巨型钢沉井整体制造出坞浮运施工工法.docx

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1、巨型钢沉井整体制造出坞浮运施工工法1、前言随着高速铁路的不断发展，对桥梁基础的承载能力、变形特征和稳定性等要求越来越 高，沉井基础由于具有整体性强、稳定性好，能承受较大的垂直荷载和水平荷载等优点， 在近年的基础施工中被广泛采用，尤其是在地质条件的复杂和水深的水域。沉井基础设计与施工技术日益成熟，沉井基础的规模日益变大，主要呈现出截面大、高度高等特点。沪通长江大桥主航道桥采用双塔五跨连续钢桁梁斜拉桥，孔跨布置为（142+462+ 1092+462+142）m，为世界上跨度最大的公铁两用斜拉桥。主航道桥 6 个桥墩均采用沉井 基础。主墩采用倒圆角的矩形沉井基础， 沉井顶面平面尺寸为 86.9m58

2、.7m。倒圆半径为 7.45m，沉井平面布置为 24 个 12.8m12.8m 井孔，主墩 28 号墩沉井总高 105m，主墩 29号墩沉井总高 115m，沉井下部为钢沉井， 上部为混凝土沉井， 其中 28 号墩钢沉井总高50m，主墩 29 号墩钢沉井总高 56m。图 1 主航道桥主墩沉井基础结构（单位：m）沉井基础钢沉井部分在船厂制造， 在船坞里组拼成整体， 并采用船坞注水的方式使沉1井整体起浮，由拖轮拖带出船坞进行整体浮运至墩位。在钢沉井出坞过程中，创造性的运 用了封闭部分井孔、气压增浮的方法，减小钢沉井的吃水深度以及浮运阻力，减小整体浮 运的难度。钢沉井的整体出坞浮运是目前国内同类型沉井

3、施工中首创的施工工艺，其施工 规模居国内前列。该施工工法不但取得了沉井施工工艺技术方面的突破，而且取得了良好的经济及社会效益。为了促进该施工方法在我国类似桥梁工程项目中得到推广应用，根据沪通长江大桥主 墩钢沉井出坞浮运施工实践经验特编制本工法，供今后同类型沉井基础及类似施工结构参考借鉴。2、工法特点2.1、钢沉井采用工厂分块制造，船坞节段拼装，整体浮运的施工技术，变水上施工 为岸上施工，实现钢沉井整体工厂化、专业化制造，缩短工期，提高效率，使钢沉井的制造质量得到可靠保证。2.2、在钢沉井上封闭部分井孔，安装助浮措施。沉井助浮结构由封闭井孔所用的助 浮盖板和供气管路系统组成。在钢沉井出坞过程中，

4、在封闭的井孔内打气增压，减小了钢 沉井的吃水深度，避免在出坞和浮运过程中搁浅。同时，由于吃水深度的减小，在整体浮运的过程中，沉井所受到的水流阻力也大大减小，降低了整体浮运的难度。2.3、钢沉井整体浮运作业由 8 艘（其中 1 艘备用）拖轮共同完成。沉井尾部布置 3 艘拖轮（36000HP），南北侧各布置 2 艘拖轮(44000HP)，备用拖轮为 4000HP，共能提 供拖带马力 38000HP。浮运过程中，7 艘拖轮共同完成钢沉井的出坞、直行、转弯、掉头等拖带步骤。2.4、钢沉井整体出坞浮运过程中，充分利用长江下游潮流的特点，根据长江涨落潮的时间，因地制宜，制定出坞浮运的施工计划，保证了施工的

5、安全。3、适用范围3.1 适用于加工精度高、起吊拼装困难和水上安装接高工程量大的大型钢沉井基础。3.2 适用于位于航道或深水区域的大型钢套箱、双壁钢吊箱围堰结构。4、工艺原理4.1 钢沉井整体制造技术钢沉井制造分为四个阶段进行：第一阶段为构件制造阶段，第二阶段为块段成型阶段，第三阶段为块段组拼，第四阶段为节段搭载、接高。2钢沉井节段制造场地位于桥位附近长江沿岸的船厂钢结构生产厂区内，片单元制造及 块单元组拼均在厂区内钢结构加工车间及钢结构加工平台进行。单元块分块最大重量为 62.2t，制造完成后由平板运输车运输至船坞边上的拼装区。28#墩钢沉井共分为 245 个块 单元、14 个吊装段（每个沉

