沉箱出运、运输及安装施工方案

西气东输二线大铲岛枢纽站陆域形成工程码头工程沉箱出运、运输及安装施工方案编制单位：中交一航局第五工程有限公司西气东输二线大铲岛枢纽站陆域形成工程项目经理部编制：技术负责人：编制日期：1编制说明1.1编制依据：1.1.1中交第四航务工程勘察设计院有限公司《西气东输二线大铲岛枢纽站陆域成工程施工图纸》；1.1.2《西气东输二线大铲岛枢纽站陆域形成工程施工组织设计》；1.1.3《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）；1.1.4《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）；1.1.5西气东输二线大铲岛枢纽站陆域形成工程水工结构施工图设计说明及施工技术要求；1.1.6我公司质量、环境、职业健康、安全管理体系文件；1.1.7本方案适用于沉箱出运、运输及安装。1.2简要说明：本施工方案是西气东输二线大铲岛枢纽站陆域形成工程码头工程沉箱出运、运输及安装施工生产过程控制的指导性文件，旨在明确各个环节的施工方法、措施、程序和标准，贯彻执行设计意图，确保施工生产顺利进行，从而达到提高工程质量、加快施工进度、降低工程成本、保证安全生产的综合目的。2工程概况2.1简述西气东输二线大铲岛枢纽站陆域形成工程码头工程沉箱共计27座，在我公司东莞预制场预制，沉箱采用单列台车横纵移，起重船起吊沉箱到自航驳船上，自航驳船运输的出运工艺运输至施工现场，现场采用起重船吊装。2.2主要工程量及参数沉箱主要设计参数见下表（表中尺寸单位为米）:沉箱型号外型尺寸(长×宽×高)舱格尺寸、数量单座砼量(m3)单重沉箱数量CX17×5.18×6.14.28×2.6×260.64152t11CX27×4.94×5.24.04×2.6×251.34129t6CX37×5.18×5.24.28×2.6×256.681422CX47×5.18×6.14.28×2.6×260.6414682.3气象2.3.1一般风况本区域属于南亚热带海洋性季风气候。强风向为ESE，次风向为ENE向及E向；2.3.2雾全年雾日多出现在冬春两季，其中尤以2月、3月份雾日最多，6～11月雾日少见。水文特征2.3.3潮汐与水位潮型及主要潮位特征值本港潮汐类型属规则日潮港区。潮位特征值如下（以当地理论最低潮面起算，下同）：最高潮位3.04m最低潮位－0.29m平均高潮位2.39m平均低潮位1.02m平均潮差1.37m涨潮平均历时6:17落潮平均历时6:17设计水位设计高水位：3.04m（高潮累积频率10％）设计低水位：0.41m（低潮累积频率90％）极端高水位：4.14m（50年一遇）4.89m（100年一遇）极端低水位：-0.29m（50年一遇）3施工工艺及施工方法3.1沉箱出运施工工艺及施工方法3.1.1工艺流程图沉箱检查验收合格→沉箱顶升→抽去横移沟槽上部盖板→横移车就位→落顶→沉箱横移→沉箱顶升→横移车换为纵移车→沉箱纵移→起重船、驳船驻位→起重船起吊沉箱到自航铁驳上3.1.2施工工艺及施工方法⑴沉箱吊点、吊索具配置及受力情况因CX1型号沉箱最重，本次计算以CX1沉箱为例，其它型号沉箱吊环直径和吊环配置与CX1相同。①CX1沉箱自重单重=砼60.64m3×2.5t/m3+吊环0.25t×4（预估）+盖板1t=153.6t,根据《港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）》：重力标准值为Gk=153.6×9.8=1505.28KN，重力设计值为F=Gk×1.3=1957KN②吊点、吊索具配置及受力情况根据沉箱重量及施工现场作业条件，拟选用250t起重船，起重船作业时采用单钩起吊，吊索使用两根钢丝绳，钢丝绳串扣连接，吊环及钢丝绳布置见下图（图中尺寸单位为毫米），施工中必须保证吊环埋设位置精确。CX1吊环及钢丝绳布置平面图③吊环受力计算确定起重船钩头到沉箱顶口吊环底部的垂直距离为10米（图中尺寸单位为毫米）。