毛里塔尼亞友誼港清淤和擋沙堤項目氣囊出運沉箱施工要點1

永泰長榮

毛里塔尼亞友誼港清淤和擋沙堤項目 氣囊出運沉箱施工要點

摘  要：本文結(jié)合援毛里塔尼亞友誼港清淤和擋沙堤項目沉箱出運安裝施工過程，分析了對氣囊的選用、牽引系統(tǒng)的確 定、沉箱移運過程中的糾偏要點問題，為日后沉箱重力式碼頭施工提供借鑒，以便達到良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：擋沙堤；沉箱；沉箱出運；沉箱安裝；氣囊；牽引；移運；糾偏

友誼港位于毛里塔尼亞首都努瓦克肖特南約15km 處，  位于大西洋東岸線的中部，海上陸路交通便捷。援毛里塔尼  亞友誼港擋沙堤及清淤項目包含新建擋沙堤和清淤兩項單項  工程。擋沙堤工程單項工程在3#泊位東部，防波堤折角處向  WNW方向建設(shè)257m擋沙堤，與現(xiàn)有防波堤過渡采用斜坡堤  結(jié)構(gòu)，長約42.15m;  其余直立段采用14個獨立沉箱組成沉箱  重力式結(jié)構(gòu)，長214.85m。單件鋼筋混凝土矩形沉箱重1700噸， 外型尺寸(L*B*H):17.6m   (長)×15.3m( 寬 )x13.2m(高)。 這些大型沉箱在專業(yè)的沉箱預(yù)制場預(yù)制、陸上氣囊托運至沉  箱出運碼頭前沿進入浮船塢、由浮船塢運至下潛區(qū)域進行儲  存和出運安裝，氣囊移運沉箱施工技術(shù)是現(xiàn)階段較為成熟的  施工工藝，此成套工藝應(yīng)用較為廣泛。本文從援毛里塔尼亞  友誼港清淤和擋沙堤項目沉箱出運施工中總結(jié)出氣囊的技術(shù)  參數(shù)選擇方法，重點對氣囊的選用、牽引系統(tǒng)的確定、沉箱  移運過程中的糾偏要點問題進行探討。

2氣囊技術(shù)參數(shù)選擇

2.1 氣囊直徑的選擇

隨著大型沉箱在重力式碼頭中應(yīng)用越來越多，使用氣囊 移動沉箱的技術(shù)越發(fā)成熟。在選擇使用氣囊進行沉箱移動時， 不僅要考慮安全性，更要兼顧其經(jīng)濟性。根據(jù)毛里塔尼亞友 誼港4#、5#泊位建設(shè)工程、赤道幾內(nèi)亞巴塔港改擴建工程等 工程中沉箱移運施工的實踐經(jīng)驗，選擇直徑D=1000mm  的 氣囊來進行沉箱移動運輸，其技術(shù)較為成熟，操作安全性高， 成本適中，配套設(shè)備如空氣壓縮機、充氣管、連接件、壓力

表等在市場上保有量較大，容易采購。

2.2在不同工作狀態(tài)氣囊高度的選擇

預(yù)制沉箱底胎采用掏砂工藝。沉箱底胎高250mm, 四周 分別采用22#、25#槽鋼做圍擋，中間設(shè)200×250mm木枋做 支撐，間距2600mm。底胎內(nèi)部填砂后澆水、振實。頂部鋪設(shè) 一層竹膠板表面再鋪一層纖維板。在使用氣囊頂起沉箱時， 氣囊的工作高度按30cm進行控制，以方便撤除底模型鋼和墊 木的同時，也有效保證了施工人員的安全。

平移沉箱時為防止沉箱由于慣性前沖對構(gòu)件造成破壞， 將沉箱重心往沉箱行進相反方向適當(dāng)后移，即：沉箱行進方 向第一個氣囊距地面高約60cm, 沉箱行進方向最后一個氣囊 由于緩慢排氣，距地面高約30cm,   沉箱前后高差約為30cm。 在計算氣囊的工作壓力時，氣囊的平均工作高度按照40cm進 行控制，此狀態(tài)下進行沉箱移運，沉箱的重心低，穩(wěn)定性高， 沉箱移運過程安全有保障。

