林振辉 中交三航局厦门分公司

1.工程概况

厦门对台渔业基地欧厝避风港B段一期工程为新建2个DT 5000t冷藏船泊位，采用重力式沉箱结构，沉箱共计28件，尺寸为长13.65m，宽11.80m，高度11.40m，横向有2个、纵向有3个仓格，单件重将近850t。

2.总体方案比选

起重船在海洋工程建设中发挥出重要作用，在其支持下可完成海上装卸、结构物建造等相关工作。不同于常规船的是，起重船在线型主尺度以及桩排方式上都有其特殊之处：（1）起重船船形普遍选择的是箱形的方式，其设置的大面积甲板能够为起重机安装作业创造良好条件；（2）甲板上安装起重机，此设备中心相对较高，与基线高吃水之比约1.5，相比之下常规船约为1；（3）从船舶宽度与吃水之比的角度来看，相比于常规船的2～3而言，其已经达到了6～14。

2.1 方案介绍

目前针对沉箱的出运、安装主要设计了以下两种方法。

（1）半潜驳出运、安装。该方法是在沉箱预制完成并质量满足施工需求后，在气囊作用下利用码头和半潜驳上的牵引装置将沉箱牵引至半潜驳甲板上，然后通过半潜驳将其运送至任务地点，但是该方法需要在200t起重船配合下进行安装。

（2）大型起重船直接起吊、安装。由于本工程位于三航翔安预制厂北围堤的延长线上，因此在沉箱预制完成后在气囊和卷扬机的作用下将其移送至三航翔安预制厂北围堤上，通过大型起重船及配套的吊具将沉箱吊起，并通过起重船的锚缆运送至指定位置进行安装作业。

2.2 方案比选分析

若采用方案一，为实现半潜驳下潜的作业，拟选取中交三航局厦门分公司预制厂搬迁工程港池为半潜驳下潜坑（港池底标高-13.5m），再通过200t起重船组以及1艘大马力拖轮相配合将沉箱浮吊至指定的安装区。按照设计要求，进入安装区的航道至少宽60m，航道底标高需疏浚至-5.00m才能满足沉箱吃水要求。首先科学测量施工设计进出航道的现有泥面水深，发现现有深度不足以使沉箱顺利浮运，因此需要将航道进一步疏浚约为15×104m3，若疏浚单价按15.0元/m3计算，则疏浚作业大约需花费225万；另外，还需要配备1艘锚艇（20万/月）、1艘半潜驳（80万/月）、1艘200t起重船（50万/月）、1艘拖轮（70万/月），沉箱的安装大约要经过3个月的工期，在船机不计算油水的前提下计算安装费用约为885万。

若采用方案二，不使用拟设置的施工航道，拟通过1500t起重船，利用码头的有利位置，将沉箱逐渐移送到北围堤上，同时利用起重船对其进行起吊安装。该方案只需要疏浚不满足1500t自航起重船在趁潮安装时的浅点，疏浚方量约为4.4×104m3，预计花费66万元，另外，还需要配备1艘1500t自起重船、1艘锚艇（20万/月），沉箱安装的工期可以减少一半，仅需1.5个月，在船机不计算油水的前提下计算安装费用约为418.5万元。

对比以上两种不同的施工方案，方案二在具体施工时可以有效的避免与当地渔民养殖区进行重合，同时还大大缩短了起重船的起吊运输距离，有效的规避了施工风险，提升了沉箱安装的施工效率，工期从方案一的3个月缩减为1.5个月，且施工造价也节约了近一半。因此选取方案二进行沉箱的施工。

3.工艺参数设计

3.1 吊孔、吊架设计

根据沉箱的尺寸及格仓设置6个吊孔，采用强度高韧性好的无缝钢管（外径351mm，壁厚30mm），6个吊孔处于同一标高以确保沉箱起吊时受力均匀。

吊架由四根直径800mm，壁厚12mm，最小屈服点强度为345MPa，许用应力≥230MPa的钢管焊接而成，呈长方形，其结构尺寸与沉箱的外形尺寸相适应，为9475mm×8300mm。

