星海灣大沉箱方案

1、大沉箱設計施工方案一、 引言1、原設計要求 錨碇基礎沉箱：單個錨碇基礎由6個沉箱組成，按矩形布置，單個沉箱尺寸23m×18m×17m。 止水要求：沉箱企口間澆筑水下混凝土，沉箱所圍區(qū)域澆筑水下封底混凝土，抽水保證干地施工條件。 整體性：沉箱間安裝工字鋼及澆筑混凝土連接成整體。錨體鋼骨架下臥3m（底標高為-1.0m），澆筑胸墻混凝土。胸墻混凝土與沉箱間設豎向工字鋼連接。 安裝精度：沉箱位置x=±50mm, y=±50mm, z=±100mm。 混凝土要求：預制沉箱混凝土C35F300，有型鋼相連接的倉格現(xiàn)澆混凝土為C35F300，胸墻現(xiàn)澆混凝土為

2、C40F350。 混凝土防腐：沉箱采用硅烷浸漬和環(huán)氧涂層雙重防護方案，混凝土防腐涂裝體系設計使用年限為20年。2、主張變更 錨碇基礎采用大沉箱，沉箱尺寸69m×44m×17m； 根據(jù)丹麥大貝爾特東橋錨碇沉井（平面尺寸為121.5×54.5m）的安裝精度，沉箱安裝精度定為x=±200mm，y=±200mm，z=±100mm； 錨體、胸墻及沉箱間連接基本不變（沉箱內(nèi)升漿塊石以上，與胸墻連接的混凝土高度可能減?。?； 預制沉箱混凝土C35F300，在水位變動區(qū)和浪濺區(qū)建議提高為C45高性能混凝土，倉格內(nèi)現(xiàn)澆混凝土C35F300、胸墻現(xiàn)澆混凝土

3、為C40F350保持不變； 混凝土防腐設計不變。變更理由主要有：有效的保證了錨碇基礎整體性；不存在止水風險；受惡劣海況影響較小，縮短了海上施工工期；具備預制場地（在船塢內(nèi)預制）。但是，超大沉箱的結(jié)構(gòu)設計，預制、起浮、拖運、安裝施工在國內(nèi)尚屬首次，沒有可借鑒的經(jīng)驗。方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。二、大沉箱設計1、沉箱結(jié)構(gòu)設計超大型沉箱尺寸規(guī)格為：長69m，寬44m，高16.8m；底板厚度為1000mm，外壁厚度450mm，隔墻厚度為300mm。倉格尺寸為4260×4040mm。超大型沉箱平面圖按照錨碇墩上部結(jié)構(gòu)的設計要求及施工期的安裝要求，本工程超大型沉箱隔墻頂部

4、下臥3000mm，最外側(cè)倉格維持設計高度。大沉箱效果圖如下：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。超大沉箱效果圖沉箱的構(gòu)造已委托中交天津港灣工程設計院有限公司設計，在此不再作詳細介紹。2、沉箱結(jié)構(gòu)細部要求 預埋吊環(huán)、拖環(huán)根據(jù)最新的沉箱設計圖紙，大沉箱吃水高度為8.2m，在預制過程中要預埋將來拖運、安裝時需要用到的拖環(huán)、系纜環(huán)及吊環(huán)等，使用HPB235圓鋼，防腐擬采用水下環(huán)氧瀝青保護層（具體實施暫未確定）。布置位置及數(shù)量如下：拖環(huán)及拖纜：采用預埋拖環(huán)，每側(cè)4個共8個（考慮并拖方式）,布置在沉箱44m寬側(cè)墻上，拖環(huán)布置在沉箱吃水線上0.5m位置，并應保證沉箱在拖運的過程中不發(fā)生前傾。

5、A.系纜力計算：拖運時為避免水流流速的影響，拖運相對流速取34 kn。根據(jù)4kn（2.06m/s）相對流速計算，以及重力式碼頭施工與設計規(guī)范（JTS 167-2-2009）中關于沉箱浮運的相關規(guī)定，拖纜力按下式計算：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。 P=Awv22gKA=D(T+)，式中：P拖帶力（KN）A沉箱受水流阻力的面積（m2）水的重度（KN/m3），w=10.25KN/m3v沉箱對水流的相對速度（m/s），V=2.06m/s(拖航時取4kn)K擋水形狀系數(shù)，矩形取1.0。D沉箱寬度（m），取44mT沉箱吃水（m），取8.2m箱前涌水高度（m），取0.6倍航程中可能出