6、井节段平面分为 A、B 两个吊装段）进行加工制造；29#墩钢沉 井共分为 315 个块单元、16 个吊装段进行加工制造。每个吊装段对称分布 16 个吊耳，每 个吊耳各有两个吊孔，总计 32 个吊孔。码头区组拼平台可一次组拼两个钢沉井节段，完成后由 1600t 门吊整体起吊至船坞内整体拼装区进行总拼。4.2 钢沉井助浮施工技术钢沉井助浮措施由助浮供气系统和助浮盖板结构组成。钢沉井共 24 个井孔，井孔尺 寸为 12.812.8m，利用助浮盖板，封闭钢沉井 24 个井孔中的 12 个，并向封闭井孔充气 以达到增大钢沉井浮力，减小钢沉井吃水。为保证沉井的平衡性，12 个封闭井孔采用对称 布置，且每个

7、井孔内充气压力基本相等。助浮供气系统具有集中供气、单点控制的特点， 不但能满足各助浮井孔同步充气、平稳起浮的要求，而且可以通过充气和放气，随时调整沉井的起浮姿态。4.3 钢沉井出坞施工技术钢沉井在船坞内整体组拼完成，船坞长 580.0m，宽 139.0m，深 13.0m，船坞门坎高 1.4m。钢沉井刃脚抄垫高 0.77m，钢沉井中隔墙抄垫高 1.27m，钢沉井中隔墙踏面支撑高 2.57m。船坞底标高-7.8m，船坞门坎标高-6.4m，沉井刃脚抄垫标高-7.03m，沉井中隔墙抄垫标高-6.53m，中隔墙踏面支撑标高-5.23m。钢沉井在船坞内整体组拼完成，在船坞内采用向坞内注水的方式起浮。沉井达

8、到出坞 条件后，打开坞门通江阀（共 18 根管子，直径 120cm），通过长江水自流方式进行注水。 钢沉井出坞时，水位要满足 2 个条件，方能确保安全，一是钢沉井在自浮状态与抄垫的坞 墩完全脱离；二是钢沉井出坞通过坞门时，要有一定的安全高度，不能与坞门坎相碰。因 此，钢沉井出坞过程中，一方面通过助浮措施，减小沉井起浮的吃水深度；另一方面，要根据长江潮位的特点，选择在相对较高潮位的时间段进行出坞作业。4.4 钢沉井整体浮运施工技术钢沉井在浮运过程中，根据所受到的阻力大小，合理配置浮运拖轮的数量，利用拖轮3牵引将沉井拖带至墩位。浮运的过程中，根据长江潮流的特点，选择接近高平潮时间段出 坞，避免沉井

9、搁浅；落潮的过程中，顺流而下，减小拖轮拖带阻力；避开流速最大的时间 段，选择流速变小的时间段进行调头，钢沉井的姿态易于控制。浮运时间的选择是钢沉井浮运成功的关键。5、施工工艺流程及操作要点5.1 钢沉井整体制造技术5.1.1 施工工艺流程图 2 钢沉井整体制造工艺流程5.1.2 操作要点（1）构件制造：钢沉井构件主要有拐角圆弧板的成型、吊耳板的开孔、片单元、桁 架单元。片单元主要是指钢沉井的外壁板结构，由钢板、角钢、加劲环组成。桁架单元主 要由角钢和拼接钢板组成，根据结构形状图，可以分成四个种类：T 型桁架、矩形桁架、 弧形桁架、立方体型桁架（十字隔墙处），其中弧形桁架采取在制造弧形块段时散拼

10、的形 式，其他桁架单独事先制造。以上 4 种构件采用工厂车间流水化施工生产，保证了各个构件的制造质量。4图 3 构件制造（2）块段制造：钢沉井块段分成三种类型分别制造：T 字型块段、圆弧形块段、十 字型块段。钢沉井块段的制造精度，除了取决于焊接工艺，胎架的设置也至关重要。胎架必须要要有足够的刚度，防止制造过程中的变形。图 4 块段成型（3）块段组拼：钢沉井首节段组拼在船坞内完成，其他节段在船坞边的平台上分 A、B 两个分段进行焊接，然后将分段吊装至已组拼完成的节段上接高。图 5 首节段组拼组拼（4）节段搭载、组拼：块段组拼完成后，利用船坞 1600t 门式吊机进行起吊安装作 业，相邻沉井节段的

