毛里塔尼亞友誼港清淤和擋沙堤項(xiàng)目氣囊出運(yùn)沉箱施工要點(diǎn)1

永泰長(zhǎng)榮

毛里塔尼亞友誼港清淤和擋沙堤項(xiàng)目 氣囊出運(yùn)沉箱施工要點(diǎn)

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

關(guān)鍵詞：擋沙堤；沉箱；沉箱出運(yùn)；沉箱安裝；氣囊；牽引；移運(yùn)；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(xiàng)目包含新建擋沙堤和清淤兩項(xiàng)單項(xiàng)  工程。擋沙堤工程單項(xiàng)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(guò)渡采用斜坡堤  結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)約42.15m;  其余直立段采用14個(gè)獨(dú)立沉箱組成沉箱  重力式結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)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(zhǎng))×15.3m( 寬 )x13.2m(高)。 這些大型沉箱在專業(yè)的沉箱預(yù)制場(chǎng)預(yù)制、陸上氣囊托運(yùn)至沉  箱出運(yùn)碼頭前沿進(jìn)入浮船塢、由浮船塢運(yùn)至下潛區(qū)域進(jìn)行儲(chǔ)  存和出運(yùn)安裝，氣囊移運(yùn)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(xiàng)目沉箱出運(yùn)施工中總結(jié)出氣囊的技術(shù)  參數(shù)選擇方法，重點(diǎn)對(duì)氣囊的選用、牽引系統(tǒng)的確定、沉箱  移運(yùn)過(guò)程中的糾偏要點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)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(lái)越多，使用氣囊 移動(dòng)沉箱的技術(shù)越發(fā)成熟。在選擇使用氣囊進(jìn)行沉箱移動(dòng)時(shí)， 不僅要考慮安全性，更要兼顧其經(jīng)濟(jì)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(kuò)建工程等 工程中沉箱移運(yùn)施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇直徑D=1000mm  的 氣囊來(lái)進(jìn)行沉箱移動(dòng)運(yùn)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(jī)、充氣管、連接件、壓力

表等在市場(chǎng)上保有量較大，容易采購(gòu)。

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(shí)。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(shí)， 氣囊的工作高度按30cm進(jìn)行控制，以方便撤除底模型鋼和墊 木的同時(shí)，也有效保證了施工人員的安全。

平移沉箱時(shí)為防止沉箱由于慣性前沖對(duì)構(gòu)件造成破壞， 將沉箱重心往沉箱行進(jìn)相反方向適當(dāng)后移，即：沉箱行進(jìn)方 向第一個(gè)氣囊距地面高約60cm, 沉箱行進(jìn)方向最后一個(gè)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(jì)算氣囊的工作壓力時(shí)，氣囊的平均工作高度按照40cm進(jìn) 行控制，此狀態(tài)下進(jìn)行沉箱移運(yùn)，沉箱的重心低，穩(wěn)定性高， 沉箱移運(yùn)過(guò)程安全有保障。

2.3氣囊長(zhǎng)度的計(jì)算

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

氣囊長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：L=L?+2×0.866D

式中：L 為氣囊總長(zhǎng)度(單位為m);L?     為氣囊承載面 長(zhǎng)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(jì)算單個(gè)氣囊承載力和出運(yùn)沉箱需要的氣囊數(shù)量

單個(gè)承載力計(jì)算公式： Q=P×S×1.03

公式中：Q為單個(gè)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——?dú)饽覂?nèi)壓力超高壓氣囊由出廠說(shuō)明書得：0.5Mpa 單個(gè)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(yùn)沉箱的重量，并同時(shí)考慮氣囊的性能和安全 系數(shù)，即可計(jì)算出移運(yùn)單個(gè)沉箱時(shí)所需氣囊的數(shù)量。

計(jì)算公式如下： N=KG/Q

公式中N為滾動(dòng)氣囊數(shù)量(單位為個(gè)); 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(gè)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(guò)計(jì)算，可得出移運(yùn)沉箱必要的氣囊數(shù)量N,  與此 同時(shí)考慮各個(gè)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(jì)算出的 移動(dòng)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(zhǎng)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(jì)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(jìn)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(jì)算超高壓氣

囊的使用數(shù)量時(shí)，還需計(jì)算由于使用超高壓氣囊移運(yùn)沉箱而 造成的移運(yùn)費(fèi)用的增加，對(duì)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(shí)(沉箱底邊寬15.3m) 按照計(jì)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(shí)(沉箱底邊寬17.6m) 按照計(jì)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。