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隨著水工材料和施工技術(shù)的飛躍發(fā)展，氣壓沉箱工藝應(yīng)用越來越廣泛，文章基于工程案例，詳細(xì)闡述氣壓沉箱工藝中氣囊運(yùn)移與封底裝配技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)采用氣壓沉箱工藝的港口工程，有技術(shù)參考價(jià)值。

氣壓沉箱工藝是在沉箱底部設(shè) 置一個(gè)氣密性較高的鋼砼結(jié)構(gòu)作業(yè) 室，借助自動(dòng)氣壓調(diào)整裝置，向作業(yè) 室內(nèi)注入空氣，避免地下水滲入作業(yè) 室，這樣操作人員就可在作業(yè)室內(nèi)的無水環(huán)境中開展挖掘。在自身重量、上部載荷及受控水重力的影響下，箱體沉至指定深度，最終在作業(yè)室底部填充混凝土。本研究基于工程案例，詳細(xì)闡述氣壓沉箱工藝的氣囊運(yùn)移與封底技術(shù)，為同類港口氣壓沉箱工程應(yīng)用提供研究和技術(shù)參考。

案例工程位處江南某船塢建造基地內(nèi)的造船區(qū)，7#碼頭呈東西向分布，8#碼頭呈南北向分布，兩者垂直相連，全長1457m。

7#碼頭長774m, 碼頭面標(biāo)準(zhǔn)高度5.8m; 西段長108m, 底標(biāo)準(zhǔn)高度-7.0m; 中段長270m, 底標(biāo)準(zhǔn)高度-9.0m; 東段長396m, 底標(biāo)準(zhǔn)高度-11.0m 。8#碼頭長683m, 碼頭面標(biāo)準(zhǔn)高度5.8m; 南段長322m, 底標(biāo) 準(zhǔn)高度是-9.0m; 北段長361m, 底標(biāo) 準(zhǔn)高度是-11.0m。

兩碼頭均采用鋼筋砼重力沉箱結(jié)構(gòu)，下部是沉箱，上部是門座型起重機(jī)軌道梁和公共廊道，在墻頂設(shè)置

了公用接頭箱、電動(dòng)絞盤、系船柱等，墻側(cè)設(shè)置橡膠護(hù)舷設(shè)施等。在碼頭寬度區(qū)域內(nèi)，路面鋪置連鎖塊。船塢后面設(shè)置了電纜管溝以及艙口蓋修理場(chǎng)，同時(shí)還設(shè)置了電動(dòng)絞盤及暴風(fēng)系船柱。

氣囊運(yùn)移沉箱原理是在需要運(yùn) 移沉箱時(shí)，放置圓筒型高壓氣囊若干個(gè)，氣囊高壓充氣后，沉箱被墊起，之后可以借助牽引系統(tǒng)完成沉箱水平運(yùn)動(dòng)。水工高壓氣囊運(yùn)移技術(shù)，解決了過去碼頭水工維修所面臨的移運(yùn) 困難，相較于其他運(yùn)移技術(shù)更省力、省時(shí)、靈活、安全、投資少、經(jīng)濟(jì)效益

(1)預(yù)制場(chǎng)配置：依照現(xiàn)場(chǎng)預(yù) 制場(chǎng)地以及施工進(jìn)度，沉箱一定要分 6批預(yù)制裝配實(shí)現(xiàn)(半潛駁分兩次入場(chǎng)裝配),前2次每次運(yùn)移10個(gè)沉箱，剩余4次每次運(yùn)移8個(gè)沉箱，借助氣囊縱移或者橫移將沉箱移送至臨時(shí)運(yùn) 輸碼頭。沉箱預(yù)制場(chǎng)長、寬、深分別為148m、30m、14.1m。干船塢兩側(cè) 配置80t 的走行塔吊3座、150m3/h 混凝土攪拌站、辦公場(chǎng)所、模板存儲(chǔ)場(chǎng)

(2)預(yù)制沉箱底胎模：在預(yù)制沉箱底胎模中，需要考慮到氣囊是否可以置放于沉箱底部，是否利于沉箱完成水平移位。所以，將沉箱預(yù)制底胎模設(shè)計(jì)成為活動(dòng)結(jié)構(gòu)，方便放置氣囊。

(3)氣囊高度：氣囊高度過低或者過高，都不利于運(yùn)移沉箱。氣囊作業(yè)高度太高，沉箱在運(yùn)移時(shí)的穩(wěn)定性將降低，并且囊體壓力大對(duì)工作安全不利。氣囊高度過低，囊體容易受到損壞，應(yīng)用壽命亦受到影響，同時(shí)移送沉箱時(shí)需要更大的牽拉力。從安全及經(jīng)濟(jì)方面考慮，選取H=400mm 的氣囊工作高度。

(4)氣囊長度：氣囊的長度決定于氣囊的載承面長度及氣囊的公稱徑值。其載承面的長度同沉箱底板大小有關(guān)。氣囊囊頭伸到沉箱外面部分不宜太長，伸出長度稍高出氣囊徑值即可。氣囊長度計(jì)算公式

(5)沉箱運(yùn)移所需氣囊數(shù)量：依據(jù)運(yùn)移沉箱重量，結(jié)合安全常數(shù)及氣囊功效，計(jì)算出運(yùn)移單個(gè)沉箱需要的氣囊數(shù)量。氣囊數(shù)量計(jì)算公式：N=K?G/

Lo,公式中：N系為滾動(dòng)氣囊個(gè)數(shù)；K: 系為常數(shù)，K?=1.2~1.3;G 系為沉箱重量(KN);Lo 系為氣囊載承面長度 (m)。