11、吊装块件竖向接缝错开布置。为方便沉井节段对位，每节沉井的顶口 均设置若干个临时导向结构，沉井对位焊接后予以割除。钢沉井接高节段第 2 节段的最大 吊装块件重量约 880t，其余标准节段的最大吊装重量约 650t。钢沉井整拼前，在船坞内 的沉井拼装区域内安装沉井刃脚及隔墙位置布置足够的钢结构或混凝土坞墩。底节钢沉井在坞墩平台上组拼完成后，清除井壁内各种杂质和浮锈，分仓灌注沉井刃脚混凝土。刃脚5混凝土总灌注量为 1300m3,其中沉井外壁刃脚混凝土高度为 2.5m，隔墙内混凝土灌注高度 为 0.7m，加强刃脚的刚度，避免在节段拼装过程中，钢沉井变形。接高过程中，在沉井的 纵横方向的轴线设置 12

12、个结构控制点，全程进行测量控制，并用拉线或红外线激光标点仪检查沉井的平面位置，用检定钢尺测量复核，以保证接高精度。图 6 节段搭载、接高（5）钢沉井在制造过程中，每道工序完成后，都需进行结构尺寸检验，包括：下料、 桁架组装、片单元制造、块单元制造、分段制造、节段接高。所有焊接待焊缝金属冷却后 进行外观检查，并填写检查记录备查。所有焊缝不得有裂纹，末熔合、焊瘤、气孔、咬边、 烧穿、头渣，未填满弧坑及漏焊等缺陷。钢沉井首节段拼装完成，进行沉井结构尺寸检查， 焊缝进行外观和探伤检查，在合格的基础上，向沉井内灌水，进行水密试验，通过试验检 验沉井隔舱的密封性，保证沉井的加工质量。沉井所有焊缝均通过煤油

13、渗透检验、磁粉探伤检测或 UT 探伤检测等方法进行检验，避免缺陷焊缝的存在。5.2 钢沉井助浮施工技术5.2.1 施工工艺流程准备工作助浮盖板加工、安装助浮盖板水密性试验充气管路、充气阀门等安装管路、阀门气密性试验图 7 助浮系统安装工艺流程65.2.2 操作要点（1）助浮系统：钢沉井助浮系统由助浮供气系统和助浮盖板结构组成。（2）助浮盖板：助浮盖板由面板、分配梁、反压牛腿、沉井加固 4 个主要部分组成。 面板、分配梁、反压牛腿这三个结构通过螺栓连接成可拆卸的整体结构。面板为 8mm 钢板， 面板上部由角钢和钢板进行横向、竖向加劲，角钢间距 375mm，钢板间距 750mm。面板与 沉井之间进

14、行焊接，为保证助浮盖板满足密闭的要求，此处的焊接需满足气密性检验的要 求。分配梁采用 H 型钢，有横向、竖向两种，竖向分配梁与横向分配梁之间通过螺栓连接 牢固，横向分配梁与面板加劲角钢通过螺栓连接牢固，使分配梁结构与面板结构形成整体。 反压牛腿安装在分配梁的两端，与分配梁通过螺栓连接，同时反压牛腿与沉井井壁焊接，使得钢沉井与整个助浮结构形成一个整体。助浮盖板安装的位置，需要对钢沉井进行加固。助浮盖板安装高度为沉井刃脚向上 17.6m，即钢沉井第三节中间位置处。图 8 助浮井孔布置7图 9 助浮盖板（3）助浮供气系统：助浮供气系统由 2 台 23m3/min 空压机、主供气管、支供气管、 气压表

15、、支管阀门、盖板气阀。主供气管为 604 的无缝钢管，主供气管路在沉井顶面形 成封闭回路，该主管封闭回路供气范围覆盖全部 12 个助浮隔舱。主供气管路中的压缩空 气由供气支管引出，与盖板气阀连接，每根支管上安装有控制开关的球阀，以满足井孔充 气和放气的目的。水平管路负责将空压机的压缩气体分流到各个助浮井孔。竖向管路伸入助浮盖板以下，通过空压机提供的空气向助浮井孔内充气。图 10 助浮供气系统布置8图 11 助浮供气管路及压力表（4）助浮措施主要是通过向密闭井孔内注入空气以增大沉井的浮力，所以井孔的气 密性是沉井助浮的关键，施工中对焊缝有着较高的要求。因此为了保证焊缝质量满足气密 性施工要求，在

