重力式码头
沉箱出运安装专项施工方案
工程名称： 漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程
编 制 人： 郭代明
编制单位：
编制日期： 2009年5月28日
漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程
沉箱出运安装专项施工方案
一、工程概况
漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程一期工程8#泊位共须出运安装沉箱24个。沉箱预制场在8#泊位的南侧约1000m。沉箱主要尺寸及工程量见下表：
沉箱主要尺寸及工程量
沉箱沉箱 长度
沉箱 宽度
沉箱 高度
底板 前墙后墙厚度
厚度
厚度
格仓 尺寸
格仓数量
砼 方量
3
沉箱 重量
沉箱 数量
（m）8.07
7.9 （9.5）7.9 （8.7）7.9 （8.7）
（m） （m）（m）（m）10.2
0.55
0.35
0.30
（m） （个）（m（t） （个）
3.61×3.5
4 180 441.0 21
8.07 10.2 0.550.350.30
3.61×3.5
4 176 431.2 1
8.07 10.2 0.550.350.30
3.61×3.5
4 172 421.4 2
二、沉箱出运安装方案选择
综合考虑沉箱预制、出运工艺以及施工工期要求等各方面因素，结合公司沉箱出运成功经验，确定采用“500t 起重船吊运及安装沉箱工艺”。
将沉箱用气囊和卷扬机移至预制场出运码头前沿后，由500t 起重船1艘、抛锚艇1艘、拖轮1艘及配套吊安沉箱所需的吊索具进行沉箱吊运安装，从沉箱预制场吊起沉箱后，前往距离预制场约1000m 的8#泊位施工现场安放沉箱到正确位置。
500t 起重船吊运及安装沉箱工艺流程：
施工准备→沉箱水平移动至出运码头前沿→起重船拖往出运码头就位→起重船带缆、挂钩→稳定后沉箱吊运出海→起重船拖往安装现场→起重
船安装沉箱。
三、起重船吊架及吊索具安排
请参考附件1：《500t 起重船吊绳、吊架示意图》。
四、沉箱吊孔的设计与结构计算 （一）沉箱吊孔的设计
单个沉箱设计4个吊孔，吊孔由国标无缝钢管做成，沉箱前壁2个吊孔钢套管外直径为299mm，壁厚为22mm，长度350mm；沉箱后壁2个吊孔钢套管外直径为299mm，壁厚为22mm，长度300mm。沉箱吊孔的设计请参考附件2：《沉箱吊孔设计图》。 （二）沉箱吊孔的结构计算
1、计算依据：
（1）《港口工程荷载规范》（JTJ 215-98）
（2）《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ 267-98）
（3）《港口工程施工手册》（上册）（交通部第一航务工程局编） 2、计算参数
（1）沉箱最大重量Gz=441t；
（2）结构重要性系数γ0=1.0（一般港口的主要建筑物宜采用二级结构安全等级，对应γ0=1.0）；
（3）荷载作用分项系数γ=1.3（结构自重为主时，分项系数应增大为不小于1.3，因一般情况下永久荷载作用分项系数γ=1.2，所以应将荷载作； 用分项系数提高到γ=1.3）
； （4）动力系数K =1.5（吊重50t 以上）（5）沉箱砼标号：C35；
（6）C35砼轴心抗压强度设计值f c =17.5MPa； （7）C35砼轴心抗拉强度设计值f t =1.65MPa； （8）钢套管外直径D =299mm； （9）拟采用插销直径D 0=200mm；
（10）沉箱外墙壁厚B 有350mm、300mm两种，取小值，B =300mm。 3、吊孔处局部受压承载力计算
单个沉箱设置4个吊孔，按3孔受力计算。 作用在单个沉箱吊孔处的局部压力设计值：
F 1=γ0[γ(K
G Z 441×10=1.0×[1.3×(1.5×=2867（kN） 33
单个沉箱吊孔处的局部受压承载力可按下式计算：
f 1=
1
γd
1.5ηβf c A 1n （1-1）
（1-2） β=
； 式中： f 1——局部受压承载力设计值（N） γd ——结构系数，取1.1；
β——混凝土局部受压时的强度提高系数； η——高强混凝土的局部受压修正系数，取1.0； ； f c ——混凝土轴心抗压强度设计值（MPa）
A 1n ——混凝土局部受压净面积（mm）,按“钢套管直径×沉箱壁厚”
2
计算；
A 1——混凝土局部受压面积（mm）；
A b ——局部受压时的计算底面积（mm），可根据局部受压面积与计算
2
2
底面积同心、对称的原则确定，一般情况取A b =3A 1（B ＞D ）。
综上：β=
f 1=
===1.732 1
×1.5×1×1.732×17.5×299×300=3707×103N =3707（kN） 1.1
因为：F 1＜f 1
所以：设置钢套管后，沉箱吊孔处局部受压已能满足承载能力极限状态要求，可不采取增加吊筋、设置钢筋网的措施。
为保险起见，参照沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司的经验，设置适量的沉箱吊孔配筋，请参考附件3：《沉箱吊孔配筋图》。
4、吊孔处受冲切承载力计算
单个沉箱设置4个吊孔，按3孔受力计算。 作用在单个沉箱吊孔处的冲切力设计值：
F =γ0[γ(K 1
G Z 441×10
=1.0×[1.3×(1.5×=2867（kN） 33
单个沉箱吊孔处的冲切承载力可按下式计算：
F 1u =
1
γd
（1-3） 0.70(f t u m h 0+2f y A s )
A s =n 1A s 1+n 2A s 2+... +n n A sn （1-4）
式中：F 1u ——受冲切承载力设计值（kN）； γd ——结构系数，取1.1；
u m ——距局部荷载作用面积周边h 0/2处的周长（mm），对于沉箱壁取 u m =2B =600mm；
h 0——受冲切作用高度，按吊孔中心距沉箱上口的高度计算，取
h 0=2800mm；
f t ——混凝土轴心抗拉强度设计值（MPa）；
f y ——钢筋抗拉强度设计值（MPa），热轧II 级钢筋取310 MPa；
A s ——配置在同一截面内受力钢筋的全部截面面积（mm）； n n ——配置在同一截面内同种规格受力钢筋的根数，沉箱壁外侧水
平受力主筋规格Φ16，间距@200mm,吊孔以上共配置2800/200=14根，沉箱壁内侧水平受力主筋规格Φ14，间距@200mm,吊孔以上共配置2800/200=14根；
A sn ——单种规格单根受力钢筋的截面面积（mm），Φ14取153.94 mm ，
Φ16取201.06 mm。
综上：A s =14×153.94+14×201.06=4970（mm）
F 1u =
2
2
2
2
2
1
×0.70×(1.65×600×2800+2×310×4970) =3725（kN） 1.1
因为：F ＜F 1u
所以：沉箱吊孔的设计已能满足受冲切承载能力极限状态要求。
五、吊装索具设备计算 （一）计算依据：
1、《简明施工计算手册》（第三版，江正荣、朱国梁编著，中国建筑工业出版社）。 （二）吊装绳索计算
1、主吊钢丝绳验算
沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司拟投入本工程的500吨起重船的主吊钢丝绳采用8×61+IWR、直径D 为118mm 的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成。
钢丝绳的容许拉力（安全荷载）按下式计算：
S =
S b
（1—5） K 1
S b =αP g （1—6）
式中 S ——钢丝绳的容许拉力（kN）； ； S b ——钢丝绳的破断拉力（kN）
P g ——钢丝的破断拉力总和（kN）；
α——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，取0.80； K 1——钢丝绳使用安全系数，钢丝绳作吊索无绕曲时取5；
综上：
（1）钢丝绳的截面积：A =
π
4D 2=
3.1412
×1182=10934（mm）； 4
2
（2）钢丝绳中全部钢丝的截面积：A 0=k 0A =0.476×10934=5204（mm）， k 0为钢丝绳的截面积折减系数（根据大量统计资料计算）；
