海港工程中沉箱出運與安裝技術研究

陳奮，王樂滋

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 技術背景

沉箱是一種盒裝無底、可在水中漂浮、加重可自沉的鋼筋混凝土井筒，在海港、防波堤建設工程中常用作深基礎，通常在預制廠加工后再運送到施工現(xiàn)場安裝。常用的沉箱出運技術有：

（1）斜坡法，需要配置橫/縱移車，對預制廠場地有一定的要求，且成本高；

（2）滑板法，涂抹鞋脂油的四氟板搭載沉箱，通過卷揚機牽引至上駁，適用于預制場地小、沉箱尺寸小的施工項目；

（3）臺車法，需要配置臺車，成本較高；

（4）氣囊法，將沉箱放在若干氣囊上有卷揚機牽引上駁，該種方法對制件有緩沖保護作用，氣囊充氣技術成熟可使用，成本低，工期短，對預制場地要求低，重復利用率高，操作簡單耗能小，適用于制件多的工程。沉箱安裝作為工程奠基，其施工尤為重要，現(xiàn)有的沉箱安裝技術通常采用GPS 定位、起重船+潛水員人工測量的安裝方法，最大不確定性在于施工團隊技術水平，考驗施工團隊對定位精度以及沉箱注水下潛的穩(wěn)定性的把控。

本文以香港環(huán)保署綜合廢物管理設施一期工程作為案例，圍繞施工要點展開沉箱出運及海上安裝工藝技術介紹，以期為相關工程設計提供幫助與指導。

2 海港工程中沉箱出運與安裝項目案例

2.1 項目概況

香港環(huán)保署綜合廢物管理設施一期工程位于香港石鼓洲西南海岸外側，工程周期395 天，其中沉箱工期為關鍵節(jié)點。案例項目中沉箱總計使用99 件，安裝分布于海堤區(qū)、防波堤區(qū)、碼頭區(qū)，類型多達27 種。安裝施工時需要從預制廠沿海運輸?shù)焦こ态F(xiàn)場，運送路程約60 海里水路，且非對稱結構沉箱數(shù)量多，安裝時穩(wěn)定性和傾斜度控制難度大，安裝工藝要求高，海面缺少參照物，沉箱安裝定位難。

基于該工程項目的技術難點以及對比現(xiàn)有技術中沉箱出運、安裝方案的優(yōu)缺點，該工程選用氣囊法出運沉箱，選用GPS 定位+人工輔助的方法進行沉箱安裝。

2.2 氣囊法沉箱出運

圖1 氣囊法橫/縱移出運沉箱流程圖

2.2.1 準備工作

為保障航行安全，要求出運前實測氣象，最大風速應小于10.8m/s，最大波高應小于1m，半潛駁的吃水富余水深應大于0.4m。

2.2.2 沉箱移運

采用氣囊法移運沉箱，由橫運銜接縱運至碼頭前沿，整個移運過程需用到卷揚機、滑輪組、叉車等器械，技術難點在于對氣囊充氣壓強的把控，工作中氣囊高度應保持一致，保證氣囊受力均勻。

使用千斤頂將沉箱頂升，在其底部1～2m 間距布置若干氣囊，充氣頂升至高度400mm 后逐一抽出工字鋼。使用鋼索連接卷揚機與沉箱，兩臺卷揚機配合滑輪組前拉后放牽引沉箱勻速緩慢前移，保證沉箱前進方向布設有2～3 個氣囊待命，移動過程中須注意氣囊狀態(tài)，必要時進行氣囊補氣或更換，觀察沉箱前進趨勢是否發(fā)生偏移，及時糾偏。當沉箱后方氣囊漸至尾部時對該氣囊緩慢排氣，并使用叉車將該氣囊搬運至沉箱前進方向充氣待命，重復動作直至完成橫移，進入拐角，準備橫/縱移銜接。

沉箱橫移至出運通道中間位置時停止牽引，在沉箱底部放置支墊枕木，布置完畢后將氣囊排氣抽出，進入縱移準備。

縱移方法與橫移一致，將沉箱牽引至碼頭前沿后停止動作，此時在沉箱下均勻放置支墊枕木，氣囊勻速緩慢放氣使沉箱平穩(wěn)停落在枕木上，至此完成一次沉箱的移運。

2.2.3 上駁

使用半潛駁拖航每次運送一件沉箱?？刂瓢霛擇g與碼頭面平齊，將鋼板架設在兩者接縫處，沉箱底部鋪設氣囊，充氣將沉箱頂升取出支墊枕木，通過卷揚機牽引沉箱上駁，過程中控制沉箱軸向偏量應小于50cm，若在上駁時出現(xiàn)船艉下沉的情況應暫停牽引，調整半潛駁與碼頭面平齊再繼續(xù)牽引工作。

