摘要:本文通過對廣東華廈陽西電廠配套碼頭工程沉箱出運與安裝過程的闡述，淺析大型沉箱構件的出運與安裝的施工工藝。
　　關鍵詞:沉箱；出運；安裝
　　大型沉箱結構具有整體穩定性好、施工速度快、經久耐用等特點，現已被廣泛應用于重力式碼頭工程中。本文結合廣東華廈陽西電廠配套碼頭工程實例，介紹沉箱的出運與安裝。
　　一、基本概況
　　（一）本工程使用的A型沉箱尺寸為長×寬(帶趾)×高＝13.52m×19.9m×20.8m，趾長2.00m，單塊自重約2500t，共28塊。
　　（二）沉箱的出運設計采用氣囊直接頂升脫模，再使用氣囊出運上駁施工工藝,3000噸級半潛駁運輸。
　　二、沉箱出運
　　（一）卷揚機選用
　　已知：Q=2500t，µ摩擦系數=0.05（在壓實的砂地上，氣囊的滾動摩擦系數接近0.05），前后高差最大為△d=20cm，沉箱拉繩數量n=2)
　　 單臺卷揚機牽引力F=（fG+F1）/n
　　=（2500×0.05+2500×0.2/17.9）/2=76.45（t）
　　 卷揚機牽引力為10t，配9股滑輪組。
　　 ΣF8t=9Fη=9×10×0.9=81（t）>76.45（t）（滿足使用要求）
　　（二）滑輪組計算
　　 依據卷揚機最大拉力設計使用95t級，4輪滑輪組，現驗算其起重力是否足夠。
　　 已知：ΣF最大=9×10=90t<95t（滿足使用要求）。  
　　（三）鋼絲繩計算
　　1.沉箱拉繩用φ70mm（6×37）合成纖維芯鋼絲繩
　　已知：d=70mm（公稱直徑）卷揚機水平牽引力F牽=76.45t
　　最小破斷拉力總和為F破=50d2=50×70×70=245t
　　安全系數K1=F破/F牽=245/70.2=3.2（倍）
　　滿足要求。
　　2.卷揚機水平牽引用φ28mm（6×37）合成纖維芯鋼絲繩
　　已知：d=28mm（公稱直徑）水平牽引F牽=70.2/9=7.8t
　　最小破斷拉力總和為F破=50d2=50×28×28=39.2t
　　安全系數K2=F破/F牽=39.2/7.8=5.0（倍）
　　滿足要求。
　　（四）氣囊計算
　　1.2500t沉箱頂升氣囊選用計算
　　擬用φ1m氣囊進行頂升。
　　 已知：G=2500t，沉箱底面積為長×寬(帶趾)＝13.52m×19.9m，依據設計要求，需要直接頂升。
　　依據構件底面尺寸，選用氣囊有效長度為L=13.52m；設計頂升高度h=0.4m；使用氣囊數量n=9；安全系數K=1.1,所以：
　　單條氣囊承載面寬B=π（D-H）/2=3.14×（1-0.40）/2=0.942m
　　氣囊受力的總長度：L=121.68m
　　總承載面積：S=BL=121.68×0.942=114.62m2
　　選用氣囊壓力：P=KG/S=1.1×2500t/114.62m2=0.24MPa
　　建議使用0.3Mpa超高壓氣囊。
　　2.2500t沉箱出運氣囊選用計算
　　擬用φ1m氣囊進行出運。
　　已知：G=2500t，沉箱底面積為長×寬(帶趾)＝13.52m×19.9m，依據現場情況，直接出運上駁，不需要縱橫移轉換,依據氣囊的直徑及出運時氣囊之間需要足夠的空間以避免氣囊相互擠壓，所以設計兩條氣囊間距為2.0m。
　　沉箱縱移采用氣囊有效長度L=13.52m，出運高度h=0.4m,安全系數K=1.5，所以：
　　沉箱底需用氣囊數：n=L1/2=10
　　單條氣囊承載面寬B=π（D-H）/2=3.14（1-0.4）/2=0.942m
　　氣囊受力的總長度約：L=135.2m
　　總承載面積：S=BL=135.2×0.942=127.36m2
　　選用氣囊壓力：P=KG/S=1.5×2500t/127.36m2=0.29MPa
　　建議使用0.3Mpa超高壓氣囊。 
　　（五）沉箱頂升設計
　　沉箱預制時，采用枕木組成槽及槽內填沙并振搗密實形成底模，上鋪木板。沉箱出運時將填沙沖走，放入氣囊充氣頂起沉箱。
　　沉箱脫模以滿足穿入氣囊進行出運作業，要求沉箱離底模至少25cm。
　　頂升使用的是直接在底模上預留頂升氣囊槽，沉箱達到出運強度后使用頂升氣囊穿入頂升槽直接頂升。該方法的優點是施工簡潔，操作方便可以保持工地清潔。
　　（六）沉箱出運(陸上部分)
　　沉箱的陸上平移示意如圖1所示：

