沉箱出运安装专项施工方案

中交一航局第二工程有限公司沉箱出运安装专项施工方案工程名称：漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程编制人：郭代明主管：吴立玉编制单位：中交一航二公司东山8#、9#泊位项目经理部编制日期：2009年5月28日漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-2-漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案一、工程概况漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程一期工程8#泊位共须出运安装沉箱24个。沉箱预制场在8#泊位的南侧约1000m。沉箱主要尺寸及工程量见下表：沉箱主要尺寸及工程量沉箱编号沉箱长度（m）沉箱宽度（m）沉箱高度（m）底板厚度（m）前墙厚度（m）后墙厚度（m）格仓尺寸（m）格仓数量（个）砼方量（m3）沉箱重量（t）沉箱数量（个）甲型8.077.9（9.5）10.20.550.350.303.61×3.54180441.021乙型8.077.9（8.7）10.20.550.350.303.61×3.54176431.21丙型8.077.9（8.7）10.20.550.350.303.61×3.54172421.42二、沉箱出运安装方案选择综合考虑沉箱预制、出运工艺以及施工工期要求等各方面因素，结合公司沉箱出运成功经验，确定采用“500t起重船吊运及安装沉箱工艺”。将沉箱用气囊和卷扬机移至预制场出运码头前沿后，由500t起重船1艘、抛锚艇1艘、拖轮1艘及配套吊安沉箱所需的吊索具进行沉箱吊运安装，从沉箱预制场吊起沉箱后，前往距离预制场约1000m的8#泊位施工现场安放沉箱到正确位置。500t起重船吊运及安装沉箱工艺流程：施工准备→沉箱水平移动至出运码头前沿→起重船拖往出运码头就位→起重船带缆、挂钩→稳定后沉箱吊运出海→起重船拖往安装现场→起重船安装沉箱。漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-3-三、起重船吊架及吊索具安排请参考附件1：《500t起重船吊绳、吊架示意图》。四、沉箱吊孔的设计与结构计算（一）沉箱吊孔的设计单个沉箱设计4个吊孔，吊孔由国标无缝钢管做成，沉箱前壁2个吊孔钢套管外直径为299mm，壁厚为22mm，长度350mm；沉箱后壁2个吊孔钢套管外直径为299mm，壁厚为22mm，长度300mm。沉箱吊孔的设计请参考附件2：《沉箱吊孔设计图》。（二）沉箱吊孔的结构计算1、计算依据：（1）《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）（2）《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267-98）（3）《港口工程施工手册》（上册）（交通部第一航务工程局编）2、计算参数（1）沉箱最大重量Gz=441t；（2）结构重要性系数0=1.0（一般港口的主要建筑物宜采用二级结构安全等级，对应0=1.0）；（3）荷载作用分项系数=1.3（结构自重为主时，分项系数应增大为不小于1.3，因一般情况下永久荷载作用分项系数=1.2，所以应将荷载作用分项系数提高到=1.3）；（4）动力系数K=1.5（吊重50t以上）；（5）沉箱砼标号：C35；（6）C35砼轴心抗压强度设计值cf=17.5MPa；（7）C35砼轴心抗拉强度设计值tf=1.65MPa；漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-4-（8）钢套管外直径D=299mm；（9）拟采用插销直径0D=200mm；（10）沉箱外墙壁厚B有350mm、300mm两种，取小值，B=300mm。3、吊孔处局部受压承载力计算单个沉箱设置4个吊孔，按3孔受力计算。作用在单个沉箱吊孔处的局部压力设计值：1044110[()]1.0[1.3(1.5)]286733ZGFK（kN）单个沉箱吊孔处的局部受压承载力可按下式计算：11n11.5cdffA（1-1）1bAA（1-2）式中：1f——局部受压承载力设计值（N）；d——结构系数，取1.1；——混凝土局部受压时的强度提高系数；——高强混凝土的局部受压修正系数，取1.0；cf——混凝土轴心抗压强度设计值（MPa）；1nA——混凝土局部受压净面积（mm2）,按“钢套管直径×沉箱壁厚”计算；1A——混凝土局部受压面积（mm2）；bA——局部受压时的计算底面积（mm2），可根据局部受压面积与计算底面积同心、对称的原则确定，一般情况取13bAA（B＞D）。综上：111331.732bAAAA3111.511.73217.529930037071037071.1fN（kN）因为：1F＜1f漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-5-所以：设置钢套管后，沉箱吊孔处局部受压已能满足承载能力极限状态要求，可不采取增加吊筋、设置钢筋网的措施。为保险起见，参照沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司的经验，设置适量的沉箱吊孔配筋，请参考附件3：《沉箱吊孔配筋图》。4、吊孔处受冲切承载力计算单个沉箱设置4个吊孔，按3孔受力计算。作用在单个沉箱吊孔处的冲切力设计值：0144110[()]1.0[1.3(1.5)]286733ZGFK（kN）单个沉箱吊孔处的冲切承载力可按下式计算：1010.70(2)utmysdFfuhfA（1-3）1122...sssnsnAnAnAnA（1-4）式中：1uF——受冲切承载力设计值（kN）；d——结构系数，取1.1；mu——距局部荷载作用面积周边0/2h处的周长（mm），对于沉箱壁取2600muBmm；0h——受冲切作用高度，按吊孔中心距沉箱上口的高度计算，取0h=2800mm；tf——混凝土轴心抗拉强度设计值（MPa）；yf——钢筋抗拉强度设计值（MPa），热轧II级钢筋取310MPa；sA——配置在同一截面内受力钢筋的全部截面面积（mm2）；nn——配置在同一截面内同种规格受力钢筋的根数，沉箱壁外侧水平受力主筋规格Φ16，间距@200mm,吊孔以上共配置2800/200=14根，沉箱壁内侧水平受力主筋规格Φ14，间距@200mm,吊孔以上共配置2800/200=14根；snA——单种规格单根受力钢筋的截面面积（mm2），Φ14取153.94mm2，漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-6-Φ16取201.06mm2。