自动吊装设备【浅谈捆绑式沉箱吊装工艺】

　　 [摘 要] 因施工单位的浮船坞没有按计划到施工现场，工期比较紧张，施工单位采用现有的船机1200吨的起重船采用捆绑式吊装方法，此方法为国内第一次采用，实践证明该方法也是可行的。
　　[关键词] 沉箱 沉箱吊装 吊装流程
　　
　　一、工程概况
　　威海港国际客运中心搬迁工程（码头工程部分）位于威海港新港区杨家湾底，规划新港区Ⅱ突堤码头西侧。
　　本工程是重力式沉箱码头结构，包括建设5个客运滚装泊位，其中3万GT客滚泊位3个（1#泊位～3#泊位）、3万GT客运泊位1个（5#泊位）、2万GT客运泊位1个（4#泊位）。水工建筑物等级为Ⅱ级。
　　本工程水工建筑物主要尺度：水工建筑物包括西南突堤两侧的1#、2#泊位、东南顺岸的3#泊位、东北侧顺岸的4#、5#泊位。突堤总长度为240m，突堤两侧为2个3万GT客滚泊位，其中突堤西侧为1#泊位，突堤东侧为2#泊位；东南顺岸3#泊位长度为307.75m；港池东北侧顺岸泊位由南向北依次布置一个2万GT和一个3万GT滚装泊位，其中南端为4#泊位，北端为5#泊位，总长为471m。1#泊位～5#泊位前沿水深均为-9.00m，码头面高程为+4.00m。突堤码头根部1#泊位西侧和5#泊位西北方向各预留一个沉箱和两个沉箱，预留长度分别为14.53m和26.50m。5#泊位码头端部按1：1.5放坡，采用200～300kg块石护面。
　　本工程共包括123个沉箱。
　　二、本次沉箱出运情况
　　威海港国际客运中心搬迁（工程码头工程部分）共有沉箱123个，本次预制沉箱主要数据详见下表
　　 本次45个沉箱原计划采用浮船坞下水工艺，因施工单位浮船坞在外地施工，暂时不能来到威海，考虑到工期的因素，最后施工单位考虑用1200t起重船吊装本批沉箱下水。因本批沉箱未预留吊孔（关键是吊孔上部未配置吊筋），故不能采用第一批沉箱吊装工艺。最后确定用钢丝绳整体兜住沉箱底部的吊装工艺。
　　 三、沉箱吊装工艺
　　本工程沉箱预制场设在客运码头1#泊位向南150m处。沉箱预制场出运码头前沿150m范围内水深-5.0m,完全满足1200t起重船最大吃水要求。该预制场沿码头前沿线方向可利用长度100m，垂直于码头前沿方向可用长度140m，沉箱在预制场的平面布置如下：垂直码头前沿方向布置5排45个沉箱。垂直码头前沿的沉箱采用气囊平移至码头前沿，起重船吊装下水。
　　垂直码头前沿布置的沉箱采用气囊平移工艺。为气囊平移施工工艺考虑，采用H型钢组成的框架作为预制台座，为防止钢筋陷入砂层内，气囊平移沉箱时对气囊不利，采用竹胶板上面再铺牛皮纸的方法。
　　为防止钢丝绳兜底时破坏沉箱底部棱角，需在沉箱底部设8个钢护角；同时为防止钢丝绳磨损沉箱顶部，需在沉箱上部设置钢吊架，改变钢丝绳的受力方向。
　　1、沉箱钢护角
　　沉箱钢护角采用厚度20毫米钢板焊接而成，钢护角长宽600毫米，设置8个钢护角。为防止钢护角磨损钢丝绳，在其外部焊接壁厚10毫米的钢管（钢管一分两半，每个钢护角用其一半）护边。
　　2、吊装钢丝绳
　　沉箱的吊装采用钢丝绳兜底方式，钢丝绳的选择非常重要。为充分利用现存钢丝绳，拟通过250t和350t卡环连接¢100和¢120钢丝绳的方式兜底吊装。见下示意图
　　
　　钢丝绳受力验算：D型沉箱重量700吨（包含上部1.2米加高墙）,单根¢120钢丝绳承受拉力700/4=175吨，¢120钢丝绳额定荷载240吨，4根¢120钢丝绳满足吊装要求。
　　每根¢100钢丝绳额定荷载80吨，两根4股¢100钢丝绳可承受拉力320吨，大于实际拉力175吨，满足吊装要求。
