提 要： 近年來，港口發展趨于大型化深水化，深水泊位日漸增多。而重力式沉箱結果因其耐久性及穩定性高，更受青睞。大型沉箱的t級以由3000t級逐漸向4000t級發展，本文針對4000t級沉箱預制及出運的相關工藝進行設計及方案比選。以供大家參考。

　　關鍵詞：沉箱;4000t;氣囊;千斤頂;縱橫移車

　　Abstract: In recent years, the port development becomes large scale deep-water berth of deep water increasing. Gravity Caisson results due to its durability and high stability was more and more popular. Large caisson T level by3000t to4000t development, according to the4000t caisson prefabrication and transportation related technology for the design and scheme selection, only for reference.

　　Key words: caisson;4000t; airbag; jack; a crossbar moving vehicle

　　一、工程概況

　　某北方大型規劃港區先期擬建通用泊位6個，其中最大噸級為10萬t級通用泊位1個，水工結構按照25萬t散貨船設計。均為重力式沉箱結構，沉箱重量在3000t~4000t，其中最大沉箱尺寸為：長×寬×高=20.75×18.65×25.05m。

　　二、沉箱預制場整體工藝選擇的原則

　　1)工藝成熟可靠安全性，做到安全生產。

　　2)沉箱預制場本身建設施工工期要求短、盡快投產，以滿足整體栗子房港區沉箱預制的需求。

　　3)合理的降低沉箱預制場的工程造價，同時考慮出運沉箱成本及后期維護成本。

　　4)工藝設計考慮結合整體港區發展，在工藝上有前瞻性利用沉箱預制場近期遠期發展。

　　三、沉箱出運工藝

　　沉箱出運工藝主要包括頂升、平移及下水等工藝，其中下水工藝受自然條件、水域環境及整體規劃協調性等影響較大。

　　1、下水工藝

　　針對本工程大型沉箱下水工藝主要分：斜架車滑道下水、搭岸式半潛駁下水及坐底式半潛駁下水三種。因本工程擬生產的沉箱尺寸高度高達25m，若采用斜坡道下水工藝則整體水域即從沉箱預制場到規劃航道需疏浚到約標高-14m，且占用水域長度超過220m。采用搭岸式半潛駁的下水工藝，則對前沿碼頭荷載較大容易出現應力集中。另該工藝易受風浪影響，沉箱下水的穩定性安全性可靠性相對不高，且針對4000t沉箱下水，需要完全靠半潛駁進排水調平，則需要的半潛駁t位需在萬t級以上。綜合比較，推薦使用坐底式半潛駁下水的工藝。

　　2、頂升及平移工藝

　　沉箱的頂升及平移工藝，可分為千斤頂配合縱橫移小車、氣囊頂升及氣囊平移兩大種。

　　1)千斤頂配合縱橫移小車

　　的頂升及平移工藝，技術成熟安全可靠性高，具體工藝流程不再贅述。但先期投入大，其中包括預制臺座、縱、橫移車、縱橫移板及軌道、場地基礎處理等。

　　2)氣囊頂升及氣囊平移工藝：

　　(1)氣囊頂升工藝

　　分為兩種氣囊溝槽頂升法及工字鋼填沙法兩種。

　　其中氣囊溝槽頂升法示意圖及參考照片如下

　　其中氣囊頂升工藝又分為兩種：

　　第一種氣囊頂升溝槽法

　　該工藝基本原理，使用氣囊代替千斤頂。在沉箱臺座上設置數條頂升溝槽，供放置頂升氣囊使用，溝上設置蓋板，作為平臺。頂升前前將未充氣的氣囊放入溝槽內，充氣將蓋板及沉箱一同頂升至合適高度，放置墊木，后放氣，蓋板落回平臺，抽出氣囊，頂升過程結束。

　　該氣囊頂升工藝特點：氣囊替代千斤頂，同時氣囊溝槽成本較千斤頂溝成本也降低很多，可合理的節約工程造價;同時氣囊應其受力面為大面積的面荷載，受力均勻，對地基承載力要求低;操作簡單，頂升效率高;