6、現(xiàn)的波高H1/101.5m，=0.6×H1/10=0.9m。求得：沉箱受水流阻力的面積A=400.4；拖纜力P=889KN。拖帶力為889KN，設置兩組拖環(huán)，每組兩個，由兩艘拖輪配合拖運，單個拖輪系船柱的系纜力要大于444.5KN（具體系數(shù)不確定）。 拖纜示意圖B.拖纜選擇：拖纜使用尼龍纜，單個拖纜承受的拉力為444.5KN，尼龍纜的抗拉強度按60MPa考慮，則需要的拖纜的規(guī)格為：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。D=4T1=4×444.5×10003.14×60=97.15mm根據(jù)以上計算結(jié)果，選用120mm的尼龍拖纜，長度在200m

7、以上。C.龍須纜選擇：龍須纜采用鋼絲纜，按夾角70°考慮，根據(jù)拖纜示意圖，龍須纜一側(cè)受力為：2T2cos20°=T1=444.5KN T2=T12cos20°=236.51KN 安全系數(shù)K=3.5，根據(jù)港口工程手冊，選擇直徑為50mm的6×61鋼絲繩，工作時的破斷力為297.14KN>236.51KN，并委托具有資質(zhì)的廠家進行加工。D.拖環(huán)選擇：單個拖環(huán)承受的拖帶力為222.25KN，根據(jù)港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中有關吊環(huán)的規(guī)定：A=3F2nfy=3×222.25×10002×210=1587.5mm2 拖環(huán)直徑：

8、D=4A=44.97mm 選用60mm的圓鋼加工拖環(huán)。系纜環(huán)：沉箱四周布置細纜環(huán)，44m寬側(cè)每邊設置4個，69m寬側(cè)每邊設置6個，共計20個?？紤]沉箱吃水，布置高度比拖輪前端帶纜點高出1m左右（需落實拖輪帶纜點高度）。根據(jù)沉箱吃水8.2m計算，高度為距離沉箱底11.7m（以下稱中部系纜環(huán)）；此外，在沉箱頂部44m寬側(cè)，也需要布置8個系纜環(huán)，每邊4個（以下稱頂部系纜環(huán)），目的是在壓水過程中，中部系纜環(huán)被淹沒之后，所有的纜繩均需換到頂部系纜環(huán)。系纜環(huán)采用60mm圓鋼。吊環(huán)：按最大20cm吊高考慮，采用預埋吊環(huán)，設置在沉箱頂部，69m長側(cè)，單側(cè)布置4個，共8個，吊環(huán)之間沉箱外壁需要采取加固措施。A.

9、吊環(huán)吊重計算：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。G=BLh海水=44m×69m×0.2m×1.025 t/m³=622.38tF=Gg=622.38×9.8=6099.33KN式中：B沉箱寬度；L沉箱長度；h最大吊高；海水 取1.025t/m³B.吊環(huán)選擇：8個吊環(huán)按6個受力計算，根據(jù)港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中關于吊環(huán)的規(guī)定： A=3F2nfy=3×6099.33×10002×6×210=7261.1mm2 吊環(huán)直徑 D=4A=96.17mm 吊環(huán)采用110mm圓鋼進行加工。

10、拖環(huán)、吊環(huán)及系纜環(huán)的設置詳見下圖：大沉箱預埋件布置 進水孔、過水孔布置 進水孔計算及設置沉箱內(nèi)部共有150個倉格，單個倉格的面積為17.20，總計面積為2580，沉箱吃水方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。暫按8.2m考慮，初始水頭差為7.2m，施工水位0.0m，需要使沉箱下沉6.8m，方可落到基床上，設計用時在3小時以內(nèi)，如圖示： 大沉箱壓水之前 大沉箱壓水之后根據(jù)公司印發(fā)的沉箱盲板使用管理辦法，進水孔的直徑按134mm計算，假設施工潮位不變（0.0m），沉箱內(nèi)水位均勻上升，依據(jù)水力學伯努利方程： z1+p11g+1v122g=z2+p22g+2v222g+hx 其中，箱內(nèi)和