　　圖1構件的陸上平移工藝示意圖
　　（七）半潛駁搭板
　　半潛駁長54m，寬33.6m，滿載吃水3.6米,每次可裝沉箱1個，因在現場預制，出運方便，將沉箱長方向平與半潛駁的長方向，在半潛駁中間擺放。
　　1.搭接操作
　　為確保碼頭的安全，整個搭接上駁過程要在漲潮期間操作。進入搭接前，半潛駁按上圖系纜、拋錨就位，艉部壓水調節吃水，艉吃水的多少要根據碼頭標高來確定。在船艉高過碼頭面約0.2m時，移船進入搭接；搭接后艉部壓載艙繼續加水，以抵消船舶由于漲潮而上浮，使船艉在沉箱上船前始終壓住搭接碼頭。
　　2.牽引沉箱上駁
　　沉箱用氣囊形式出運，岸上盡量將沉箱移到碼頭前沿，并使沉箱中線與出運通道一致（橫向偏移不得超過50cm）。半潛駁搭接后，將沉箱上鋼絲繩扣頭接到半潛駁動滑輪組，用船上兩臺卷揚機牽拉沉箱上駁。注意沉箱應沿半潛駁中線移動，進入裝載區域就位時橫向偏移不得超過50cm。
　　上駁過程，半潛駁同時將壓載水排空。
　　沉箱移到半潛駁裝載區就位后，墊入枕木，氣囊放氣，枕木要均勻排放，氣囊間所有間隙都要放入枕木，枕木規格：200×25×25（cm）。定位后要將所有枕木用馬釘釘起來并用鋼絲繩串起，以免下潛安裝時遺失。
　　至此完成了沉箱的陸上平移工藝，轉入沉箱的水上運輸與安裝。
　　三、沉箱浮運下潛出駁
　　（一）沉箱裝駁后，半潛駁排水上浮，采用1艘980HP拖輪及1艘600HP拖輪進行拖運半潛駁至潛塢坑,沉箱下水區域的水深要求-20.0m以下，水域寬度為50米*80米。
　　（二）半潛駁下沉擱底：下潛過程中，錨纜要處于似緊非緊狀態，同時時刻注意調節各水艙壓載水，使半潛駁一直處于平穩狀態，以保證沉箱的安全出駁。松開固定沉箱的鋼絲繩，半潛駁船艉加壓艙水平穩下沉至沉箱起浮，當半潛駁下潛使沉箱吃水達到沉箱起浮的臨界水深時，半潛駁與沉箱脫離同時沉箱起浮。
　　（三）在半潛駁下沉過程中因沉箱自身不能保證浮游穩定的要求，故此半潛駁均勻下沉至沉箱剛能起浮的深度前，沉箱通過預留的進水孔進水，使沉箱前倉水深達到4米，后倉達到4.84米，沉箱達到浮游穩定的要求。在灌水過程的同時，用纜繩將沉箱捆綁固定在駁船的船艏。沉箱移至安裝位置后再進行精確定位安裝。
　　四、沉箱安裝
　　（一）安裝工藝流程如下圖所示

　　圖2沉箱安裝工藝流程示意圖
　　
　　（二）沉箱安裝
　　1.沉箱安裝順序
　　本項目的沉箱安放順序：與基床拋石、夯實的順序相同，即從碼頭與引橋相接處第1個沉箱開始。基床整平一段安裝一段，以防回淤。
　　2.沉箱安裝方法
　　沉箱安裝：由于安裝水域水深僅為13m左右，不能滿足半潛駁脫駁吃水要求，因此只能在潛塢坑脫駁，潛塢坑尺寸為50m×80m，水深－20.0m以下（基床頂面標高為-19.6m）。同時打開沉箱閥門，使得沉箱同時進水下沉。根據之前的計算，當半潛駁下潛至水深約18m左右時，沉箱達到浮游穩定（沉箱內水深約為4m～4.8m），此時關閉沉箱閥門停止進水，沉箱不再下沉從而與半潛駁脫離，沉箱脫駁離開后，用錨艇將其拖至基床處,半潛駁靠緊沉箱，利用鋼絲繩和沉箱頂預埋的拉環與沉箱連接，半潛駁拋錨將船身固定，上述準備工作完成后，沉箱灌水緩慢下沉，灌水采用水泵人工灌水，水泵共4臺，分別對應沉箱4角同時灌水。下沉的同時，放松鋼絲繩。當沉箱下沉至吃水17m左右時(即沉箱內水深8m左右時),安裝人員登上沉箱頂,對沉箱平面度進行檢查,在沉箱下沉距基床頂面約30～50cm時，停止灌水，開始沉箱精確定位。
　　定位方法：開始粗定位時可用方駁調節錨纜，使得連接一起的沉箱縱向、橫向和扭角均大致位于準確位置，之后較小的偏差利用鋼絲繩的松緊器放松或收緊一邊的鋼絲繩達到精確定位。
　　定位完成后繼續灌水，沉箱下沉直至座落在基床頂面上，在下沉的過程中，注意隨時檢查沉箱的水平度，沉箱座落至基床面時，再檢查沉箱的縱、橫向和扭角偏差，若不符合設計和規范要求，則抽水再次安裝直至合格為止。
　　五、結論
　　大型沉箱結構現已被廣泛應用于重力式碼頭工程中,本文通過廣東華廈陽西電廠配套碼頭工程中沉箱的出運與安裝實例，為以后的沉箱出運與安裝提供借鑒。
　　參考文獻：
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