兩種不同沉箱出運工藝的特點分析

永泰長榮

摘  要 ： 氣囊出運和膠囊臺車出運為兩種比較常見的沉箱出運方式，在工藝流程方面都有各自的特點，文章從沉 箱出運的安全性、施工效率、智能性和經(jīng)濟性等幾個方面進行兩種工藝的對比分析，總結兩種不同出運工藝的特點，為 今后類似工程沉箱出運方面的工藝選擇提供更為科學的理論依據(jù)。

關鍵詞 ：沉箱出運；氣囊；膠囊臺車

煙臺港西港區(qū)地理位置優(yōu)越，水深域闊，最大水深達  到-28m, 是中國北方沿海為數(shù)不多的適宜建設大型深水碼  頭的港址。港區(qū)經(jīng)過十幾年的發(fā)展建有多座大型化碼頭以  滿足各種船舶停泊需求。碼頭建設所需的沉箱預制場從建  港以來，預制了大大小小上百個沉箱，沉箱形式各種各樣， 沉箱重量也從幾百噸到上萬噸不等，沉箱出運主要采用了氣  囊出運和膠囊臺車出運兩種方式。氣囊出運屬于傳統(tǒng)工藝， 工藝成熟、可控性好，大部分沉箱出運可采用此法，但隨著  國內(nèi)大型泊位的建設，沉箱規(guī)格大、數(shù)量多的碼頭在施工  能力允許時，多采用膠囊臺車出運。如果再考慮其安全性、 經(jīng)濟性、施工工效等方面，在選擇出運工藝時難以抉擇，本  文在綜合大量沉箱出運工藝特點的基礎上，總結出兩種不同  工藝的特點，為沉箱出運工藝選擇提供了一定的理論依據(jù)。

1 沉箱出運工藝流程簡介

1.1 氣囊出運沉箱

氣囊出運沉箱的工作原理與滾輪搬運物體的原理基本  相同，是在沉箱下面放置可充氣的圓形膠囊作為滾輪，通  過空壓機充氣加壓頂升沉箱，再利用卷揚機提供的牽引力， 使氣囊沿既定路線滾動，從而達到搬運沉箱的目的"。

其主要工藝流程為：千斤頂頂升/掏出沉箱底部支墊間 填砂→穿插氣囊→卷揚機就位→沉箱系牽引和后溜鋼絲繩

→啟動卷揚機使前后鋼絲繩處于受力狀態(tài)→各氣囊充氣至 沉箱達到運行高度→橫移沉箱至縱移軸線→橫向氣囊切換 縱向氣囊→縱向移運至出運設備上。氣囊出運沉箱如圖1、2 所示。

圖1 氣囊出運沉箱          圖2 氣囊出運沉箱

1.2 膠囊臺車出運沉箱

膠囊臺車由多個臺車單元組合而成，每個臺車單元包 括安裝在軌道上的基部車架，基部車架上安裝的頂升承托箱 體，箱體內(nèi)放置的頂升膠囊以及安裝在頂升承托箱體上方并 可由頂升膠囊托舉的沉箱托舉板。頂升承托箱體上設置有管 道，管道與箱體內(nèi)部的頂升膠囊的管道口相連通，通過向膠 囊注水把水壓力轉化為頂升力實現(xiàn)頂升沉箱的目的。

其主要工藝流程為：膠囊臺車組裝、就位→膠囊注水 頂升沉箱→移動支撐滑塊→膠囊放水沉箱回落支撐塊上→ 移運沉箱至出運設備上。膠囊臺車出運沉箱如圖3、4所示。

圖3 膠囊臺車出運沉箱       圖4 膠囊臺車出運沉箱

2  兩種出運工藝的特點分析

氣囊出運和膠囊臺車出運在國內(nèi)大小型項目上均有所 使用，各自都有優(yōu)缺點，下面將兩種不同的出運工藝從安全 性、施工效率、智能性和經(jīng)濟性等方面進行對比分析，為類 似工程沉箱出運的工藝選擇提供參照。