16、助浮措施施工过程中主要通过超声波检测、磁粉探伤、煤油渗透探伤、抽 真空等方式进行检测。船坞注水后沉井起浮前，对沉井封闭井孔密闭性进行检查，主要是通过观察盖板顶部的气泡来判断漏气情况并进行补焊。5.3 钢沉井出坞施工技术5.3.1 施工工艺流程图 12 钢沉井出坞流程95.3.2 操作要点（1）出坞水位分析：在船坞内注水，钢沉井助浮以后，钢沉井刃脚底部高于钢沉井中隔墙抄垫及船坞门坎 0.5m，方可安全出坞，因此必须满足以下条件：1.4m（坞门坎高度 1.4m 与坞墩高度 1.27m 取较大值）+8m(沉井吃水)+0.5m(安全高度)=9.9m,即要求长江水位为 2.1m 以上。（2）助浮保压控制

17、：出坞、浮运过程中需保证钢沉井吃水 8m，12 个助浮隔舱内的计 算气压需达到 137.17kPa。为保证钢沉井在整个出坞、浮运过程中姿态稳定，需对各助浮隔舱进行充气保压。保压控制主要通过以下两个方式：气压表监测控制每个助浮充气管路上均安装有压力表，可实时测量助浮隔舱内的气压大小。助浮隔舱 计算气压为 137.17kPa，当压力表读数小于计算气压，则隔舱需要进行充气；当压力表读数大于计算气压，则隔舱需要进行放气。液位计监测控制根据计算结果可知，当钢沉井吃水深度为 8m，助浮隔舱气压为 137.17kPa 时，助浮隔 舱内的水面高度距离刃角 4.283m，该数据可以间接地反应隔舱内的气压大小。当

18、该距离大 于 4.283m 时，则助浮隔舱内的气压偏小，需进行补气；当该距离小于 4.283m 时，则助浮隔舱内的气压偏大，需进行放气。该距离可以通过液位计读数来反应。（3）钢沉井临时固定：注水前，将船坞内其他物件采用龙门吊吊出坞，钢沉井提前进行系缆定位，将钢沉井与船坞固定，以防止注水后沉井起浮后飘移。10图 13 沉井坞内临时固定布置（4）钢沉井出坞：各项准备工作做好后，船坞开始放水。船坞内注水高度达 8.3m 时， 钢沉井刃脚吃水 7.5m，沉井中隔墙吃水 6.7m，此时查看压力孔气压情况，若未达到设计 值，则开动助浮空压机做助浮试验，通过查看气压表及压力传感器数值变化，检查助浮效 果。同

19、时坞内继续放水，直至钢沉井起浮。此期间查看钢沉井起浮状况，并查看钢沉井气 密性状况，助浮孔压力变化情况。钢沉井起浮后，做好沉井原位起浮定位工作，并继续放 水至坞内水深 9.9 米时,停止放水。当长江水位落至与坞内水位相平时，开始起浮坞门。拖轮编号，3 艘拖轮拖带开启坞门，将坞门拖带到码头泊位外档，并系缆连接固定。图 14 船坞内注水、钢沉井起浮11图 15 开启坞门当长江潮位达到+1.8m 时(沉井底高于坞坎 0.2m)，即坞内水深达到 9.6m 时，解开钢 沉井与船坞连接的 3#缆绳、4#缆绳，收紧 1#、2#、5#、6#缆绳，使沉井靠近西侧坞壁。 拖轮进入船坞，4 艘拖轮分别按照设计位置与

20、沉井系缆连接。待长江潮位涨至+2.1m 时(沉井底高于坞坎 0.5m)，拖轮拖带沉井出坞。图 16 钢沉井出坞125.4 钢沉井整体浮运5.4.1 施工工艺流程图 17 钢沉井浮运流程5.4.2 操作要点（1）浮运时机选择：钢沉井出坞拖带作业应充分考虑风、流对过往船舶航行的影响， 选择合适的水文气象条件进行作业，钢沉井出坞后在航道中拖航航行应选择白天、平潮时间段，风力小于 5 级、能见距离大于 1500m 等条件下进行。（2）浮运路线：钢沉井浮运（拖航）路径从如皋熔盛 4 号坞经 FB1#、37#、36#-1、 36#、桥施 6、桥施 5 至桥施 4-3#之间（原 34#浮北侧），向左转向到达