11、箱外壓力都應為0，令v1=0，1=2=1，hx=0則原式可以寫為：v2=2g（z1-z2） 令z1-z2=H，得： v2=2gH 式中：v2為通過進水孔時，水流的流速。則，流量： Q=v2×S=24d2gH 沉箱落地所需要增加的壓力為：G=BLh海水=44m×69m×6.8m×10.25 KN/m³=211609.2KN沉箱內(nèi)壓水高程為：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。 h=GS海水=8.01m 壓水體積為：V=S·h=20644.8m³按施工要求，需要3小時將水壓完，所需保證的最小流量為: Qmin=V

12、/t=1.92m3/s 沉箱沉底之后，內(nèi)外水頭差為： H'=6.8-8.01-7.2=5.99m 由式，初始流速和終止流速分別為： Q初始=24d2gH=0.163m³/s Q終止=24d2gH'=0.153m³/s 由、式知，流速隨著水頭差的減小而減小，壓水過程中的最小流速為0.150m³/s,結(jié)合式，所需壓水孔數(shù)目為： N=Qmin/Q終止=12.54個13個 考慮施工時潮位的變化，以及沉箱內(nèi)水位并非均勻上升的特點，布置16個進水孔，69m方向每邊8個，對稱布置，進水孔距離沉箱底面2.5m，整個沉箱共計14個單元，每個進水孔對應一個單元。單元與

13、單元間進水完全獨立，單元以內(nèi)倉格間設置過水孔。 過水孔設置沉箱起浮、拖運過程中，不考慮倉格內(nèi)液面對浮游穩(wěn)定性的影響（不壓水）。過水孔尺寸暫時按20mm考慮，經(jīng)過計算，確定單面墻上設置12個過水孔，分三排設置，分別在距離底板1m，3m，5m高處，每排4個，可以最大限度的保證液面均勻上升。進水孔、進水單元、過水孔布置及單元平面過水示意圖，如下圖示：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。大沉箱進水、過水示意圖(neijiemen)進水孔預埋件、盲板及相應配件按公司沉箱盲板使用管理辦法中附件1、2、3中要求進行加工和使用。具體圖紙見以下3圖：進水孔圖方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏

14、覽后下載使用。盲板圖零件大樣圖 水泵布置沉箱安放過程中，為了便于上浮調(diào)整，在沉箱的四周，需要布設一定數(shù)量的水泵，初步準備使用8寸泵，每小時流量為285m³，水流重量相當于方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。2921.25KN。調(diào)整沉箱位置上浮30cm，所需卸除的壓力為： G=BLh上浮海水=9335.7KN 1h內(nèi)將水下降30cm需要水泵的數(shù)量為（不考慮漲潮影響）： N=GP=9335.72921.25=3.19臺4臺 在平潮或漲潮過程中抽水，在30min內(nèi)完成沉箱上浮30cm的要求，使用8臺8寸泵滿足要求。但是考慮到沉箱進水單元為14個，最終確定使用14臺8寸水泵進

15、行降水施工，每臺水泵的額定功率為37KW，總計用電功率為518KW。詳見沉箱頂部設備布置圖。 沉箱蓋板大沉箱預制完畢之后，將沉箱全部倉格加鋼蓋板（結(jié)合考慮升漿期施工荷載再細化）。蓋板形式見下圖：沉箱蓋板示意圖 卷揚機布置在大沉箱4個角點位置安放10t卷揚機，面向小沉箱的兩臺在安裝大沉箱過程中與小沉箱拉環(huán)（小沉箱側(cè)墻上設置拉環(huán)設計）連接。在沉箱出塢過程中，需要使用沉箱尾部兩臺卷揚機連接在船塢系船柱上調(diào)節(jié)沉箱的位置，防止其左右擺動，方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。碰撞塢墻。詳見沉箱頂部設備布置圖。沉箱頂部設備布置圖 塔吊布置為了在沉箱拖運、安裝過程中吊裝方便，以及錨體施工時更加

16、便捷，在預制沉箱過程中，考慮將錨體施工用的塔吊提前安放到沉箱上，塔吊需要配備兩臺200KW發(fā)電機，防止發(fā)電機故障影響施工。發(fā)電機處布置詳見下圖，塔吊平面位置見沉箱頂部設備布置圖。方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。塔吊及發(fā)電機配置三、大沉箱施工方案1、預制場建設 底胎布置底胎布置在中遠旅順2#船塢塢底板上，承載力滿足施工需要（單個沉箱重為25493.82t，沉箱底面積為72m×47m=3384m2，單位面積重量為25493.82/3384=7.53t/m2，滿足塢底板承載力9t/m2的要求），底胎縱向中心線與2#船塢塢底板中心線相重合。底胎布置平面圖在底胎施工前，先在