2.1 安全性

2.1.1 氣囊出運

(1)氣囊出運缺點是需要反復給氣囊充放氣，氣囊易磨

損和老化，因此每次使用前需要找專門機構進行重新標定、 查看是否有損傷、漏氣等現(xiàn)象，并作無載試驗。

(2)氣囊工作壓力一般為0.3~0.7MPa,  壓力較大易造 成氣嘴脫絲彈出、爆囊、漏氣現(xiàn)象，給出運工作帶來較大的 安全隱患，因此在施工過程中要反復監(jiān)測氣囊孔口的壓力表 數(shù)值。

(3)使用的配套設備設施較多(空壓機、地牛、卷揚機、 滑輪組、大頂升、鋼絲繩、卡環(huán)等),任何設施設備的故障  都易造成較大的安全隱患，因此監(jiān)測工作量較大。

(4)所有的計算數(shù)據(jù)需要重新核算安全系數(shù)。每次沉箱 出運前都需要根據(jù)沉箱重量、氣囊工作壓力等推算需要頂升 的氣囊數(shù)量；核算卷揚機、地牛、鋼絲繩牽引力，不滿足受 力要求時，需要及時更換適合的配套設備；另外還需要核算 沉箱行走需要的氣囊數(shù)量、行走軌跡等。

(5)出運工序繁雜，涉及協(xié)同作業(yè)的工種較多，交叉作 業(yè)存在各類安全隱患。

2.1.2 膠囊臺車出運

(1)膠囊臺車在使用前需要試車，調(diào)試臺車有無卡頓等 機械故障、臺車的油路是否漏油、夾軌器是否正常工作， 如果在出運過程中出現(xiàn)故障，會給沉箱出運帶來極高的安  全隱患。

(2)臺車自身可提供牽引力、反向制動力從而不用專門 的卷揚機、地牛等設施，沉箱出運的工序少，存在的安全風 險因素少。

(3)膠囊頂升系統(tǒng)僅在頂升沉箱時發(fā)揮作用，在沉箱移 運過程中由臺車支撐墊塊承重，因此出運過程更加安全，不 會發(fā)生因膠囊破損而造成的事故。而且采用垛口型滑動墊塊 支撐結構，實現(xiàn)了上部荷載在膠囊與墊塊之間的交替轉移， 保證了沉箱運移過程的穩(wěn)定性和安全性。

雖然在出運工程中極少出現(xiàn)爆囊現(xiàn)象，但是一旦出現(xiàn) 就會產(chǎn)生很大的安全隱患，綜合比較氣囊出運涉及的工序較 多，工器具使用頻繁，易造成的安全事故多，從安全性的角 度看，膠囊臺車比氣囊在沉箱出運方面的安全性高一些。通 過沉箱出運的實際情況，當單個沉箱重量超過5000時，氣 囊出運的安全隱患比膠囊臺車出運明顯增多。

2.2 施工效率

2.2.1  氣囊出運

(1)沉箱出運時氣囊需要循環(huán)進行充、放氣、前移等工

作， 一旦工序銜接不順利會中斷前移。出運過程中沉箱運移 易偏位，為保證直線行進，還會通過調(diào)整牽引卷揚機拉力調(diào) 整行進方向，所以實際移動速度大約為1m/min 左右。

(2)出運前期需要做大量準備工作，出運過程工序繁多， 工序越多出現(xiàn)故障的概率越大，影響因素過多大大降低了整 個出運流程的效率。

2.2.2  膠囊臺車出運

(1)沉箱一次頂升起來后即可沿著軌道移動到出運口， 干擾因素相對較少，沉箱移動速度大約為1.5~2 m/min。

(2)沉箱出運前合理安排施工工序可提前在場地組裝臺 車，基本不影響沉箱的施工。

(3)膠囊臺車技術先進，自動化程度較高，必須由專業(yè) 人員進行技術指導，出運過程中一旦出現(xiàn)設備故障問題需要 維修的時間過長，嚴重時會對工期產(chǎn)生不利影響。

總體來說膠囊臺車的施工效率要高于氣囊，氣囊出運 前期準備的工作量大，工序銜接緊密，需要憑借高效組織力 和工人熟練度來彌補工藝上的施工效率缺陷，而膠囊臺車的 整個施工過程都易操作，但受其專業(yè)性的限制一旦出現(xiàn)嚴重 故障，會對整個出運流程乃至工期造成影響，風險偏大。