港口大型沉箱无掩护海域安装技术

刘赞旸

（中国铁建港航局集团有限公司第三工程分公司， 山东 青岛 266000）

经济持续发展之下，扩大了我国码头工程建设规模，既有码头的优质岸线已经得到深度开发，面对大量货品运输需求时存在运力不足的情况，码头建设逐步朝着外海发展[1]，所在区域海况更为复杂，沉箱规格也随之加大，针对此时的沉箱安装技术展开探讨极具必要性。

1 工程概况

某港口沉箱安装位于外海区，与天然岸线间距达1km以上，该处水深普遍达30m，所用沉箱规格为23.45m×15.95m×18.5m，重3613t，整个施工作业均采取浮游安装的方式。基于4200t半潜驳完成沉箱的运输作业，转移至施工现场后通过下潜坑下潜，在2台10t卷扬机设备的辅助下顺利牵引沉箱出驳，辅以固定措施，在施工现场为低平潮时基于灌水下沉的方式顺利完成沉箱安装作业。

2 施工流程

遵循如下流程有序完成各环节施工作业：沉箱转移至现场→半潜驳定位下潜→定位驳锚机牵引沉箱→沉箱进入基床→带缆定位→准确完成沉箱安装作业。

3 施工技术

3.1 沉箱安装

3.1.1 沉箱出半潜驳

根据现场实际情况，在高平潮时期水流处于相对平稳的状态的时候沉箱出半潜驳较为适宜。注重半潜驳下潜时间的控制，在高潮位前5h便要实行注水下潜措施，顺利完成沉箱出半潜驳施工作业。

3.1.2 沉箱悬浮

涨潮期间，若快要达到高平潮且海面风浪偏小时可启动半潜驳下潜，此过程中要灵活调节船体，使其达到水平状态后向仓井进水，遵循半潜驳匀速下沉的原则[2]。经过一段时间后若水漫上甲板面便要暂停加水作业，当半潜驳处于稳定状态后方可再次下潜。

施工现场安排专员指挥，密切分析半潜驳的下潜状况，注重对沉箱吃水深度的监测，针对实际情况确定合适的水仓灌水顺序，使得船体处于平衡状态。关于空载沉箱，在满足吃水深度为9.88m的要求后才具备起浮条件，考虑到浮游不稳定的特点，需要针对半潜驳采取持续性灌水措施，使其能够不断下潜，若进水孔水位超过6m高，此时在进水阀的辅助下能够展开灌水压载作业，若达到灌满状态便可将阀门关闭，随后再持续半潜驳下潜作业。检测沉箱吃水深度，若该值达到1.85m已满足沉箱起浮临界条件，不可再继续下潜半潜驳。该设备周边适配了交通船，安排施工人员通过驾驶交通船的方式做好现场检查工作，诸如尼龙绳与锚机连接等，各方面都满足设计要求后方可继续下潜。以现场风浪情况为准，若实际浪高达到了1m则不允许下潜，需随即将其上浮，待现场情况恢复稳定后方可再次下潜。

3.1.3 牵引出半潜驳

结束钢丝绳连接作业后可再次下潜半潜驳并检测沉箱状态，若起浮时（通常情况下沉箱吃水深度约11.39m）便可启动锚机，达到略微缩紧尼龙缆的效果，随后半潜驳再次下沉并到达甲板面，在此高度下沉箱将完全漂浮。此时现场技术人员检查施工状况，重点考虑沉箱倾斜度，经调整后使其达到平衡状态。

沉箱吃水深度不发生变化后，主管人员做好现场施工调度，引导驳上锚机操作手牵引尼龙缆，经此操作后缓慢推动沉箱，使其能够有效出半潜驳，分析实际工作中沉箱移动速度，针对缆绳松紧状态做灵活的调节。考虑到现场情况的特殊性，调节好沉箱出驳方向，应当与潮水方向相同，具体指的是退潮方向，基于此方式缓解尼龙缆拉力和提升出驳效率。经上述环节，若沉箱被完全引出半潜驳后标志已完成沉箱出坞作业，此时半潜驳可排水上浮。