综上：14153.9414201.064970sA（mm2）110.70(1.65600280023104970)37251.1uF（kN）因为：F＜1uF所以：沉箱吊孔的设计已能满足受冲切承载能力极限状态要求。五、吊装索具设备计算（一）计算依据：1、《简明施工计算手册》（第三版，江正荣、朱国梁编著，中国建筑工业出版社）。（二）吊装绳索计算1、主吊钢丝绳验算沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司拟投入本工程的500吨起重船的主吊钢丝绳采用8×61+IWR、直径D为118mm的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R为1870MPa的材质制作而成。钢丝绳的容许拉力（安全荷载）按下式计算：1bSSK（1—5）bgSP（1—6）式中S——钢丝绳的容许拉力（kN）；bS——钢丝绳的破断拉力（kN）；gP——钢丝的破断拉力总和（kN）；——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，取0.80；1K——钢丝绳使用安全系数，钢丝绳作吊索无绕曲时取5；综上：（1）钢丝绳的截面积：223.1411181093444AD（mm2）；漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-7-（2）钢丝绳中全部钢丝的截面积：000.476109345204AkA（mm2），0k为钢丝绳的截面积折减系数（根据大量统计资料计算）；（3）钢丝的破断拉力总和：0331870520497311010gRAPkN；（4）钢丝绳的破断拉力：0.8097317785bgSP（kN）；（5）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：17784.815575bSSK（kN）共采用四根上述钢丝绳进行吊装，为安全考虑，计算时仅按三根钢丝绳同时受力进行计算。钢丝绳所承受的拉力设计值：044110[()]1.0[1.3(1.5)]286733ZGFK拉（kN）因为：F拉＞S因此钢丝绳是不安全的，应换选直径更大、强度更高的钢丝绳。按钢丝绳所承受的拉力设计值逆向推导钢丝绳的最小直径：（1）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：12867bSSFK拉（kN）；（2）钢丝绳的破断拉力：15286714335bSKF拉（kN）；（3）钢丝的破断拉力总和：14335179190.80bgSP（kN）；（4）当钢丝绳采用公称抗拉强度R为1870MPa的材质制作时，钢丝绳中全部钢丝的截面积：33010179191095831870gPAR（mm2）；（5）钢丝绳的截面积：009583201330.476AAk（mm2）；（6）钢丝绳的直径：4420133160.113.141AD（mm）。即：所选用的钢丝绳直径D不应小于160.11mm。如果将钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装（计算时按六根钢丝绳同时受力漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-8-进行计算），则钢丝绳的直径：2013344422113.213.141AAD（mm）。因此：沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司拟投入本工程的500吨起重船的主吊钢丝绳应采用8×61+IWR、直径D为118mm的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R为1870MPa的材质制作而成，共应采用四根上述钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装。2、分支钢丝绳计算分支钢丝绳采用四根钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装，因此其计算过程完全与主吊钢丝绳相同。分支钢丝绳应采用8×61+IWR、直径D为118mm的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R为1870MPa的材质制作而成，共应采用四根上述钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装。（三）连接卸扣计算（卡环计算）主吊钢丝绳与分支钢丝绳采用卸扣进行连接，总共采用4个卸扣进行连接，为安全考虑，计算时仅按三个卸扣同时受力进行计算。卸扣所承受的拉力设计值：2867FF拉拉（kN）因此，所选卸扣的安全荷重应大于2867kN，选用安全荷重为3000kN的卸扣。（四）插销计算插销采用长度650mm的国标钢材质制作而成，插销的详细图纸具体请参考附件4：《沉箱吊孔插销图》。插销有2个吊点，每个吊点承受的剪力设计值：28671433.522FV拉（kN）漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程沉箱出运安装专项施工方案中交一航局第二工程有限公司-9-插销的容许剪力（安全荷载）按下式计算：3[]10scAV（1-7）204sAD（1-8）式中cV——插销的容许剪力（kN）；[]——插销的容许剪应力（MPa），一般取不大于110MPa；sA——插销的截面积（mm2）；0D——插销的直径（mm）。综上：33304104104101433.5128.8[][]1103.141cVVD（mm）插销直径0D选用200mm。（五）绳卡计算（六）吊架计算吊架由四根直径为355mm，壁厚为12mm，最小屈服点强度为345MPa，许用应力为230MPa的钢管焊接而成，呈长方形，长方形的尺寸与沉箱的外形尺寸相适应，为7575mm×3860mm。该吊架仅起到撑开四组钢丝绳的作用，其本身不受沉箱重力的直接作用。该吊架受力最大的钢管所受轴向力为：435/4*sqrt((7.575/2)^2+(3.860/2)^2)*cos(atan(3.860/7.575))=20.59t20.59*1000*9.8/((0.355/2)^2-(