（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
RA 01870×5204
==9731kN ； 33
1010
（4）钢丝绳的破断拉力：S b =αP g =0.80×9731=7785（kN）； （5）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：
S =
S b 7784.8
==1557 （kN）
5K 1
共采用四根上述钢丝绳进行吊装，为安全考虑，计算时仅按三根钢丝绳同时受力进行计算。
钢丝绳所承受的拉力设计值：
F 拉=γ0[γ(K
G Z 441×10
=1.0×[1.3×(1.5×)]=2867（kN） 33
因为：F 拉＞S
因此钢丝绳是不安全的，应换选直径更大、强度更高的钢丝绳。 按钢丝绳所承受的拉力设计值逆向推导钢丝绳的最小直径： （1）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：S =
S b
≥F 拉=2867（kN）； K 1
（2）钢丝绳的破断拉力：S b ≥K 1F 拉=5×2867=14335（kN）；
（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
S b
α
≥
14335
=17919（kN）； 0.80
（4）当钢丝绳采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作时，钢丝绳中全部钢丝的截面积：A 0=
P g ×103
R
17919×1032≥=9583（mm）；
1870
（5）钢丝绳的截面积：A =（6）钢丝绳的直径：D =
A 095832
≥=20133（mm）；
k 00.476
≥
。 =160.11（mm）
即：所选用的钢丝绳直径D 不应小于160.11mm。
如果将钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装（计算时按六根钢丝绳同时受力进行计算）
，则钢丝绳的直径：
=
≥=113.21（mm）。 D ′=
因此：
沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司拟投入本工程的500吨起重船的主吊钢丝绳应采用8×61+IWR、直径D 为118mm 的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成，共应采用四根上述钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装。
2、分支钢丝绳计算
分支钢丝绳采用四根钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装，因此其计算过程完全与主吊钢丝绳相同。
分支钢丝绳应采用8×61+IWR、直径D 为118mm 的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成，共应采用四根上述钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装。
3、滑轮组钢丝绳计算
滑轮组钢丝绳采用8×61+IWR、直径D 为38.5mm 的钢芯钢丝绳，采用
公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成。500t起重船的2个主吊钩各配1个滑轮组，单个滑轮组8柄滑轮，所以滑轮组钢丝绳共2*1*8*2=32根。
（1）钢丝绳的截面积：A =
π
4D 2=
3.1412
×38.52=1163.9（mm）； 4
2
（2）钢丝绳中全部钢丝的截面积：A 0=k 0A =0.476×1163.9=554.0（mm）， k 0为钢丝绳的截面积折减系数（根据大量统计资料计算）；
（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
RA 01870×554.0
==1036kN ； 103103
说明：与查《简明施工计算手册（第三版）》表12-2的值1040.0 kN的吻合率为99.6%；
（4）钢丝绳的破断拉力：S b =αP g =0.80×1036=828.8（kN）； （5）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：
S =
S b 828.8
==165.76 （kN） K 15
共采用32根上述钢丝绳进行吊装，为安全考虑，计算时仅按30根钢丝绳同时受力进行计算。
钢丝绳所承受的拉力设计值：
F 拉=γ0[γ(K
G Z 441×10=1.0×[1.3×(1.5×)]=307.13（kN） 328
因为：F 拉＞S
因此钢丝绳是不安全的，应换选直径更大、强度更高的钢丝绳。 按钢丝绳所承受的拉力设计值逆向推导钢丝绳的最小直径： （1）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：S =
S b
≥F 拉=307.13（kN）； K 1
； （2）钢丝绳的破断拉力：S b ≥K 1F 拉=5×307.13=1535.63（kN）（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
S b
α
≥
1535.63
=1919.53（kN）； 0.80
（4）当钢丝绳采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作时，钢丝绳
中全部钢丝的截面积：A 0=
P g ×103
R
1919.53×1032≥=1026.5（mm）；
1870
（5）钢丝绳的截面积：A =（6）钢丝绳的直径：D =
A 01026.52
≥=2156.5（mm）；
k 00.476
≥
。 =52.4（mm）
即：所选用的钢丝绳直径D 不应小于52.4mm。 （三）连接卸扣计算（卡环计算）
主吊钢丝绳与分支钢丝绳采用卸扣进行连接，总共采用4个卸扣进行连接，为安全考虑，计算时仅按三个卸扣同时受力进行计算。
卸扣所承受的拉力设计值：
F 拉′=F 拉=2867（kN）
因此，所选卸扣的安全荷重应大于2867 kN，选用安全荷重为3000 kN的卸扣。 （四）插销计算
插销采用长度650mm 的国标钢材质制作而成，插销的详细图纸具体请参考附件4：《沉箱吊孔插销图》。
插销有2个吊点，每个吊点承受的剪力设计值： V =
F 拉2867
==1433.5（kN） 22
插销的容许剪力（安全荷载）按下式计算： V c = A s =
[τ]A s
（1-7） 103
π
4
D 02 （1-8）
式中 V c ——插销的容许剪力（kN）；
[τ]——插销的容许剪应力（MPa），一般取不大于110 MPa； ； A s ——插销的截面积（mm）
2
D 0——插销的直径（mm）。
综上：
D 0=≥==128.8（mm）
插销直径D 0选用200mm。 （五）绳卡计算
绳卡，又称夹头或轧头，用于固定钢丝绳的夹接，对于抱合式绳卡，其使用数量可按下式计算：
n 1=
P P
=1.667 （1-9）
2T (f 1−f 2) K 2T
式中 n 1——抱合式绳卡需要数量；
P ——钢丝绳上所受综合计算荷载（kN）； ； T ——拴紧绳卡螺帽时，螺栓所受的力（N） f 1——钢丝绳与钢丝绳的摩擦系数，f 1=0.4；
f 2——钢丝绳与绳卡夹箍的摩擦系数，f 2=0.2； K ——折减系数，取K =3。
综上，可根据式（1-9）计算各种钢丝绳需用绳卡的数量。 （六）吊架计算
吊架由四根直径为355mm，壁厚为12mm，最小屈服点强度为345MPa，许用应力为230MPa 的钢管焊接而成，呈长方形，长方形的尺寸与沉箱的外形尺寸相适应，为7575mm×3860mm。该吊架仅起到撑开四组钢丝绳的作用，其本身不受沉箱重力的直接作用。
该吊架受力最大的钢管所受轴向力为：
435/4*sqrt((7.575/2)^2+(3.860/2)^2)*cos(atan(3.860/7.575)) =20.59t