21、目标点，航经福姜 沙北水道，浏海沙水道。由熔盛 4 号船坞浮运到沪通长江大桥桥址（原长江 34#黑浮北侧，现桥 4#黑浮和桥 5#黑浮之间北侧），全程约 11 余公里（5.9 海里）。图 18 沉井浮运航行路线13（3）浮运阻力：钢沉井在浮运过程中浮运阻力分为两部分，一部分是沉井自身受到 的阻力，另一部分是浮运拖轮自身的阻力。根据浮运水域，水流、气象等特点，考虑在钢 沉井吃水 8m、风速 6 级（13.8m/s）、对水流速 2.5m/s 纵向航行时为浮运控制性工况，此时浮运最大阻力 251t。钢沉井调头时，考虑对水流速 1.5m/s，最大拖航阻力为 122.5t。（4）浮运拖轮布置：钢沉井整体

22、浮运采用“7+1 ”（7 艘全回转拖主拖+1 艘备拖共同 完成（36000Hp54000Hp）8 艘拖轮的配置模式进行钢沉井的拖航作业，有效输出拖 力 306.23 吨，大于钢沉井吃水 8m、对水速度 2.5m/s 直航时的最大拖航总阻力 251t；同 时钢沉井所配 7 艘拖轮按调头时，实际有效输出拖力值大于钢沉井在桥位处转向调头时吃水 8m、对水速度 1.5m/s 时的最大拖航总阻力 122.5t。 拖轮配置满足要求。图 19 沉井浮运拖轮布置（5）助浮保压控制：浮运过程中需保证钢沉井吃水 8m，因此仍然需要助浮保压控制，控制措施与钢沉井出坞一致。（6）沉井浮运控制：由于沉井自重大，吃水深且

23、水面以上高度高，受风面积大，因 此水流、风对浮运影响极大。浮运过程中，选择微落潮的时间进行拖航作业（此时水流速 度极小），随时关注天气、水流的变化，避免沉井偏离航道，造成搁浅，保持速度，严格控制沉井姿态。各个拖轮在整个浮运过程中，要统一指挥，相互配合，做到令行禁止。14图 20 拖轮拖带钢沉井（7）沉井调头控制：调头的过程要选择在初落水的潮流状态下进行，此时长江流速 较小。浮运至墩位附近后，拖轮船队整体减速，控制前行速度，当对水流速减为 0 时，开 始左转调头。选择一个较大的转弯半径，在墩位下游处，逐步将沉井方向调转至与墩位顺直，完成调头作业。整个过程的成功，主要取决于时机的选择以及各拖轮间的

24、相互配合。图 21 钢沉井桥位掉头总体布置图巨型钢沉井整体制造出坞浮运工法所需劳动力配置情况如下表：15表 1 钢沉井制造劳动力配备序号职务人数负责内容1队长1全面负责生产组织2技术负责人1全面负责技术管理3技术员4现场技术工作4质检员2现场质量督察5安全员2现场安全工作6材料员2现场物资供应、回收7试验员2现场试验工作8领工员2现场生产监督协调9工班长4现场生产领班10测量员4钢沉井制造测量工作11现场管理人员30现场施工管理12切割人员12013起重工2014行车工2015装配工35016焊工25017冷热加工3018车辆运输1019密试人员6合计860表 2 沉井浮运劳动力配置序号工种人

25、数备注序号工种人数备注1项目副经理17电工12现场负责人28浮运指挥6总指挥 1 人3工程技术人员29船长84测量人员410船员165质检员211电焊工46安全员212普工406、材料与设备巨型钢沉井整体制造出坞浮运工法所需主要机具设备如下，其配置数量及技术性能根据具体的工程要求选定。16表 3 钢沉井制造设备及生产装备序号名称规格、型号数量备注1龙门吊机1600T1 台2龙门吊机600T1 台3龙门吊机450T2 台4行车240 /150T6/20 台5行车20T80 台6轨道吊机45T4 台7数控切割机法利15 台8门式切割机4 台9光电切割机2 台10半自动切割机30 台11仿形切割机8

26、 台12CO2 气保焊机100 台13自动埋弧焊机20 台14碳刨机20 台15平面流水线自动装焊线4 条16叉车5/105/5 台17液压平板车550/380T2/2 辆18液压平板车450/250T2/4 辆19液压平板车90T4 辆20汽车起重机25/50T4/4 辆211500T 油压机1500T2 台2221 米三辊卷板机21 米1 台233 米三辊卷板机3 米1 台24400T 油压机400T1 台25电焊条烘干机3 台26自控焊剂烘干机3 台27空气压缩机4 台28超声波测厚仪4 台29激光经纬仪2 台30全站仪3 台31千斤顶25T30 台32水平仪2 台17表 4 沉井浮运施