前后墙吊点所受竖向力的合力如下图（图中尺寸单位为毫米）：钢丝绳1钢丝绳2吊钩位置吊环1吊环31957KN后墙吊点前墙吊点871KN重心位置1086KN根据吊环及钢丝绳布置图所示，取吊环1和吊环3连接的钢丝绳受力进行计算：∵吊绳需承受总力为：1957KN，沉箱左右对称∴P1＋P3所需承受的竖向力为1957/2=978.5KN；根据力矩平衡原理：3.164P1－2.536P3＝0解得：P1＝435.35KNP3＝543.15KN根据竖向力P1、P3求钢丝绳的斜拉力P1′、P3′：P1′=P1/sin(arctg(10/3.587))=435.35/sin(arctg(10/3.587))=462.511KNP3′=P3/sin(arctg(10/3.153))=543.15/sin(arctg(10/3.048))=567.822KN由于沉箱左右对称，钢丝绳串扣连接，可得：P1=P2,P1′=P2′；P3=P4,P3′=P4′，即吊环1与吊环2受力相等；吊环3和吊环4受力相等。【上式中，P1～P4为吊环所受竖直拉力，P1′～P4′为吊环所受斜向拉力】由于吊环所受的斜向拉力大于水平、竖向拉力，所以选择斜向拉力P1′、P3′做为吊环的配置计算。a吊环1配置计算根据《港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）》，单个吊环钢筋截面面积:A＝3F/2nfy，得：A＝3×462511N/(2×1×190)＝3651.403mm2R2＝A/3.14＝1162.867mm2R=34.1mm选用φ70圆钢吊环（实际施工选用φ75圆钢吊环）；【上式中，F为重力设计值，这里取吊环1所受的最大斜向力值P1′；fy为吊环抗拉强度设计值，根据《钢结构设计规范（GB50017-2003）》，各组吊环抗拉强度设计值fy：吊环直径d≤16mm、fy=215N/mm2；吊环直径d=16～40mm、fy=205N/mm2；吊环直径d=40～60mm、fy=200N/mm2；吊环直径d＞60～100mm、fy=190N/mm2。n为吊环设计计算数】验算：依据《混凝土结构设计规范（GB50010-2002）》，吊环截面需满足：在构件的重力标准值作用下，每个吊环按照2个截面计算的吊环应力不得大于50N/mm2，即Gk/(2nA)≤50N/mm2，即334860/（2×1×3.14×352）=43.528N/mm250N/mm2故配置φ70圆钢吊环满足要求。【上式中，Gk为吊环1所承受的沉箱自重标准值】b吊环3配置计算同理，吊环3：A＝3×567822N/(2×1×190)＝4482.805mm2R2＝A/3.14＝1427.645mm2R=37.784mm选用φ80圆钢吊环（实际施工选用φ85圆钢吊环）；验算：Gk/(2nA)≤50N/mm2，即417780N/（2×1×3.14×402）=41.578N/mm250N/mm2故配置φ80圆钢吊环满足要求。【上式中，Gk为吊环3所承受的沉箱自重标准值】④CX4沉箱吊环处混凝土抗冲切核算根据《港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）》：a吊环1、2处Flu=0.7×ft×2bm×ho/rd=0.7×1.71×106N/m2×2×0.3m×0.9m/1.1=587.6KN＞462.511KN（吊环设计受力）b吊环3、4处Flu=0.7×ft×2bm×ho/=0.7×1.71×106N/m2×2×0.3m×0.9m/1.1=587.6KN＞567.822KN（吊环设计受力）（因CX4型沉箱无护舷基础外加厚，故吊环3、4处混凝土抗冲切计算按照最不利情况（前墙厚0.3m，无外加厚）进行计算）【上式中，Flu为受冲切承载力设计值；rd为结构系数，取1.1；2bm为距局部荷载或集中反力作用面积周边ho/2处的周长；ho受冲切有效高度；ft为混凝土轴心抗拉强度设计值】由上可知，沉箱吊环处混凝土抗冲切承载力大于吊环受力，满足吊装需求。