沉箱吊浮出坞、压载、封仓、拖运

1、一、工程概况*原油管道工程配套工程沉箱共4个，其中引桥墩1个，系缆墩3个。几何尺寸为圆柱形，底部有趾，长1.5m。引桥墩直径为9m，高19.2m；系缆墩3个型号，分别为4#、5#、6#，直径均为16m，高度分别为22.7m、26.7m、26.9m。沉箱预制完成后，在青岛采用3300t浮船坞接送下水，由大马力拖轮长途拖运至沉箱安装施工现场。为保证长途拖运安全，尽最大程度降低沉箱重心，减少沉箱内自由液面，所有沉箱均采用固体物压载代替海水压载，沉箱压载完毕后，对沉箱内压载物进行适当整平，保证沉箱平稳不倾斜。对沉箱分别进行浮游稳定计算，m值均达到0.5m以上，满足规范规定长途拖运要求。下表为沉箱主要尺

2、寸及原图尺寸浮稳计算：型号沉箱主要尺寸出坞直径（m）高度（m）底板（m）外墙（m）隔墙（m）压水（t）吊力（t）吃水(m)定倾高度(m)YQD919.20.70.40.2XLD4#1622.70.90.40.2XLD5#1626.70.90.40.2856.9016.660.2XLD6#1626.90.90.40.2452.4418013.830.22设计修改后沉箱浮游稳定计算结果汇总表项目型号出坞长途拖航压载重量（t）吊力（t）吃水(m)重心高度(m)浮心高度(m)定倾高度(m)压载重量（t）吃水(m)重心高度(m)浮心高度(m)定倾高度(m)砼块石砼块石YQD015012013.333.4

3、86.193.07015015.176.847.100.58XLD4#058412013.426.246.501.420584147.376.790.53XLD5#380018013.457.326.520.3438042016.368.367.970.56XLD6#380018013.457.386.520.2938044016.468.398.020.57二、工程特点对于26.7m、26.9m高的沉箱，沉箱稳定吃水较大（16.6m），浮船坞最大下沉时，只能保证沉箱最大吃水13.7m，所以沉箱稳定状态下不能在坞内起浮，需要起重船吊浮减小沉箱稳定吃水至13.5m以下。如果沉箱全部仓格进行常规压

4、水，采用200t起重船吊浮达到浮游稳定，沉箱稳定吃水（13.83 m）仍大于13.7m，不能满足出坞条件。通过计算比较，在浮船坞的起浮能力（3300t）内，若把沉箱8道内隔墙中的间隔4道降低4m，并且在沉箱底板顶面浇筑素混凝土380t，在200t起重船吊浮下，沉箱能够达到稳定出坞条件（13.45 m），所以本工程采用此方案进行施工。三、施工方法1、施工工艺流程沉箱陆上压载沉箱上坞浮坞起浮、拖往沉坞坑就位浮坞注水下沉起重船靠近浮坞带缆、挂钩浮坞下沉至最大沉箱吊浮出坞沉箱压水至浮游稳定沉箱吊靠码头起重船颠钩、摘钩块石置换海水挂拖缆远航。2、施工程序及操作要点(1)、沉箱预埋件布置及索具的选择a吊鼻

5、设置：沉箱顶面设80吊鼻8个，吊鼻材质、预埋方法符合规范规定。位置如下图示： b 阀门设置： 沉箱设进水阀门4个，阀门孔中心距沉箱底面13m，阀门位置如下图所示：c 80拖鼻设置：底板设拖鼻1个；沉箱压载完成后吃水线以上设拖鼻2个，其中19.2m高沉箱设在距底面17.5m处；22.7m高沉箱设在16.5m处 ，26.7m、 26.9m高沉箱设在19m处，吊鼻材质、加工、预埋方法均符合规范规定。具体位置如下图所示：d 过水孔设置：直径16m沉箱内过水孔分2层布置，分别位于距沉箱内压载砼以上1m和距顶面以下10m；直径9m沉箱过水孔为1层，位于距顶面以下10m。具体位置如下图所示：e 吊索选择：选

