提 要： 近年來，港口發(fā)展趨于大型化深水化，深水泊位日漸增多。而重力式沉箱結(jié)果因其耐久性及穩(wěn)定性高，更受青睞。大型沉箱的t級以由3000t級逐漸向4000t級發(fā)展，本文針對4000t級沉箱預(yù)制及出運的相關(guān)工藝進行設(shè)計及方案比選。以供大家參考。

　　關(guān)鍵詞：沉箱;4000t;氣囊;千斤頂;縱橫移車

　　Abstract: In recent years, the port development becomes large scale deep-water berth of deep water increasing. Gravity Caisson results due to its durability and high stability was more and more popular. Large caisson T level by3000t to4000t development, according to the4000t caisson prefabrication and transportation related technology for the design and scheme selection, only for reference.

　　Key words: caisson;4000t; airbag; jack; a crossbar moving vehicle

　　一、工程概況

　　某北方大型規(guī)劃港區(qū)先期擬建通用泊位6個，其中最大噸級為10萬t級通用泊位1個，水工結(jié)構(gòu)按照25萬t散貨船設(shè)計。均為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱重量在3000t~4000t，其中最大沉箱尺寸為：長×寬×高=20.75×18.65×25.05m。

　　二、沉箱預(yù)制場整體工藝選擇的原則

　　1)工藝成熟可靠安全性，做到安全生產(chǎn)。

　　2)沉箱預(yù)制場本身建設(shè)施工工期要求短、盡快投產(chǎn)，以滿足整體栗子房港區(qū)沉箱預(yù)制的需求。

　　3)合理的降低沉箱預(yù)制場的工程造價，同時考慮出運沉箱成本及后期維護成本。

　　4)工藝設(shè)計考慮結(jié)合整體港區(qū)發(fā)展，在工藝上有前瞻性利用沉箱預(yù)制場近期遠期發(fā)展。

　　三、沉箱出運工藝

　　沉箱出運工藝主要包括頂升、平移及下水等工藝，其中下水工藝受自然條件、水域環(huán)境及整體規(guī)劃協(xié)調(diào)性等影響較大。

　　1、下水工藝

　　針對本工程大型沉箱下水工藝主要分：斜架車滑道下水、搭岸式半潛駁下水及坐底式半潛駁下水三種。因本工程擬生產(chǎn)的沉箱尺寸高度高達25m，若采用斜坡道下水工藝則整體水域即從沉箱預(yù)制場到規(guī)劃航道需疏浚到約標(biāo)高-14m，且占用水域長度超過220m。采用搭岸式半潛駁的下水工藝，則對前沿碼頭荷載較大容易出現(xiàn)應(yīng)力集中。另該工藝易受風(fēng)浪影響，沉箱下水的穩(wěn)定性安全性可靠性相對不高，且針對4000t沉箱下水，需要完全靠半潛駁進排水調(diào)平，則需要的半潛駁t位需在萬t級以上。綜合比較，推薦使用坐底式半潛駁下水的工藝。

　　2、頂升及平移工藝

　　沉箱的頂升及平移工藝，可分為千斤頂配合縱橫移小車、氣囊頂升及氣囊平移兩大種。

　　1)千斤頂配合縱橫移小車

　　的頂升及平移工藝，技術(shù)成熟安全可靠性高，具體工藝流程不再贅述。但先期投入大，其中包括預(yù)制臺座、縱、橫移車、縱橫移板及軌道、場地基礎(chǔ)處理等。

　　2)氣囊頂升及氣囊平移工藝：

　　(1)氣囊頂升工藝

　　分為兩種氣囊溝槽頂升法及工字鋼填沙法兩種。

　　其中氣囊溝槽頂升法示意圖及參考照片如下

　　其中氣囊頂升工藝又分為兩種：

　　第一種氣囊頂升溝槽法

　　該工藝基本原理，使用氣囊代替千斤頂。在沉箱臺座上設(shè)置數(shù)條頂升溝槽，供放置頂升氣囊使用，溝上設(shè)置蓋板，作為平臺。頂升前前將未充氣的氣囊放入溝槽內(nèi)，充氣將蓋板及沉箱一同頂升至合適高度，放置墊木，后放氣，蓋板落回平臺，抽出氣囊，頂升過程結(jié)束。

　　該氣囊頂升工藝特點：氣囊替代千斤頂，同時氣囊溝槽成本較千斤頂溝成本也降低很多，可合理的節(jié)約工程造價;同時氣囊應(yīng)其受力面為大面積的面荷載，受力均勻，對地基承載力要求低;操作簡單，頂升效率高;

