沉箱出运安装的工艺优化探讨范文

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摘要：在重力式码头施工中，沉箱出运安装需要配备大型施工机械及船舶，且需要赶潮作业，因此在重力式码头施工中始终作为一个关键性施工分项。本文着重介绍沉箱出运安装施工过程中，插销孔牵引出运及沉箱进水阀门的工艺技术优化，相比以往的钢丝绳围捆沉箱出运及沉箱压载水的施工工艺，大大提高出运安装施工的效率及节省人力，为项目降低成本。

关键词：沉箱出运；插销孔；进水阀门；工艺优化设计；节省人力

在重力式沉箱码头施工中，沉箱出运安装施工作为一个重要性的关键分项，施工中涉及大型船机、人员的配合施工，且相比其他分项作业风险较高，从项目成本控制和安全控制方面，均作为重点分项进行控制。在以往的沉箱出运安装施工工艺中，出运时采用钢丝绳围捆沉箱进行出运，耗费人力较多，时间较长。安装沉箱时，采用传统开关水阀，需要配备几个潜水员在水下进行压载水控制，操作复杂，配备人员较多，且沉箱调平压载水较难控制。针对这些问题，本文主要阐述在广东大唐国际雷州电厂配套码头工程沉箱出运安装施工中，对出运的沉箱插销孔及安装时沉箱进水孔阀门的工艺进行优化，相比以往施工工艺提高施工效率和安全性，使得项目成本、安全均得到控制及保障。

1.沉箱出运安装施工流程

广东大唐国际雷州电厂配套码头工程位于广东省雷州市中西部沿海，面向北部湾。本工程为重力式沉箱码头，共需出运安装沉箱51件，沉箱最轻只有1815t，最重达3898t。沉箱出运施工流程如下：插销牵引、沉箱移运准备工作→气囊就位顶升并抽出工字钢及钢垫板→支垫枕木并就位气囊→气囊顶升并抽出枕木→沉箱横移→沉箱纵移→移至斜坡前端，带上后溜钢丝绳→溜坡至出运码头前沿→半潜驳搭驳→牵引卷扬机更换为半潜驳的牵引卷扬机→沉箱上驳→沉箱支垫→半潜驳离泊沉箱安装施工流程如下：沉箱上驳→半潜驳拖运→半潜驳、方驳抛锚定位→半潜驳下潜前准备工作→半潜驳下潜→沉箱压载浮游稳定海水→沉箱悬浮→沉箱出驳→沉箱系缆固定→方驳定位到基床→沉箱浮游粗定位→沉箱安装精定位→沉箱灌水下沉→沉箱位置校核

2.沉箱出运工艺优化

2.1围捆式沉箱出运

（1）围捆式沉箱出运工艺原理。在以往的钢丝绳捆绑沉箱出运施工中，牵引系统主要靠预制场的地锚及卷扬机、半潜驳卷扬机，通过直径达65mm的钢丝绳捆绑沉箱一周进行系固及移运。施工中通常使用钢丝绳系好沉箱（围捆），钢丝绳所处位置在沉箱底座基础向上约1.2m~1.6m左右处，钢丝绳与沉箱边角接触处用枕木隔开，调整好钢丝绳长度，使得围捆钢丝绳的两侧相等，再通过卸扣连接牵引及溜尾钢丝绳。

（2）工艺缺点。钢丝绳围捆沉箱出运的施工程序繁琐，且大直径钢丝绳较为笨重，在围捆过程中需要人力较多，施工效率低下，且即使在沉箱边角处使用枕木隔开钢丝绳，仍然避免不了钢丝绳受力后对沉箱混凝土的挤压，造成箱身破损，给修复带来一定的难度。

2.2插销式沉箱出运

（1）插销式沉箱出运工艺原理。在沉箱底座预制时进行预埋4个沉箱牵引及后溜所需的插销孔，出运施工时通过插入圆钢插销，牵引和后溜钢丝绳分别挂在插销端头，通过启动卷扬机带动钢丝绳进行沉箱移运，达到提高施工效率及节省人力的目的。

（2）插销筒套预埋。在沉箱底座预制时，在底座的两侧进行预埋加工成型的插销筒套，每侧前后各一个，分别作为牵引和后溜用。筒套长1m，直径为15cm，采用不锈钢镀锌材质，筒套底需要进行封堵，避免浇筑底座时混凝土浆渗透进筒套里，筒套口封堵26cm的正方形加强肋钢板，钢板中孔直径稍大15cm，钢板厚度1cm。底座浇筑完成后，需安排人员对插销筒套进行仔细检查，避免因浇筑施工时残余混凝土浆流进筒套里，影响插销的穿插。

