即气象条件为选择沉箱拖航的首要因素。 沉箱拖运时尽量选择在小潮汛期间进行。 在预计拖航日期前一周收听天气预报，分析拖航日期区间的气象，参照以上要求确定具体拖航时间。最后按根据启拖时间，倒排计划，确定放水起浮、沉箱出坞、沉箱启拖时间。如果在选定的拖航日期前，气象突变，与要求不符，则必须推迟拖航日期。4沉箱拖运航线必经的老铁山水道，涌流湍急、航运条件复杂，被称为“我国最凶险的水道”，这将给大沉箱拖运工作增加一定的难度。拖航前一个月（4月初），定期测量老铁山水道的流向、流速，与潮流表比对，分析总结规律，选择最佳通过时间。初步选择在接近高潮时启航，历经高潮平潮期和退潮期（56h），顺流通过老铁山水道。另外为保证拖运安全，限制主拖轮拖力控制在600KN。5本次沉箱拖运安装涉及协作单位多、施工人员多，对施工组织协调提出了较高要求。成立专项施工领导小组，由公司副总经理周华担任总指挥，统一组织领导本次施工。在确定各项施工工艺后，细化分工，明确各协作单位及个人的职责，保证各项工作组织有序。第4章 施工总体安排4.1 组织机构设置及职责作为目前国内最大的沉箱，本次拖运安装施工备受各方瞩目，尤其是大连市政府、一航局领导高度重视。为此，公司专门成立该分项施工领导小组，由公司副总经理周华担任总指挥，第六项目部经理柳作为及船舶分公司副经理王文芳担任副指挥，各协作单位、部门负责人为主要成员，统一组织本次施工。小组成立后，通过多次专项方案研讨，从前期策划、施工前准备工作、现场实施等几方面进行了周密安排与计划，同时明确相关人员及协作单位职责，细化分工，全力确保大沉箱拖运安装万无一失。4.1.1总体指挥系统总指挥：周华各船长现场技术负责人洪凌云现场负责人康松涛、张培杨等五人徐茂龙刘荣合后勤等五人刘东张昊工程部等四人崔森林等二十人曹广振李洪盛电工潘仁发起重许昌龙曲振章崔秀利 机务现场调度李涛总船长白立涛副指挥：王文芳副指挥：柳作为4.1.2沉箱拖运安装各阶段负责人及职责分工。表4-1 沉箱拖运安装各阶段职责分工阶段一：沉箱出坞前准备阶段（截止至5月7日）序号内容责任单位责任部门负责人监督人1仓格内清理、施工孔洞封堵、护舷枕木安装，封仓盖板安装、底胎透水孔检查与清理第六项目部骏锋公司（项目部协作队伍）王成双洪凌云2施工缝涂刷环氧砂浆试验室、第六项目部工地试验室、骏锋公司张军宏、王成双洪凌云3沉箱顶部设备安装公司设备管理部、第六项目部公司设备管理部，项目部：机务部、起重班、电工班、骏锋公司李建坤、崔秀利、潘仁发、李洪盛、王成双洪凌云4起重吊索具配备安装、锚坠抛放第六项目部项目部起重班潘仁发洪凌云5航道调查第六项目部、船舶分公司项目部测量班、船舶分公司陈兆海、李涛洪凌云6定位小沉箱拖运船舶分公司船舶分公司李涛康松涛7定位小沉箱安装第六项目部项目部起重班潘仁发康松涛8定位小沉箱填砂第六项目部物资部孙明璎康松涛92#沉箱储存场5000t方驳驻位第六项目部、船舶分公司项目部起重班、船舶分公司潘仁发、李涛洪凌云10塔吊拆除第六项目部项目部机务部崔秀利洪凌云阶段二：船坞注水阶段（5月8日5月9日）1船坞分阶段注水第六项目部项目部调度刘丕军洪凌云2沉箱带缆第六项目部项目部起重班潘仁发洪凌云3沉箱起浮后底板清理第六项目部骏锋公司（项目部协作队伍）王成双洪凌云4漂浮试验时箱内观测第六项目部项目部工程部张昊洪凌云阶段三 2#沉箱出坞（5月9日）1沉箱出坞第六项目部 船舶分公司项目部起重班，船舶分公司潘仁发、李涛康松涛2沉箱底部检查与清理基础分公司基础分公司谢鼎洪凌云阶段四：2#沉箱储存（5月10日）1沉箱储存第六项目部、船舶分公司、基础分公司项目部起重班、船舶分公司、基础分公司潘仁发、李涛、谢鼎洪凌云2设备转移、防护第六项目部、船舶分公司项目部起重班、船舶分公司潘仁发、李涛洪凌云阶段五 1#沉箱出坞（5月11日）1沉箱出坞第六项目部 