27、工机械设备配置序号项目型号数量备注1拖轮6000hp3 艘2拖轮4000hp5 艘1 艘备用3警戒船洪港托 8011 艘4警戒船大桥海龙1 艘5带缆艇1 艘7、质量控制7.1 钢沉井制造质量控制标准7.1.1 钢沉井制造及质量验收标准表 5 钢沉井制造及质量验收标准序号标准名称标准号1新建上海至南通铁路沪通长江大桥工程施工图2铁路钢桥制造规范TB1021220093铁路桥涵工程质量检验评定标准TB1041520034碳素结构钢GB/T70020065桥梁用结构钢GB/T71420086热轧钢板表面质量的一般要求GB/T1497720087热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T9787

28、19888气体保护焊用钢丝GB/T14958949熔化焊用钢丝GB/T149579410碳钢焊条GB/T51179511埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293 199912钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级GB/T113458913气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB/T9858814焊条质量管理规程JB3223 199615钢制焊接常压容器JB/4735-200516建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002187.1.2 制造精度控制标准表 6 钢沉井节段制造质量检验标准偏差名称允许偏差钢沉井平面尺寸长度、宽度20mm曲线半径10mm两对角线的差异30mm钢沉井夹

29、壁净距6mm上下沉井单元接高错边量2mm桁片桁架片间距2mm桁架弦杆中心距2mm结点处杆件轴线错位3mm底兰到桁平联对角线差4mm桁片平整度（扭曲）L/5003mm表 7 块段对接允许偏差值序号项目允许偏差值（mm ）1壁板竖向对接22加劲肋竖向对接23桁架对接24隔舱板竖向对接35内外壁间距46对角线差47表面不平度38圆形部分内径 D0.1%D表 8 节段接高允许偏差值序号项目允许偏差（mm）1壁板竖向对接22加劲肋竖向对接23桁架对接24隔舱板竖向对接35内外壁间距+4，06对角线差47表面不平度38圆形部分内径 D0.1%D197.2 钢沉井出坞浮运质量控制沉井浮运采用了助浮的施工技术

30、。因此在过程中，如发生漏水、漏气、将对沉井的浮 运造成严重影响，为降低沉井浮运过程中的安全风险，制定从源头安全隐患抓起，即沉井在船坞内将一切安全隐患消除后才能出船坞浮运，严防有质量缺陷的沉井进行浮运。1、沉井注水监控船坞开始注水时，安排 35 名观察人员于 35 个井壁隔仓内，观察井壁隔仓是否有渗漏 情况发生，观察人员位于沉井底面以上 10m 处，观察人员配备一台内部对讲机，发现情况 及时报告至现场施工负责人，施工负责人安排技术人员查看渗漏情况，根据实际情况制定应对方案，少量渗漏时采用及时焊接赌漏，渗漏严重时停止注水，处理完成后再重新注水。2、助浮仓充气监控为减小沉井吃水深度，沉井浮运增加了助

31、浮装置，即封闭 12 个井孔，井孔内采用 2 台 23m3/min 空压机供气，降低增浮井孔内水位，增加排水体积，减小沉井吃水深度。在 坞内开始充气时，在对应的每个井孔四周壁板内安排 24 名观测人员，主要观测充气过程 中沉井壁板的变形，为能监控沉井助浮仓内水位情况，在每个井孔设置 1 套液位计和 1 个 气压表，安排 12 人轮回观察，发现情况及时汇报，发现漏气或壁板变形时停止充气，确 定漏气部位或变形位置后将井孔内气压排除，再进行漏气处修补及变形处加固，检查人员完成检查后撤出钢沉井。3、沉井出坞、浮运、定位监控沉井出坞后浮运过程中，空压机全程待命，主要目的为沉井助浮井孔突发漏气后能及 时进

32、行充气，沉井充气系统为全自动控制系统，当一个井仓发生漏气后，系统自动进行补 气，当气压大于设计值时溢气阀自动放气，使沉井内气压始终保持在设计要求方位内，同 时在增浮井孔四周每个壁板仓内安排一名观察人员，观察井壁的受力变形情况，在浮运过程中对每个拖轮挂缆拖拉点进行观察。4、其他保障措施（1）钢沉井顶面空压机配置专业保修人员，主要负责空压机的相关操作；钢沉井顶面储备足够的空压机燃油以满足沉井浮运和定位过程中空压机工作。（2）供气管路安装之前需进行无缝钢管的气密性检查，检查合格后方可进行安装。（3）所有支管上安装的压力表需选取合适的量程和精度，并在正规机构校验合格后方可进行安装，安装完成需保证压力表