　　单根¢100钢丝绳长度50米，单根¢120钢丝绳长度30米，钢丝绳挂起重船吊钩处离沉箱底部高度38米。
　　3、吊装吊架
　　为避免在吊装过程中对沉箱上部造成损坏，吊装沉箱时，设置钢吊架改变钢丝绳受力方向，吊架采用40＃工字钢焊制而成，平面尺寸8.00×8.0m。吊架离沉箱高度为13.5m，吊钩与吊架的垂直距离约为16.5m。吊架尺寸详见下图
　　
　　钢吊架起改变钢丝绳受力方向并支撑由此产生的水平挤压力的作用。钢吊架与主钢丝绳间无连接，通过Φ32细钢丝绳挂在起重船吊钩上。
　　4、吊装工艺流程
　　（1）起重船停靠沉箱预制码头，起重船垂直于码头前沿定位。船艏两缆系在码头上，船尾两缆抛锚固定。
　　（2）起重工将吊架及ф120钢丝绳安装到位，并将ф100钢丝绳穿过沉箱底部,钢护角固定到ф100钢丝绳上；
　　（3）起重船吊钩定位于吊架正上方后，起重指挥人员指挥起重船落钩，至ф120钢丝绳琵琶头离地面0.5m左右，起重工将主吊索ф100钢丝绳和ф120钢丝绳通过大卡环连接起来，之后指挥起重船缓慢起钩，并校正钢护角位置，使其正好卡在沉箱棱角上。
　　（4）起重指挥人员指挥起重船继续缓慢起钩使钩头至离地面38m左右，此时沉箱基本离开地面。
　　（5）起重指挥人员指挥起重船缓慢起钩至沉箱底部离地面1.0m左右，向后缓慢向后移船至吊装沉箱离预制场码头前沿5-10m，缓慢落钩使沉箱落于水中1~2m起重船开始向船右侧绞锚至1#泊位前沿的港池内（港池水深-9.5m），沉箱出运人员上沉箱开阀门向沉箱内灌水调整浮游稳定。
　　（6）调整好沉箱浮游稳定（A型吃水约9.2m、D型约7.6吃水m），指挥起重船继续落钩，至钢护角触到港池底部，沉箱挂拖轮拖带至存放地点。
　　（7）起重船起钩绞锚至预制场码头前沿就位进行下一个沉箱出运。
　　四、施工情况及功效分析
　　由于本工艺以前国内从没有用过，因此，本方案提出后，受到很多人的质疑，笔者做为监理人员，也是与公司专家多次商讨此方案是否可行。最后，监理单位与施工单位商量后，决定先试验一个，看看效果如何，7月10日，第一个沉箱在大家的关注下顺利下水。7月11日，两个沉箱顺利下水，随着工人对本工艺的熟练，每天正常出运沉箱3个。7月19日，一天出运沉箱4个，到28日，此批45个沉箱全部出运完毕。本次沉箱吊装工艺，经实践证明不仅加快了沉箱的出运速度，同时也减少了施工单位的施工成本，一个沉箱的出运费用比用浮船坞能节省1.4万元。
　　五、结语
　　该吊装方案刚提出时，受到很多人的质疑，笔者作为监理人员，如果同意施工单位此方案的话，可能对此方案带来的不利后果要承担一定的责任，因此笔者也是于公司老专家多次商讨，查阅相关资料，最后勉强同意试试此方案。此方案大家担心的大多是这一个问题，那就是沉箱吊起时，对沉箱的前、后趾的受力问题，担心沉箱前后趾会受到破坏，实践证明这个担心是多余的。笔者再想如果不是施工单位的浮船坞因事来不到现场；如果不是甲方工期催的紧的话，施工单位也不会用此吊装工艺，所以说很多新的发明，都是被逼出来的。可以说本次吊装工艺不仅在费用上比用浮船坞节省不少，同时在时间上也节省不少，一般浮船坞正常情况下一天最多能出两个，而此工艺一天最多可出4个，当然此工艺也有它的缺点，那就是对海况要求比较高，海底必须没有浪涌，同时风必须小于等于3级。大家以后在工作中如果碰到类似的情况，可以参考此工艺。
　　

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