3.2 安装沉箱

3.2.1 第一个沉箱粗安装

立足于现场施工状况，完成沉箱出驳作业后要求短边紧靠定位驳，此方式的优点在于省去了沉箱转向环节，基于定位驳移位的方式可顺利完成安装作业，但必须辅以合适的沉箱加固措施。基于此，项目部经分析后决定投入8条尼龙缆，将其分别连接至沉箱顶预埋环，以全面确保沉箱平稳靠驳。

基于上述提及的方式展开沉箱出驳作业，当其靠上方驳后要将1号、2号逻尾缆绳卸下，利用φ80mm缆绳处理沉箱从而实现与方驳锚机的稳固连接。在此之前施工人员需要精确标识沉箱位置，经计算后确定坐标，实行GPS定位的方法确保沉箱能够到达指定的安装位置，随后启动进水阀门持续向沉箱灌水，此处阀门的开闭需遵循同步性原则。经注水作业后若各隔仓灌水量大体相当，同时满足沉箱底板与基床间距为100cm的要求时同时将进水阀门关闭，在水泵的作用下合理调节沉箱四角使其处于水平状态，基于GPS技术初步掌握沉箱位置，相较于设计要求而言偏差若在50cm内需要向沉箱内再次灌水，此时沉箱再次下降，当其底面与基床顶面间距达20cm时可暂停灌水施工作业，施工人员拉好缆绳与手拉葫芦，精确测量四个角点，加之全站仪的支持展开沉箱安装作业。经检测后分析偏差，若控制在工程许可范围内需完全收紧缆绳与葫芦，运行沉箱水泵以达到向箱内灌水的效果，使得沉箱能够在短时间内下沉到基床处。检查沉箱的状态并在足够稳定后观测，明确其偏位情况，在满足设计要求后需持续灌水使得沉箱完全稳定；反之，若检测结果表明施工作业存在较大偏差需再次运行抽水泵，将存在于沉箱中的水完全抽出[3]。以实际水位情况为准确定临界起浮压载水深，在此过程中密切关注沉箱浮起状态，基于上述提及的方式再次安装沉箱。

3.2.2 第二件沉箱及以后的安装

展开沉箱粗定位操作，有序牵引沉箱靠驳，在定位驳锚机的辅助下将沉箱转移到指定的区域并启动加水阀，通过不断注水的方式使得沉箱下沉，在此过程中通过对潜水泵的调节确保沉箱处于平稳状态，当其下降到指定高度后需要适配4个10t手拉葫芦，将其设置在各沉箱接缝处并处理缝隙，沉箱注水下沉后若箱底与基床面间距达到1m，此时需要暂停加水作业且准确检测沉箱4个角，经调整后使其保持齐平状态。

结束粗定位后再次加水使得沉箱下沉，检测箱底与基床面间距，若介于0.3～0.5m区间内便要对沉箱采取精定位措施。

基于GPS检测并分析沉箱四角状态，诸如偏位情况、标高，以所得结果为准合理抽注水，科学控制各角标高误差；调节手拉葫芦，灵活改变沉箱接缝、偏位厚度，将误差控制在合理范围内。结束上述作业后再次向沉箱注水并在此过程中分析沉箱下沉状态。

当沉箱有效落于基床面后不可暂停注水作业，针对沉箱状态实行动态化检测，灵活调整注水速度以避免沉箱偏位现象，在各角点定位满足设计要求后需向沉箱内加水，最终该水位应与潮水位相同，满足此条件后便完成沉箱安装作业。

4 结束语

本工程中充分利用了平潮时间，在此阶段完成沉箱的出坞与安装作业，施工现场采取方驳迁移沉箱的方式，可省去起重船锚定位等环节，顺利完成了沉箱安装作业，经检测后得知各项指标的误差都控制在许可范围内，总体上施工效果良好，具有一定的参考价值。