柬埔寨西哈努克港 3×135MW 燃煤电厂工程起重船吊扶沉箱出运安装工艺

倪景军，陈运涛，张宇，杨胜玉

（1.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066002；2.中交天津港湾工程研究院有限公司，

港口岩土工程技术交通行业重点实验室，天津市港口岩土工程技术重点实验室，天津 300222）

柬埔寨西哈努克港 3×135MW 燃煤电厂工程起重船吊扶沉箱出运安装工艺

倪景军1，陈运涛2，张宇1，杨胜玉1

（1.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066002；2.中交天津港湾工程研究院有限公司，

港口岩土工程技术交通行业重点实验室，天津市港口岩土工程技术重点实验室，天津 300222）

国外项目中大型沉箱的预制、出运在设备资源匮乏的条件下是一个较大的难题。以柬埔寨燃煤电厂工程为例，介绍围堰内预制沉箱、起重船吊扶沉箱工艺，克服了传统出运方式的局限性，在没有沉箱预制场和专用出运设施条件下实施了沉箱预制和出运；介绍起重船吊扶沉箱过程中吊点设置、密封处理、没顶沉箱安装过程中的计算及施工关键技术。该工程的成功实践，可为国外大型沉箱的预制和出运安装提供借鉴。

起重船吊扶；沉箱密封处理；没顶安装

1 工程概况

柬埔寨西哈努克港 3 × 135MW 燃煤电厂工程位于柬埔寨西哈努克市（ Sihanoukville）西哈努克港以北约 15 km，苏基密（Sokimex）原油码头以北4 km 处海岸。本工程规划设计容量 7 × 135 MW燃煤发电机组，本期设计容量为 3 × 135MW 抽凝式发电机组，主机排汽冷却采用海水直流冷却方式。电厂取水头部所处海域，海水平均温度为29 ℃，海水最低温度 23 ℃，最高温度 32.5 ℃。海水取水头部位于电厂西北侧，距海岸约 1 000m处海域取水，冷却后的海水排入电厂东侧海域，海水温度按照30℃设计。

取水工程位于电厂西侧，陆域与直流取水水泵房相接，向海域延伸至-7m 等深线。取水管线全长 1 384m，其中陆上部分为 388m，水上部分为 996m；分单孔箱涵取水线及双孔箱涵取水线，单孔箱涵高 4.3m，海侧连接 A 型取水头沉箱；双孔箱涵高 3.7m，距取水位置 60m 位置开叉分为 2条单孔箱涵线，海侧连接2个B型取水头沉箱。A 型取水头沉箱尺寸为 9.0m × 9.6m × 11.65m，空 载 重 569.7 t； B 型 取 水头 沉 箱尺 寸 为 9.0 m × 9.0m × 11.65m，空载重 554 t（见图 1 ）。

图1 A型取水头沉箱平面、立面图Fig.1 Plan and elevation drawing of A intake caisson

两种型号取水头沉箱内部结构形式相同，底部设置 1 道高 1.15m 的十字交叉墙；交叉墙上方间隔 1.3m 依次分布 5 道十字交叉梁；沉箱顶部有厚度 15 cm 的现浇混凝土盖板，将沉箱顶口密封；沉箱在四面外墙分别设置2个进水口，底部设置1个出水口。

2 方案比选

传统大型预制构件出运形式为半潜驳出运、滑道溜放出运、气囊出运等，然而柬埔寨地区无大型起重设备且无大型构件预制场地，不具备上述出运条件。通过认真分析工程特点，对不同的沉箱预制出运方案进行分析研究，结合柬埔寨当地施工资源相对匮乏的实际情况，积极与设计单位沟通，综合考虑各方案的优缺点，以选择最合理的方案用于本工程。施工现场配置有1艘用于箱涵安装的 200 t起重船，所以方案比选在使用本起重设备的前提下进行。

2.1 方案一

沉箱预制采用水上接高，首先在临近出运码头的预制场完成沉箱底座预制，采用起重船将沉箱底座吊至接高台座上，共分3次水上接高，水上接高台座采用抛石基床结构，每次接高位置以满足 200 t起重船吊扶为原则，3 次接高整个过程均需水上进行。

