破损沉箱水下破碎拆除施工工艺和方法

破损沉箱水下破碎拆除施工工艺和方法

闫 ,盼

中交海洋建设开发有限公司  天津  300457

摘要：本文介绍了万宁月岛外海堤部分严重破损沉箱，无法使用《破损沉箱拆除施工工艺和方法》，需进行水下破碎拆除的全过程，详细描述了机械配置情况及施工工艺和方法。经过施工准备、平板驳到位、挖掘机就位、剪切钢筋作业、凿除破损沉箱及清理沉箱碎料，完成对破损沉箱水下破碎的拆除。进行了加固计算，证明满足船舶稳定性要求。

关键词：破损沉箱  水下破碎  拆除

1.工程简介

万宁月岛外海堤部分沉箱壁破损较为严重，这些沉箱大部分已无水上部分，无法使用《破损沉箱拆除施工工艺和方法》中水下打孔后进行沉箱吊除的工艺。经项目部研究，采用破碎锤水下凿除的工艺进行施工作业。

经现场确认，破损严重的沉箱有16个，沉箱型号均为CX3型沉箱

2.机械设备配置情况

具体机械设备配置表如下：

表1 机械设备配置表

3.施工工艺和方法

3.1主要施工工艺流程

3.2主要工序施工方法

3.2.1施工准备

破碎锤到达现场后，将破碎锤安装到950挖掘机上，950型挖掘机臂长22m，可以完成-8m标高的施工作业，满足施工需求。将液压剪切钳安装至550型挖掘机上。安装完成的950型挖掘机开到自航平板驳的船舷中部。

3.2.2平板驳就位

自航平板驳根据坐标移船至破损沉箱内侧，抛锚艇辅助自航平板驳进行抛锚定位，自航平板驳通过绞锚挪船使左舷贴近沉箱内侧，调整船位直到左舷距沉箱4m处，此时950挖掘机可以覆盖沉箱全部位置从而进行沉箱凿除作

3.2.3挖掘机就位

自航平板驳进行压载来加强船舶整体稳性。

左舷挖掘机总重：55t+95t+70t=220t，固需在右压载舱压载220t。

待自航平板驳就位完成后，三台挖掘机依次就位于平板驳左舷，从船艏到船艉依次为550型挖掘机、950型挖掘机和700型挖掘机。

3.2.4剪切钢筋作业

现场指挥人员指挥550挖掘机对沉箱外侧钢筋进行剪除。

3.2.5凿除破损沉箱

使用安装有破碎锤额950型挖掘机对沉箱外壁和内壁进行破碎，在现场指挥和挖掘机的共同配合下，将沉箱凿除到-4m以下。

3.2.6清理沉箱碎料

完成沉箱破碎后，使用长臂挖掘机700将沉箱碎料和钢筋全部挖除到运输船舶后，由运输船运输至指定地点。使用水坨测量各沉箱凿除和掏挖后的深度，如果符合施工要求，达到-4m，平板驳移位到下一个沉箱处；如果未满足施工要求，使用长臂挖掘机进行复掏挖，直至达到施工要求。

3.3加固计算

左舷挖掘机总重：

55t+95t+70t=220t，

即本次设备重量为140t，在运输过程中为了安全可靠，加强货物的安全，故本航次采用焊接加固及倒链加固运输。

固需在右压载舱压载220t。

船舶航速8节，作用在货物上的纵向力Fx，横向拉Fy，垂向力Fz

K1=0.345v/L1/2+（58.62L-1034.5）/L2=0.26+0.43=0.67

Fx=MAxK1K2+SxQ=220×2.9×0.67×1.21+41×5.7×1=329.1442+233.7=1796.54kN

Fy=MAyK1K2+SyQ=220×6.1×0.67×1.21+41×5.7×1=692.3378+233.7=1226.04kN

Fz=MAzK1=220×5×0.67=737kN

式中：

M----货物重量，t；

Ax----纵向基本加速度，m/s2；

Ay----横向基本加速度，m/s2；

Az----垂向基本加速度，m/s2；

K1----船长L不等于100m且营运航速不等于15KM的基本加速度修正系数；

L----垂线间长；

K2----B/GM＜13时横向加速度值修正系数

B----船宽，m

GM0----初稳性高度，m

Sx----纵向受风投影面积，m2；

Sy----横向受风投影面积，m2；

Q----风压，kN/m2；

为了货物安全到达，必须使作用在货物上的作用力小于系固装置作用在货物上的力，暂且不考虑绑扎拉力（阻止下滑），只考虑货物鞍座与甲板的焊接强度，取焊缝需用剪切应力：[T]=9.31kN/cm2；

焊接承剪力：F=5×f×[T]=5×32×9.31=1490kN；

式中：f为焊肉面积。焊接高度取8mm，每个鞍座总焊缝长100mm

为了货物安全到达，必须使作用在货物上的作用力小于系固装置作用在货物上的力，即Fy小于倒链对货物的横向拉力。

Fy<（u×m×g+cs1×f1+cs2×f2+····+csn×fn）

式中：

n----纳入计算的钢丝绳数量

Fy----由外力假设而得到的横向里，KN；

u----摩擦系数

（u=0.3 钢，木或钢，橡胶）

（u=0.1 干燥的钢，钢）

（u=0.0 潮湿的钢，钢）

m----货物的重量，t；

g----重力加速度，取9.81m/s2；

cs----系固设备的计算强度，kN；

f----和垂向系固角的函数

所：（u×m×g+cs1×f1+cs2×f2+····+csn×fn）

=0.1×220×9.81+4×167×80%/1.5×0.83

=216+296=512kN

Fy=1226.04kN<1490kN+512kN，所以此方案安全可行。

结论：

1、校核计算结果表明稳定性满足国内航行海船法定检验规则（2011）对沿海航区船舶稳定性要求。

2、船舶吃水差根据设备实际装载位置，对压载舱进行相应的调整，确保合适的吃水差。

3、检验计算表明，绑扎系固方案满足船舶正常航行状态下安全可靠，可满足船舶航行横摇15度，纵摇5度的安全航行要求。

综上论述和计算，采用本系固方案，船舶正常航行状态下运输安全。

4. 结语

本文介绍破严重损沉箱水下破碎拆除的施工工艺和方法，无水上部分的破损沉箱的拆除是填海造地复原的特殊难处，必须严格按照施工工艺和方法进行，并做好船舶整体稳定性，控制好每个施工步骤，才能保证施工的安全和质量，达到预期的目标。

参考文献：

[1] 邹大庆，沉箱工法[J]，佳木斯大学学报，2003(2):201-203.

[2] 张宇，刘鹏飞.特大型沉箱预制施工工艺研究[J].中国水运,2007（3）:142-143.

作者简介：闫盼，1988年9月生，男，汉族，天津人，本科学历，工程师，研究方向：港航施工，