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并結(jié)合實際場地情況和可操作性，可推算出所需頂升氣囊為 3 根，拖運(yùn)氣囊為 6 根。因氣囊與沉箱和地面的接觸面積大，最大工作壓力僅為 0.7mpa，且為柔性接觸，因此對地坪的平整度和強(qiáng)度要求不高，地坪結(jié)構(gòu)設(shè)計為 30cm 厚的二片石墊層和 15cm 厚的 c20 砼，要求地坪的承載能力不小于 20t/㎡。但考慮到對氣囊的保護(hù)作用，在沉箱預(yù)制

時最好將沉箱底面四周設(shè)倒角，以延長氣囊的使用壽命。

與臺車拖運(yùn)沉箱工藝所不同，氣囊頂升工藝需要在預(yù)制場地坪上預(yù)先布設(shè)三條縱向的管溝，管溝深度主要由蓋板厚度和墊木厚度決定，管溝寬度主要由氣囊囊徑?jīng)Q定，因本工程中 :蓋板厚度 h1=25cm；墊木厚度 h2=20cm;考慮氣囊穿越及頂起后放置墊木，管溝深度必須留出一定的富裕量，故管溝深度設(shè)計為 h 溝=45cm。因氣囊囊徑 d=1000mm;氣囊寬度為 b=πd/2=1.57m;考慮氣囊穿越寬度富裕量，管溝寬度設(shè)計為 b 溝=1.6m。管溝基礎(chǔ)較地坪稍做加固處理，要求承載力不小于 30t/㎡。

管溝蓋板 1.8×1.5×0.25m3,采用 C25 的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可采用鋼

結(jié)構(gòu)，要求承載力不小于 30t/㎡。同時注意在頂升前要對氣囊管溝進(jìn) 行徹底的清理，以防廢鋼筋頭等尖銳物對氣囊造成損害，在頂升后、拖運(yùn)前亦要檢查沉箱底面是否平整；是否存在因漏漿造成的尖銳突起；以及管溝蓋板頂面的平整情況，若存在對氣囊有損害的物體，必須進(jìn)

行徹底清除，以免損害氣囊和造成安全事故。

3.工藝設(shè)備要求：

3.1 采用高壓氣囊施工工藝在短距離運(yùn)輸操作時，因其重量輕，不需要配備專門的吊運(yùn)和搬運(yùn)設(shè)備，僅靠現(xiàn)場的塔吊和小型機(jī)械及操作人員就可完成。

3.2 與臺車拖運(yùn)沉箱工藝不同的是需在施工現(xiàn)場配備充氣設(shè)備:6m3 空壓機(jī)一臺;1m3 儲氣罐一個 ;Ф90mm 充氣管 200m; Ф90mm 的三通 5 個；截止閥 5 個；快速接頭及壓力表等。氣囊設(shè)備：頂升氣囊 3 條；滾動氣囊 13 條。

3.3 其他與臺車拖運(yùn)沉箱工藝相同的設(shè)備有： 8 噸卷揚(yáng)機(jī) 6 臺； 200kw 發(fā)電機(jī)一組；五五滑輪組 6 組；對講機(jī)和測量儀器等。

4.勞動力組織方面：

因氣囊體積相對較大，在搬運(yùn)時需多人配合操作才能完成，特別是沉箱拖運(yùn)時，需要頻繁的移動氣囊，另外加上充氣人員、卷揚(yáng)機(jī)操作人

員、指揮人員等共需約 30 人才能完成。因此與臺車工藝相比操作人員

相對較多，施工組織管理強(qiáng)度較大。

5.工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、比較：

5.1 采用千斤頂、拖車工藝的費(fèi)用分析：

①千斤頂及拖車費(fèi)用。根據(jù)施工經(jīng)驗，沉箱對預(yù)制場地地坪的粘結(jié)力

約為沉箱自重的 17%，則頂起沉箱的頂升力 G=1777*（1+17%） =2079 噸，考慮安全儲備后需要 500 噸千斤頂至少 6 臺，加上長 L=14.44m

