孙斌
中国电建集团港航建设有限公司
摘要：本文通过南非德班港203、204、205泊位扩建项目沉箱下水工艺的选择，简要分析了液压升降平台在沉箱下水中的应用。
关键词：钢筋混凝土沉箱；下水；液压升降平台
1概述
德班港被认为是撒哈拉以南非洲最繁忙的港口，是南非最主要的集装箱、汽车、液体散货和邮轮港口。作为通往非洲和世界其他地区的优质门户，德班港确保提供高效的港口服务和连通性，以实现无缝衔接的货物流动。
然而，随着当地经济的快速发展、进出口货物的激增，德班港所面临的船舶滞港问题日益严重。因此，Transnet SOC有限公司(南非国有公司，德班港的管理单位)计划利用四年时间通过分期建设的方式扩建原港区内的203、204、205号泊位。一方面，通过分期建设可以最大限度的降低施工对港口运营的影响；另一方面，项目完成后可满足超巴拿马型集装箱船的靠泊要求和提高港口处理货物的能力，从而缓解船舶滞港的现状。
2泊位结构形式
新建泊位结构型式为钢筋混凝土沉箱式，包括8种类型，共计77个。8种类型的沉箱形状相同，尺寸略有差异。其中，Type 1沉箱数量最多(65个)且重量最大(单个沉箱体积为964.6方，重约2315吨)。
根据本项目的施工安排，203、204、205泊位扩建分为三个阶段，总体施工顺序为205泊位→204泊位→203泊位，每个阶段沉箱的下水数量和时间安排为：
(1)205泊位沉箱：25个沉箱，预制和下水时间安排为第7个月至第12个月，历时6个月。
(2)204泊位沉箱：21个沉箱，预制和下水时间安排为第22个月至第26个月，历时5个月。
(3)203泊位沉箱：31个沉箱，预制和下水时间安排为第36个月至第42个月，历时7个月。
3沉箱预制及下水的方式
3.1沉箱预制及下水方式
3.1.1常规的沉箱预制及下水方式
常规的沉箱预制及下水方式如表1所示。
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根据表1中的内容，由于沉箱的自身特性，如：尺寸大、重量大等，常规的沉箱下水需利用专用的构筑物或特殊设备，如：滑道、船坞、大型起重船、半潜驳等。然而，针对本项目的实际情况，沉箱下水不适宜采用表3中所列举的常规方式，主要原因包括：
(1)不适宜修建滑道：业主提供的预制场地位于港区内且毗邻港区内部航道，向外修筑滑道会阻碍航道内的船舶通行，向内开挖修筑滑道会大大缩减有限的预制场面积。另外，修建滑道需进行开挖、换填、基础处理以及滑道制安等，耗时长、造价高。
(2)周边无可利用的现有干船坞。
(3)不适宜采用浮坞、半潜驳以及起重船下水：根据本项目的施工安排，每个泊位的沉箱预制下水时间比较集中。但是，由于本项目是分阶段施工，每个泊位的沉箱预制安装之间均存在10个月的空档期，如果采用浮坞、半潜驳以及起重船等大型施工船舶进行沉箱下水，这些大型施工船舶将会存在严重的窝工。另，浮坞、半潜驳以及起重船等大型施工船舶自身造价高，市场上的现有资源较少并且设备动员耗时长、费用高。考虑到本项目沉箱数量总计77个，数量少且下水时间短，如采用大型船舶势必会造成成本的显著增加。
因此，沉箱下水方式的选择对项目的顺利推进和成本控制起到至关重要的作用。
3.1.2液压升降平台下水工艺
结合现场的实际情况，计划垂直下放沉箱入水，进而提出了采用液压升降平台进行沉箱的下水作业。该套系统主要用于海上钻井平台的作业，成功案例很多。国际上的ALE公司、Fagioli和国内的上海同及宝建设机器人有限公司在该系统的设计和安装领域处于世界领先地位。其工作原理是采用液压提升器作为提升(下降)机具，柔性钢绞线作为承重索具，液压提升(下降)过程一个流程为液压提升器的一个行程。当液压提升器周期重复动作时，被提升重物则逐步提升(下降)。
沉箱预制完成且强度满足要求后，经台车水平运输至下水平台上，开始下水。
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步骤1：液压提升器、液压泵源、液压同步控制系统整体调试；确认无误后，将平台下降(提升)至指定沉箱平移位置后锁定，并根据将要下降的沉箱理论重量调整好各液压提升器对应油压。对平台进行水平向固定，以防止在沉箱平移阶段出现较大晃动。
步骤2：平台固定完成之后，将沉箱整体平移进入平台区域，准备整体下放，在平移过程中时刻观察平台，防止平台出现较大的水平摆动，沉箱平移完成后须做好沉箱的临时固定。
步骤3：沉箱固定完成后，根据油压传感器读数确定沉箱实际重量并重新调整各液压提升器油压。将沉箱及平台整体下降，在下降过程中要给沉箱注水，以保证沉箱重心始终位于沉箱下部分。正常下降，将沉箱下降至移出位置附近，各吊点进行微调处理；放慢下降速度，将沉箱准确下降至移出位置，复测各吊点下降高度。
步骤4：将沉箱下降至移出位置后，整套设备锁定并做好平台水平固定，将沉箱平移出平台区域。
步骤5：待沉箱完全移出平台区域后，将平台整体提升至下一台沉箱平移位置后整体锁定，沉箱下降工作完成，转入下一台沉箱的下降工作。
4总结
针对本项目的现场条件，在面临场地有限无法修建滑道、周边无可利用的现有干船坞以及不适宜调遣大型施工船舶(浮坞、半潜驳、大型起重船)的情况下，通过液压升降平台进行沉箱下水作业，有利于项目开展并可大幅度的节约成本。
参考文献：
[1]中交第一航务工程局有限公司[M].港口工程施工手册，2015.