船舶分公司项目部起重班，船舶分公司潘仁发、李涛康松涛2沉箱底部检查与清理基础分公司基础分公司谢鼎洪凌云阶段五：1#沉箱拖运（5月12日视天气而定，拖运过程预计20h）1沉箱拖运船舶分公司船舶分公司李涛康松涛阶段六：2#沉箱抽水起浮拖运（6月10日以后）1沉箱抽水起浮第六项目部、船舶分公司项目部起重班、船舶分公司潘仁发、李涛洪凌云2沉箱拖运船舶分公司船舶分公司李涛康松涛阶段七：沉箱安装（沉箱拖运到位后即开始安装）1沉箱安装第六项目部、船舶分公司项目部起重班、测量班，船舶分公司潘仁发、陈兆海、李涛康松涛4.2 船机设备总体配置表4-2 主要船机设备配备序号名称型号数量用途计划需用时间1拖轮7200HP1拖运、辅助安装沉箱5.105.12（1#沉箱安装）6.106.12（2#沉箱安装）2拖轮4200HP4拖运、辅助安装沉箱5.55.20（1#沉箱安装）6.106.12（2#沉箱安装）3方驳5000t1辅助安装沉箱5.85.12（1#沉箱安装）6.106.15（2#沉箱安装）4卷扬机10t8出坞、辅助定位4.255.205水泵6寸14抽水起浮5.55.206发电机200KW4沉箱顶部供电5.55.207方驳吊机50t2安装及拆卸拖缆、龙须缆等5.55.208拖轮1670HP2辅助沉箱拖运5.55.209拖轮2640HP1辅助沉箱拖运5.55.204.3 劳动力配备表4-3 主要劳动力配备序号工种人数负责人职责1施工员4张昊负责编制方案交底，以及相关计算、复核等2调度3刘丕军负责协调组织现场船机及人员等3起重工20潘仁发负责带缆、调整沉箱位置、沉箱抽水起浮等4测量工5陈兆海负责对沉箱定位、校核等5潜水员8谢鼎负责沉箱底部检查清理、进水孔盲板开关等6电工4李洪盛负责沉箱顶部用电设备线路布设。7民工80王成双配合各工种进行各阶段施工。注：未包括船员4.4 气象窗口分析收听渤海和黄海海上天气预报，选择连续3天风56级、中浪、能见度不小于1Km的气象状况下进行拖航。下面对中浪条件进行分析：根据浦福氏风级表，符合5级风描述，中浪平均浪高2m，最高浪高2.5m。浦福氏风级表风级名称平均风速m/s陆地状况海面状况平均浪高（m）最高浪高（m）0级无风0-0.2轻烟垂直上升。海面平静如镜。-1级软风0.3-1.5轻烟徐徐飘扬。鳞片状柔和波纹，无白沫。0.10.12级轻风1.6-3.3脸部始觉有风，树叶微动。玻璃状之浪峰而不破碎。0.20.33级微风3.4-5.4树叶摆动，旗帜开始飘扬。浪峰较大，开始破碎，间中有白头浪。0.614级和风5.5-7.9小树枝摆动，碎纸飘扬。有小浪，并开始拖长，白头浪较频密。11.55级清风8.0-10.7小树开始摆动。有中浪，并显著拖长，更多白头浪，间中有浪花。22.56级强风10.8-13.8全树摆动，逆风而行受阻。海浪堆栈，白沫吹成条纹。347级疾风13.9-17.1全树摆动，逆风而行受阻。海浪堆栈，白沫吹成条纹。45.58级大风17.2-20.7小树枝折断，逆风而行举步维艰。中高浪，海浪更长，条纹更觉显著5.57.59级烈风20.8-24.4大树枝折断，建筑物轻微损毁。高浪汹涌，条纹浓厚，视野开始受阻。71010级狂风24.5-28.4狂风把树木连根拔起，建筑物受明显破坏。海面白茫茫，非常大浪，波涛互相冲击，视野受阻。912.511级暴风28.5-32.6广泛破坏。有巨浪，白沫遍布海面，波涛澎湃，视野明显受阻。11.51612级飓风32.7-36.9大树剧烈摇晃，极度破坏。陆上甚少见此情况。有如排山倒海之极巨浪，浪花四射，视野严重受阻。=14-13级37.0-41.4最严重及广泛破坏。陆上极罕见这些情况。有如排山倒海之极巨浪，浪花四射，视野严重受阻。14级41.5-46.1最严重及广泛破坏。陆上极罕见这些情况。有如排山倒海之极巨浪，浪花四射，视野严重受阻。15级46.2-50.9最严重及广泛破坏。陆上极罕见这些情况。有如排山倒海之极巨浪，浪花四射，视野严重受阻。16级51.0-56.0最严重及广泛破坏。陆上极罕见这些情况。有如排山倒海之极巨浪，浪花四射，视野严重受阻。17级56.1-61.2最严重及广泛破坏。陆上极罕见这些情况。有如排山倒海之极巨浪，浪花四射，视野严重受阻。根据波浪等级表，符合4级浪描述，浪高1.252.5m。