17、塢底板上鋪設兩層土工布，防止底胎對塢底板造成破壞。底胎采用混凝土+袋裝混凝土+碎石+隔板型式。底胎四周澆注3m寬鋼筋混凝土?；炷翉姸葹镃25（配置直徑12mm的鋼筋網(wǎng)片，上下兩層，保護層為5cm），最小厚度為30cm，標高為-9.16m?；炷恋滋ピ诳v向設4道20槽鋼、橫向設3道20槽鋼與船塢底板的預埋槽鋼焊接在一起，防止沉箱起浮時底胎與沉箱底板粘結(jié)在一起。具體見下圖：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。預埋槽鋼平面布置圖在底胎混凝土圍邊內(nèi)側(cè)，縱向鋪設寬度為40cm的袋裝混凝土，間距為4.5m。其他間隙鋪設碎石層，碎石頂部鋪砂找平。在混凝土圍邊每隔2m設置一道20cm預留孔，

18、用砂填筑。保證放水時，海水可以進入沉箱底部，克服沉箱底板的粘結(jié)力。在混凝土圍邊埋設10#槽鋼，共沉箱模板加固使用。埋設槽鋼深為20cm，露出圍邊20cm。一底胎剖面圖沉箱底板鋼筋施工前，在砂子頂部依次鋪設刨花板、牛皮紙，并采用水泥釘將其固定在底胎上。方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。 塔吊布置塔吊選型A吊距計算內(nèi)芯模板重量不大于10t，最遠格艙模板距塔吊中心為25.33m。見下圖：塔吊工作范圍圖B塔吊高度計算如上圖，計算公式如下：1.5m（吊鉤）+7（鋼絲繩）(4.26/2)2 (模板寬度)½+5m（模板高度）+17m（沉箱高度）+1m（預留高度）=31.168m。

19、故塔吊高度取32m以上。根據(jù)查閱塔吊性能表，選用型號為S260K16的塔吊，臂長40m，軌距為6m，滿足使用要求。塔吊設置3臺，2#船塢西側(cè)設置兩臺，東側(cè)設置1臺。方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。塔吊性能圖塔吊基礎船塢底板兩側(cè)各設置2條塔吊行走軌道，軌距為6m。首先在塢底板上鋪設兩層土工布（224m×7m），保證土工布平整，搭接長度為1m。在土工布上澆筑寬為方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。0.6m，高為0.3m的塔吊基礎。在軌道間設置井字撐，寬度為0.6m，高度0.3m。每2個井字撐間距為6m。如下圖：塔吊基礎平面布置圖塔吊基礎斷面圖塔吊基礎為

20、C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上下兩層鋼筋網(wǎng)片（12螺紋鋼，間距為150mm，保護層為50mm）。 方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。2、沉箱預制 分層、分段大沉箱分四層預制，分別為：底板及二、三、四層，其中底板部分厚度1m，外墻施工縫位于底板上方1m的墻上。底板分兩塊澆筑，中間預留1m寬后澆帶，后澆帶澆筑微膨脹混凝土。如圖1所示：底板分塊澆筑圖二、三、四層每層高5m，每層分3塊澆筑，每次澆筑50個倉格。本工程錨碇沉箱平面尺寸較大，箱內(nèi)倉格達150個之多，水平面內(nèi)預制難以一層預制完成，需分塊預制。合理分塊預制是本工程施工的難點和重點，如何進行水平面上的分塊施工、施工縫處理及其連接是本

21、工程最關鍵性的技術難點。 底板澆注順序錨碇沉箱底板較厚，可能會產(chǎn)生溫度裂縫，如何避免底板產(chǎn)生裂縫也是本工程的質(zhì)量和安全的技術難點。沉箱底板面積為3384m2，底板厚度為1m，分為兩大塊澆筑。每塊澆筑方量約為方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。1692m3。設置兩個2 m3拌和站，每塊底板用兩臺泵車澆筑，所以每個泵車一次澆筑混凝土量為846m3。假設2 m3拌和站每小時攪拌混凝土為60m3。所以每臺罐車澆筑一塊底板的時間約為14小時。底板分層澆筑，每層50cm。為防止混凝土出現(xiàn)冷縫，必須保證第一層混凝土澆筑完畢后18.5小時內(nèi)（初凝時間）澆筑第二層混凝土。把每塊底板分為2大塊，每