3.2 吊架上钢丝绳计算

吊架上钢丝绳采用六根钢丝绳进行吊装，钢丝绳与竖直力方向有一个夹角，取其最不利角度45°进行计算，其计算过程与吊架下吊钢丝绳相同。

本项目最后选择巨力索具股份有限公司生产的柔软性好、强度高的无接头绳圈钢丝绳，该种钢丝绳特别适用于空间有限或特大型吊装工程，上部吊架采用6根φ140mm，下部采用12根φ90mm的无接头绳圈钢丝绳。

3.3 起吊插销

插销采用长度650mm 的国标钢材质制作而成，插销有2个吊点，每个吊点承受的剪力设计值为1360.5kN，插销的容许剪力（安全荷载）按下式（1）计算：

式（1）中，[τ]—插销的容许剪应力，MPPa，一般取不大于110MPa；As—插销的截面积，mm2，As按下式（2）计算：

式（2）中，D0—插销的直径，mm。

综上所述，可求得D0=125.5mm，因此插销直径选用250mm为宜。

4.安装工艺及控制要点

4.1 施工工艺流程

施工准备→起重船移至起吊区→起重船挂钩→起吊→起重船移船至候潮区→沉箱安装→脱钩

4.2 主要施工工艺

4.2.1 起重船挂钩

起重船下钩，挂钩先从一边往另外一边下钩，在吊钩下降时由人工将分支钢丝绳挂在沉箱吊孔的插销上，待潮位满足起重船吊运吃水深度要求后，由指挥人员指挥起重船挂钩缓缓起吊，吊力控制在850t左右。

4.2.2 起吊

当潮水达到起吊要求后，逐步加大起重吨位，同时缓慢的收回起重船扒杆，主要是促使起重船的起吊中心往船的中心点靠拢，确保船舶的安全稳定。

4.2.3 沉箱安装

因下水位置距安装位置较近，起重船采用锚缆移位至安装区域进行初定位，待潮水退至沉箱设计顶标高便可进行安装。起重船缓慢放钩将沉箱沉放下水，海水通过沉箱底部进水孔灌入沉箱，沉箱开始均匀压水下沉，起重船的负荷逐步降低到100t左右，当沉箱底部距离抛石基床顶面约300mm时，起重船停止下放吊钩，测量人员开始对沉箱进行精确定位。在进行定位时，测量人员通过全站仪确定沉箱的轴线。为准确控制沉箱的吃水深度，在完成了沉箱预制后，测量人员需要在沉箱前后侧标注水尺，有利于准确孔沉箱的坐标。同时根据起重船利用自身产生的位移以及船上的调节钢缆，在现场施工技术人员的监测指挥下将沉箱运送至设计位置，并且各沉箱之间相互紧邻，尽可能的减少安装缝。由于在抛石基床顶面预留了1%的倒坡，但是沉箱的底面是水平的，这就要求在起重船吊起时将沉箱前壁水平位置向前移动114mm，才能确保其倾斜坐底时位置符合设计要求。另外为了达到沉箱倾斜量的要求，当沉箱位置满足标准后仍需继续放下起重船吊钩，确保其平稳置于基床上。当沉箱坐底后，如果技术人员经观测发现其位置与设计存在较大偏差时，应当将起重船再次起钩吊起沉箱，进行重新安装，直到其位置符合设计标准。沉箱安装位置满足设计要求后，将起重船的吊索进行脱钩，然后进行下一轮的沉箱安装程序。沉箱安装到具体位置后，技术人员需要在沉箱上设立适当的观测点，定期监测沉箱的位移变化。

4.2.4 脱钩

沉箱安装就位进行脱钩作业，考虑到吊孔位于最低水面下且插销重量达到700多斤，为避免潜水作业人员水下作业和降低施工难度，在插销一侧焊接滑轮组配合人工进行脱钩作业。

5.结束语

厦门对台渔业基地欧厝避风港沉箱安装采用大型起重船直接起吊安装工艺，大幅度节约了工程成本，缓解了企业的船机调配压力，满足工程施工进度的要求，具有良好的经济效益和社会效益。