港口航道工程沉箱施工技术

焦珂文 江苏宏穗水利市政工程有限公司

港口航道工程在施工中容易受到地形地势条件的影响，施工难度相对较大，从保证施工质量和施工效果的角度，需要选择具备较强可操作性的施工技术。沉箱施工技术作为一种相对成熟的技术，在港口航道工程建设中得到了较为广泛的应用，取得了理想的成效，也积累了丰富的经验，不过想要充分发挥技术的作用和优势，依然需要对施工技术的要点进行明确，做好相应的管理工作。

1.港口航道工程建设概述

港口航道工程是水运工程中一个非常重要的组成部分，也是实现大宗货物水路运输的前提和保障。港口航道工程可以分为两个组成部分，一是港口建设。在水运工程中，使用的交通工具是船只，而想要进行货物的装卸，船只需要有固定的停靠区域，也就是港口。就目前而言，港口工程大致包含了几种不同的类型：（1）传统货运港口。传统货运港口的功能单一，主要就是运输物资，可以承载船只进行货物的运输，一般具备较大的宽度，紧邻公路，调度比较灵活方便；（2）营运港口。营运港口的主要作用是提供乘客上下船服务，如果做一个类比，就好比火车站或者机场，相对于货运港口的宽度要小很多，因为不需要运输货物；（3）复合型港口。复合型港口是现代港口最为常见的类型，其能够同时提供货物装卸和乘客上下船服务，相比较其他两种港口，复合型港口的建设难度更大，一方面因为其占地面积更加宽广，另一方面也需要配备各种各样的基础设施，做好港口区域航线的合理规划，这样才能保证港口的正常运营。二是航道工程。航道工程包含了航道的建设和航线的规划，航道建设是在港口区域设置相应的连接装置，确保船只可以在既定位置驶入驶出，保障船只在港口中的安全性。航线的规划相对抽象，并不存在实质性的建设内容，在广阔的海面上，并没有路线的划定，但是若船只都随意行驶，很容易出现相互碰撞或者触礁的问题。基于此，在港口航道工程建设中，需要做好港口的建设与航道的规划，实现船只的有序航行，为人们的生命财产安全提供保障。

2.工程概况

某港口航道工程在施工建设中采用的是全敞开式施工，很容易受到潮汐、台风等的影响，在施工前，对当地风向及潮汐情况进行了调查，结果显示，当地强风向为北西北风向和西南风向，次强风向为西北风向和东北东风向，常规风向为北西北风向和西北风向。工程施工区域的潮汐为不规则半日潮汐，连续10年的最高潮位及最低潮位分别是1.74m和-2.08m，平均潮差在1.35m。在工程施工准备环节，需要结合实际情况，制定出相应的预防措施以及应急预案，同时安排了专人负责整个施工周期内天气状况的观察，通过与气象部门的交流及时掌握天气的变化情况，以保证施工的顺利进行。工程施工中采用了沉箱施工技术，一共设置46个沉箱，分为三种类型，其中A型、B型和C型的数量分别为20、18和8。

3.港口航道工程沉箱施工技术要点分析

3.1 准备

在对沉箱进行出运前，需要做好必要的准备工作，以确保施工的顺利进行。需要将施工人员依照各自的岗位和职能进行班组划分，确定好各自的任务。首先，铁工班需要结合沉箱的具体尺寸、规格以及重量等，制作沉箱出运环节需要用到的阀门杆、爬梯以及盖板等，对于现有的不符合施工要求的设施设备进行改造和检修，保证施工的顺利进行；其次，电工班需要对阀门进行选择，B型沉箱和C型沉箱的内口径分别为DN200和DN150，其承压强度不能低于0.25MPa。电工班还需要对水泵进行挑选和维护，对于20万吨级的起浮用水泵，扬程应该在22m以上，安装水泵的扬程不能小于15m；然后，起重班主要负责对沉箱内串水孔的设置情况进行检查，保证其通畅性，要求沉箱内部不存在遗留木楔或者其他可能堵塞串水孔的物体，检查非串水孔的封堵情况，对外墙顶部过水孔进行封堵；然后，预制班负责B型沉箱阀门预埋件的制作和安装，以及阀门与阀门杆的连接。