4.5起航时间分析根据老铁山水道位置的潮流表，以顺流通过老铁山水道为原则，且经过老铁山东角位置为转流时刻，平均航行速度取2.5节进行推算，如下表：大沉箱拖运时刻表位置旅顺新港1#浮长嘴老铁山西老铁山东老偏岛桥趾备注航行距离0.20.52.54.76176.5航行时间1:001:532:246:482:36时刻5月8日4:015:016:549:1816:0618:421:32转流，5:59最大流-1.0节；13:08最大流2.3节。5月9日4:415:417:349:5816:4619:226:31最大流-1.0节；13:53最大流2.5节。5月10日5:226:228:1510:3917:2720:037:07最大流-1.0节；14:38最大流2.5节。5月11日6:067:068:5911:2318:1120:477:47最大流-0.9节；14:38最大流2.5节。5月12日6:507:509:4312:0718:5521:318:34最大流-0.8节；16:14最大流2.1节。5月13日7:368:3610:2912:5319:4122:179:29最大流-0.6节；17:07最大流1.8节。5月14日8:269:2611:1913:4320:3123:0710:38最大流-0.4节；18:04最大流1.4节。5月15日9:2910:2912:2214:4621:340:108:41转流，12:25最大流-0.2节；19:02最大流1.0节。第5章 主要施工工艺5.1 施工工艺总流程沉箱预制完成施工前准备储存场建设沉箱起浮定位小沉箱拖运安装沉箱下道工序2#沉箱临时储存沉箱出坞2#沉箱抽水起浮拖运安装1#沉箱拖运安装 图5-1 施工工艺总流程图5.2 起浮前准备工作5.2.1 舱格内清理沉箱预制完成后，对全部舱格进行清理及检查，内容包括：舱格内杂物清理、舱格内残留雨水抽除、内墙过水孔检查等，保证沉箱在起浮前舱内无异物、过水孔通畅。5.2.2 施工孔洞、接缝封堵沉箱进水孔外侧利用盲板与预埋法兰盘连接封堵，压水时潜水员水下进行开关；进水孔内侧安装截门及连接传动杆，可以直接在沉箱顶进行开关阀门操作，如图5-2所示。沉箱内隔墙对拉螺栓孔采用木楔子在墙体两端孔口处进行密封。沉箱一、二层外墙水平及竖向施工缝在墙体外侧涂抹两层环氧树脂，以防渗水。5.2.3 底胎透水孔检查底胎上外围四周布置的100mm透水孔在沉箱预制过程中可能被杂物堵塞，需要全面进行清理，保证每个预留孔的透水助浮效果。5.2.4 沉箱顶部封舱大沉箱实际吃水8.46m，干舷高度8.54m。由于干舷较高，所有舱格顶部安装钢盖板进行简易封舱处理，同时形成施工人员的操作平台，示意图如图5-3。图5-2 盲板截门安装示意图（图中单位：mm）图5-3 沉箱顶部封舱盖板示意图5.2.5 沉箱顶部设备配备（1）设备总体布置沉箱顶部配备的设备主要有4台10t卷扬机，布置于沉箱四角；为方便施工人员通行，在沉箱顶部中间架设一部人行钢桥，4台200Kw发电机及电闸箱分布于人行桥两侧，线路沿桥架设通向各用电设备；14台6寸潜水泵按过水单元逐个布置，设备总体布置图见图5-4。 （2）设备选型图5-4 沉箱顶部设备布置图（2）设备选型 卷扬机卷扬机的主要作用是在沉箱起浮后，克服水流、风阻力牵引沉箱出坞（波浪力不考虑），以及控制沉箱横向移动，防止碰撞坞墙。风荷载强度按下式计算：W=K1K2K3W0式中：W风荷载强度（Pa）； W0基本风压值（Pa），W0=v2/1.6，v为平均最大风速（m/s）。出运沉箱时按13.8m/s考虑，即6级风风速，基本风压值为119Pa； K1风载体形系数，沉箱为矩形截面，取1.4； K2风压高度变化系数，2#船坞距离地面或常水位小于20m，取1； K3地形、地理条件系数，按风口区取较大值，取1.3。W=1.411.3119=216.6 Pa流水压力即水流阻力按下式计算：P=KAv2/2gn式中：P水流阻力（KN）； A阻水面积（m2），沉箱吃水8.46m，阻水面积为8.4644=364.76 m2； 水容重，取10.25KN/ m2； gn标准自由落体加速度（m/s2），取9.8 m/s2； v水流速度（m/s），船坞内基本无水流流动，即为沉箱出坞的相对速度，按1节考虑，取0.5m/s；K形状系数，沉箱为矩形，取1.47。