（3）插销验算。沉箱出运采用直径为125mm，长度为1m的Q345B圆钢作为牵引和溜尾插销，插销强度验算如下：根据《建筑施工计算手册》，直径125mm的Q345B圆钢，其抗剪强度设计值为140N/mm³，Ф125mm截面积=3.14×62.5³=12266mm³，最大抗剪强度=140×12266×=171t，单边钢丝绳牵引力=0.03×4000/2=60t（0.03为摩擦系数，4000为沉箱最大重量），插销抗剪强度171t>单边牵引力60t，插销强度满足使用要求。

（4）工艺优点：在以往钢丝绳捆绑出运沉箱的施工工艺中，需要大量人力进行人工拖拉钢丝绳，布置捆绑牵引及解绑回收工作，约需4小时，而采用插销牵引工艺后，只需少量工作人员对插销进行穿插工作，节省人力和施工时间，布置牵引及回收主要使用卷扬机及装载机，时效约2小时，相比捆绑式工艺节省约2小时。

3.沉箱进水口阀门工艺优化

3.1传统阀门进水口

工艺原理及缺点：在以往的沉箱安装施工中，沉箱进水口阀门采用传统阀门，即通过潜水员进行拧紧或拧松转盘进行水口的关闭或打开。此进水阀门缺点在于需要潜水员进入沉箱逐个打开或关闭阀门，工序繁琐，效率低，耗时较长，且容易沉箱进水量不一致导致沉箱四角高程不一致，给安装沉箱时调平带来一定困难。

3.2阀板式进水口

工艺原理：通过对进水口阀门进行工艺优化，采用角钢、钢板、橡胶垫等进行加工形成阀板式进水口，密封性能好，只需操作人员在沉箱顶上拉或松阀板绳即可进行沉箱调水，简单便捷，不需要进行潜水作业。阀板加工：阀板进水口主板设计：沉箱进水口设计直径为150mm，阀板进水口主板采用300mm的正方形钢板B制作，钢板厚道为10mm，另外需要橡胶垫板B（橡胶垫板尺寸与主板钢板B尺寸一致，厚度15mm）和直径为110mm，厚度为10mm的圆形压板钢板共同构成主板。橡胶垫板位于圆形压板与主板钢板之间，通过直径14mm的螺栓进行紧密连接固定。使用时，压板钢板刚好进入沉箱进水口，而橡胶垫板则刚好与沉箱外表紧密接触，有效地进行控制进水，密封性能好。合页板设计：合页板采用厚度为10mm的钢板（尺寸为300mm*95mm），15mm厚的橡胶垫板A（尺寸与合页钢板一致）以及合页共同构成。橡胶垫板A通过胶水与合页钢板粘结在一起，再通过螺栓拧紧固定在沉箱进水口上方。合页板与进水口主板通过合页连接，可有效形成两板的开关活动能力。阀板开关柄设计：采用1m长的角钢（规格为40*40*5）作为阀板开关柄，开关柄与阀板主板通过焊接连在一起，在开关柄末端进行开孔，孔径为20mm，末端孔通过绑定尼龙绳并引至沉箱顶预留钢筋处。在沉箱进水控制时，只需要操作人员站在沉箱顶拉紧或放松尼龙绳，即可进行沉箱进水控制。阀板式进水口优点：相比传统转盘水阀，阀板式进水口通过打磨平顺沉箱进水口位置，在沉箱下潜时由于沉箱内外水头差，外水压通过橡胶垫板压紧沉箱进水口，密封性能好。在沉箱出驳安装施工时，以往传统水阀进水控制全靠潜水员进行控制，需要配备数个潜水员下水拧紧或拧松转盘进行开关控制进水，程序较为复杂，且容易导致每个格仓水量不一致。而阀板式进水口，只需要在进水口相应的位置沉箱顶上安排人员进行拉绳或松绳操作，在技术人员的控制口令下，立即能进行沉箱进水量控制，操作简单便捷，控制压载水速度快，沉箱格仓压载水量平衡，沉箱调平效果好，且不需要潜水员进行潜水作业。

4.结语

本文通过广东大唐国际雷州电厂配套码头工程沉箱出运安装施工中采用插销牵引出运及可拉阀板式进水口压载安装的优化工艺，主要通过卷扬机、装载机等实现机械化出运施工，人工拉绳控制调平压载水，节约人力的同时提高施工效率，达到降低成本提高效率的双重效果，为出运安装沉箱等类似施工提供一定的经验。

参考文献：

[1]江正荣.建筑施工计算手册.北京：中国建筑工业出版社，2018.

[2]中交四航局施工工艺作业指导书（CTG-20150130）.

作者:王超 肖诗廉 单位:中交四航局第三工程有限公司