在准备环节，还应该对沉箱出运板盖进行整理，依照相应的编号合理放置，出运前检查周转板盖支腿的连接情况，保证其稳固性，同时要求沉箱内部的阀门挖好，可以灵活转动。在完成阀门杆的吊装工作后，需要再次开启阀门对其灵活性进行检查，确认无误后，可以做好固定工作。需要对下潜坑的深度以及与航道连接部分的水深进行测量，做好记录，对照设计要求，看是否能够满足沉箱出坞的需要。应该在台座前标记出中轴线，将水尺设置在出运口位置。

3.2 上坞

出运口本身的岸线相对狭小，导致半潜驳横跨座底需要借助拖轮才能到达运口外侧进行下锚，当潮位下落到1.92m左右时，将其拖到距离岸边约100m的位置，使用拖轮通缆到出运口岸线，再通过半潜驳的方式利用缆绳移动到座底梁上，这个环节的误差不能超过10mm。对于B型沉箱，在预制完成后，需要进行检验，满足强度要求后，使用胶囊台车将其运输到出运口位置，等到潮位满足要求后，对短轨进行连接，利用台车将沉箱顶升后，运输到船上，然后通过二次顶升的方式，确保沉箱能够被稳定的放置到垫梁上。潮位达到1.5m以上时，可以满足半潜驳起伏拖船的条件，进行半潜驳排水，办理相应的交接手续。对于C型沉箱，可以在港区进行现场预制，利用胶囊台车顶推上船。

3.3 出坞

沉箱的出坞是非常关键的环节，这里以最为复杂的B型沉箱为例进行讨论。一是在半潜驳起浮后，借助锚缆的拖动，使得沉箱可以从座底梁区离开，利用两艘拖轮配合半潜驳将沉箱运输到下潜坑内，使用GPS做好定位；二是使用半潜驳吊机，将作业人员运输到沉箱顶部，对安装吊环上固定晃绳，检查无误后，启动锚机收紧晃绳，这里采用了φ75mm的丙纶绳，长度在55-60m之间。在完成二次检查工作并确认半潜驳定位准确后，使用船上附带的仪器对水深进行测量，要求不存在浅点，然后指挥压水下潜，在水面开始没过甲板后，工作人员需要对船身的状态进行观察，保持平衡。当水面淹没沉箱阀门孔1m位置后，需要停止下潜，检查阀门是否存在有渗水或者漏水的问题，如果有需要上浮至阀门露出，对其进行检修。在该工程中，B型沉箱出运使用的是DN200型阀门，最大开启圈数为40，如果确认不存在渗水问题，可以将阀门开启30圈，向舱格内注水，注水深度为3.8m，当接近压水高度时，为了避免超高的情况，需要提前将阀门关闭到10圈，做好水深的勘测，一旦达到要求立即关闭阀门，然后继续下潜；三是半潜驳下潜到坞内吃水深度为15.4m，沉箱吃水深度为13.9m时，会达到起伏状态，此时需要继续下潜约0.3m，这样沉箱可以完全脱离垫梁，如果遇到涌浪，需要加强控制以避免沉箱与垫梁的碰撞；四是当沉箱达到完全起伏状态后，工作人员应该借助拖轮将沉箱从船上脱离，需要及时解除远端晃绳。主拖轮需要在沉箱从半潜驳脱离后，对其进行绑靠，保证沉箱的稳定。顶部工作人员可以将阀门开启，控制压舱水高度为4.3m，沉箱吃水深度14.28m，确认无误后，可以关闭阀门杆并进行固定，将打水板等辅助工具收起，这个过程中，需要做好相关参数的控制，如压舱水高度4.3m，定倾高度0.49m，干舷8.7m。考虑到港口区域底部标高为-14.5m，需要严格控制压舱水的高度，这样才能保证作业安全。借助1.0m的潮位，以辅助拖轮加车对沉箱进行拖带，将拖轮安放到指定地点。

