氣囊搬運(yùn)重件工法

永泰長榮

隨著現(xiàn)代港口建設(shè)向深水型大噸位碼頭發(fā)展，重力式碼頭結(jié)構(gòu)的構(gòu)件越來越大，小的數(shù)百噸重至幾千噸。因起重設(shè)備的能力有限，解決大噸位構(gòu)件的出運(yùn)及吊裝問題，是現(xiàn)代大型深水港口建設(shè)必須解決的技術(shù)問題。1996年在深滬港采用氣囊搬運(yùn)500t沉箱取得初步成功，隨后在多個工地施工中，采用該工藝出運(yùn)了大批從500t至3000多t的構(gòu)件，使該工藝更趨成熟。目前，已發(fā)展到采用氣囊搬運(yùn)工藝，直接將數(shù)千噸的大型構(gòu)件搬運(yùn)上半潛駁或浮船塢，以便構(gòu)件進(jìn)行浮游安裝。大型構(gòu)件的出運(yùn)、安裝不再依賴于大型起重設(shè)備。并且該工藝投資少，操作簡便、安全可靠，具有很好的發(fā)展前景。該工藝獲交通部1998年科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎，并在其后的推廣應(yīng)用中多次獲中港集團(tuán)、中港第四航務(wù)工程局的科技進(jìn)步獎

2．工法特點(diǎn)

2.1不需要大型專業(yè)預(yù)制廠和大型起重設(shè)備，就可以對數(shù)百噸至數(shù)千噸的構(gòu)件進(jìn)行出運(yùn)或轉(zhuǎn)堆，也可以直接出運(yùn)上駁，設(shè)備投入簡單，只需幾臺常用的設(shè)備，如卷揚(yáng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等及若干條氣囊，工程成本低，工期得以保證。
2.2無需占用較長的碼頭岸線。與采用在已有的碼頭或護(hù)岸前沿預(yù)制、大型起重設(shè)備出運(yùn)或滑道下水的工藝比較，采用氣囊搬運(yùn)工藝可將施工所占用的水域、岸線減小至最低限度。
2.3氣囊可到專業(yè)生產(chǎn)廠訂購，而且可制成不同長度及不同工作壓力，以適應(yīng)各種規(guī)格構(gòu)件的需要, 氣囊可以修補(bǔ),使用壽命長。
2.4氣囊作用于構(gòu)件底板及地面的面積大，對構(gòu)件的支撐力小，不易損傷構(gòu)件，對場地要求不高。
2.5操作簡便、安全可靠, 只需對氣囊充氣，頂升重件，開啟牽引系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)沉箱的水平移動。氣囊是柔軟彈性體，其受力變形的緩沖作用保證了構(gòu)件搬運(yùn)過程的安全。
2.6可以作小角度轉(zhuǎn)向及90°轉(zhuǎn)向，適合各種不規(guī)則的施工場地。

3．適用范圍

3.1適用于沒有大型起重設(shè)備，遠(yuǎn)離基地的臨時預(yù)制場進(jìn)行出運(yùn)或轉(zhuǎn)堆大型混凝土構(gòu)件。
3.2在沒有大型起重船的情況下,可將大型構(gòu)件直接運(yùn)上半潛駁或浮船塢，以便構(gòu)件進(jìn)行浮游安裝。
3.3對于底板面積偏小，如無底大圓筒,需在構(gòu)件底部安放托板或設(shè)置臨時底板，增大與氣囊的接觸面積，以適用本工法。
3.4氣囊搬運(yùn)重物對場地要求不高，不需設(shè)置混凝土地面，一般的碼頭面，簡易二灰穩(wěn)定路面或經(jīng)壓實(shí)處理的砂灘，只要平整無尖銳物均適合。
3.5氣囊搬運(yùn)場地布置成長條型，具體長度和寬度以構(gòu)件預(yù)制數(shù)量和施工工期而定，場地前面是出運(yùn)碼頭、滑道、沙灘。水深視工程船舶（起重船、半潛駁或浮船塢）或構(gòu)件吃水深度而定，當(dāng)場地的坡度在0.5%以上時，必須設(shè)置溜尾系統(tǒng)，在后面平衡設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)拉住重物，以防重物自動下滑造成傾翻事故。
3.6預(yù)制混凝土構(gòu)件采用活動底模板，底模可用工字鋼并排設(shè)置，工字鋼之間距離必須保證能放入氣囊，工字鋼之間填滿砂并密實(shí)，底模板離地最小高度不應(yīng)小于0.3m。最大高度不應(yīng)大于0.5m（視構(gòu)件重量與氣囊舉升力而定）。

4．工藝原理

氣囊搬運(yùn)重物原理類似于滾筒搬運(yùn)重物的原理，不同的是滾筒是剛性的，工作時作圓周運(yùn)動，而氣囊是柔性的，工作時呈扁圓形，如坦克的履帶一樣運(yùn)動。施工時，在需要搬動的構(gòu)件下面，放置若干個無氣的圓柱型膠囊，膠囊充氣后將構(gòu)件頂升，通過卷揚(yáng)設(shè)備平衡牽引構(gòu)件或托板,氣囊滾動使構(gòu)件水平移動。

5．施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1施工工藝流程
氣囊出運(yùn)工藝流程圖如圖5.1所示。
準(zhǔn)備工作 →  放入氣囊  →   充氣   →  停止充氣 →取出支撐木→ 開動卷揚(yáng)機(jī) →
→牽引構(gòu)件  →  存放點(diǎn)就位  →  支墊支撐木  → 放氣 →  取出氣囊  