2.1.1 优点

1） 水上接高预制工艺成熟，施工风险较小；

2） 可直接选择水深合适的位置进行接高预制，不需进行航道疏浚。

2.1.2 缺点

1） 水上接高预制施工受海况影响较大，施工周期较长；

2） 水上施工的施工质量不易得到保证；

3） 使用的船机设备较多，施工成本高；

4） 水上施工存在较大的安全不利因素。

2.2 方案二

将取水工程水陆相接处施工围堰向海侧延伸100m，做好围堰的止水，在围堰内采用陆上施工将基槽施工至箱涵安装底标高 （浇筑 30 cm 混凝土垫层），沉箱预制在围堰内进行，预制完成后进行压载，利用 200 t起重船吊扶沉箱至安装位置。

2.2.1 优点

1） 陆上进行沉箱预制混凝土质量和钢筋绑扎质量有保证；

2） 围堰内施工不受海况影响，操作方 便，施工效率高，施工工期短；

3） 陆上施工安全控制措施容易得到保证；

4） 因伸向海侧的 100m 围堰位置岩层约 5m厚，将该部分水上施工改为陆上施工，大大降低了工程成本。

2.2.2 缺点

1） 围堰止水是关键，因该部分围堰推填深度在6m左右，围堰止水难度较大，如一旦围堰漏水，存在较大隐患；

2）起重船吊扶需一定水深，需要专门进行航道疏浚。

2.3 比选结果

综合考虑当地资源、施工进度、质量、成本、安全等各方面因素，最终确定采用围堰内预制沉箱、起重船吊扶至安装位置的方案。

3 沉箱吊扶相关计算

吊扶起重船采用越南船 YETKIEU P3 号，船长 40.5m， 船 宽 20.8m， 吃 水 2.5 m， 最大 吊 重200 t，吊高 24.5m，舷外跨距 13.2m。

3.1 沉箱压载及吃水计算

为满足沉箱出运时构件自身的浮游稳定，要求定倾高度 m 值大于 20 cm。计算浮游稳定时考虑内部残积水 30 cm，对沉箱压固体载荷，由于沉箱安装后需在内部浇筑水下混凝土，故固体载荷选择为混凝土。

经过计算确定最终出运时吃水如表1。

3.2 吊点设置计算

因沉箱顶口隔墙尺寸较小，不具备埋置吊环的条件。因此考虑在外墙埋置销子进行吊装的方案，单个沉箱设置 4 个吊点，吊点材质为 Q345直径 160mm 钢柱加工而成。

吊点对称布置，吊点距离沉箱底 5.8m。

吊点受力计算主要为验证销子的抗剪及抗弯能力。

1） 抗剪能力计算

式中：FQ为吊装分钢丝绳作用于销子上的垂直分力；SZ为面积矩，SZ=d3/12；Iz为惯性矩，Iz= πd4/64；b 为截面的直径。

得：tmax=19.5MPa。

根据最大拉应力与许用拉应力的关系，因此τmax≤ [τ]，满足要求。其中： [τ] 为许用切应力。为许用抗弯应力，Q345钢柱 [δ]=230MPa， [τ]=132.8MPa。

2） 抗弯能力计算

M=FQ×L

按销子可能出现最大弯矩进行计算，力臂为8 cm。满足弯矩的条件为：

M/Wz≤ [δ]