33、安装部位的气密性。20（4）助浮盖板的气密性是浮运质量控制的关键，对助浮盖板的面板与沉井井孔间的焊缝使用超声波探伤，确保焊缝质量。8、安全措施8.1 钢沉井制造安全措施针对钢沉井制造的特点，对所有从事管理和生产的人员进行全面的岗前安全教育，重 点对专（兼）职安全员、班组长、从事特种作业的起重工、电工、电焊工、机械工、场内 机动车辆驾驶人员进行培训。通过安全教育，有效提升职工安全意识，树立“安全第一、 预防为主 ”的思想；掌握基本生产知识和安全操作技能；提高职工遵守施工安全纪律的自 觉性，认真执行安全操作规定，切实做到四不伤害，达到提高职工整体安全防护意识和自我防护能力。1、施工人员的安全管理。

34、加强对施工的安全管理、安全培训、安全生产教育和劳动保护工作。做到：情况明、点数清、建立档卡、加强教育。2、特殊工种管理。凡涉及到特殊工种的作业人员，要求其必须持有特殊工种操作证， 部门建立齐全的特种作业持证信息，对所有持证人员情况进行监管，及时督促证件到期人员参加复审，以杜绝特种作业人员证件过期情况。3、用电安全管理。公司在用电设备上粘贴了相关安全警示标识，对接线人员开展了 相关用电安全知识培训。公司利用周四安全宣讲会等形式对各施工人员开展安全用电知识宣贯；现场重点对电线的私拉乱接、规范用电情况进行检查，杜绝用电安全隐患。4、设备及安全用品的安全管理。各类设备按照要求进行定期保养，确保设备状况

35、良 好。项目部建立了齐全的各类设备安全操作规范，所有设备操作人员都做到持证上岗，设 备操作人员固化。所有设备都建立了齐全的日常点检制度，由设备操作人员每日对设备各 主要部件进行定期点检，确保设备问题能及时发现，杜绝设备带病作业情况的发生。根据 不同工种的特性，建立了相关工种的劳防用品配置标准，确保每一名员工能得到必要的劳动安全防护。5、高空作业安全管理。所有脚手架搭设人员均经过职业健康体检，确认无职业禁忌 症，并经相关安全培训合格后方可上岗。脚手架搭设完毕后需经搭设方、使用方、管理方 三方签字挂牌后方可使用。项目部所有人员均配置了安全带，要求进入施工现场进行登高作业必须佩带安全带；公司利用班前

36、会对施工人员的安全带进行全面检查，发现安全带破21损等情况及时进行更换，杜绝不合格的安全带流入施工现场。6、防台防汛措施。项目部建立了相关防台防汛应急预案，并组建了多支防台防汛应 急小组，定期组织防台防汛演练，不断提升作业人员处置应急情况的能力。台风季节做好预防措施。项目部发布台风警报或大风警报时及时响应。8.2、钢沉井浮运安全措施8.2.1、出坞前安全措施1、提前对坞口进行清淤作业，并出具扫测报告及水下地形图；2、坞室进水前，对坞室内、坞壁进行清理，对电、气、水设施进行有效保护、临时拆除、搬迁；3、在坞口处放置大的靠垫，尽量放在高位，且固定稳妥；4、将坞内坞墩进行有效的绑扎加固，防止坞墩移位

37、和漂浮，损坏拖轮螺旋桨；5、对牵引车、坞边绞盘、钢丝、脱钩（挂钩）提前进行调试和保养，移动时要缓慢，安排专人跟随看护，发现问题及时报告及处理；6、沉井上空压机、卷扬机、临时发电机等提前进行调试，使得出坞作业时，确保可以正常使用；7、拖轮作业前，提前进行检查保养，配备 12 艘拖轮作为备用和应急；8、提前清理作业水域，安排警戒船现场警戒；9、沉井上系船柱上连接短绳提前安装到位；10、提前准备好拖轮绑拖相关拖索具，并准备好应急拖缆；11、提前做好沉井水下相关阀门的检查及密性检查，确保放水后，不发生漏水现象。8.2.2、浮拖时的安全措施1、禁止在五级及以上大风天气浮运拖航和定位；2、工作人员一律穿救