该钢管的应力σ按下列式子计算：
σ=
N
（1-10） A
A =π(R 2−r 2) （1-11）
； 式中 σ——钢管的应力（MPa）
； N ——钢管所受轴向力设计值（N）； A ——钢管的截面积（mm） R ——钢管外半径（mm），R =
355
=177.5 mm； 2
2
r ——钢管内半径（mm），r =R −δ=177.5−12=165.5 mm；
综上：A =3.141×(177.52−165.52) =12928（mm）
N 20.59×104
σ===15.9
12928A
2
所以该吊架是安全的。
六、沉箱浮游稳定性计算
一般情况下，必须核算沉箱的浮游稳定性。以甲型沉箱为例：
甲型沉箱浮游稳定性计算书
构件
体积计算式
编号 1
2 3 4 5 6 7
名称 前壁 后壁 侧壁 底板 纵隔墙 横隔墙 内加强角
0.35*8.07*10.2 0.3*8.07*10.2
0.3*(9.5-0.8*2-0.35-0.3)*10.2*2 0.55*(8.07-0.3*2)*(9.5-0.8*2-0.35-0.3)
0.25*(8.07-0.3*2)*(10.2-0.55)
0.25*3.5*(10.2-0.55) 0.25*3.5*(10.2-0.55) (1/2)*0.2*0.2*(10.2-0.55)*4*2 (1/2)*0.2*0.2*(10.2-0.55)*4*2 (1/2)*0.2*0.2*((3.5-0.2*2)+(3.61-0.2*2))*2*2
8
底加强角 (1/2)*0.2*0.2*((3.5-0.2*2)+(3.61-0.2*2))*2*2
(2/3)*((1/2)*0.2*0.2*0.2)*4*2 (2/3)*((1/2)*0.2*0.2*0.2)*4*2
(1/2)*0.8*0.2*8.07 0.8*0.55*8.07 (1/2)*0.8*0.2*8.07 0.8*0.55*8.07 (1/2)*0.4*0.2*8.07
体积 Vi（m 3） 28.810 24.694 44.370 29.787 18.021 8.444 8.444 1.544 1.544 0.505 0.505 0.021 0.021 0.646 3.551 0.646 3.551 0.323
形心矩（m ） x i 0.975 8.55 4.775 4.775 4.775 2.9 6.65 2.9 6.65 2.9 6.65 2.9 6.65 0.533 0.4 8.967 9.1 0.733
y i 5.1 5.1 5.1 0.275 5.375 5.375 5.375 5.375 5.375 0.617 0.617 0.617 0.617 0.617 0.275 0.617 0.275 8.067
体积矩（ m 4) V i x i 28.090 211.135 211.867 142.231 86.052 24.487 56.151 4.478 10.268 1.464 3.357 0.062 0.142 0.344 1.420 5.789 32.312 0.237
V i y i 146.930 125.940 226.287 8.191 96.865 45.385 45.385 8.299 8.299 0.311 0.311 0.013 0.013 0.398 0.976 0.398 0.976 2.604
9 10 11
前趾 后趾 顶层牛腿
∑
2*0.2*8.07
无压载时沉箱的重心位置（m ）
3.228 178.653
0.7
9.2
2.260 822.145
29.698 747.282
x c y c
4.602 4.183
沉箱自重对沉箱宽度中心的不平衡力矩（kN.m ） ⊿M 648.252
只后2舱加水时加水深度t 0（m ）
V 0=⊿M/(r0*e0) (m3)
V 0=S0*t0-V 底 S 0(m2) V 底(m) t 0(m)
3
33.286
t 0=(V0+V底）/S0=（⊿M/(r0*e0)+V底）/S0
25.11 0.526
1.347
后2舱加水重力（kN ）
g
341.185
后2舱加水对沉箱底的重量矩（kN.m ） ⊿M 0
417.367
1、考虑只后2舱加水时的浮游稳定性：
沉箱重力和重心高度（包括后2舱压水）
G （kN ） y c (m)
4718.195 3.969
沉箱的总排水体积和前后趾悬臂的排水体积
V(m3) v(m3)
460.312 8.393
沉箱吃水深度（后2舱压水）
T(m)
浮心高度
y w (m) a(m)
定倾半径
p(m)
定倾高度
m(m)
0.181
m(m)
0.664
p(m)
3.486
重心到浮心的距离
0.483
a(m) y w (m)
7.089
T(m) G （kN ）y c (m)
2、空载时的浮游稳定性：
沉箱重力和重心高度(空载）
4377.010 4.183
沉箱的总排水体积和前后趾悬臂的排水体积 V(m3) v(m3)
427.025 8.393
沉箱吃水深度（空载）
6.566
浮心高度
3.225
重心到浮心的距离
0.958
定倾半径
0.776
定倾高度
-0.181
3、考虑前后舱均加水时的浮游稳定性： 前舱加水 后舱加水
0.2 （m ） 1.55 （m ）
沉箱重力计算表
计算项目 重力计算式
重心位置
重力g 重量矩g i y i
y i
(kN) (kN.m)
(m) 4377.010
0 46.083
4.183 18308.410 0 0 0.65
29.954
沉箱本身
箱顶盖板 前2舱加水 后2舱加水 加气囊 ∑
24.5*D23
(3.5*3.61*2*B58-1/2*0.2*0.2*4*2*B58-D13-D15)*10.25
(3.5*3.61*2*B59-1/2*0.2*0.2*4*2*B59-D14-D16)*10.25392.661
0 3.916
3
1.323 519.603 0 7.385m
0 18857.966
0 4815.753
校核吃水
重心高度y c (m) 沉箱总排水体积V(m) 前后趾排水体积v(m3) 沉箱吃水T(m) 浮心高度y w (m) 重心到浮心距离a(m)定倾半径p(m) 定倾高度m(m) 干舷高度(m)
说明： 1、海水容重：10.25kN/m3；
469.830 8.393 7.238 3.560 0.356
0.596 0.240 2.962
3
在有掩护区域近距离拖运时，定倾高度m ≥0.2（m ）
2、计算定倾高度时的钢筋混凝土容重：24.5kN/m；
3、校核沉箱吃水深度时的钢筋混凝土容重：25.0kN/m3。
因为本工程沉箱在整个出运安装过程中都是由500t 起重船吊起的，不存在浮游稳定的问题，因此以上沉箱浮游稳定性计算作为备选方案的参考。
七、沉箱的陆上水平移动
沉箱由充气胶囊充气顶起后，由卷扬机将沉箱拉至码头前沿，沉箱吊点中心与码头前沿线的距离不超过16m。
沉箱的陆上水平移动详见：《沉箱陆上水平移动专项施工方案》。
八、沉箱的出运安装航道
起重船吊起沉箱后船艏吃水大约2.8m，加上船底富余量航道水深必须大于3.5m。吊装前须清除有碍航行的海上养殖物，以及摸查出水深适宜的航路。由于该处海域较浅、航距较短，拖带起重船的拖轮功率不宜过大，以选用600HP-980HP 的拖轮为佳，拖轮吃水深度2.8m。
经过三次扫海检测，最终确定出运航道长度约1186m，宽度取160m。起重船每天工作时间需大于12个小时才能满足1天吊运安装1个沉箱的进度要求。根据2009年潮汐表的统计（详见附件5：《沉箱出运安装潮汐统计表》），每天出现时间大于12个小时的潮高值约为2.0m，此时的水面标高为2.0-1.66=0.34m。实测出运航道海底泥面最高点的标高为-1.51m，则出运航道在2.0m 潮位时的最小航道水深为H=0.34-（-1.51）=1.85m（不能满足航深要求。在2.0m 潮位时必须满足航道水深大于3.5m 的要求，则海底泥面标高必须在0.34-3.5=-3.16m以下。未满足最小航道水深的地方采用局部疏浚挖泥的方法达到要求。
出运航道测量数据请参考附件6：《沉箱出运安装航道海底地形测量图》。
九、施工程序及操作要点 （一）施工准备
1、起重船吊装索具、测杆、圆形塞以及上下沉箱用的梯子等用具制作、准备；