P=1.47364.7610.250.52/（29.8）=70.1KN综上，沉箱出坞阻力合计F=WA+P=149.1KN，即合计阻力为14.9t，沉箱顶面四角布置4台10t卷扬机牵引拖拽沉箱出坞，总拖带力满足需要。卷扬机基础稳定性验算：沉箱预制时，在墙顶四角的仓格顶部提前预埋焊接安装卷扬机的锚固钢板，间距40cm，如图5-5，5-6所示。图5-5 墙顶预埋锚板位置示意图图5-6 墙顶预埋锚板结构示意图如上图所示，卷扬机固定在一个沉箱舱格顶部，计算时，仅考虑两侧隔墙预埋件抗剪，预埋螺栓为直径25mm螺纹钢，共60根，总抗剪面积为（0.25）23.14/460=0.03m2。承受拉力为20t（200KN），剪应力：=200KN/0.03 m2=6.7MPa=140MPa，则预埋锚板抗剪符合要求。卷扬机采用焊接方式固定在舱格顶部预埋件上，计算模型采用双侧角焊缝承受拉力，焊缝应力计算公式为=0.354P/hl，焊缝高度h取5mm，拉力P=200KN，许用应力为0.8140MPa=112MPa，安全系数取5倍，焊缝长度为：L=0.3542001035/（5112）=632mm，取650mm，即卷扬机两侧焊缝总长度不小于65cm即可满足要求。 潜水泵沉箱每个过水单元布置1台6寸潜水泵，共计14台。6寸潜水泵扬程22m，抽水效率250m3/h。在沉箱漂浮状态下，若同时开启14台水泵进行抽水，则可保证沉箱每小时起浮约1.2m，可满足施工需求。 发电机10t卷扬机功率为25KW/台，潜水泵功率为37KW/台，则总需用功率为618KW，4台200KW发电机可满足上述设备需要。5.2.6 起重吊索具安装为了方便沉箱在拖运安装过程中带缆、解缆，起浮前需提前做好准备工作：（1）在所有系缆环上留好绳套，绳套选用双股32.5mm钢丝绳，两端配35t卡环，单根长度5m。（2）在两组辅助拖环上留好绳套，绳套选用双股78mm钢丝绳（861丝），两端配85t卡环，单根长度20m。（3）在两组主拖环上分别系好龙须缆，龙须缆选用78mm钢丝绳（861丝），两端配85t卡环，单根长度20m。龙须缆另一端与一块三角形节点板连接（三角板为特殊钢材锻造而成的钢板型索具，上面设3个孔眼用于连接龙须缆和主拖缆，破坏强度450t），三角板上预先安装好与主拖缆连接的120t卡环。以上起重索具准备妥当后，放置在沉箱顶面盖板上，以备使用。5.2.7 成品保护措施为了防止大沉箱在起浮出坞及安装过程中发生碰撞造成趾部损坏，在大沉箱趾部每角安装1个D300型包角护舷，在大沉箱系靠小沉箱一侧趾部安装20块2020200cm方形枕木，安装位置见图5-7。 图5-7 大沉箱趾部防撞护舷及枕木位置示意图（图中尺寸：cm）其中方形枕木固定螺栓不能外露，断面示意图如图5-8，同时方形枕木每隔60cm用6圆钢进行捆绑扎，防止枕木碎裂后松散脱落。图5-8 枕木固定示意图5.2.8 航道调查在沉箱拖运前一个月对整个设计航线进行调查，主要内容为中远船厂港区、主航道以及星海湾桥址海域的水深、潮流、流速等数据参数的收集，然后分析数据、总结规律，指导拖运安装施工。4月份以来，风向变化频繁，项目部利用了有限的几个好天气，分别对临时储存场、星海湾锚碇位置、新港1#浮和老铁山水道进行了流速调查。结果如下：（1）临时储存场调查时间：4月18日，阴历二十八，参考旅顺新港潮汐表，当日潮汐为小潮汛。气象情况：海面偏南风5级，浪高小于1m。流速情况：测量历时5.5h且全部为落潮时段，最大流速0.03m/s，最小流速0.01m/s，且普遍流速0.01m/s，流向基本为正向自东向西，详见表5-1，图5-9。