38、生衣，戴安全帽，沉井顶面上水上兼高空作业人员还要系好安全带，水手要穿水手服；3、严明各工作小组的工作职责及纪律，由专人统一指挥；4、在拖轮航行中应采用安全航速，留有避让余地，充分保证钢沉井的安全浮运，另外临时工作船、临时定位船上应配备救生圈，船旁有救生艇值班；5、要有足够的通讯联络设备，除各个工点、船上负责人员有手机无线通讯工具外，还要配备一定量的对讲机以作实时通讯工具；226、应在抛锚处上、下游各 500 米处设巡逻警示船；7、严格检查锚绳、锚环、卡环、卡子、将军柱、滑车、绞罐、卷扬机等所有受力构件机具的质量及工作情况，必须保证其能正常施工作业；8、各工作拖轮及其他船只在锚区内行驶时应注意锚

39、绳防止缠绕事故发生；9、钢沉井和定位船上，白天有红色示警旗，夜间有红色示警灯；10、组织有一定系缆经验的人员组成系缆小组，负责系、解缆作业；11、配备资深、经验丰富的船长和驾驶员进行操作；12、避开花水等不利的水流，选择气象条件好的时间进行操作；13、召开参与施工的各部门协调专题会议，布置实施方案及工作程序，并作技术交底，施工当天，进一步强调安全工作；14、严格按照会议决定的路线、步骤行驶和操作。不得随意变更，也不得越出划定的工作区域，中途遇有特殊情况，应由总指挥决定处理；15、提前申请发布航行通（警）告，并申请进行交通组织和海巡艇现场维护；16、各拖轮和护航艇及相关人员配备二套甚高频无线电话

40、（船用和手提高频）；9、环保措施9.1、在施工过程中，操作人员要加强各种施工机械的维修保养，尽可能降低施工机械噪声的排放。9.2、施工期间的废弃物、边角料分类存放，统一集中管理，配备存放垃圾专用器皿，禁止向长江和水上抛弃油类物质、污染物和塑料及其制。9.3、优先选用节能型的现场照明灯具，并合理布置，及时开关，在满足施工场界范围内照明需要的同时，有效节约电能。9.4、加强施工管理工作，严格检查施工机械和施工船舶，防止油料泄漏污染周围环境。9.5、一旦出现油污泄漏，立即查明原因，关闭有关阀门和切断管路，采取应急措施，并报告主管机关（指挥中心）。10、效益分析10.1 经济效益（1）钢沉井采用整体制

41、造出坞浮运技术，实现钢沉井工厂化、专业化、整体化制造，23缩短工期，提高效率，避免了水上高空节段组拼、焊接等不良施工环境的影响，使钢沉井 的制造质量得到可靠保证。此外由于是整体浮运，自然就避免了钢沉井接高过程中的大型 机械的投入，减少了施工投入，同时也节约了工期，整体制造出坞浮运的方案比常规的墩位接高方案节约工期 90 天以上。单个主墩沉井节省约 1500 万元以上。（2）钢沉井采用助浮施工技术，通过减小沉井吃水，一方面保证了沉井出坞的安全， 另一方面减小了沉井浮运阻力，使拖轮配置得到优化。单个沉井浮运节省拖轮费用 100 万元左右。10.2 社会效益（1）本巨型钢沉井整体制造出坞浮运实现了主

42、墩钢沉井国内首次整体浮运施工，开 创了巨型钢沉井整体浮运的先河，创造性的使用了助浮增压的施工技术，从技术角度，保 障了施工的安全。主墩钢沉井在整个出坞浮运的过程中，得到了监理、业主的一致肯定和 社会各界同行的广泛好评，为巨型钢沉井整体出坞浮运施工积累了丰富的经验，开辟了新的思路。（2）钢沉井在船坞整体制造，实现钢沉井工厂化、专业化、整体化制造，所有加工质量误差均小于规范给定值，提升了我国沉井施工质量的标准。11、应用实例沪通长江大桥主墩采用倒圆角的矩形沉井基础，沉井井身顶面平面尺寸为 86.9m 58.7m。倒圆半径为 7.45m，为方便吸泥下沉，沉井平面布置为 24 个 12.8m12.8m 井孔， 其中 28#墩沉井高 105m，钢沉井高 50m，29#沉井总高 115m，钢沉井高 56m。主墩沉井基础钢沉井部分在船厂整体制造完成后，采用助浮施工技术，整体出坞浮运至设计墩位。本工法采用了钢沉井整体制造、助浮施工技术、整体出坞浮运施工技术，部分技术已在武汉杨泗港长江大桥等工程中得到应用。24