2、起重船等施工船机进场； 3、仔细检查沉箱过水孔通透情况； 4、沉箱陆上水平移动至码头前沿； 5、抛石基床整平。
（二）起重船拖往预制场出运码头前沿就位
（预制场出运码头位置见起重船由拖轮拖带前往预制场出运码头前沿附件六），起重船到位后，下锚定位。
根据《中华人民共和国船舶检验局船舶起货设备检验簿》（编号：[1**********]8）中《中华人民共和国船舶检验局检验报告（起货设备）（报
告编号：[1**********]9）的检验结果：起重船双吊杆与水平面的夹角为 64°时，起重船的安全工作负荷为500吨（双杆）。本次出运沉箱最大重量441吨，为保险起见，起吊沉箱时起重船双吊杆与水平面的夹角≥64°。因此，起重船下锚定位时，在保证起重船吃水、拖运等要求的前提下，也要保证起重船双吊杆与水平面的夹角为64°时，起重船的吊钩在沉箱纵轴中心线位置（此时，沉箱纵轴中心线距起重船船艏16m）。 （三）起重船挂钩起吊
起重船下锚定位后，操作人员各就各位，听从指挥人员的统一指挥。起重船下钩，由人工将分支钢丝绳带在沉箱吊孔的插销上，检查确认无误后撤离人员。待潮位满足起重船、拖轮吊运吃水要求后，由指挥人员指挥起重船挂钩起吊，吊力控制在480t 左右。 （四）沉箱吊运
吊起沉箱后，起重船解缆并由拖轮拖往安装现场。拖运途中密切监视航道、风浪、天气等情况，拖轮控制好起重船不偏离航道，避免搁浅；如果海上风浪较大使沉箱晃动影响起重船的安全工作性能，指挥人员应立即指挥起重船操作人员缓慢下钩，使沉箱吃水1.0m，可减轻吊力51.8t，在不影响船机安全工作性能的前提下可继续拖往安装现场。 （五）沉箱安装
本工程沉箱安装的具体位置和顺序详见：
附件7：《沉箱安装平面图》；附件8：《沉箱安装立面图》。
抛石基床顶标高-9.8m，沉箱高度为10.2m，沉箱安装后顶标高+0.4m。沉箱安装采用起重船低潮直接安装的方法。
1、沉箱吊运至泊位码头安装区域后，起重船先抛锚就位，待低潮时再进行安装；
2、潮位满足安装要求，一切准备就绪后，起重船缓慢放下吊钩将沉箱沉放下水，海水通过沉箱底部的进水孔灌入沉箱，沉箱开始均匀压水下沉。
3、沉箱入水的过程中，继续缓慢放下起重船的吊钩，使起重船的负荷降低到350吨左右（沉箱吃水3.86m），再将沉箱平移到拟安装的位置进行粗略定位。
4、粗略定位完成后，起重船再次缓慢放下吊钩，当放下到沉箱底部距离抛石基床顶面约300mm 时，起重船停止下放吊钩，测量人员对沉箱进行精确定位。定位时，由测量人员用全站仪控制沉箱轴线位置。为方便控制沉箱吃水深度，沉箱预制完成后，测量人员在沉箱四周画上水尺；为方便控制沉箱坐标位置，测量人员在沉箱前壁两端顶部各竖立1根直径Φ20的钢管作为标杆，钢管高度靠左壁1根1.5m、靠右壁1根2.5m，钢管用红、白两种颜色荧光漆涂满。
起重船利用自身移位及船上的调节钢缆，在测量人员的指挥下调整沉箱的精确位置，使沉箱靠紧已安沉箱，挤紧安装缝。因为抛石基床顶面预留了1%的倒坡，而起重船吊起沉箱的时候沉箱底板是水平的，因此为了使沉箱倾斜坐底后的位置精确无误，沉箱前壁水平位置应向前95mm，以保证倾斜量的要求（具体位置见附件9：《沉箱安装断面图》）。当沉箱的位置符合要求后，继续放下起重船吊钩，将沉箱平稳放置在基床上。
5、沉箱坐底后，测量人员观测沉箱安装偏差，如偏差过大，不符合规范标准要求，起重船起钩，吊起沉箱，重新安装，直至安装合格。
6、沉箱安装符合要求后，起重船解除吊索脱钩。准备进行下一沉箱安装。7、沉箱安装后，测量人员在沉箱上设立观测点，定时进行沉降位移观测。 （六）注意事项
1、船舶就位时，应注意现场位置，避免锚缆破坏基床。 2、沉箱安装时，要专人统一指挥。
3、安装沉箱时应严格控制起重船下钩速度，尽量使沉箱缓慢下沉。 4、沉箱安装时要采取有效保护措施，避免碰坏沉箱棱角。
5、沉箱安装后，应派潜水员下水检查沉箱安装误差，与基床面的接触
是否吻合等。
6、沉箱过水孔、吊孔须用圆形塞由箱内向箱外堵死，堵孔工作由潜水员完成。
7、按照质量标准检测，达到要求后，再进行箱内回填。
十、质量要求
沉箱安装的允许偏差、检验数量和方法应符合《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008）的要求。
沉箱安装的允许偏差、检验数量和方法
序号
项 目 临水面与施工准线偏差 临水面错台 接缝宽度
允许偏差（mm） 50
逐渐检查
50 30
（每个沉箱）
1 2
检验数量
单元 测点 2
检验方法
用经纬仪和钢尺测量前沿两角顶部 用钢尺测量
用钢尺测量顶部前后两端
1 2 3
注：1、H为沉箱高度，单位为mm；
2、接缝宽度是指与设计平均缝宽的偏差值；
3、接缝的最大缝宽，当沉箱高度不大于10m 时，为80mm；当沉箱高度大于10m 时，为8H/1000。
十一、施工工期要求
沉箱出运安装施工工期总日历工作天数： 26 日，自 2009 年 6 月 10 日起至 2009 年 7 月 5 日止，最终开工时间如有调整以我方书面报告为准，工期进度应该符合《漳州港东山港区城垵作业区8#泊位工程施工计划》的要求。
施工过程的人员、船机、材料安排应满足连续作业的要求，节假日及季节、气候因素的影响应提前考虑，不应因此影响正常施工和工程进度目标的实现。
十二、安全施工要求 （一） 通用规则
1、参加施工的船员、工人必须熟知本工种的《安全操作规程》，在作业中严禁违章作业、严禁违反劳动纪律。
2、夜间施工作业必须有足够的照明设施。
3、操作人员，必须熟知船机设备的使用性能和安全操作规程。作业时不准擅自离岗，必须听从指挥，不违章作业，不违反劳动纪律和工艺纪律。
4、正确使用个人防护用品，执行安全防护措施。不准穿高跟鞋、拖鞋和光脚作业。 （二）安全注意事项
1、施工船机的操作人员必须经安全技术培训，考试合格，持证上岗，严禁非船员操作。
2、所有作业人员必须经入场安全教育后方可上岗作业，并按时接受项目部组织的安全教育。
3、作业人员变动时，必须及时通知项目部专职安全员，以便进行入场安全教育，否则，不得上岗参加施工作业；特种作业人员（起重工、电工等）必须持证上岗。
4、施工指挥人员要科学管理，杜绝违章指挥。
5、严格遵守"三不伤害"、"反四违"等安全要求；严格执行"三必须，五不准"等规定。尤其注意水上作业必须穿救生衣，防止溺水；上船时不得哄抢，要有秩序，互相照应；船员严格执行禁酒的规定，不得酒后进行作业。
6、起重作业时人员严禁在起重臂工作范围内停顿或行走。
7、作业前，必须检查船机设备技术状态和安全设施是否完好，使运转正常后方准作业。作业中发现异常情况应停机检查。作业时严格按照各对应船机设备操作规程施工。
8、要维护好作业船机设备，保证工作时船机的良好运转，并对船上的危险源作出醒目标志，要保证施工人员和船员自身不被伤害。施工人员和船员要明确辨识危险源，注意防范，使自己不被伤害。
9、所有使用的电器设备均要设置防雨罩，工作结束后要及时罩上，关闭电源，并设专人负责，安全员定时检查。
10、每天及时注意收听收看气象、海浪预报并马上通知到各施工船舶上的所有人员，防风防浪，如遇有大雾天能见度低时，该停工时绝不勉强施工。
做好船机“四防”工作（四防为：预防台风、突风、风暴潮和雷击）。做到既不影响施工进度，又要确保施工船机、人员安全。
11、定位及靠泊作业时注意各船的配合，随时注意观察施工周围海域情况，特别是与抛石船、方驳、挖泥船、泥驳等其他施工船舶交叉作业时，必须防止船只碰撞和锚缆绞缠等事故的发生。
12、施工现场风、流较大，出驳、靠驳时注意安全。
13、注意基床夯实引起地震、水中冲击波对施工船舶及其它水中保护对象的影响。
14、注意船机使用时防漏油污染海面。 （三）其它安全注意事项
1、认真学习并掌握本专项施工方案，并严格遵守有关规定。
2、认真阅读《工程船舶操作规程》，并严格遵守有关规定。
3、认真学习《中华人民共和国安全生产法》，并与生产实践相结合。 4、认真学习《漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程船机“四防”预案》，并严格执行相关程序。
5、认真学习并掌握各参与沉箱出运安装施工的船舶、机械性能手册。 （四）辨识《沉箱出运安装施工主要危险源》（附件10），注意防范。 （五）辨识《公司2009年重大职业健康安全风险及控制措施清单》（附件
漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程 沉箱出运安装专项施工方案
11），注意防范。
郭代明
2009年5月28日
21
重力式码头
沉箱出运安装专项施工方案
工程名称： 漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程
编 制 人： 郭代明
编制单位：
编制日期： 2009年5月28日
漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程
沉箱出运安装专项施工方案
一、工程概况
漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程一期工程8#泊位共须出运安装沉箱24个。沉箱预制场在8#泊位的南侧约1000m。沉箱主要尺寸及工程量见下表：
沉箱主要尺寸及工程量
沉箱沉箱 长度
沉箱 宽度
沉箱 高度
底板 前墙后墙厚度
厚度
厚度
格仓 尺寸
格仓数量
砼 方量
3
沉箱 重量
沉箱 数量
（m）8.07
7.9 （9.5）7.9 （8.7）7.9 （8.7）
（m） （m）（m）（m）10.2
0.55
0.35
0.30
（m） （个）（m（t） （个）
3.61×3.5
4 180 441.0 21
8.07 10.2 0.550.350.30
3.61×3.5
4 176 431.2 1
8.07 10.2 0.550.350.30
3.61×3.5
4 172 421.4 2
二、沉箱出运安装方案选择
综合考虑沉箱预制、出运工艺以及施工工期要求等各方面因素，结合公司沉箱出运成功经验，确定采用“500t 起重船吊运及安装沉箱工艺”。
将沉箱用气囊和卷扬机移至预制场出运码头前沿后，由500t 起重船1艘、抛锚艇1艘、拖轮1艘及配套吊安沉箱所需的吊索具进行沉箱吊运安装，从沉箱预制场吊起沉箱后，前往距离预制场约1000m 的8#泊位施工现场安放沉箱到正确位置。
500t 起重船吊运及安装沉箱工艺流程：
施工准备→沉箱水平移动至出运码头前沿→起重船拖往出运码头就位→起重船带缆、挂钩→稳定后沉箱吊运出海→起重船拖往安装现场→起重
船安装沉箱。
三、起重船吊架及吊索具安排
请参考附件1：《500t 起重船吊绳、吊架示意图》。
四、沉箱吊孔的设计与结构计算 （一）沉箱吊孔的设计
单个沉箱设计4个吊孔，吊孔由国标无缝钢管做成，沉箱前壁2个吊孔钢套管外直径为299mm，壁厚为22mm，长度350mm；沉箱后壁2个吊孔钢套管外直径为299mm，壁厚为22mm，长度300mm。沉箱吊孔的设计请参考附件2：《沉箱吊孔设计图》。 （二）沉箱吊孔的结构计算
1、计算依据：
（1）《港口工程荷载规范》（JTJ 215-98）
（2）《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ 267-98）
（3）《港口工程施工手册》（上册）（交通部第一航务工程局编） 2、计算参数
（1）沉箱最大重量Gz=441t；
（2）结构重要性系数γ0=1.0（一般港口的主要建筑物宜采用二级结构安全等级，对应γ0=1.0）；
（3）荷载作用分项系数γ=1.3（结构自重为主时，分项系数应增大为不小于1.3，因一般情况下永久荷载作用分项系数γ=1.2，所以应将荷载作； 用分项系数提高到γ=1.3）
； （4）动力系数K =1.5（吊重50t 以上）（5）沉箱砼标号：C35；
（6）C35砼轴心抗压强度设计值f c =17.5MPa； （7）C35砼轴心抗拉强度设计值f t =1.65MPa； （8）钢套管外直径D =299mm； （9）拟采用插销直径D 0=200mm；
（10）沉箱外墙壁厚B 有350mm、300mm两种，取小值，B =300mm。 3、吊孔处局部受压承载力计算
单个沉箱设置4个吊孔，按3孔受力计算。 作用在单个沉箱吊孔处的局部压力设计值：
F 1=γ0[γ(K
G Z 441×10=1.0×[1.3×(1.5×=2867（kN） 33
单个沉箱吊孔处的局部受压承载力可按下式计算：
f 1=
1
γd
1.5ηβf c A 1n （1-1）
（1-2） β=
； 式中： f 1——局部受压承载力设计值（N） γd ——结构系数，取1.1；
β——混凝土局部受压时的强度提高系数； η——高强混凝土的局部受压修正系数，取1.0； ； f c ——混凝土轴心抗压强度设计值（MPa）
A 1n ——混凝土局部受压净面积（mm）,按“钢套管直径×沉箱壁厚”
2
计算；
A 1——混凝土局部受压面积（mm）；
A b ——局部受压时的计算底面积（mm），可根据局部受压面积与计算
2
2
底面积同心、对称的原则确定，一般情况取A b =3A 1（B ＞D ）。
综上：β=
f 1=
===1.732 1
×1.5×1×1.732×17.5×299×300=3707×103N =3707（kN） 1.1
因为：F 1＜f 1
所以：设置钢套管后，沉箱吊孔处局部受压已能满足承载能力极限状态要求，可不采取增加吊筋、设置钢筋网的措施。
为保险起见，参照沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司的经验，设置适量的沉箱吊孔配筋，请参考附件3：《沉箱吊孔配筋图》。
4、吊孔处受冲切承载力计算
单个沉箱设置4个吊孔，按3孔受力计算。 作用在单个沉箱吊孔处的冲切力设计值：
F =γ0[γ(K 1
G Z 441×10
=1.0×[1.3×(1.5×=2867（kN） 33
单个沉箱吊孔处的冲切承载力可按下式计算：
F 1u =
1
γd
（1-3） 0.70(f t u m h 0+2f y A s )
A s =n 1A s 1+n 2A s 2+... +n n A sn （1-4）
式中：F 1u ——受冲切承载力设计值（kN）； γd ——结构系数，取1.1；
u m ——距局部荷载作用面积周边h 0/2处的周长（mm），对于沉箱壁取 u m =2B =600mm；
h 0——受冲切作用高度，按吊孔中心距沉箱上口的高度计算，取
h 0=2800mm；
f t ——混凝土轴心抗拉强度设计值（MPa）；
f y ——钢筋抗拉强度设计值（MPa），热轧II 级钢筋取310 MPa；
A s ——配置在同一截面内受力钢筋的全部截面面积（mm）； n n ——配置在同一截面内同种规格受力钢筋的根数，沉箱壁外侧水
平受力主筋规格Φ16，间距@200mm,吊孔以上共配置2800/200=14根，沉箱壁内侧水平受力主筋规格Φ14，间距@200mm,吊孔以上共配置2800/200=14根；
A sn ——单种规格单根受力钢筋的截面面积（mm），Φ14取153.94 mm ，
Φ16取201.06 mm。
综上：A s =14×153.94+14×201.06=4970（mm）
F 1u =
2
2
2
2
2
1
×0.70×(1.65×600×2800+2×310×4970) =3725（kN） 1.1
因为：F ＜F 1u
所以：沉箱吊孔的设计已能满足受冲切承载能力极限状态要求。
五、吊装索具设备计算 （一）计算依据：
1、《简明施工计算手册》（第三版，江正荣、朱国梁编著，中国建筑工业出版社）。 （二）吊装绳索计算
1、主吊钢丝绳验算
沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司拟投入本工程的500吨起重船的主吊钢丝绳采用8×61+IWR、直径D 为118mm 的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成。
钢丝绳的容许拉力（安全荷载）按下式计算：
S =
S b
（1—5） K 1
S b =αP g （1—6）
式中 S ——钢丝绳的容许拉力（kN）； ； S b ——钢丝绳的破断拉力（kN）
P g ——钢丝的破断拉力总和（kN）；
α——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，取0.80； K 1——钢丝绳使用安全系数，钢丝绳作吊索无绕曲时取5；
综上：
（1）钢丝绳的截面积：A =
π