圖5.1  氣囊出運(yùn)施工工藝流程圖

5.2 操作要點(diǎn)
    5.2.1 準(zhǔn)備工作
檢查供氣系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)，清掃出運(yùn)通道并對場地進(jìn)行整平，檢查清理構(gòu)件內(nèi)腔積水、底部的尖銳物及邊角有無棱角突出。
    5.2.2 放入氣囊
在構(gòu)件底部放入氣囊，注意排列整齊，相互平行，每條氣囊的軸線與移動方向垂直，并在重件底部用紅漆標(biāo)上支墊線及氣囊行走控制刻度標(biāo)識。連接供氣管路，連接牽引系統(tǒng)。
5.2.3 充氣
啟動空壓機(jī)同時向各個氣囊充氣，充氣速度應(yīng)均勻、緩慢，以免氣囊壓力突然升高。當(dāng)充氣壓力達(dá)到預(yù)定頂升壓力的80%時停止供氣，檢查所有氣囊的壓力是否一致，不一致時可向單個氣囊充氣，使壓力基本一致，然后繼續(xù)充氣，直至構(gòu)件離開支承木。將氣囊的進(jìn)氣閥關(guān)閉，停止供氣。
5.2.4 拆除支撐物
先在構(gòu)件周邊安放臨時支座，以確保安全，然后由操作人員先拆除支承枕木或其他支撐物，再將臨時支座拆除。
5.2.5 調(diào)整高度
    拆除所有的聯(lián)接膠管，打開各個氣囊的排氣閥，進(jìn)行緩慢放氣。當(dāng)氣囊高度降至出運(yùn)高度時，關(guān)閉排氣閥。
5.2.6 牽引出運(yùn)
在指揮人員的統(tǒng)一指揮下，啟動牽引卷揚(yáng)機(jī)，拉動構(gòu)件緩慢向前移動。當(dāng)構(gòu)件前面空出1個氣囊的間距時，停止?fàn)恳?，塞入氣囊，并充氣到預(yù)定壓力后，再重新牽引。當(dāng)后面移出的氣囊快要離開構(gòu)件時，打開氣閥排氣、并運(yùn)送到構(gòu)件前面預(yù)定位置備用。重復(fù)以上步驟，直至將構(gòu)件移到預(yù)定位置。
應(yīng)特別注意，前后牽引不能同時受力，當(dāng)下滑力大于前牽引力時，即構(gòu)件會自動下滑時，前牽引鋼絲繩必須處于松馳狀態(tài)，靠后牽引鋼絲繩使構(gòu)件前移。反之，則前牽引受力，后牽引松馳。
5.2.7 就位存放
當(dāng)構(gòu)件到預(yù)定位置后，停止?fàn)恳?。在?gòu)件底部墊上同樣高度的支承枕木，然后所有氣囊同時緩慢排氣，構(gòu)件平穩(wěn)地落在支承枕木上。
5.2.8 取出氣囊
待排氣完畢，拖出氣囊。即可進(jìn)行下一個構(gòu)件的出運(yùn)。
5.2.9 轉(zhuǎn)向
1、小角度轉(zhuǎn)向
出運(yùn)過程中需小角度轉(zhuǎn)向時，通過將前面所塞入的氣囊斜擺一定的角度，適當(dāng)調(diào)整兩邊的牽引速度及牽引力，即可調(diào)整構(gòu)件的出運(yùn)方向，注意調(diào)整角度不應(yīng)過大，以防損傷氣囊。
2、90°轉(zhuǎn)向
需90°轉(zhuǎn)向時，可停止出運(yùn)，在構(gòu)件底部塞上支承枕木，放氣后取出氣囊，從構(gòu)件另一側(cè)重新穿入氣囊，改變牽引方向重新出運(yùn)即可。
5.2.10 構(gòu)件上駁
構(gòu)件上駁工藝與一般出運(yùn)工藝一樣，所不同的是前牽引系統(tǒng)設(shè)置在半潛駁或浮船塢上。通過調(diào)整壓艙水量，使甲板與出運(yùn)碼頭保持水平，構(gòu)件就可以直接出運(yùn)上駁，見圖5.2.10。

圖5.2.10  氣囊出運(yùn)沉箱上駁示意圖

注：1  沉箱  2  浮船塢  3  出運(yùn)碼頭

6．材料與設(shè)備

6.1 氣囊
6.1.1 氣囊的構(gòu)造及規(guī)格
氣囊可到專業(yè)生產(chǎn)廠家選配，其結(jié)構(gòu)如圖6.1.1-1所示,氣囊囊體骨架材料為錦綸簾子布, 敷以橡膠等材料經(jīng)過整體纏繞成型,囊咀為鋁合金鑄體，內(nèi)管絲牙型號為G1"－2"，用戶根據(jù)需要選用型號，規(guī)格見表6.1.1，長度可根據(jù)構(gòu)件的底寬任意選擇，通常選用直徑為1.0m的高壓氣囊。

圖6.1.1-1  氣囊結(jié)構(gòu)圖

注：1  囊頭  2  囊體  3  囊嘴  D  氣囊直徑直  Le  囊體長度  L  總長

表6.1.1  氣囊規(guī)格表

公稱直徑D（m）		1.0
超高壓氣囊	出廠檢驗(yàn)壓力 (MPa)	0.39
	許用壓力 (MPa)	0.30
高壓氣囊	出廠檢驗(yàn)壓力 (MPa)	0.24
	許用壓力 (MPa)	0.20