的 2 架臺車，其費(fèi)用合計 F1=2.0*6+8.0*2=28 萬元；

②地基加固費(fèi)用。預(yù)制場地使用千斤頂、臺車工藝時，預(yù)制場的地基需進(jìn)行加固處理，千斤頂下地坪所承受的壓強(qiáng) P=2079*103*9.8／［2* （0.5/2） 2*4］＝40.75*106N/㎡＝40.75Mpa。處理、加固地基需鋪筑塊石墊層 50cm 厚并進(jìn)行碾壓密實， V=120*18*0.5*2=2160m3 ，合計費(fèi)

用 F2 ＝2160*48.6=元＝10.50 萬元。

③地坪澆筑費(fèi)用。按照 30cm 厚 C25 砼地坪計算，需要澆筑砼 V = L*B*H*N=120*18*0.3*2=1296m3 ，其費(fèi)用 F3 ＝1296*350=元＝45.36 萬

元。

④ 現(xiàn) 澆軌道梁費(fèi) 用。按照軌道梁為 C25 鋼筋砼，需要現(xiàn) 澆砼 V=120*0.6*0.5*4=144m3,軌道梁內(nèi)需要配置鋼筋 1.84t，則現(xiàn)澆鋼筋砼軌道梁的費(fèi)用合計為 F4=144*350+1.84*3000=50400+5520 元=5.59 萬

元。

⑤軌道購置、安裝費(fèi)用。采用兩個臺座預(yù)制沉箱，要考慮沉箱縱向移

動和橫向移動，則需要安裝 P50 鋼軌 552m；合計 F5=16.41 萬元。

以上五項費(fèi)用合計為： 105.86 萬元。

5.2 采用高壓氣囊頂升、拖運(yùn)工藝：

①技術(shù)指標(biāo)：

根據(jù)本工程沉箱結(jié)構(gòu)的重量及尺寸，采用氣囊直徑 1000mm，頂升氣囊長度 15.5m（有效長度 14.44m），拖運(yùn)氣囊長度 16.7m（有效長度

15.7m）。

采用氣囊頂升時，需預(yù)先在地坪內(nèi)做好穿頂升氣囊的砼管溝，此管溝必須滿足抗壓要求。根據(jù)本工程的沉箱重量（1777t），采用 3 條頂升氣囊，氣囊的設(shè)計工作壓力為 0.7MPa，當(dāng)頂升沉箱 45cm 高時（包括氣囊管溝高度 20cm），氣囊受壓面寬度 3.14*（1-0.45） /2=0.86m，理論計算壓力為 (1955+0.25*1.8*15*3*2.45)*103*10/ （3*0.86*14.08）=0.55MPa，實際頂升時氣壓在 0.56～0.57Mpa 之間，

與理論基本吻合。

拖運(yùn)時采用 6 條氣囊，沉箱離地坪高度 40cm，氣囊受壓面寬 3.14* （1-0.4）/2=0.942m，理論計算拖運(yùn)沉箱時氣囊壓力為： 1777*103*10/

（6*0.942*15.7） =0.2MPa。

②費(fèi)用分析：

根據(jù)理論計算得知，地坪地基只需稍加處理即可，鋪筑碾壓塊石墊層（30cm）的費(fèi)用 F1=120*18*0.3*2*48.6=6.3 萬元，C20 砼地坪（15cm 厚）的費(fèi)用 F2=120*18*0.15*2*300=元＝19.44 萬元。 C25 鋼筋砼氣囊管溝蓋板預(yù) 制安裝的費(fèi) 用 F3 ＝（1.85*1.5*0.25m3*140*400 + 140*10=40250 元＝4.03 萬元。 3 條頂升氣囊加 10 條拖運(yùn)氣囊的費(fèi)用 F4=30.0 萬元。充氣設(shè)備及管路的費(fèi)用 F5=2.0 萬元。以上 5 項費(fèi)用合

