高壓氣囊搬運大型沉箱技術(shù)

永泰長榮

摘要：高壓氣囊及半潛駁搬運大型沉箱突破了大型重力式沉箱碼頭工程施工的技術(shù)瓶頸，為遠離港工專業(yè)預制廠的地區(qū)建 造大型沉箱碼頭創(chuàng)造了必要的技術(shù)條件，是港口工程建設(shè)的一大技術(shù)進步。就多個重力式沉箱碼頭工程采用高壓氣囊搬運大 型沉箱技術(shù)進行了簡要的總結(jié)。

關(guān)鍵詞：高壓氣囊：沉箱搬運：技術(shù)研究

目前我國港口重力式碼頭的單個沉箱重量已超過1000t 甚至在2000t  以上。采用傳統(tǒng)的預制、出運、 安裝工藝受到投資成本、工期、場地條件等多方面的制約。為突破大型沉箱陸上運輸?shù)募夹g(shù)瓶頸，尋求科  學、經(jīng)濟的技術(shù)工藝，中港第三航務工程局近年來對高壓氣囊(下簡稱氣囊)搬運大型沉箱技術(shù)進行了重  點的應用研究。至今已通過在多個工程項目應用實踐，技術(shù)上日趨成熟與完善，搬運的沉箱最重達2000t    以上，搬運沉箱個數(shù)已達1206個(次),移動行程約44360 m, 形成了一套比較完整的、適應于多種規(guī)  格沉箱和重型構(gòu)件出運的氣囊搬運技術(shù)。

1 氣囊搬運技術(shù)的內(nèi)容

氣囊搬運技術(shù)的主要內(nèi)容包括：氣囊的性能、氣囊的承載力、沉箱預制場的平面布置、沉箱搬運牽引 和充氣系統(tǒng)、搬運的技術(shù)工藝、沉箱預制底模、堆場和運輸通道、上駁工藝、經(jīng)濟效益分析及推廣應用價 值評估等。

到目前國內(nèi)氣囊搬運大型沉箱技術(shù)并無相關(guān)的技術(shù)規(guī)程和質(zhì)量標準，國外也未見有此技術(shù)應用的公開  報道。為此，我們應用研究的技術(shù)線路和目標為：氣囊搬運技術(shù)的適用性，即該技術(shù)要適用于200～3000t    的沉箱或其他重型構(gòu)件的施工，必須滿足現(xiàn)場預制場的場地條件；確定氣囊搬運技術(shù)的工藝設(shè)計和主要參  數(shù)：制定技術(shù)規(guī)程和安全事項；研究并設(shè)計與氣囊搬運技術(shù)相關(guān)的沉箱預制場平面布置、預制沉箱的底模、 通道、堆場、供氣系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、移動速度、沉箱上駁的碼頭設(shè)施、半潛駁的改造等。

2 技術(shù)工藝簡介

氣囊搬運沉箱的工作原理是在需要移動的大型沉箱或重件下面，放置經(jīng)計算后確定的若干個圓柱型的 氣囊，氣囊通過供氣系統(tǒng)充氣后將沉箱頂升，開啟牽引系統(tǒng)，氣囊滾動使沉箱實現(xiàn)水平移動。

2.1 氣囊的結(jié)構(gòu)型式

氣囊囊體骨架材料為錦綸簾子布，囊嘴為鋁合金鑄體。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 氣囊結(jié)構(gòu)型式

2.2 氣囊的規(guī)格及其性能

氣囊的類別有中壓氣囊、高壓氣囊、超高壓氣囊三種。目前常見的氣囊規(guī)格、性能見表1。

2.3 氣囊搬運大型沉箱工藝

2.3.1 預制場平面布置

采用氣囊及半潛駁搬運大型沉箱工藝的預制場布置應根據(jù)提供的預制場地大小及施工進度要求，合理

布置沉箱預制底模、沉箱堆放場地、鋼筋綁扎場地等，并配置相應的起重設(shè)備(用于鋼筋模板及砼吊運), 以滿足沉箱預制要求。同時，又須考慮如何將預制好的沉箱通過氣囊搬運到堆放場和通過碼頭平移至半潛 駁上。為此，預制場的布置要根據(jù)氣囊搬運的特點設(shè)置沉箱出運通道，以及相應的供氣系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)的 位置，以實現(xiàn)沉箱在規(guī)劃的范圍內(nèi)水平移動。下圖為汕頭廣澳港區(qū)一期碼頭水工工程的碼頭構(gòu)件預制場的 平面布置圖(見圖2)。

表1  常見的氣囊類別、規(guī)格及性能

類別	氣囊直徑Vm	氣囊工作(允許) 壓力/MPa	氣囊實驗壓力 R/MPa	每米氣囊體承載力q/(RN·m1)
				工作高度(P為 直徑50%	工作高度(H)為 直徑40%	工作高度(H)為 直徑30%
氣囊超高壓             囊高壓	0.8	≤0.40	0.52	251	302	352
	1.0	≤0.30	0.39	236	283	330
	1.2	≤0.25	0.325	236	283	330
	1.5	≤0.21	0.273	247	297	346
	0.8	≤0.25	0.30	157	188	218
	1.0	≤0.20	0.24	157	188	220
	1.2	≤0.166	0.20	156	188	220
	1.5	≤0.134	0.16	158	189	220

巨電房

圖2 汕頭廣澳港區(qū)一期碼頭水工工程預制場平面布置

2.3.2 預制場地的地基處理

要對預制場地的地基進行相應的處理，以滿足承載力要求。沉箱的出運通道要求平整，承載能力要相 對均勻，且大于使用氣囊工作壓力的兩倍以上，同時左右水平度、坡度均應滿足要求。

2.3.3 沉箱預制底胎模

沉箱預制底胎模應考慮到氣囊能夠放置到沉箱的底部，沉箱搬運時底胎?？刹鸪?，實現(xiàn)沉箱的水平移 動。為此，沉箱的預制底胎模應設(shè)計為活動式結(jié)構(gòu)。

2.3.4氣囊的選擇及校核

先根據(jù)沉箱的出運邊寬選擇單根氣囊的長度，再確定出運(頂升)高度，由此計算出承載面積，并按 氣囊的許用壓力計算出氣囊所需最短總長度，最后確定氣囊根數(shù)及擺放位置。

氣囊承載面寬度B與氣囊直徑D和氣囊工作高度H有關(guān)。氣囊受壓變形后，其截面可看作由直徑為H的 2個半圓和長、寬分別為BH  的方形組成，如圖3示。