气压沉箱技术在金海码头中的应用研究分析

梁世晋

摘要：本文以金海码头为例，详细阐述了沉箱预制、搬运及安装和沉箱封底等几个施工过程，工程实践表明新技术在气压沉箱施工过程中的应用能带来很好的社会效益和较好的经济效益关键词：气压沉箱，预制、搬运、安装、封底

Abstract: this article with the JinHai dock as an example, expounds the prefabrication, handling and installation of caisson and caissons several bottom sealing construction process, engineering practice shows that the new technology in the air pressure in the process of caisson construction application can bring good social benefit and economic benefit is good

Keywords: air pressure caisson, prefabricated, carry, installation, bottom sealing

中图分类号：TU753.61 文献标识码：A文章编号：

随着国际贸易的加大，深水码头的建设规模逐渐扩大，大型沉箱作为我国重力式深水码头建设的主要型式，使得其制造、施工成为港白码头建设的重点。气压沉箱施工法在许多情况下能适应上述的特殊需求，因而在工程应用中具有不可替代的竞争力及广泛的应用前景，气压沉箱施工技术的研究、推广和应用，是我国深基础施工技术发展中一项势在必行的工作。

1、工程概况

金海一期码头工程位于海南洋浦经济开发区西部，包括垂直于岸的长1084.4米的斜坡式引堤兼防波堤，20000吨级码头端部长80米斜坡式防波堤， 460米长的20000吨级码头， 370米长的6000吨级驳船码头及其根部长71.12米的滚装码头。码头结构主要由沉箱和堤心石、回填粗砂及胸墙、卸荷板、S型高强混凝土连锁块面层构成。

2、气压沉箱施工法原理

气压沉箱施工法是在沉箱底部设置一个高气密性的钢筋混凝土结构的工作室，通过气压自动调节装置向工作室内注入压力与刃脚处地下水压力相等的压缩空气，防止地下水渗入，作业人员可以在工作室内的无水环境下挖土排土，箱体在自重、上部荷载以及控制用水重力的作用下下沉到指定的深度，最后在沉箱结构底部工作室内填充混凝土的一种施工方法。

3、气压沉箱施工方法优势

3.1结构上的优势

沉箱结构在地面制作，能充分保证制作质量。沉箱基础为刚性结构，基础的底面以及全周面可以安全地承受垂直荷载和水平荷载，具有较大的承载力。

3.2施工上的优势

气压沉箱施工时，向下部作业室内送入与地下水压相等的压缩空气，因此可在无水干涸的状态下进行挖土排土，施工地层既可以是软弱地层，也可以是坚硬的岩石地层。

3.3适应性强

施工时不需要使用基坑降水法、井点降水法、地基理等辅助施工方法进行降水处理。不会引起周围地基的下沉，对周围基础以及邻近的构筑物、道路几乎不会产生任何影响。适合于各种各样的水位条件及地下水状况。

3.4施工质量好

整个箱体结构分别在地上浇筑，可以进行强度及形状检查，因此与灌注桩等基础施工法相比，可以保证施工的高质量，再加上现代化的信息施工，下沉施工管理更加容易把握，下沉精度非常高。该施工法可以根据不同的施工状况迅速采取对应的措施，从而提高施工效率。

4、气压沉箱施工工艺流程

4.1沉箱预制

根据施工进度要求及提供的现场预制场地，沉箱必须分6批预制安装完成，前两次每趟拖运10个沉箱，其余4次每躺拖运8个，沉箱通过气囊横移及纵移至临时出运码头。

干船坞沉箱预制场尺寸为:长*宽*深=148*30*14.lm。预制沉箱沿干船坞轴线布置两排。干船坞两侧设置3台80t.m行走式塔吊，150m3/h混凝土拌和站、钢筋加工区、模板存放场地及办公场所等设在预制场两侧。

4.2气囊搬运

1)本工程的施工工艺要求:气囊工作高度必须高于底模活动框架高度和垫木高度。综合考虑安全性和经济性，选用气囊工作高度H=400mm。

2)气囊长度的选择是根据气囊的承载面长度和气囊公称直径而定，气囊的承载面长度与沉箱的底板尺寸有关。同时，应考虑气囊囊头伸出沉箱部分不宜过长，一般伸长长度略大于气囊直径即可。