　　第二種是充沙法多在南方采用，因本工程考慮冬季施工，充沙法中充填的沙子，不能順水沖出，因此在這里不為推薦考慮。

　　(2)氣囊平移工藝：

　　氣囊平移沉箱工藝流程：將未充氣的氣囊放置于已被墊木墊起的沉箱下部，氣囊通長方向垂直于沉箱移動方向，氣囊充氣撤去墊木，然后卷揚機牽引沉箱移動，之前在移動方向上預先放置幾個充一定氣壓的氣囊，隨著沉箱移動，后方氣囊用吊車倒運至前方。按此方案直至平移沉箱至半潛駁上。

　　3)氣囊頂升平移工藝針對本工程的適應性

　　(1)工程實例方面：

　　本工程沉箱噸位大高度高單位面積荷載大的特點，沉箱最大尺寸：長×寬×高=20.75×18.65×25.05m，凈重3928t折合每米線荷載190t(長度方向)。據統計，氣囊下水目前最大沉箱噸位為3500t以下。且本工程擬出運的沉箱高達25米。高度重心問題直接影響卷揚機牽引沉箱移動時的技術難度，以及沉箱下氣囊在充氣過程中，包括沉箱移動過程中容易出現失穩情況，同時氣囊壓力大，容易發生爆氣囊的危險。可以說，氣囊下水本工程出運沉箱，有很大的工藝技術難度。

　　(2)規范符合性：

　　根據《船舶上排、下水用氣囊標準》(GB/T3795-1996)及《船舶用氣囊上排、下水工藝要求標準》(GB/T3837-1999)相關公式，

　　結合部分氣囊廠家的相關技術資料進行強度計算。

　　這里主要分兩部分，頂升氣囊計算及滾動氣囊計算。

　　因頂升靜止時氣囊承壓力較大。本工程4000t沉箱若采用氣囊頂升，若選用超高壓氣囊7根，直徑1.8米的，受壓長度20米。則每根氣囊靜止承載力為28t/米。超出該氣囊廠家的技術參數，但不排除其他廠家有更高承壓能力的氣囊存在。即使有氣囊直徑也在1.8米左右，則氣囊頂升溝槽深度，及安全可靠度較難保證。

　　滾動氣囊計算：根據規范中相關公式計算，本工程沉箱如采用直徑1.2m的高壓氣囊則需要17個。間距取1.8米，則本工程出運沉箱最多僅可布置13個。不能滿足規范。

　　(3)廠家咨詢驗算：

　　設計方將出運沉箱規格尺寸提供于一氣囊生產廠家，該廠家反饋資料為經其計算，本工程出運沉箱需布置直徑1.8的高壓氣囊20個，每根氣囊承受壓力200t，才能滿足平移需要，而沉箱長度僅21米，僅可布置11個，因此該廠家結論，此沉箱針對該廠家無法實現氣囊平移出運。考慮廠家的因素及技術能力的差異不會特別大，本工程出運沉箱對于國內生產廠家幾乎都不可實現。

　　(4)相關適應性結論：

　　本工程沉箱因高度高，噸位大，現階段應用氣囊頂升平移，存在極大的技術難度，可以說不可行。

　　因此沉箱頂升平移工藝，推薦采用傳統的千斤頂配合縱橫移車完成。

　　五、結論

　　1、4000t級沉箱在頂升及出運工藝選擇上，從規范上及實際廠家咨詢現階段無法實現氣囊頂升及氣囊出運。

　　2、結合現有3000t級沉箱預制場的使用情況，作為出運工具的縱橫移小車以由卷揚機拉力動力為佳。

　　3、4000t級沉箱因吃水深，使用斜坡滑道下水不經濟同時預制場本身建筑工期長，建議采用半潛駁下水。

　　4、出運沉箱擬采用半潛駁下水，因此半潛駁的資料在設計眾多參數中尤為重要。從本工程的特點看，半潛駁若坐底式需要5000t級以上，若搭岸式則需要萬t級以上，因搭岸式需完全依靠駁船進排水調整平衡。

　　5、沉箱出運時需要考慮的重點要素為當地的乘潮水位，乘潮水位的選擇合理可保證沉箱出運的安全性及保證率。乘潮水位的關系到半潛駁三個指標參數，型深，滿載干舷及壓載水泵的效率。

　　參考文獻

　　[1] 馮剛，《高壓氣囊搬運大型沉箱在港口工程中的研究和應用》

　　[2]《船舶上排、下水用氣囊標準》(GB/T3795-1996)

　　[3]《船舶用氣囊上排、下水工藝要求標準》(GB/T3837-1999)