計為 61.77 元，比采用臺車工藝成本降低約 44.1 萬元。

6.采用氣囊頂升、拖運(yùn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)：

6.1 優(yōu)點(diǎn)：沉箱的重力通過氣囊這一柔性接觸物傳遞給地坪，氣囊對沉箱、地坪的作用力擴(kuò)散比較均勻，對沉箱的成品保護(hù)比較有利，同時對地坪、地基的強(qiáng)度要求也不高，操作靈活，便于施工，投入的施

工成本和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用比使用拖車低得多。

6.2 缺點(diǎn)：需反復(fù)給氣囊充放氣，拖運(yùn)速度比拖車工藝慢。

二、氣囊在沉箱浮游穩(wěn)定中的助浮作用

隨著深水泊位的發(fā)展，預(yù)制沉箱的高度越來越高，這樣就勢必增大了沉箱出運(yùn)的難度，有時是塢口或航道水深不能滿足沉箱吃水要求，有時是浮船塢或半潛駁的下潛深度不能滿足要求。此時，不得不考慮沉箱的助浮，以減小沉箱的吃水深度，滿足沉箱出運(yùn)要求。我單位目前施工的沉箱就采用了助浮氣囊工藝來解決浮船塢下潛深度不夠的問

題，經(jīng)濟(jì)實用，可操作性高，值得推廣和應(yīng)用。

1. 工藝技術(shù)分析：

因現(xiàn)有浮船塢最大下潛深度為 13.8m，而無助浮氣囊沉箱達(dá)到浮游穩(wěn)定時的吃水為 10.243m，另加上浮船塢型深（3.8m）及沉箱墊木（20cm），需浮船塢下潛 14.243m，故需采用助浮，使浮船塢下潛深度控制在 13.8m 內(nèi)。具體做法是在沉箱第二層墻頂位置（距離沉箱底 5.4m 處），利用原有砼分層澆注支模時的預(yù)埋圓臺螺母，重新加工帶有螺栓的拉環(huán)（單個拉環(huán)的容許拉應(yīng)力為 40KN），將拉環(huán)分別固定在沉箱四周（每側(cè)墻壁上設(shè) 16 個，詳見右圖－附圖 4）的圓臺螺母里，助浮氣囊的半徑 R=1.25m，有效長度 L=10m，氣囊允許最大壓力為 0.2MPa，工作壓力為 0.11MPa ，每條氣囊每入海水中所受到的浮力： F1=560.25KN，4 條氣囊共受浮力為 4F1=4*560.25=2241KN。增加 4 條助浮氣囊后，沉箱達(dá)到浮游穩(wěn)定時的吃水為 9.375m （此計算省略），需浮船塢下潛 13.375m，滿足要求。每條氣囊采用 8 條綁帶（詳見附圖 5）固定在沉箱壁的 16 個拉環(huán)上，每條綁帶可承受 80KN 的拉力。具體施

工時，用 3 條綁帶將自重約 2000KG 的氣囊利用塔吊安裝在預(yù)定位置，

將氣囊擺放平整，用充氣裝置給氣囊充氣，待氣囊內(nèi)壓力達(dá)到 0.11MPa 時停止充氣，檢查氣囊的固定和連接裝置牢固可靠后，準(zhǔn)備出運(yùn)沉箱

工作。

2. 采用氣囊助浮與鋼浮筒助浮沉箱出運(yùn)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

2.1 氣囊重量輕，單條氣囊重量只有 2000KG 多，便于安裝和拆卸，利用現(xiàn)有的行走塔吊或浮船塢上的吊機(jī)就能完成，而鋼浮筒重量大，要達(dá)到與氣囊相同的助浮效果，單個重量在 10t 以上，一般吊機(jī)難以完成，特別是水下的拆除難度更加大。

2.2 氣囊無須單獨(dú)預(yù)埋固定鐵件，直接利用支設(shè)模板用的預(yù)埋圓臺螺母即可，方便、快捷，而鋼浮筒需單獨(dú)預(yù)埋鐵件，施工難度大大增加。

2.3 氣囊助浮只需利用閥門進(jìn)行充放氣操作，操作方便，安全性高，而鋼浮筒需增加進(jìn)、排水系統(tǒng)和外部電源，操作復(fù)雜，施工難渡大。

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