⑤钢丝绳配置见下表：序号规格长度数量16×37×φ55mm20m4根钢丝绳与吊环采用80吨卡环连接，共4个。⑵施工准备①加工出运盖板。②加工吊环、钢丝绳。吊环采用热煨，加工时注意炉火温度和弯曲力度，防止产生裂纹。③检查进、过水孔位置是否准确，是否已经疏通，舱格内有无漏振等问题。将检查情况及时向质量技术人员反应，并做好记录。④沉箱起顶前，应对沉箱外形尺寸、表面缺陷、顶口平整度、钢筋吊环、大头螺母孔封堵、混凝土接茬缝、标识等情况进行严格检查验收。⑤沉箱在起顶前，对沉箱内外墙体进行全面观察检查，重点检查混凝土接茬缝、裂缝（如果有）、混凝土冷缝和明显不密实等处，发现问题，在沉箱起顶前处理完毕，以确保沉箱出运安全。⑥顶升平移前，需勘绘沉箱重心的平面位置，并标示在沉箱底板的边缘，以便控制沉箱上驳装载的位置。⑦沉箱拖航前，应对气象、水文、海况进行调查，及时掌握有关预报资料，根据气象、水文、海况条件确定启航时间。⑧预制场在沉箱出运的前一天，应通知项目部、船舶施工处及其他相关单位，并告知预计出运时间，以便各单位做好准备工作。⑨沉箱起顶、横纵移前应对千斤顶、顶推器、油泵、纵移车和轨道、吊具、索具及船机设备等进行全面检查，确保完好且无障碍物，以保证安全。由于使用步行式顶推系统，所以施工前一定要检查轨道有无障碍物及轨道安装固定情况。测量人员要在出运前检测钢轨是否超出规范要求，并通知相关人员。纵移操作过程中，要注意行进速度，设专人跟踪查看车体运行情况。⑶沉箱横移①沉箱重心在横移轨道中心线上。允许偏差2厘米。②在纵移区非承压区域铺放2米宽、3厘米厚钢板，钢板与纵移道平行放置，沉箱在纵移区非承压区的起顶位置与钢板中心线重合。③在纵移区，对应沉箱出运时的前后墙位置布置好钢支墩与千斤顶。保证横移过程中，横移车每侧支点不少于两点，且沉箱底与支墩顶的高差控制在2～5厘米范围以内。④平台区布顶沉箱下布设4台千斤顶，同步顶升。千斤顶上部沟盖板必须为带加强板的沟盖板。千斤顶位置尽量靠近外墙轴线。由测量人员对千斤顶位置进行校对。⑤4座千斤顶通过一台油泵控制。油泵连接其它要求同前文。⑥顶升过程控制同前文。⑦将一节端头横移车用叉车拉入横移沟内。⑧落顶同前文。⑦顶推系统就位安装。⑧顶推横移启动液压顶推系统，以1.5m/min的速度顶推重载横移车至纵移区。沉箱重心在纵移轨道中心线上。⑷沉箱纵移①纵移前，撕下沉箱底板原纸及油毡纸，检查有无漏振等现象。做沉箱底板渗水试验。所有混凝土缺陷必须在沉箱起吊上驳前修复并养护到设计强度。②沉箱在纵移区采用3台千斤顶起顶。两台千斤顶位于承压区，1台千斤顶位于横移道轨道梁上。③起顶，抽出横移车。当沉箱需要存放时，将沉箱落到钢混支墩上。钢混支墩在承压区设两个，横移道轨道梁上设1个。当沉箱不需要存放时，横移车从沉箱下抽出后，拉进改制后的纵移车，落顶。顶推前移至码头前沿。纵移车进车示意图如下：④沉箱起吊200吨自航式起重船在出运码头前沿驻位，1300吨驳船在起重船后面一侧驻位。用30吨门机起吊出运盖板到沉箱上。起重人员通过软梯爬到出运盖板上，系好安全带。将钢丝绳挂到起重船钩头上，起吊到沉箱上方，盖板上起重人员用80吨卡环将钢丝绳与吊环连接到一起。盖板上起重人员沿爬梯从沉箱上爬下。起重船缓慢起钩，将沉箱吊起。两钩头起钩速度要同步，保持同一高度。当沉箱底离纵移区混凝土面高度约1.5米时停止起吊。起重船退出出运码头坞坑，将沉箱放到1300吨驳船上。3.2沉箱运输、安装施工工艺及施工方法3.2.1工艺流程图3.2.2施工工艺及施工方法沉箱在预制场预制完成砼达到设计强度（100%）后出运，由预制场负责出运至坞坑并吊装上驳，吊装采用200t起重船起吊，1300t驳船运输。由于小沉箱单座最大重量为152t，1300t驳船一次可运输6座。沉箱运输前，考虑起重船在装载过程中的稳定及在不同装载情况下的抗风浪能力等。沉箱上驳后应确保重心与驳船中心线重合，并检查沉箱是否垂直坐落，有无倾斜，并及时调整。吊装利用事先预埋的吊环与钢丝绳连结牢固后起吊至驳船，施工中所采用的绳索及吊具由主办技术人员计算，经总工审核后确定。复查所有加固措施完好后通过海域主航道拖运至码头施工现场直接进行安装。驳