4D 2=
3.1412
×1182=10934（mm）； 4
2
（2）钢丝绳中全部钢丝的截面积：A 0=k 0A =0.476×10934=5204（mm）， k 0为钢丝绳的截面积折减系数（根据大量统计资料计算）；
（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
RA 01870×5204
==9731kN ； 33
1010
（4）钢丝绳的破断拉力：S b =αP g =0.80×9731=7785（kN）； （5）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：
S =
S b 7784.8
==1557 （kN）
5K 1
共采用四根上述钢丝绳进行吊装，为安全考虑，计算时仅按三根钢丝绳同时受力进行计算。
钢丝绳所承受的拉力设计值：
F 拉=γ0[γ(K
G Z 441×10
=1.0×[1.3×(1.5×)]=2867（kN） 33
因为：F 拉＞S
因此钢丝绳是不安全的，应换选直径更大、强度更高的钢丝绳。 按钢丝绳所承受的拉力设计值逆向推导钢丝绳的最小直径： （1）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：S =
S b
≥F 拉=2867（kN）； K 1
（2）钢丝绳的破断拉力：S b ≥K 1F 拉=5×2867=14335（kN）；
（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
S b
α
≥
14335
=17919（kN）； 0.80
（4）当钢丝绳采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作时，钢丝绳中全部钢丝的截面积：A 0=
P g ×103
R
17919×1032≥=9583（mm）；
1870
（5）钢丝绳的截面积：A =（6）钢丝绳的直径：D =
A 095832
≥=20133（mm）；
k 00.476
≥
。 =160.11（mm）
即：所选用的钢丝绳直径D 不应小于160.11mm。
如果将钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装（计算时按六根钢丝绳同时受力进行计算）
，则钢丝绳的直径：
=
≥=113.21（mm）。 D ′=
因此：
沉箱出运安装分包单位——汕头市海泰船务有限公司拟投入本工程的500吨起重船的主吊钢丝绳应采用8×61+IWR、直径D 为118mm 的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成，共应采用四根上述钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装。
2、分支钢丝绳计算
分支钢丝绳采用四根钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装，因此其计算过程完全与主吊钢丝绳相同。
分支钢丝绳应采用8×61+IWR、直径D 为118mm 的钢芯钢丝绳，采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成，共应采用四根上述钢丝绳穿过卸扣对折进行吊装。
3、滑轮组钢丝绳计算
滑轮组钢丝绳采用8×61+IWR、直径D 为38.5mm 的钢芯钢丝绳，采用
公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作而成。500t起重船的2个主吊钩各配1个滑轮组，单个滑轮组8柄滑轮，所以滑轮组钢丝绳共2*1*8*2=32根。
（1）钢丝绳的截面积：A =
π
4D 2=
3.1412
×38.52=1163.9（mm）； 4
2
（2）钢丝绳中全部钢丝的截面积：A 0=k 0A =0.476×1163.9=554.0（mm）， k 0为钢丝绳的截面积折减系数（根据大量统计资料计算）；
（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
RA 01870×554.0
==1036kN ； 103103
说明：与查《简明施工计算手册（第三版）》表12-2的值1040.0 kN的吻合率为99.6%；
（4）钢丝绳的破断拉力：S b =αP g =0.80×1036=828.8（kN）； （5）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：
S =
S b 828.8
==165.76 （kN） K 15
共采用32根上述钢丝绳进行吊装，为安全考虑，计算时仅按30根钢丝绳同时受力进行计算。
钢丝绳所承受的拉力设计值：
F 拉=γ0[γ(K
G Z 441×10=1.0×[1.3×(1.5×)]=307.13（kN） 328
因为：F 拉＞S
因此钢丝绳是不安全的，应换选直径更大、强度更高的钢丝绳。 按钢丝绳所承受的拉力设计值逆向推导钢丝绳的最小直径： （1）钢丝绳的容许拉力（安全荷载）：S =
S b
≥F 拉=307.13（kN）； K 1
； （2）钢丝绳的破断拉力：S b ≥K 1F 拉=5×307.13=1535.63（kN）（3）钢丝的破断拉力总和：P g =
S b
α
≥
1535.63
=1919.53（kN）； 0.80
（4）当钢丝绳采用公称抗拉强度R 为1870MPa 的材质制作时，钢丝绳
中全部钢丝的截面积：A 0=
P g ×103
R
1919.53×1032≥=1026.5（mm）；
1870
（5）钢丝绳的截面积：A =（6）钢丝绳的直径：D =
A 01026.52
≥=2156.5（mm）；
k 00.476
≥
。 =52.4（mm）
即：所选用的钢丝绳直径D 不应小于52.4mm。 （三）连接卸扣计算（卡环计算）
主吊钢丝绳与分支钢丝绳采用卸扣进行连接，总共采用4个卸扣进行连接，为安全考虑，计算时仅按三个卸扣同时受力进行计算。
卸扣所承受的拉力设计值：
F 拉′=F 拉=2867（kN）
因此，所选卸扣的安全荷重应大于2867 kN，选用安全荷重为3000 kN的卸扣。 （四）插销计算
插销采用长度650mm 的国标钢材质制作而成，插销的详细图纸具体请参考附件4：《沉箱吊孔插销图》。
插销有2个吊点，每个吊点承受的剪力设计值： V =
F 拉2867
==1433.5（kN） 22
插销的容许剪力（安全荷载）按下式计算： V c = A s =
[τ]A s
（1-7） 103
π
4
D 02 （1-8）
式中 V c ——插销的容许剪力（kN）；
[τ]——插销的容许剪应力（MPa），一般取不大于110 MPa； ； A s ——插销的截面积（mm）
2
D 0——插销的直径（mm）。
综上：
D 0=≥==128.8（mm）
插销直径D 0选用200mm。 （五）绳卡计算
绳卡，又称夹头或轧头，用于固定钢丝绳的夹接，对于抱合式绳卡，其使用数量可按下式计算：
n 1=
P P
=1.667 （1-9）
2T (f 1−f 2) K 2T
式中 n 1——抱合式绳卡需要数量；
P ——钢丝绳上所受综合计算荷载（kN）； ； T ——拴紧绳卡螺帽时，螺栓所受的力（N） f 1——钢丝绳与钢丝绳的摩擦系数，f 1=0.4；
f 2——钢丝绳与绳卡夹箍的摩擦系数，f 2=0.2； K ——折减系数，取K =3。
综上，可根据式（1-9）计算各种钢丝绳需用绳卡的数量。 （六）吊架计算
吊架由四根直径为355mm，壁厚为12mm，最小屈服点强度为345MPa，许用应力为230MPa 的钢管焊接而成，呈长方形，长方形的尺寸与沉箱的外形尺寸相适应，为7575mm×3860mm。该吊架仅起到撑开四组钢丝绳的作用，其本身不受沉箱重力的直接作用。
该吊架受力最大的钢管所受轴向力为：
435/4*sqrt((7.575/2)^2+(3.860/2)^2)*cos(atan(3.860/7.575)) =20.59t
该钢管的应力σ按下列式子计算：
σ=
N
（1-10） A
A =π(R 2−r 2) （1-11）
； 式中 σ——钢管的应力（MPa）