2.3氣囊長度的計算

氣囊的承載面長度和氣囊的公稱直徑是決定選用氣囊長 度的依據(jù)，氣囊的承載面長度受沉箱的底板尺寸影響，計算 氣囊長度時按氣囊在沉箱安放方向進行，與此同時，需要考 慮氣囊圓錐頭伸出沉箱外的部分不應(yīng)過長， 一般外伸長度按 稍大于氣囊直徑進行控制。

氣囊長度的計算公式為：L=L?+2×0.866D

式中：L 為氣囊總長度(單位為m);L?     為氣囊承載面 長度(單位為m);D    為氣囊公稱直徑(單位為m) 。 參見 氣囊結(jié)構(gòu)示意圖1。

L?橫移=17.6m

L橫移=17.6m+2*0.866*1m=19.332m

L? 縱移=15.3m

L縱移=15.3m+2*0.866*1m=17032m

2.4計算單個氣囊承載力和出運沉箱需要的氣囊數(shù)量

單個承載力計算公式： Q=P×S×1.03

公式中：Q為單個氣囊承載力(KN);  P  為氣囊內(nèi)壓力 (Mpa);S     為氣囊承載面積的投影面積，S=BLO(m2);B

為氣囊承載力面寬度，B=π(D-H)/2(m);             參見氣囊受壓 斷面示意圖2。

圖2 氣袁受壓截面示意圖

B=π(D2-h2)/2=3.14×(1-0                       .4)/2=0.942m

S橫移= BL? 橫移=0.942×17.6=16.5792m2

S縱移= B*L? 縱移=0.942×15.3=14.4126m2

P——氣囊內(nèi)壓力超高壓氣囊由出廠說明書得：0.5Mpa 單個氣囊承載力：

Q橫移=P×S×1.03=0.5Mpa*16.5792m2=1.03=8538.288KN Q縱移=P×S×1.03=0.5Mpa*14.4126m2*1.03=7422.489KN

根據(jù)所移運沉箱的重量，并同時考慮氣囊的性能和安全 系數(shù)，即可計算出移運單個沉箱時所需氣囊的數(shù)量。

計算公式如下： N=KG/Q

公式中N為滾動氣囊數(shù)量(單位為個); K 為安全系數(shù) ,K  值一般取值范圍為1.2～1.3;G 為沉箱的重量(單位為 KN);Q    為每個氣囊的承載力(單位為KN)。

N橫移=KG/Q橫移=1.3*17000KN/8538.288KN=2.58=3

N縱移=KG/Q縱移=1.3*17000KN/7422.489KN=2.97=3

通過計算，可得出移運沉箱必要的氣囊數(shù)量N,  與此 同時考慮各個氣囊之間互不影響工作的合理凈距(中心距 A≤3m;    凈距S≥0.5),        如果沉箱底面尺寸小于計算出的 移動沉箱需要的氣囊數(shù)量N在滿足各氣囊間的合理凈距的條 件下排列的需要長度，則建議改用合理數(shù)量的超高壓氣囊。 另外沉箱底模尺寸也直接影響氣囊數(shù)量，如果計算得出的氣 囊數(shù)量和最小氣囊間凈距大于沉箱底板的尺寸，則建議改用 部分超高壓氣囊，進而減少需要使用氣囊的總數(shù)量，使沉箱 底部尺寸符合氣囊排列合理凈間距的需要。在計算超高壓氣

囊的使用數(shù)量時，還需計算由于使用超高壓氣囊移運沉箱而 造成的移運費用的增加，對施工效率、安全、成本等多方面 因素綜合比較，最終確定超高壓氣囊的合理使用數(shù)量。

由于本工程中沉箱橫移時(沉箱底邊寬15.3m) 按照計算 出的使用3根氣囊，中心距為6.25m, 不符合要求。所以在使 用3根氣囊就可滿足沉箱橫移安全的情況下增加3根氣囊， 一共使用6根橫移氣囊(氣囊距沉箱端頭1400mm),     中心距 A=2.5m≤3m;   凈距S=1.5m≥0.5m, 滿足要求。

由于本工程中縱移時(沉箱底邊寬17.6m) 按照計算出 的使用3根氣囊，中心距為7.5m,  不符合要求。所以在使用 3根氣囊就可滿足沉箱橫移安全的情況下增加4根氣囊， 一 共使用7根橫移氣囊(氣囊距沉箱端頭1300mm),  中心距 A=2.5m≤3m;   凈距 S=1.5m≥0.5m,    滿足要求。