3.4 安装

当沉箱距离预定位置约150 m左右时，将辅助拖轮打缆，沉箱顶部的工作人员就可以通过回收缆绳，将丙纶绳拖回到沉箱上，主拖轮则需要继续绑靠沉箱进行缓慢移动，达到定位驳位置后，定位驳操作人员需要脱开锚机离合并将其调到刹车状态，以便对沉箱进行接收。沉箱在靠近定位驳时，工作人员需要将缆绳投向定位驳，在定位驳上安排至少4名工作人员，将缆绳牵引到沉箱上，协助顶部工作人员对沉箱进行固定。该工程中，沉箱固定采用了四角封固的方式，使用的是φ85mm的丙纶绳。等到沉箱稳定后，主拖轮可以将缆绳解开然后离开。沉箱安装采用的是人工安装的方式，当潮位接近2m时，需要起重人员提前做好准备工作，将沉箱的压载水调节到干舷3m，根据实际情况对定位驳上的锚固缆绳进行适当收紧或者放松。潮位达到2m后，可以向沉箱内压水，要求舱内压水高度为12.5m，干舷1.89m。一般情况下，沉箱低于潮位约0.5m，其压载水的最大高度为14.2m，需要对压载舱内的水位进行随时调整，确保其能够始终处于临界起伏状态。从测量人员的角度，需要做好沉箱前沿线和准线偏差的观测，通知起重安装人员及时调整。对于20万吨级的沉箱，安装线和设计前沿线的距离为1m，直立式岸壁标准沉箱安装线和设计前沿线的距离为0.33m。在对第一个沉箱进行安装时，可以先不对其进行细致调整，将安装里程的负偏差控制在20cm以内即可，第二个沉箱安装时，可以将第一个沉箱作为参照，进行精准安装，然后再对第一个沉箱进行调整。

沉箱安装需要由起重班进行操作，借助对手拉葫芦的收放，可以对沉箱前沿线位置及里程进行调整，确保其能够满足设计方案的要求。达到预定位置后，可以将阀门打开，进行试压水，测量人员必须对沉箱前沿线的位移情况以及里程偏差情况随时进行观察，看是否超出了规范要求的范畴，如果是，需要将阀门关闭后抽水起浮进行二次调整，如果没有超出，则继续压水，直到沉箱底部落到基床上，趋于稳定。在天气条件允许的情况下，可以在隔一潮水后进行观测，若偏差满足要求，继续进行下一道工序的施工，如果不满足，则需要重复上述步骤，进行二次安装。安装完成并且验收合格后，可以对沉箱安装偏差值进行记录，将其作为原始数据，做好相关资料的整理工作，若天气状况不佳，需要对盖板进行调整移动。

C 型沉箱的出运和安装与B 型沉箱一致，不过其稳定吃水线为14.3m，在港池内拖航时需要趁涨潮进行，确保潮位值不低于1m。沉箱安装完成后，需要及时做好箱内回填来保证箱体稳定，在箱内回填环节，必须设置好有效的防碰撞措施，这样能够最大限度地保障沉箱结构的稳定性和完整性。

4.结语

总而言之，在港口航道工程建设中，沉箱施工技术是一种常见的施工技术，有着理想的效果，不过其本身的施工难度相对较大，需要施工技术人员做好对于施工过程中各个步骤的严格把控，加强步骤的衔接，以保证施工的质量和效果。同时，沉箱施工技术会受到潮位、天气等的影响，需要施工人员做好全面管控，规避可能存在的质量安全问题，切实保证港口航道工程的施工效果，推动水运事业的健康发展。