深水基床整平及沉箱安装施工工艺探讨

林志颖 杨成龙

摘 要：文章介绍了国外某码头工程后方吹填陆域的挡土墙，总计18个沉箱，利用液压整平架、浮吊进行沉箱基床整平及沉箱安装的施工过程，总结概括了在利用液压整平架、浮吊进行沉箱基床整平及沉箱安装施工过程中的要点及应注意的问题，提高了施工效率，满足了工期及规范要求，保证了工程建质量。

关键词：基床整平 沉箱安装 沉箱安装

1.工程概况

本工程为泛地中海工程公司以色列阿什杜德港码头及防波堤项目，沉箱位于Q28码头后方，是码头后方吹填陆域的擋土墙，单个沉箱长24.5m，宽14.2m，高17m，其中沉箱底板厚1m，总计18个沉箱，每个沉箱约3500t，沉箱基床长440m，宽20m。由于当地施工区域波浪条件恶劣，作业条件差，而沉箱基床整平及安装对天气条件要求极高，作业窗口少，且冬期季风期持续4个月不能进行施工，这样就造成了沉箱基床整平和安装工期十分紧张，此外当地潜水员没有沉箱基床整平相关的经验，施工效率低下且达不到规范要求，为了满足工期及规范要求，该项目采用了液压整平架、浮吊进行基床整平及沉箱安装的施工方案。

2.沉箱基床整平和安装施工准备

根据沉箱的尺寸和重量，该工程的核心装备为希腊Spanopoulos公司的液压整平架，长20.5m，宽9.5m，最大整平水深20m；液压整平架配套80t机械制动浮吊，400t开底驳各一艘；沉箱安装配备一艘1000t左右的浮吊，2台5t的可移动式卷扬机，8台40m3/h的潜水泵，2500HP拖轮一艘，交通船一艘，锚艇一艘，各自配备足够的缆绳和钢丝绳。

沉箱基床整平及安装有以下步骤：（1）基床抛石及粗平；（2）安装整平架精平；（3）沉箱出运及安装。

3.施工工艺

3.1基床抛石及粗平

基床抛石及粗平是施工的第一步。沉箱基床先进行疏浚施工，待疏浚完成后针对疏浚后的基槽进行多波束测量，然后利用开底驳进行定位抛石，抛石前根据开底驳船型以及测量报告，建立方格网进行抛石，在抛石过程中，准确控制抛石总量。

待抛石完成后，将机械制动浮吊平行定位于基床上方进行粗平，粗平时基床平均顶标高控制在设计顶标高以下30cm，结合实时的潮位（以色列当地潮差约为50cm），计算出粗平顶标高水深，并按照计算出的水深在吊车钢丝绳上做好标记。

首个沉箱基床位采用双GPS对浮吊进行建模定位粗平，每次粗平约20m（沿着沉箱长边方向），粗平结束后进行多波束测量，对高出控制标高的区域进行移除，确保粗平区域标高均低于基床设计顶标高，此外严格控制液压整平架4个支座区域的碎石标高，避免支座处标高过低导致整平架安装之后，支座剩余行程无法满足液压整平架调平工作。

3.2安装整平架精平

（1）液压整平架的安装及调平

在浮吊上将整平架的4个支座调至相同的行程，并将注料管调至整平架中心处，确保整平架起吊时平衡；然后将整平架吊至整平区域上方，缓缓下放整平架，同时利用4个支座上预先设定好长度的浮标，先对整平架进行定位，并检查整平架4个支座是否固定稳定，以防发生塌陷，导致无法进行整平架调平工作；最后进行整平架精平，分别将注料筒移至整平架4个支座处，利用全站仪或水准仪测量注料筒顶口标高，调节液压支座，将每个支座处注料筒底口标高控制在基床设计顶标高。

（2）沉箱基床精平

整平架精平结束后，整理好相关的液压管及起吊缆绳，确保不会影响基床精平。

检查好各类机械后，将料斗安装到注料筒顶部，通过浮吊上的吊车对注料筒补充碎石，在调节浮吊上的整平架控制柜移动注料筒，注意注料筒移动过程中，注料筒内至少有一半的碎石，当注料筒走满整个整平架区域后，该区域整平完成，根据现场多波束测量结果，整平后基床的标高误差控制在±3cm。