　　第二種是充沙法多在南方采用，因本工程考慮冬季施工，充沙法中充填的沙子，不能順?biāo)疀_出，因此在這里不為推薦考慮。

　　(2)氣囊平移工藝：

　　氣囊平移沉箱工藝流程：將未充氣的氣囊放置于已被墊木墊起的沉箱下部，氣囊通長方向垂直于沉箱移動方向，氣囊充氣撤去墊木，然后卷揚機牽引沉箱移動，之前在移動方向上預(yù)先放置幾個充一定氣壓的氣囊，隨著沉箱移動，后方氣囊用吊車倒運至前方。按此方案直至平移沉箱至半潛駁上。

　　3)氣囊頂升平移工藝針對本工程的適應(yīng)性

　　(1)工程實例方面：

　　本工程沉箱噸位大高度高單位面積荷載大的特點，沉箱最大尺寸：長×寬×高=20.75×18.65×25.05m，凈重3928t折合每米線荷載190t(長度方向)。據(jù)統(tǒng)計，氣囊下水目前最大沉箱噸位為3500t以下。且本工程擬出運的沉箱高達25米。高度重心問題直接影響卷揚機牽引沉箱移動時的技術(shù)難度，以及沉箱下氣囊在充氣過程中，包括沉箱移動過程中容易出現(xiàn)失穩(wěn)情況，同時氣囊壓力大，容易發(fā)生爆氣囊的危險。可以說，氣囊下水本工程出運沉箱，有很大的工藝技術(shù)難度。

　　(2)規(guī)范符合性：

　　根據(jù)《船舶上排、下水用氣囊標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T3795-1996)及《船舶用氣囊上排、下水工藝要求標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T3837-1999)相關(guān)公式，

　　結(jié)合部分氣囊廠家的相關(guān)技術(shù)資料進行強度計算。

　　這里主要分兩部分，頂升氣囊計算及滾動氣囊計算。

　　因頂升靜止時氣囊承壓力較大。本工程4000t沉箱若采用氣囊頂升，若選用超高壓氣囊7根，直徑1.8米的，受壓長度20米。則每根氣囊靜止承載力為28t/米。超出該氣囊廠家的技術(shù)參數(shù)，但不排除其他廠家有更高承壓能力的氣囊存在。即使有氣囊直徑也在1.8米左右，則氣囊頂升溝槽深度，及安全可靠度較難保證。

　　滾動氣囊計算：根據(jù)規(guī)范中相關(guān)公式計算，本工程沉箱如采用直徑1.2m的高壓氣囊則需要17個。間距取1.8米，則本工程出運沉箱最多僅可布置13個。不能滿足規(guī)范。

　　(3)廠家咨詢驗算：

　　設(shè)計方將出運沉箱規(guī)格尺寸提供于一氣囊生產(chǎn)廠家，該廠家反饋資料為經(jīng)其計算，本工程出運沉箱需布置直徑1.8的高壓氣囊20個，每根氣囊承受壓力200t，才能滿足平移需要，而沉箱長度僅21米，僅可布置11個，因此該廠家結(jié)論，此沉箱針對該廠家無法實現(xiàn)氣囊平移出運?？紤]廠家的因素及技術(shù)能力的差異不會特別大，本工程出運沉箱對于國內(nèi)生產(chǎn)廠家?guī)缀醵疾豢蓪崿F(xiàn)。

　　(4)相關(guān)適應(yīng)性結(jié)論：

　　本工程沉箱因高度高，噸位大，現(xiàn)階段應(yīng)用氣囊頂升平移，存在極大的技術(shù)難度，可以說不可行。

　　因此沉箱頂升平移工藝，推薦采用傳統(tǒng)的千斤頂配合縱橫移車完成。

　　五、結(jié)論

　　1、4000t級沉箱在頂升及出運工藝選擇上，從規(guī)范上及實際廠家咨詢現(xiàn)階段無法實現(xiàn)氣囊頂升及氣囊出運。

　　2、結(jié)合現(xiàn)有3000t級沉箱預(yù)制場的使用情況，作為出運工具的縱橫移小車以由卷揚機拉力動力為佳。

　　3、4000t級沉箱因吃水深，使用斜坡滑道下水不經(jīng)濟同時預(yù)制場本身建筑工期長，建議采用半潛駁下水。

　　4、出運沉箱擬采用半潛駁下水，因此半潛駁的資料在設(shè)計眾多參數(shù)中尤為重要。從本工程的特點看，半潛駁若坐底式需要5000t級以上，若搭岸式則需要萬t級以上，因搭岸式需完全依靠駁船進排水調(diào)整平衡。

　　5、沉箱出運時需要考慮的重點要素為當(dāng)?shù)氐某顺彼唬顺彼坏倪x擇合理可保證沉箱出運的安全性及保證率。乘潮水位的關(guān)系到半潛駁三個指標(biāo)參數(shù)，型深，滿載干舷及壓載水泵的效率。

　　參考文獻

　　[1] 馮剛，《高壓氣囊搬運大型沉箱在港口工程中的研究和應(yīng)用》

　　[2]《船舶上排、下水用氣囊標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T3795-1996)

　　[3]《船舶用氣囊上排、下水工藝要求標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T3837-1999)