22、大塊由一臺泵車所負責澆筑。把每個泵車所負責澆筑的區(qū)域分為7小塊，每小塊每層的澆筑時間約為1個小時。澆筑順序及分塊如下圖（此為一塊底板的分塊及澆筑順序圖）：14度(冬季施工措施)單塊底板分塊及澆筑順序示意圖3、沉箱起浮、出塢沉箱預制完畢后，直接向2#塢內(nèi)灌水起浮。起浮過程中，需要將沉箱頂部系纜環(huán)與船塢系船柱連接，限制沉箱的橫向移動，防止碰撞塢墻，保證沉箱和船塢的安全。方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。 繩纜選擇水平距離沉箱起浮時，要在吊環(huán)位置設置交叉纜，與船塢的系船柱連接，如下圖所示：沉箱帶纜示意圖根據(jù)上圖，確定拖纜在平面上投影最長為l1=70.43m。垂直距離預制沉箱底胎標高

23、為-9.16m，頂部標高為7.64m，船塢頂標高為+3.5m，則沉箱吊環(huán)與船塢系船柱之間的垂直距離l2=4.14m，如下圖示：沉箱與系船柱垂直距離示意圖沉箱跳躍富余長度沉箱起浮過程中，由于沉箱與底胎之間存在粘結(jié)力，沉箱脫離底胎的一瞬間，會出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象，根據(jù)馬耳他7000t沉箱的相關經(jīng)驗，底板粘結(jié)力按1t/方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。，即為9.8KN/m³考慮：沉箱底板面積為：S=69+3×44+3=3384m³粘結(jié)力為：F=3384×9.8=33163.2KN沉箱自重暫時按25000t考慮，吃水按8.2m考慮，沉箱浮起后，合外

24、力即為粘結(jié)力（浮力>重力），此時沉箱會向上跳躍，跳躍的高度為：h=FBL海水=33163.244×69×10.25=1.066m綜合上述三個因素，如圖進行計算：L=l12+(l2+h)2=70.432+5.2062=70.62m最終確定沉箱起浮時帶纜的長度為70.62m，實際取71m合成纖維繩纜。 沉箱出塢沉箱起浮之后，由拖輪將龍須纜和拖纜連接好，緩慢地將沉箱拖運出塢。為了防止沉箱在出塢過程中左右擺動碰撞塢墻，利用設置在沉箱后側(cè)的兩臺卷揚機，連接在船塢的系船柱上，出塢過程中隨時控制沉箱橫向的偏移，直到順利出塢為止。卷揚機固定在沉箱的蓋板上，為了防止后側(cè)系纜力將蓋板掀起

25、，初步準備按下圖對卷揚機蓋板進行加固：方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。蓋板上卷揚機加固方法4、沉箱拖運此次的浮運航線為：由旅順羊頭洼中遠2#船塢，經(jīng)老鐵山水道，到達星海灣橋址，浮運距離約30海里。拖運共有并拖和串拖兩種方式，根據(jù)物模試驗結(jié)果優(yōu)化。如下圖所示：串拖示意圖并拖示意圖5、沉箱安裝在進行沉箱安裝時，預先安裝2個小型沉箱（長20.8m，寬12.5m，高方案范文無法思考和涵蓋全面，最好仔細瀏覽后下載使用。16.2m）定位，1300t吊船輔助進行安裝（主要使用1300t吊船上的錨機）。超大型沉箱到達指定區(qū)域之后，44m寬側(cè)通過系纜環(huán)與拖輪相連；事先安放在大沉箱上的卷揚機也通過錨纜連接在小沉箱拉環(huán)上；1300t吊船拋八字錨，駐位在兩個小沉箱之間，將吊船上錨機與沉箱系纜環(huán)相連；在另一側(cè)由兩艘拖輪或錨纜（大貝爾特東橋錨樁承載力90t，現(xiàn)場應根據(jù)物模試驗結(jié)果選定）與沉箱系纜環(huán)進行連接，如下圖。大沉箱安放示意圖沉箱位置安裝偏差在200mm以內(nèi)。如不合格，則利用1300t吊船及事先布置在沉箱上的吊