； N ——钢管所受轴向力设计值（N）； A ——钢管的截面积（mm） R ——钢管外半径（mm），R =
355
=177.5 mm； 2
2
r ——钢管内半径（mm），r =R −δ=177.5−12=165.5 mm；
综上：A =3.141×(177.52−165.52) =12928（mm）
N 20.59×104
σ===15.9
12928A
2
所以该吊架是安全的。
六、沉箱浮游稳定性计算
一般情况下，必须核算沉箱的浮游稳定性。以甲型沉箱为例：
甲型沉箱浮游稳定性计算书
构件
体积计算式
编号 1
2 3 4 5 6 7
名称 前壁 后壁 侧壁 底板 纵隔墙 横隔墙 内加强角
0.35*8.07*10.2 0.3*8.07*10.2
0.3*(9.5-0.8*2-0.35-0.3)*10.2*2 0.55*(8.07-0.3*2)*(9.5-0.8*2-0.35-0.3)
0.25*(8.07-0.3*2)*(10.2-0.55)
0.25*3.5*(10.2-0.55) 0.25*3.5*(10.2-0.55) (1/2)*0.2*0.2*(10.2-0.55)*4*2 (1/2)*0.2*0.2*(10.2-0.55)*4*2 (1/2)*0.2*0.2*((3.5-0.2*2)+(3.61-0.2*2))*2*2
8
底加强角 (1/2)*0.2*0.2*((3.5-0.2*2)+(3.61-0.2*2))*2*2
(2/3)*((1/2)*0.2*0.2*0.2)*4*2 (2/3)*((1/2)*0.2*0.2*0.2)*4*2
(1/2)*0.8*0.2*8.07 0.8*0.55*8.07 (1/2)*0.8*0.2*8.07 0.8*0.55*8.07 (1/2)*0.4*0.2*8.07
体积 Vi（m 3） 28.810 24.694 44.370 29.787 18.021 8.444 8.444 1.544 1.544 0.505 0.505 0.021 0.021 0.646 3.551 0.646 3.551 0.323
形心矩（m ） x i 0.975 8.55 4.775 4.775 4.775 2.9 6.65 2.9 6.65 2.9 6.65 2.9 6.65 0.533 0.4 8.967 9.1 0.733
y i 5.1 5.1 5.1 0.275 5.375 5.375 5.375 5.375 5.375 0.617 0.617 0.617 0.617 0.617 0.275 0.617 0.275 8.067
体积矩（ m 4) V i x i 28.090 211.135 211.867 142.231 86.052 24.487 56.151 4.478 10.268 1.464 3.357 0.062 0.142 0.344 1.420 5.789 32.312 0.237
V i y i 146.930 125.940 226.287 8.191 96.865 45.385 45.385 8.299 8.299 0.311 0.311 0.013 0.013 0.398 0.976 0.398 0.976 2.604
9 10 11
前趾 后趾 顶层牛腿
∑
2*0.2*8.07
无压载时沉箱的重心位置（m ）
3.228 178.653
0.7
9.2
2.260 822.145
29.698 747.282
x c y c
4.602 4.183
沉箱自重对沉箱宽度中心的不平衡力矩（kN.m ） ⊿M 648.252
只后2舱加水时加水深度t 0（m ）
V 0=⊿M/(r0*e0) (m3)
V 0=S0*t0-V 底 S 0(m2) V 底(m) t 0(m)
3
33.286
t 0=(V0+V底）/S0=（⊿M/(r0*e0)+V底）/S0
25.11 0.526
1.347
后2舱加水重力（kN ）
g
341.185
后2舱加水对沉箱底的重量矩（kN.m ） ⊿M 0
417.367
1、考虑只后2舱加水时的浮游稳定性：
沉箱重力和重心高度（包括后2舱压水）
G （kN ） y c (m)
4718.195 3.969
沉箱的总排水体积和前后趾悬臂的排水体积
V(m3) v(m3)
460.312 8.393
沉箱吃水深度（后2舱压水）
T(m)
浮心高度
y w (m) a(m)
定倾半径
p(m)
定倾高度
m(m)
0.181
m(m)
0.664
p(m)
3.486
重心到浮心的距离
0.483
a(m) y w (m)
7.089
T(m) G （kN ）y c (m)
2、空载时的浮游稳定性：
沉箱重力和重心高度(空载）
4377.010 4.183
沉箱的总排水体积和前后趾悬臂的排水体积 V(m3) v(m3)
427.025 8.393
沉箱吃水深度（空载）
6.566
浮心高度
3.225
重心到浮心的距离
0.958
定倾半径
0.776
定倾高度
-0.181
3、考虑前后舱均加水时的浮游稳定性： 前舱加水 后舱加水
0.2 （m ） 1.55 （m ）
沉箱重力计算表
计算项目 重力计算式
重心位置
重力g 重量矩g i y i
y i
(kN) (kN.m)
(m) 4377.010
0 46.083
4.183 18308.410 0 0 0.65
29.954
沉箱本身
箱顶盖板 前2舱加水 后2舱加水 加气囊 ∑
24.5*D23
(3.5*3.61*2*B58-1/2*0.2*0.2*4*2*B58-D13-D15)*10.25
(3.5*3.61*2*B59-1/2*0.2*0.2*4*2*B59-D14-D16)*10.25392.661
0 3.916
3
1.323 519.603 0 7.385m
0 18857.966
0 4815.753
校核吃水
重心高度y c (m) 沉箱总排水体积V(m) 前后趾排水体积v(m3) 沉箱吃水T(m) 浮心高度y w (m) 重心到浮心距离a(m)定倾半径p(m) 定倾高度m(m) 干舷高度(m)
说明： 1、海水容重：10.25kN/m3；
469.830 8.393 7.238 3.560 0.356
0.596 0.240 2.962
3
在有掩护区域近距离拖运时，定倾高度m ≥0.2（m ）
2、计算定倾高度时的钢筋混凝土容重：24.5kN/m；
3、校核沉箱吃水深度时的钢筋混凝土容重：25.0kN/m3。
因为本工程沉箱在整个出运安装过程中都是由500t 起重船吊起的，不存在浮游稳定的问题，因此以上沉箱浮游稳定性计算作为备选方案的参考。
七、沉箱的陆上水平移动
沉箱由充气胶囊充气顶起后，由卷扬机将沉箱拉至码头前沿，沉箱吊点中心与码头前沿线的距离不超过16m。
沉箱的陆上水平移动详见：《沉箱陆上水平移动专项施工方案》。
八、沉箱的出运安装航道
起重船吊起沉箱后船艏吃水大约2.8m，加上船底富余量航道水深必须大于3.5m。吊装前须清除有碍航行的海上养殖物，以及摸查出水深适宜的航路。由于该处海域较浅、航距较短，拖带起重船的拖轮功率不宜过大，以选用600HP-980HP 的拖轮为佳，拖轮吃水深度2.8m。
经过三次扫海检测，最终确定出运航道长度约1186m，宽度取160m。起重船每天工作时间需大于12个小时才能满足1天吊运安装1个沉箱的进度要求。根据2009年潮汐表的统计（详见附件5：《沉箱出运安装潮汐统计表》），每天出现时间大于12个小时的潮高值约为2.0m，此时的水面标高为2.0-1.66=0.34m。实测出运航道海底泥面最高点的标高为-1.51m，则出运航道在2.0m 潮位时的最小航道水深为H=0.34-（-1.51）=1.85m（不能满足航深要求。在2.0m 潮位时必须满足航道水深大于3.5m 的要求，则海底泥面标高必须在0.34-3.5=-3.16m以下。未满足最小航道水深的地方采用局部疏浚挖泥的方法达到要求。
出运航道测量数据请参考附件6：《沉箱出运安装航道海底地形测量图》。
九、施工程序及操作要点 （一）施工准备
1、起重船吊装索具、测杆、圆形塞以及上下沉箱用的梯子等用具制作、准备；
2、起重船等施工船机进场； 3、仔细检查沉箱过水孔通透情况； 4、沉箱陆上水平移动至码头前沿； 5、抛石基床整平。
（二）起重船拖往预制场出运码头前沿就位