(7)供氣系統(tǒng)：氣體供應(yīng)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、壓力計(jì)、閥門、接頭、供氣管道組成。選擇應(yīng)用空氣壓縮機(jī)一般以氣囊的總?cè)萘俊⒊錃鈺r(shí)間和所需壓力等為依據(jù)?？諝鈾C(jī)儲(chǔ)氣罐應(yīng)裝配可調(diào)限壓閥，如果多個(gè)氣囊需要同時(shí) 充氣時(shí)，應(yīng)配置帶多管接頭的氣體分配器。

(8)牽引系統(tǒng)：牽引系統(tǒng)由提升機(jī)、地錨、鋼絲纜、固定架及滑輪組等組成。牽引時(shí)在沉箱兩側(cè)，使用2臺(tái) 卷揚(yáng)機(jī)經(jīng)過滑輪組同步開展，為了保證在沉箱運(yùn)移過程中的平穩(wěn)與安全，在沉箱運(yùn)移的反方向，用同樣的牽拉力計(jì)算。

(9)牽拉力計(jì)算：牽拉力公式 F=K?gf+KQV/T,公式中F系為運(yùn)移沉箱的牽拉力(KN);Q 系為沉箱自身重量(t);g 系為重力加速率(m/s2),

g=10m/s2;f 系為氣囊與地表的滾動(dòng) 摩擦常數(shù)，與地表情況和氣囊的工作高度有關(guān)，通常取f=0.05;V 系為沉箱移動(dòng)速率 (m/s);T 系為起動(dòng)時(shí) 間；K 系為安全常數(shù)，K=112~115,

選用氣囊運(yùn)移大型拖沉箱，克服了傳統(tǒng)施工技術(shù)的缺點(diǎn)，并且重力式碼頭工程中的重要技術(shù)問題由此得到解決。該技術(shù)有以下特點(diǎn)。

(1)不需要大型起重裝備和大型專業(yè)預(yù)制廠。在現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)制場(chǎng)采用塔吊與貝雷析架門機(jī)配合，便可解決了大型沉箱預(yù)制問題。其工程造價(jià)低，工期短，并且占用碼頭沿線較短。

(2)因氣囊選用整體纏繞的獨(dú) 特工藝成型，氣囊壁無對(duì)接縫，強(qiáng)度各向均衡，有抗沖擊、耐磨性，并且氣囊為軟彈塑性體，適應(yīng)性強(qiáng)。所以該項(xiàng)技術(shù)對(duì)運(yùn)輸通道與預(yù)制場(chǎng)地的要求較低，場(chǎng)位處理費(fèi)用也比較低，相應(yīng)配套設(shè)備費(fèi)用也非常低廉。

封底前應(yīng)將挖掘機(jī)及其它主要裝備拆去，再開展封底施工。其做法具體為，在制作底板時(shí)，將底板分成三排，配置預(yù)留管15根，在沉箱下沉過程中，預(yù)留管在底板上選用上下兩道閥門進(jìn)行臨時(shí)堵封。在封底時(shí)，先抽出隔艙中的壓艙水，再將預(yù)設(shè)管上口與泵車導(dǎo)管接連，開啟閘門，混凝土借助泵車壓力被壓入作業(yè)室。筑澆完畢一處，關(guān)閉閘門，把混凝土導(dǎo)管移到下一處澆注施工。

(1)第1次封底只需封住刃腳地表以上1m 左右，便利以后裝備拆去。當(dāng)混凝土封底強(qiáng)度達(dá)到需求后，可適當(dāng)減少作業(yè)室的氣壓，操作人員進(jìn)入作業(yè)室拆去裝備。同時(shí)操作人員可以將刃腳浮泥清理干凈，以確保第2次澆注混凝土封底時(shí)能夠與刃腳結(jié)合密切。

(2)在主裝備拆去后，再筑澆第 2層混凝土封底。在混凝土達(dá)要求強(qiáng) 度之前，作業(yè)室內(nèi)須保持足夠的空氣壓力。封底完畢后，再借助預(yù)設(shè)注灌漿管壓注水泥漿，開展間隙充填。

使用多臺(tái)泵車在施工中連續(xù)筑澆，并確?；炷翝沧⒌倪B續(xù)性。為了保證混凝土能注滿整個(gè)作業(yè)室，一定要確?；炷劣泻艽罅鲃?dòng)性，故混凝土坍落度不應(yīng)低于20cm。筑澆順序是從刃腳處到中間對(duì)稱筑澆。混凝土筑澆前，應(yīng)盡量清除刃腳處的土。在室內(nèi)筑澆混凝土?xí)r，作業(yè)室內(nèi)因氣體空間逐步縮小，可以在底板上配置平衡閥給予適當(dāng)放氣，以保持作業(yè)室內(nèi)氣壓穩(wěn)定。

本研究基于港口碼頭工程案例，詳細(xì)闡述了氣壓沉箱工藝的氣囊運(yùn) 移與封底裝配技術(shù)要點(diǎn)。當(dāng)然，氣壓沉箱工藝是一項(xiàng)涉及多學(xué)科、多技術(shù) 的系統(tǒng)工程，加之沉箱基礎(chǔ)體積大、重量大、剛性大等特點(diǎn)，使得該技術(shù) 的工程實(shí)現(xiàn)過程不可避免地具有技術(shù)復(fù)雜性和操作難度，因此需要我們結(jié)合工程實(shí)踐，不斷細(xì)化研究，使新技術(shù)更符合工程實(shí)際。Ⅱ

裝備名稱	基本型號(hào)	配置數(shù)量
裝載機(jī)	ZL50	2臺(tái)
自航駁	500t	3艘
挖掘機(jī)	1.2m3	3臺(tái)
交通艇	24HP	1艘
自卸車	15t	若干

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