6、用2根长度28m的钢丝绳，F=45/Sin56°=54.28t采用6×3765钢丝绳，每根钢丝绳受力54.28t,钢丝绳理论破断力为224.0t，安全系数4.1。 吊高:11.63+(26.9-13.45)=25.08m，小于起重船舷外吊高27m。 f、拖带力计算：F=A*W*K*V2/2gA=*(T+)式中 F拖带力（kN）；A沉箱受水流阻力的面积（m2）；W水的重度（kN /m2）；沉箱宽度（m）；T沉箱吃水（m）；沉箱前涌水高度（m），取1m。V沉箱对水流的相对速度（m/s），取3节。K挡水形状系数,流线型K取0.75。A=16×（16.46+1）=279.

7、36 m2F=279.36×10.1×(3×1.852/3.6)2×0.75/2/9.8=257.16kNg拖轮选择：拖轮发动机每100马力产生1吨拖力，因此需要配备拖轮发动机的动力为：257.16/（1*9.8）*100=2624马力。根据拖航过程中可能出现一些不利情况，在选择拖轮马力时，还必须保留适当的储备功率，因此选用3200马力拖轮。h拖缆选择：取两根龙须缆长度各为14m，引缆长11m；拖力合力作应点取在距底板10.45m位置处。则：斜缆长20.913m。如图所示。 拖航过程中，一根斜缆受力，F=260.98/Sin61°=290.57

8、KN 一根引缆受力，F=260.98/ Sin69°=275.89KN沉箱长途拖运选用6*3756钢丝缆（破断力1645 kN），K=5.66拖缆之间、拖缆与拖鼻之间用55t马蹄形卡环相连。i吃水线设置：沉箱四周从底面向上10m处开始标注吃水线。j阀门封堵：沉箱预制完成后，出坞后不用进水压载的沉箱，在4个进水阀门口外侧，用10mm钢板加密封橡胶板通过预埋螺栓拧紧，固定封堵严密，同时关闭阀门，防止拖运过程中阀门漏水。(2)、沉箱上坞由于沉箱压载后重量已接近3000t，为最大限度降低沉箱重量，沉箱上坞前，在台座上将沉箱仓格内的杂物和存水清理干净。 根据出运沉箱工艺设计，主要出运设备有：浮

9、坞101、500吨千斤顶、高压油泵、滑轮组、撬车、20吨卷扬机等。沉箱顶升均采用12个千斤顶（YQD用8个千斤顶），对称布置在外墙中心线上，每个油泵可带两个千斤顶。顶升前油泵、千斤顶必须率定。顶升时由一人统一指挥，油泵分级加压，保证各千斤顶基本同步上升，当沉箱顶起离地面15cm时，由卷扬机将撬车牵到沉箱下面，千斤顶回落，使沉箱落在撬车上，然后用20吨卷扬机和滑轮组将沉箱牵引至浮坞上，最后固定撬车。(3)、沉箱吊浮出坞为保证沉箱能平稳出坞，沉箱出坞地点选在受风浪影响较小的青岛港前湾三期码头港池。浮船坞下锚就位后开始注水下沉，起重船在锚艇的配合下在预定位置下锚就位。当浮船坞下沉至坞内水深满足锚艇作

10、业时，锚艇将起重船左右前缆送到坞内，工作人员将缆绳带在浮坞顶甲板系船柱上。带好缆绳后，起重船绞缆靠近浮坞，沉箱上工作人员将吊索用55t卡环与沉箱吊鼻相连，浮坞继续注水下沉至最大下沉深度，同时起重船在工作人员的指挥下起钩直至沉箱完全脱离浮坞撬车。起钩过程中，沉箱上人员注意沉箱变化，当沉箱完全脱离浮坞撬车后，通知起重船同时绞两个后锚缓缓远离浮坞，同时浮坞上工作人员利用浮坞上的晃绳协助起重船控制沉箱的左右位置，使其不至于碰撞坞墙，另备靠驳球随时备垫。通过沉箱浮游稳定计算，高19.2m、22.7m沉箱，吊浮出坞后不用压水即可稳定，而高度为26.7m、 26.9m的沉箱出坞后需压水(吊力=0时，m=-1