（预制场出运码头位置见起重船由拖轮拖带前往预制场出运码头前沿附件六），起重船到位后，下锚定位。
根据《中华人民共和国船舶检验局船舶起货设备检验簿》（编号：[1**********]8）中《中华人民共和国船舶检验局检验报告（起货设备）（报
告编号：[1**********]9）的检验结果：起重船双吊杆与水平面的夹角为 64°时，起重船的安全工作负荷为500吨（双杆）。本次出运沉箱最大重量441吨，为保险起见，起吊沉箱时起重船双吊杆与水平面的夹角≥64°。因此，起重船下锚定位时，在保证起重船吃水、拖运等要求的前提下，也要保证起重船双吊杆与水平面的夹角为64°时，起重船的吊钩在沉箱纵轴中心线位置（此时，沉箱纵轴中心线距起重船船艏16m）。 （三）起重船挂钩起吊
起重船下锚定位后，操作人员各就各位，听从指挥人员的统一指挥。起重船下钩，由人工将分支钢丝绳带在沉箱吊孔的插销上，检查确认无误后撤离人员。待潮位满足起重船、拖轮吊运吃水要求后，由指挥人员指挥起重船挂钩起吊，吊力控制在480t 左右。 （四）沉箱吊运
吊起沉箱后，起重船解缆并由拖轮拖往安装现场。拖运途中密切监视航道、风浪、天气等情况，拖轮控制好起重船不偏离航道，避免搁浅；如果海上风浪较大使沉箱晃动影响起重船的安全工作性能，指挥人员应立即指挥起重船操作人员缓慢下钩，使沉箱吃水1.0m，可减轻吊力51.8t，在不影响船机安全工作性能的前提下可继续拖往安装现场。 （五）沉箱安装
本工程沉箱安装的具体位置和顺序详见：
附件7：《沉箱安装平面图》；附件8：《沉箱安装立面图》。
抛石基床顶标高-9.8m，沉箱高度为10.2m，沉箱安装后顶标高+0.4m。沉箱安装采用起重船低潮直接安装的方法。
1、沉箱吊运至泊位码头安装区域后，起重船先抛锚就位，待低潮时再进行安装；
2、潮位满足安装要求，一切准备就绪后，起重船缓慢放下吊钩将沉箱沉放下水，海水通过沉箱底部的进水孔灌入沉箱，沉箱开始均匀压水下沉。
3、沉箱入水的过程中，继续缓慢放下起重船的吊钩，使起重船的负荷降低到350吨左右（沉箱吃水3.86m），再将沉箱平移到拟安装的位置进行粗略定位。
4、粗略定位完成后，起重船再次缓慢放下吊钩，当放下到沉箱底部距离抛石基床顶面约300mm 时，起重船停止下放吊钩，测量人员对沉箱进行精确定位。定位时，由测量人员用全站仪控制沉箱轴线位置。为方便控制沉箱吃水深度，沉箱预制完成后，测量人员在沉箱四周画上水尺；为方便控制沉箱坐标位置，测量人员在沉箱前壁两端顶部各竖立1根直径Φ20的钢管作为标杆，钢管高度靠左壁1根1.5m、靠右壁1根2.5m，钢管用红、白两种颜色荧光漆涂满。
起重船利用自身移位及船上的调节钢缆，在测量人员的指挥下调整沉箱的精确位置，使沉箱靠紧已安沉箱，挤紧安装缝。因为抛石基床顶面预留了1%的倒坡，而起重船吊起沉箱的时候沉箱底板是水平的，因此为了使沉箱倾斜坐底后的位置精确无误，沉箱前壁水平位置应向前95mm，以保证倾斜量的要求（具体位置见附件9：《沉箱安装断面图》）。当沉箱的位置符合要求后，继续放下起重船吊钩，将沉箱平稳放置在基床上。
5、沉箱坐底后，测量人员观测沉箱安装偏差，如偏差过大，不符合规范标准要求，起重船起钩，吊起沉箱，重新安装，直至安装合格。
6、沉箱安装符合要求后，起重船解除吊索脱钩。准备进行下一沉箱安装。7、沉箱安装后，测量人员在沉箱上设立观测点，定时进行沉降位移观测。 （六）注意事项
1、船舶就位时，应注意现场位置，避免锚缆破坏基床。 2、沉箱安装时，要专人统一指挥。
3、安装沉箱时应严格控制起重船下钩速度，尽量使沉箱缓慢下沉。 4、沉箱安装时要采取有效保护措施，避免碰坏沉箱棱角。
5、沉箱安装后，应派潜水员下水检查沉箱安装误差，与基床面的接触
是否吻合等。
6、沉箱过水孔、吊孔须用圆形塞由箱内向箱外堵死，堵孔工作由潜水员完成。
7、按照质量标准检测，达到要求后，再进行箱内回填。
十、质量要求
沉箱安装的允许偏差、检验数量和方法应符合《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008）的要求。
沉箱安装的允许偏差、检验数量和方法
序号
项 目 临水面与施工准线偏差 临水面错台 接缝宽度
允许偏差（mm） 50
逐渐检查
50 30
（每个沉箱）
1 2
检验数量
单元 测点 2
检验方法
用经纬仪和钢尺测量前沿两角顶部 用钢尺测量
用钢尺测量顶部前后两端
1 2 3
注：1、H为沉箱高度，单位为mm；
2、接缝宽度是指与设计平均缝宽的偏差值；
3、接缝的最大缝宽，当沉箱高度不大于10m 时，为80mm；当沉箱高度大于10m 时，为8H/1000。
十一、施工工期要求
沉箱出运安装施工工期总日历工作天数： 26 日，自 2009 年 6 月 10 日起至 2009 年 7 月 5 日止，最终开工时间如有调整以我方书面报告为准，工期进度应该符合《漳州港东山港区城垵作业区8#泊位工程施工计划》的要求。
施工过程的人员、船机、材料安排应满足连续作业的要求，节假日及季节、气候因素的影响应提前考虑，不应因此影响正常施工和工程进度目标的实现。
十二、安全施工要求 （一） 通用规则
1、参加施工的船员、工人必须熟知本工种的《安全操作规程》，在作业中严禁违章作业、严禁违反劳动纪律。
2、夜间施工作业必须有足够的照明设施。
3、操作人员，必须熟知船机设备的使用性能和安全操作规程。作业时不准擅自离岗，必须听从指挥，不违章作业，不违反劳动纪律和工艺纪律。
4、正确使用个人防护用品，执行安全防护措施。不准穿高跟鞋、拖鞋和光脚作业。 （二）安全注意事项
1、施工船机的操作人员必须经安全技术培训，考试合格，持证上岗，严禁非船员操作。
2、所有作业人员必须经入场安全教育后方可上岗作业，并按时接受项目部组织的安全教育。
3、作业人员变动时，必须及时通知项目部专职安全员，以便进行入场安全教育，否则，不得上岗参加施工作业；特种作业人员（起重工、电工等）必须持证上岗。
4、施工指挥人员要科学管理，杜绝违章指挥。
5、严格遵守"三不伤害"、"反四违"等安全要求；严格执行"三必须，五不准"等规定。尤其注意水上作业必须穿救生衣，防止溺水；上船时不得哄抢，要有秩序，互相照应；船员严格执行禁酒的规定，不得酒后进行作业。
6、起重作业时人员严禁在起重臂工作范围内停顿或行走。
7、作业前，必须检查船机设备技术状态和安全设施是否完好，使运转正常后方准作业。作业中发现异常情况应停机检查。作业时严格按照各对应船机设备操作规程施工。
8、要维护好作业船机设备，保证工作时船机的良好运转，并对船上的危险源作出醒目标志，要保证施工人员和船员自身不被伤害。施工人员和船员要明确辨识危险源，注意防范，使自己不被伤害。
9、所有使用的电器设备均要设置防雨罩，工作结束后要及时罩上，关闭电源，并设专人负责，安全员定时检查。
10、每天及时注意收听收看气象、海浪预报并马上通知到各施工船舶上的所有人员，防风防浪，如遇有大雾天能见度低时，该停工时绝不勉强施工。
做好船机“四防”工作（四防为：预防台风、突风、风暴潮和雷击）。做到既不影响施工进度，又要确保施工船机、人员安全。
11、定位及靠泊作业时注意各船的配合，随时注意观察施工周围海域情况，特别是与抛石船、方驳、挖泥船、泥驳等其他施工船舶交叉作业时，必须防止船只碰撞和锚缆绞缠等事故的发生。
12、施工现场风、流较大，出驳、靠驳时注意安全。
13、注意基床夯实引起地震、水中冲击波对施工船舶及其它水中保护对象的影响。
14、注意船机使用时防漏油污染海面。 （三）其它安全注意事项
1、认真学习并掌握本专项施工方案，并严格遵守有关规定。
2、认真阅读《工程船舶操作规程》，并严格遵守有关规定。
3、认真学习《中华人民共和国安全生产法》，并与生产实践相结合。 4、认真学习《漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程船机“四防”预案》，并严格执行相关程序。
5、认真学习并掌握各参与沉箱出运安装施工的船舶、机械性能手册。 （四）辨识《沉箱出运安装施工主要危险源》（附件10），注意防范。 （五）辨识《公司2009年重大职业健康安全风险及控制措施清单》（附件
漳州港东山港区城垵作业区8#、9#泊位工程 沉箱出运安装专项施工方案
11），注意防范。
郭代明
2009年5月28日
21