表5-1 沉箱储存场潮流测量记录表时间温度（）流向（）流速（cm/S）时间温度（）流向（）流速（cm/S）10:004.5994112:504.898110:054.5994112:554.898310:104.5994113:004.8996310:154.5994113:054.996210:204.5994113:104.9196210:254.5994113:154.996210:304.5994113:204.996210:354.5996113:254.996210:404.5996113:304.996210:454.6896113:354.996210:504.6896113:404.996210:554.7296113:454.996211:004.6896113:504.9396211:054.6896113:554.9596111:104.8396114:004.9596111:154.8296214:054.9596111:204.8296214:104.9496111:254.8296214:154.9496111:304.8296214:204.9496111:354.8396214:254.9394111:404.8396214:304.9394111:454.8496214:354.9394111:504.8496314:404.9394111:554.8496314:454.9394112:004.7596314:504.9392212:054.896114:554.9392212:104.8296115:004.9394112:154.8364115:054.9394112:204.8364115:104.9394112:254.8364115:154.9394112:304.8360115:204.9394112:354.8360115:254.9394112:404.8310115:304.9394112:454.83101图5-9 沉箱储存场潮流流向示意图由上述数据计算可知，若选择在该潮位时段进行沉箱注水储存或抽水起浮，基本上不受水流力影响。（2）星海湾锚碇调查在星海湾锚碇位置主要进行了两次比较完整的流速测量。 第一次时间：4月9日，阴历十九，参照老虎滩潮汐表，为大潮汛。从最高潮开始测量流速，历时3小时15分，全部为落潮时段。气象情况：海面偏北风45级，浪高小于1m。流速情况：最大流速0.26m/s，持续时间约1h，详见表5-2，图5-10。表5-2 星海湾锚碇位置潮流测量记录表（2012.4.9）时间温度（）流向（）流速（cm/S）时间温度（）流向（）流速（cm/S）12:453.73401414:253.623402412:503.623401614:303.653582512:553.623401614:353.623572513:003.593401414:403.583592613:053.613401614:453.613582513:103.623401514:503.593582613:153.583401414:553.43582513:203.573401315:003.523582613:253.613401615:053.58358913:303.583401515:103.553571113:353.563401715:153.61355913:403.573401715:203.623581113:453.693401815:253.57358813:503.683401715:303.63357813:553.723402215:353.61354714:003.693402115:403.63342614:053.683402315:453.53357414:103.673402215:503.57362214:153.643402215:555.63361214:203.663402416:005.543571由以上数据计算可知，若选择在该时段进行沉箱定位，沉箱吃水按8.6m考虑（2#沉箱），沉箱所受最大水流力为41KN；若选择在该时段进行沉箱安装，沉箱吃水按14.7m考虑，沉箱所受最大水流力为70KN。图5-10 星海湾锚碇位置潮流流向