11、.2m)使其达到稳定。当沉箱离开浮坞的距离不影响小艇拿缆后，起重船将链子锚抛下，沉箱上工作人员迅速打开阀门给沉箱压水，压水过程中，起重船保持吊重180t，随沉箱内水位的变化，在工作人员的指挥下不断减小吊重，当沉箱各仓压水2m(m=0.23m)时关闭阀门。沉箱压水完毕后，起重船在工作人员的指挥下将吊重减小至20t，锚艇将起重船的左右前缆送至三期码头，码头上工作人员将缆绳带在系船柱上，起重船绞起链子锚，绞动缆绳将沉箱缓缓靠在码头的护舷上，待工作人员给沉箱带缆后，起重船颠钩、解钩离开施工现场。(4)、 沉箱内压石由于高度为26.7m（26.9m）的沉箱出坞后采用海水压载，为减少沉箱内自由液面对沉箱长

12、途拖运的影响，同时减少沉箱吃水，沉箱吊靠护舷后需用块石置换出沉箱内的压载水。具体方法如下：经计算，沉箱每个仓格内需压块石52.5t（55 t）。将石料准确称量后运抵现场，各分成8份，每份重52.5t（55 t）；称量后的石料装在钢丝网兜中，吊机将主钩、副钩分别挂在钢丝网兜的两端，在沉箱上工作人员的指挥下，将石料吊运至沉箱仓格内，当石料到达沉箱底板时，吊机副钩起钩，将石料倾倒在沉箱内。石料先间隔进仓，同一区域（用过水孔分成四个区域，相邻两仓为一个区域）内的另一仓根据压载情况相应抽水，沉箱压载完毕后，工作人员随吊笼下到沉箱内将压载石料进行整平，保证沉箱压载均匀，无倾斜现象。(5)、沉箱封仓 沉箱纵

13、、横隔墙及顶面四周预埋固定封仓钢盖板用圆台螺母，间距为；封仓板上预安凸形橡胶条。沉箱压载完毕，盖板放在沉箱顶面就位后，用压板压紧密封；封仓时采用号槽钢压在封仓板上，用拉条与圆台螺母相连。封仓见下图：(6)、长途拖运准备潜水员下水将沉箱阀门用钢板和止水橡胶条进行封堵。沉箱盖板密封检查，及把人孔封堵，工作人员将沉箱拖缆挂好，并将预先准备好的航行警示灯1盏（可自动更换灯泡、带光电控制器）、电瓶2块、菱形标志、浮鼓、爬梯、弹簧胶管、水泵、阀门杆按远距离拖航要求固定在沉箱盖板上，上述工作完成后，对沉箱进行漂浮观测，一般观测时间不少于24小时。观测项目有：沉箱的吃水有无变化；沉箱有没有发生倾斜现象。(7)、拖航天气预报满足拖航要求当天，报请海事局现场检查核实，签认拖航许可证。主拖轮到达施工现场后绑靠沉箱，沉箱上工作人员将主拖轮拖缆拖到沉箱上，用55t马蹄形卡环与沉箱拖缆连接，主拖轮拖缆与沉箱拖缆连接好后，主拖轮将拖缆绞起，观察有无压缆及相互拧绞现象，如发现异常，将拖缆整理顺畅，防止拖航过程中断缆现象的发生。一切准备就绪后，拖轮用11频道与青岛港调联系，得到许可后，使用600Hp拖轮辅助沉箱出前湾航道，工作人员从沉箱上撤离，由主拖轮负责拖航至舟山施工现场。拖带方式如下图：通过舟山沉箱的施工，总结如下：没有采取降低沉箱高度，而是采取降低间隔隔墙的方法，当沉箱内压载物填到隔墙位置时，形成施工平台，