1、超大异型沉箱施工技术摘要：大连香炉礁新建造船坞泵房采用先预制沉箱水上安装后进行内部施工的工艺，施工实际效果表明，Iventor 软件建模辅助计算沉箱吃水、浮游稳定，效果显著；结合施工实际情况分场地预制超大异型沉箱、钢封门后安装改现浇、双钩安装超大异型沉箱等施工工艺确保了目前国内最大的预制沉箱结构安全、优质、高效的施工完成，为以后超大异型沉箱提供了成熟的施工技术。 关键词：泵房超大异型沉箱施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码：A 一、工程概况 香炉礁新建造船坞位于原大连港香炉礁港务公司港区内，新建造船坞尺寸为 370m86m14.6m，坞底标高为-9.4m，坞顶标高为+5.2m。 泵房在船
2、坞结构中作为排水枢纽，具有举足轻重的地位。在本工程中，泵房采用先预制沉箱水上安装后进行内部施工的工艺。泵房沉箱为非对称结构，预制部分外形尺寸为长 32.9m宽 23.8m高 18.4m，安装底标高为-15.9m，顶标高为+2.5m。 二、工程特点及难点 1、沉箱尺寸大、重量重、吃水深，现场不具备一次预制完成的场地及水深等施工条件。 经计算，泵房沉箱预制部分吃水达到 16.3m，船厂已建 30 万 t 级船坞底标高为-7.5m，具备的最大水深为 11.0m（按+3.5m 潮水计） ，船坞口门附近水深较浅，只有-5.0m-7.0m，同时附近海域水深亦较浅，原地面水深只有-4.0m-8.0m。无法满
3、足泵房沉箱在船坞内整体预制、出运的条件。 2、外围舱格及内部结构分层多、结构复杂、预埋件多。 泵房沉箱分内部结构和外围舱格结构。泵房的内部结构分为三层：底层导流层（0.05.5m） ，底板板厚 1.4m，设置三道隔墙，隔出四条流道与前池相连。中间为水泵层（5.5m12.9m） ，板厚 1.0m，安装管径1.8m 三个主水泵，及两个小的雨水泵、海水泵，同时施工出水管基础 9个，施工支撑上部电机层的混凝土立柱 6 根。上部为电机层（12.918.4m） ，板厚 0.6m。 除了混凝土结构外，须安装 439 根升浆帷幕管，安装四层 344.5 吨的临时钢围令、钢支撑，同时预埋各种预埋件上百个，结构复
4、杂，施工工序穿插影响很多。 3、泵房沉箱为非对称复杂结构，常规方法进行浮游稳定计算比较困难。 泵房沉箱为非对称结构，起浮后偏心，需通过压水来调平，同时沉箱结构大，压水调平的速度较慢；而沉箱的拖运航道是临时开挖的航道，周围水深都不足，沉箱拖运要求浮游稳定计算准确，常规方法进行浮游稳定计算比较困难。 4、泵房沉箱为超大、超重的异型沉箱结构，沉箱基床为非夯实基床，沉箱安装精度控制比较困难。 泵房沉箱为超大、超重的异型沉箱结构，预制完成起浮后偏心，需通过压水来调平，同时沉箱结构尺寸大，压水调平的速度较慢、难度大；沉箱反复起浮容易对基床产生不均匀沉降；同时本工程基床为非夯实基床，抛填的骨料为 80150
5、mm 粒径的升浆骨料，沉箱安装精度控制比较困难。 三、针对特点及难点采取的措施 1、为解决沉箱吃水深的问题，采取分场地、分层接高沉箱的措施。 结合现有的施工条件，泵房沉箱预制分三个场地进行，先在造船新厂已建 30 万 t 级船坞内分三层预制 11.9m 高，之后沉箱起浮出运出坞，沿第一次临时开挖的航道拖运至接高场地（标高-10.0m）进行压水座落基础上进行第二次施工，先接高 4.0m 高至 15.9m，然后抽水起浮，转至第二次接高场地（-13.5m）进行第三次施工，先漂浮浇筑水泵层混凝土板，然后座落沉箱继续接高 2.5m 至 18.4m 高，最后沿第二次开挖的航道拖运安装至设计位置，预制沉箱部
6、分安装后设计顶标高为+2.50m。 泵房沉箱施工场地布置见图 1： 坞内预制 针对泵房沉箱尺寸大，重量重的特点，须进行分层多次预制沉箱。第一步在船厂 30 万 t 级船坞内预制 11.9m 高部分。泵房分三层施工，第一层高度 3.9m，第二层、第三层皆为 4.0m。 因泵房沉箱为非对称结构，沉箱起浮时偏载，须通过压水调平，同时考虑到沉箱起浮吃水受船坞底标高限制，最大吃水为 11.0m，为减小沉箱偏载及调平的压水压载，将部分隔墙降低浇筑高度，各隔墙浇注高度不等。 沉箱坞内预制（11.9m）完成效果图见图 2 图 1 泵房沉箱施工场地布置图 接高场地施工 沉箱坞内预制完成后转至接高场地进行接高。泵