式中：L为销子探出外墙的长度；M 为对销子 的 弯矩 ；Wz为 弯 曲截 面 系 数 ，Wz= πd3/32 =401 920 mm3。

M/Wz=58.5MPa ≤[δ]=230MPa，满足要求。

3.3 吊索具设置计算

用于本工程的吊索具共分为以下3个主要部件：

吊装主钢丝绳：与起重船主钩相连接的主绳采用直径 80mm 钢丝绳，长 11m。

吊装分钢丝绳：与沉箱销子相连接的副绳采用直径 52mm 钢丝绳，长 10m。

吊装架：连接主绳与分绳，确保分绳在沉箱顶口位置的垂直受力。

吊装架中间设置剪刀撑，四周用型钢设置边框。如图2所示。

图2 吊装架平面布置图Fig.2 Layoutof lifting frame

吊装架斜向支撑与竖向支撑梁交接点，设置4个吊点，用于起吊吊装架。

吊装架制作材料采用柬埔寨当地30号工字钢加工制作。工字钢特性如表2。

表2 柬埔寨 30号工字钢特性Table 2 Characteristicsof No.30 I-section steel in Cambodia

1） 压弯构件

轴心抗压计算 σ1：

σ1=F横

自身重力引起弯矩计算 σ2：

构件内力计算见表3。

表3 构件内力计算Tab le 3 In ternal force calculation of com ponents N·mm-2

σ1+ σ2< σ，满足要求。

其中：F横为吊装主钢丝绳水平分力；g 为重力加速度；l为构件长度；M 为构件弯矩；W 为构件净截面模量；σ 为 170 N/mm2。

2） 压杆稳定

压杆稳定计算公式如下：

柔度：λ = μL/i

稳定许用应力： [σ]= Ψ × σ

得 σ1+ σ2< Ψ × σ，满足要求。

其中：μ为杆件的长度因数；L为杆件的实际长度；i为惯性半径；Ψ 查表为 0.757。

4 沉箱密封处理

4.1 进水口、出水口密封

沉箱上部设置8个进水口，下部设置1个出水口，沉箱出运以及安装时需控制内部进水量，故需将全部窗口进行密封处理。

预制沉箱时，将窗口周圈 20 cm 位置间隔50 cm 预埋 φ20 mm 圆台螺母（ 见图 3 ）。使用8 mm 厚、200mm 宽的橡胶板和直径 25mm 的橡胶棒做密封材料，密封板安装时要保证每个螺母都拧紧

图3 窗口密封示意图Fig.3 Sketch ofw indow sealing

封窗板结构：

封窗板板面为 10mm 厚钢板，背后横肋、纵肋采用柬埔寨当地 40号工字钢，纵肋贯通无断开，横肋断开与纵肋焊接。

4.2 沉箱顶部盖板密封

为满足沉箱吊装和沉箱没顶安装的要求，需要在盖板顶口设置方形孔，同时方形孔上部需设置烟囱式止水围囹，止水围囹主要有以下作用：

1） 满足吊装钢丝绳穿入沉箱内部吊点的要求；

2） 满足沉箱没顶安装的要求，起到止水作用；

3） 止水围囹顶口设置操作平台，满足测量定位的需要。

止水围囹结构板面采用8mm厚钢板，背后采用 10号槽钢做板肋，连接处均为满焊。围囹底部通过预埋螺栓与沉箱盖板固定，底部钢板和盖板之间采用橡胶板和橡胶棒做止水处理。

5 沉箱出运施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

施工工艺流程为：加长止水围堰→围堰内进行岩石爆破→施工沉箱底胎→沉箱预制→沉箱密封处理→围堰拆除至出运标高→起重船驻位→起重船挂钩→取水头沉箱抽水起浮→沉箱出运→沉箱没顶安装。

5.2 主要施工方法及操作要点

5.2.1 加长围堰止水施工

本方案的实施是在加长围堰内进行的，因此围堰止水是方案成功实施的前提。围堰止水施工主要采取 2 个措施：1） 采用渗透系数极小的红黏土作为围堰的主体，外侧采用块石护面以确保围堰不被海浪淘涮；2）在围堰内侧铺设两布一膜的土工膜作为止水材料，土工膜铺设后在其上覆盖海砂以防止土工膜被破坏。围堰使用时间约为100 d，中间经历了岩石爆破、海浪淘涮等外在因素的考验，证明围堰止水效果良好，达到了预期效果。

5.2.2 围堰内沉箱抽水起浮

沉箱挂钩完成后，采用潜水泵抽水至内部水深 2.5m 时，起重船缓慢起钩。起钩过程中确保副钢丝绳底口始终紧贴销子内侧，使各吊点受力均匀。起重船缓慢加力至 80 t时，如沉箱仍不能吊起，继续抽水至残积不能抽出为止。注意抽水过程中始终保持 80 t吊扶力，因沉箱自身是稳定状态。如至此状态，沉箱仍不能吊起，说明沉箱底部存在真空，具体受力情况不易确定。因此采取夯锤锤击沉箱四周以解决真空吸底问题，锤击完成后在起重船 80 t吊扶力下沉箱顺利起吊。为减少沉箱出运通道的疏浚量，将起重船吊扶力加至 176 t，此时沉箱吃水 5.6m，沉箱顺利吊出。