上駁至沉箱擱置位置后停止牽引，在氣囊間隙設滿表面平齊、高度為300mm 的支墊枕木，氣囊緩慢放氣，沉箱平緩落在支墊枕木后抽出氣囊，解除牽引裝置，調平船身，完成一次沉箱上駁。

2.2.4 拖航就位

沉箱開始拖航前需保證航道水深大于5m，寬度應滿足拖航設備需求。對擬定航道進行水深測量，采用1主拖+1 旁拖的形式拖帶作業(yè)，保障航行安全。

2.3 沉箱安裝工藝

圖2 沉箱安裝流程圖

2.3.1 出駁前準備

（1）在沉箱出駁安裝前需要對其浮游穩(wěn)定性進行計算，根據規(guī)范要求其定傾高度應大于0.2m，定傾高度越高，沉箱浮游越穩(wěn)定，更有利于沉箱安裝。

（2）出駁前應保證半潛駁有足夠的下潛區(qū)，對需求的水深進行計算：下潛區(qū)水深≥沉箱的浮游穩(wěn)定吃水+半潛駁型深+木方高度+起浮時沉箱底面與木方頂面的富余水深（取0.3～0.5m）+半潛駁與下潛區(qū)底面富余水深（取0.5～1m）。

圖3 半潛駁下潛示意圖

（3）保證安裝沉箱的基床無異物且回淤小于30cm，超過厚度時需要清淤。

2.3.2 出駁

為保證沉箱出駁與安裝的安全性，應選擇在低平潮、潮流流速較小時作業(yè)。到達下潛區(qū)時使用出塢鋼絲連接沉箱與拖船，半潛駁下潛，拖船將浮起的沉箱緩慢勻速拖拉出駁并拖航至安裝位置。

2.3.3 沉箱安裝粗定位

第一件沉箱選擇粗安裝，待第二件沉箱準確安裝后，再將第一件沉箱抽水起浮重新定位安裝。

第一件沉箱粗安裝時使用兩臺GPS 分別定位沉箱兩角點位置，后續(xù)的沉箱安裝用一臺GPS定位安裝位置，再用一臺GPS 校核該沉箱各角點位置。

確定安裝定位后，通過卷揚機牽引、小船協(xié)助頂推沉箱逆水流方向到待裝位置，注水使沉箱平緩下沉至適宜高度，掛上手拉葫蘆，通過起重船調整沉箱下沉角度，繼續(xù)往沉箱各倉格均衡注水使其底部與基床面相距約30cm，調平沉箱高差準備精準定位。

2.3.4 沉箱安裝精定位

利用GPS 技術和測量儀器對沉箱四角的轉向與標高進行測量校準，在沉箱之間的縫隙放置木板用來調整安裝過程中出現(xiàn)的偏位，出現(xiàn)高差偏位時調整木板厚度即可。必要時可安排潛水員協(xié)助觀測，保證沉箱的上下游標高接近或一致、前后坡度與基床平行，使其安裝精度在規(guī)范要求范圍內。

沉箱偏角與高差滿足精度要求后，向沉箱緩慢注水使之下沉坐落于基床面上，隨后進行精度測量，發(fā)現(xiàn)有偏差須抽水起浮，重新進行精準定位安裝。

2.3.5 安裝注意事項

（1）若兩沉箱安裝的基床存在高差，應優(yōu)先安裝基床較深的沉箱。

（2）沉箱注水下沉過程中應測量各倉格壓水高度，保證沉箱平緩地下沉，并隨時形成安裝記錄。

（3）為保證工程精度，安裝時需要分段、從下至上游推進安裝，以減小累積誤差，保障總長及分段工程符合設計要求。

（4）沉箱完成安裝后，仍應進行定期的沉降位移觀測和沉箱質量檢測，保障工程質量。

3 結束語

沉箱的出運與安裝關乎海港工程整體施工進度，本文以實例出發(fā)，詳細介紹了體量大、工期短的建設項目沉箱的移運、出運、安裝技術和實施工藝以及注意事項，為類似工程提供可靠有效的技術指導。