7、房沉箱接高分四部分施工：先把内墙接高至 11.9m 高，内墙接高拆模完毕沉箱座落接高场，接高墙体至 15.9m 高，此时沉箱吃水 13.5m。此时起浮沉箱浇筑水泵层混凝土板，之后下沉沉箱至第二次接高场地上接高外围墙至 18.4m 高，并安装钢支撑。施工完毕后沉箱吃水 16.3m，乘高潮水位起浮拖运、安装至设计位置。 沉箱坞内预制（18.4m）完成效果图见图 3 图 2 沉箱坞内预制（11.9m）完成效果图图 3 沉箱预制（18.4m）完成效果图 2、为解决泵房沉箱内部结构分层多、结构复杂的问题，主要采取了以下措施：多种模板组合使用 针对泵房沉箱复杂的结构，施工时采用了多种模板组合。其中外墙采用
8、大片钢模板，内芯采用桁架钢模板，确保混凝土墙的外观质量；流道层施工因混凝土浇筑后被封盖，隔墙采用组合模板，方便后续施工时拆除；部分舱格及降低隔墙部分采用木模板。钢模板、组合模板、木模板的组合应用既保证了混凝土表观质量，同时节约成本并加快施工的速度。 更改部分结构的施工顺序 泵房在坞内预制时，一是将水泵层板改到坞外浇筑；二是降低部分隔墙，减小沉箱吃水，待沉箱出坞后再浇筑水泵层和接高墙体混凝土。 钢封门后安改现浇 泵房沉箱导流层有四个口门，下水前必须先用钢封门封死。根据原设计要求，钢封门为后安装。但是由于钢封门尺寸较大且封门面板较厚（22mm 厚） ，焊接施工过程中难免会产生变形，在沉箱拖运、安装
9、过程中存在漏水的隐患。根据施工经验，将后安装的钢封门改成将钢封门与混凝土施工连接在一起，此方案很好地解决了钢封门漏水问题，在后续的沉箱拖运、安装过程中，钢封门部位止水效果很好，无漏水现象。 3、三维建模进行浮游稳定计算 本项目通过 Iventor 软件建立泵房沉箱的三维模型，直观反映出沉箱吃水、偏心、浮游稳定，同时通过模拟加载调平沉箱。使用三维软件可大大简化复杂结构的吃水、浮游稳定计算，对现场施工起到至关重要的指导作用。 沉箱施工前，通过 Iventor 软件建立泵房沉箱的模型，计算泵房吃水及模拟加载调整沉箱浮游稳定。因沉箱结构大，重量重，为了减小沉箱偏载及压水荷载，通过软件建模，降低部分隔墙
10、的浇筑高度，同时可通过软件模拟加载调平沉箱偏载，计算压水高度。以 15.9m 高漂浮浇筑水泵层混凝土板为例： 泵房沉箱平面图 15.9m 降墙-调平 15.9m 降墙-浇水泵层板西 1/3 调 15.9m 降墙-浇水泵层板西 1/2 调 15.9m 降墙-浇水泵层板西 2/3 调 根据软件建模得出的参数表： 实际施工中，按理论计算的压水高度进行压水调平沉箱，现场观测的沉箱吃水与理论计算基本吻合，软件建模对现场的施工起到了很好的指导作用。 4、为确保沉箱拖运安全及解决沉箱安装精度控制比较困难的问题，采取了以下几项措施： 吊船辅助起浮、拖运沉箱，双钩法安装沉箱 由于：一是泵房为非对称结构，预制完成
11、起浮后偏心，需通过压水来调平；二是泵房结构大，压水调平的速度较慢；三是泵房重量大，压水调平后总重量达到了 14250 吨；四是泵房的拖运航道是临时开挖的航道，周围水深都不够，沉箱拖运航线精度要求高；五是泵房吃水深，须乘高潮位才能起浮拖运，作业条件受限制；六是泵房沉箱安装顶标高只有+2.5m，须乘低潮位安装。 四、综合上述难点，本工程借助 700t 吊船辅助吊浮、拖运、安装泵房沉箱。 采用吊船辅助施工具有以下优点：减小沉箱偏载；减小沉箱吃水；在沉箱漂浮施工时可稳定沉箱。安装沉箱时使用大型吊船可通过吊船上的船机锚缆和卷扬机调整沉箱位置，以解决超大、超重沉箱难于调整位置的问题。采用双钩安装法，可以方
12、便、快速的调节异型沉箱的偏载。实际施工中，泵房安装位置偏差控制在 30mm 内。 基床预压及回填控制 为确保在非夯实基床上泵房沉箱的安装质量，从两方面入手。一是先将泵房沉箱座落在基床上并压水加载，经过两个潮水压载后重新起浮调整沉箱位置，确保泵房沉箱的安装位置精度。另外为避免泵房沉箱安装后产生较大的位移，沉箱安装后及时回填，回填时均匀分层进行。沉箱回填后及时跟进基床骨料内的升浆施工，确保泵房沉箱的沉降位移尽快稳定。 总结：船坞泵房沉箱工程施工实际效果表明，Iventor 软件建模辅助计算沉箱吃水、浮游稳定，效果显著；结合施工实际情况分场地预制超大异型沉箱、钢封门后安装改现浇、双钩安装超大异型沉箱等施工工艺优化利用确保了目前国内最大的预制沉箱结构安全、优质、高效的施工完成，为以后超大异型沉箱提供了成熟的施工技术。