5.2.3 沉箱出运、没顶安装

沉箱出运图见图4。

图4 沉箱出运图Fig.4 Caisson shipment

沉箱出运通道宽度为 16m，两侧富裕宽度各3m，采用起重船绞动自身锚缆进行移动。起重船前缆绳长 300m，前锚绳长 300m，后锚绳长 500 m，而沉箱移动距离约为 900m，因此在沉箱出运过程中，需设置两处临时沉箱存放点，以满足起重船在重新起锚、下锚过程中沉箱的临时寄存。临时存放点采用抛石结构处理，起重船移动至此位置后，将沉箱放下，轻微碰触基床，然后将四口锚缆依次收起、抛下。

沉箱移动至安装位置后，指挥起重船缓慢卸力，待起重船吊扶力为 30 t时，停止卸力；利用潜水泵向沉箱内注水，沉箱继续下降，直至起重船吊力约为 170 t左右，重复卸力、注水。在沉箱距离抛石基床 50 cm 时，停止注水，保证起重船吊力约为 100 t，测量人员在操作平台上使用 GPS进行精确定位，定位完成后，缓慢下放吊钩，使沉箱直接落于基床之上。

6 结语

本工程在机械设备不足、缺乏大型预制场地的情况下，通过施工方案的比选，综合分析各施工方案的利弊，选用了围堰内预制、起重船吊扶的施工工艺。工程实践证明，充分利用现有船机设备，大胆进行方案尝试，与传统大型预制构件出运相比较，大大降低了工程成本，该出运方式为以后类似施工提供了可借鉴的经验。

[1]JTS 167-2—2009，重力式码头设计 与施工规范[S]. JTS 167-2—2009，Design and construction code for gravity quay [S].

[2] 李福文.消浪孔沉箱的开孔封堵、溜放与安装施工技术[J].水运工程，2012（8）：191—194. LIFu-wen.Construction technique for perforation′s plugging and caisson′s launching and placing[J].Port&Waterway Engineering，2012（8）：191-194.

[3] 交通部第一航务工程局.港口工程施工手册[M].北京：人民交通出版社，1994. The FirstNavigational Engineering Bureau of the Ministry of Communications.Handbook for harbour engineering construction[M]. Beijing：ChinaCommunicationsPress，1994.

[4]JTJ283—1999，港口工程钢结构设计规范[S]. JTJ 283—1999，Code for design of steel structures in port engineering[S].

Floating crane lifting caisson shipment process of 3×135 MW coal-fired power p lant project in Cambodia Sihanoukville Port

NIJing-jun1，CHENYun-tao2，ZHANGYu1，YANGSheng-yu1
（1.No.5Eng.Co.，Ltd.ofCCCCFirstHarborEngineering Co.，Ltd.，Qinhuangdao，Hebei066002，China ； 2.CCCC
Tianjin PortEngineering Institute Co.，Ltd.，Key Laboratory of PortGeotechnical Engineering of the Ministry of
Communication，Key Laboratory of PortGeotechnicalEngineeringofTianjin，Tianjin 300222，China）

The prefabrication and shipmentof large caisson is difficultunder the condition of lacking for foreign equipment resources.Taking Cambodia coal-fired power plant project as examp le，this paper introduces the technologies of prefabricating caisson in the cofferdam and floating crane lifting caisson，overcomes the limitation of traditional shippingway， and realizes the possibility of caisson prefabrication and shipmentwithout precast yard and the special facilities for shipping.It introduces the calculating and key technique of construction of lifting point setting， sealing and submerging installation process over the floating crane lifting caisson operation.The successful practice of this project provides references for the prefabrication and shipmentof large caisson abroad.

floating crane lifting； caisson sealing； submerging installation

U655.54

B

1003-3688（2014）05-0048-05

10.7640/zggw js201405012

2013-12-17

2014-04-28

倪景军 （1980 — ），男，河北省衡水市人，工程师，从事港口工程施工管理工作。E-mail：njj1980@126.com