3) 根据搬运的沉箱重量并考虑安全系数及气囊性能，即可计算出搬运单个沉箱时所需气囊数量。

4) 气囊中心距一般应满足:中心距:A》3m;净距:S》0.5m。

5) 供气系统由空压机、供气管道、接头、阀门、压力表等组成。空压机的选用主要考虑气囊的总容量和充气的时间以及压力要求等。

6) 牵引时由两台卷扬机通过滑轮组在沉箱两侧同步进行，为确保沉箱移动过程的平稳、安全，在沉箱移动的反方向上用同样的牵引系统进行沉箱移动保护。

4.3沉箱安装工艺流程及方法

沉箱安装采用人工安装工艺，安装由根部向外顺序进行。第一个沉箱进行粗

安，然后以第一个沉箱为依托安装第二个沉箱，保证第二个沉箱安装位置的精确

度，待安装偏差均在施工规范要求范围内，再调整第一个沉箱。

4.3.1方驳下锚定位

每批沉箱安装之前，由拖轮拖方驳至沉箱安装现场，起锚艇下八字锚缆定位，锚缆长度约150m，方驳平行码头前沿线站位。

4.3.2沉箱绑靠方驳

沉箱由存放场地起浮后，用拖轮拖运至安装施工现场贴靠方驳，并用尼龙缆

和倒链及钢缆加固在方驳在右舷。

4.3.3沉箱定位并注水下沉

沉箱靠方驳后，方驳绞动锚缆至所安装沉箱后沿位置，使沉箱位于待安装位置基床上方并初步定位，定位偏差不大于500mm。

沉箱初步定位后，带紧加固尼龙缆和倒链，并打开进水阀门沉箱内注水，直

至沉箱顶与方驳甲板顶面并齐，然后关闭进水阀门停止注水，等待施工潮位。

在沉箱注水下沉的过程中，施工人员要不停地用打水板检测沉箱各个隔仓内

的水深，并根据水准测量数据，调整各个进水阀门，使沉箱始终保持在水平状态，沉箱四个角点的高程偏差不大于50mm。

4.3.4沉箱测控安放

在施工潮位落至0.5m潮位时，打开沉箱进水阀门往沉箱内注水，沉箱持续下

沉，在下沉的过程中，须根据架设的沉箱安装测量经纬仪的测控，通过收、松10t手拉葫芦和收、松方驳锚缆不断调整沉箱的平面位置，同时在水准仪的测控下，通过调整进水阀门大小，调平沉箱水平，在沉箱最后500mm沉放过程中，要求沉箱前沿线位置和沉箱四个角点的高程偏差控制在30mm以内，使沉箱平稳沉入到基床上。若沉箱位置合格，则继续加水至沉箱稳定，否则用潜水泵抽水，使沉箱起浮，重新安装至满足要求。

4.3.5吊运安装盖板

沉箱安装完毕，加水稳定后，关闭阀门，收拾机具，用方驳上的吊机将沉箱

盖板吊到运输自航驳上运往预制场，准备下一个沉箱。

4.4气压沉箱新型封底施工工艺

该工艺采用预先在沉箱底板制作时即按一定间距预埋导管，导管直径与混凝土泵车尺寸相对应。在沉箱下沉过程中，导管上端采用闸门封堵。

当沉箱下沉到位准备封底施工前，在沉箱底板上采用长导管一段与底板预埋导管连接，另一段与地面泵车导管连接。

采用泵车直接向工作室内浇筑混凝土。封底混凝土要求采用自流平混凝土，以保证混凝土在泵车压力及自重压力下可以在工作室内一定范围内自然摊铺。

当一处浇筑完毕后，泵车移到下一导管处继续浇筑，直至封底混凝土充满整个工作室空间。封底混凝土达到强度后，再对其与底板之间的空隙处进行压混凝土水泥浆处理。

5、结束语

气压沉箱施工是一个系统工程，涉及多门学科与技术，加上沉箱基础自身体积庞大、笨重、刚性大等外形特点和近距离工程日益增多、同时施工条件也更加复杂的施工特点。还需要进一步完善气压沉箱施工技术，优化施工管理，有效地保护环境，更成熟、更经济、更高效地应用于实际工程中。

参考文献

[1]东明，黄建阳.型沉箱没水安装施工新工艺[J]，施工技术，2005(9):12-13

[2]张兆华.大型沉箱在广州港南沙港区一期工程中的应用[J],水运工程,2009(7):15-18

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。