整平结束后，在不调节液压支座的情况下，将整平架吊至浮吊上，切忌起吊过程中整平架发生横向移动，破坏整平好的基床。

3.3沉箱出运及安装

3.3.1沉箱出运

（1）沉箱浮游稳定性验算

沉箱出运前需计算沉箱浮游稳定性，沉箱出运主要有下面3类情况，定倾高度均需满足对应要求：短程出运，定倾高度m≥0.2m；长距离出运，定倾高度m≥0.5m；沉箱内填充固体，定倾高度m≥0.4m，此外考虑到本项目航道水深及通航安全，沉箱最大的吃水为11.6m。

加载后定倾高度m=定倾半径ρ-（重心距离Yo-浮心高度Ya）=1.196-（6.485-5.76）=0.471>0.4m。

因此沉箱加载砂子后，满足浮游稳定性。

（2）沉箱出运施工

为确保安全，沉箱出运前必须对出运航道进行水深测量，以便选择航行路线，避免发生搁浅。

沉箱出运前，将浮吊靠泊在待出运的沉箱旁边，并用缆绳将沉箱与浮吊进行固定，然后用水泵对沉箱进行排水，排水时根据舱隔的分布合理布置水泵，根据计算好的定倾高度和航道水深，控制好沉箱的吃水，并控制漂浮的沉箱平衡，然后连接沉箱与拖轮，将沉箱慢慢拖出堆存区域，同时解除沉箱与浮吊的连接。

3.3.2沉箱安装

沉箱出运及安装前需及时通知相关单位，保证施工时的安全。

将1000t浮吊定位在沉箱安装区域，注意布置好浮吊的锚位，以防影响沉箱靠泊；拖轮将沉箱慢慢拖行至浮吊安装区域，同时注意将航道范围内的所有锚缆松到海底，保证通航安全，通航时交通船及小型快艇随时观察沉箱情况，以防搁浅等状况发生；当沉箱航行至浮吊旁边，移动浮吊至沉箱边，迅速将沉箱四角的缆绳捆绑至浮吊上，稳住沉箱，操作过程中合理利用交通船及快艇。

沉箱稳定后，缓缓移动浮吊至沉箱区域，沉箱进入预定安装区域时，4个角落各安装1个进水泵、1个出水泵，以便调整沉箱平衡，利用沉箱上布置好的水泵注水下沉，同时首个沉箱可以利用双GPS进行定位，下沉过程中注意沉箱水平，并控制沉箱在誤差范围内，待沉箱着床后迅速注满水，保证沉箱稳定；后续沉箱可以根据已安装好的沉箱进行参照，远端利用单GPS定位即可，在上一个沉箱上布置好2台5t的卷扬机，对沉箱进行拖拽，并控制相邻沉箱之间间隙，同时利用GPS控制好沉箱轴线方向误差即可，第一个沉箱若超出误差，可以待第二个沉箱调整完成后，再调整第一个沉箱。

3.4沉箱基床整平及沉箱安装施工过程中注意事项

（1）液压整平架整平工艺受风浪情况影响较大，需在波高<1m的环境下进行施工，遇到大风大浪需暂停施工。

（2）沉箱安装受风浪影响较大，根据经验需在最大波高<60cm的环境下进行沉箱出运及安装，出运前要定期检查出运航道的水深，并且每次出运前观察好潮位情况，选择合适的时间进行拖航。

（3）沉箱出运过程中要及时通知相关机构及船舶，以防造成不必要的损失。

（4）相邻沉箱安装时，尽量避免沉箱之间的碰撞，以防破坏混凝土结构。

（5）安装完成后，安排潜水员对沉箱基床及沉箱进行检查，如果发现基床与沉箱之间存在空洞应及时填补，若沉箱发生损坏，及时进行水下修补。

4.结束语

综上所述，得出以下结论：

（1）采用液压整平架进行沉箱基床整平，大大提高了基床整平的效率和精度，为后续沉箱安装的工期和精度控制提供便利。

（2）液压整平架整平工艺颠覆了国内传统的潜水整平工艺，大大减少了潜水员的使用，进而降低了安全风险及成本，同时提升了整平精度。

（3）对工程的施工技术，只要认真分析不利因素，针对性地采用合理技术措施，制定可靠的施工方案、工艺流程，配备相应的技术力量和设备，工程建设既能达到高质量又能降低工程造价。

参考文献：

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