結(jié)合泉州港石湖碼頭擴(kuò)建技改二期工程施工實(shí)踐,總結(jié)氣囊搬運(yùn)大型沉箱施工工藝,并研究提出沉箱搬運(yùn)過(guò)程防傾 倒的安全措施。 [關(guān)鍵詞] 氣囊 搬運(yùn) 沉箱 工藝 沉箱結(jié)構(gòu)由于其整體穩(wěn)定性好,水下作業(yè)量小,施工速 度快等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于碼頭、棧橋、防坡堤等海上建筑。 近年來(lái),隨著集裝箱船舶加速大型化,大型深水泊位不斷發(fā) 展,沉箱設(shè)計(jì)的外型尺寸越來(lái)越大,重量也越來(lái)越重,為安 全、經(jīng)濟(jì)合理地出運(yùn)沉箱,在我省廈門港、漳州港、泉州港、 福州港等港口已廣泛應(yīng)用氣囊搬運(yùn)大型沉箱工藝。本文結(jié)合 泉州港石湖碼頭擴(kuò)建技改二期工程實(shí)例,介紹運(yùn)用氣囊搬運(yùn) 大型沉箱工藝,并提出防范沉箱失穩(wěn)傾倒的技術(shù)措施。
2 工程概況 泉州石湖擴(kuò)建二期工程施工區(qū)域位于泉州灣內(nèi),建設(shè)規(guī) 模為新建1個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)集裝箱泊位及相應(yīng)的東護(hù)岸工程。碼 頭結(jié)構(gòu)形式為重力式沉箱結(jié)構(gòu),單個(gè)沉箱重964噸,共有32 個(gè)沉箱,外型尺寸為11.8×11.5×17.1m, 前趾長(zhǎng)1.5m, 箱內(nèi)6 個(gè)倉(cāng)。
3 氣囊搬運(yùn)沉箱的原理及工藝介紹 3.1 原理 氣囊搬運(yùn)沉箱的工作原理與滾筒搬運(yùn)重物的工作原理基 本相同,在沉箱底部放置若干個(gè)圓柱形氣囊,氣囊充氣后將 沉箱頂起,卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引沉箱,氣囊滾動(dòng),從而帶動(dòng)沉箱緩慢 移動(dòng),將沉箱搬運(yùn)到目的地。由于氣囊在沉箱的壓力下可以 產(chǎn)生較大變形,增加氣囊與地面的接觸面積,使單位面積的 壓力減少,且受力均勻,故對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)。 3.2 工藝 氣囊搬運(yùn)沉箱的工藝及流程如下: 3.2.1 預(yù)制場(chǎng)地平面布置及場(chǎng)地處理 預(yù)制場(chǎng)內(nèi)布置6個(gè)沉箱預(yù)制底模、18個(gè)存放位置。預(yù)制、 堆放、出運(yùn)通道場(chǎng)地為回填一年的開(kāi)山石,厚度5.20m~9.0m, 其下淤泥0.9m~1.5m, 由于沉箱荷載較大,經(jīng)計(jì)算,以強(qiáng)夯 法進(jìn)行地基加固處理。強(qiáng)夯處理后,采用20cm 厚的泥結(jié)碎 石整平,25t壓路機(jī)壓實(shí)處理,壓路機(jī)壓實(shí)后表面平整密實(shí), 無(wú)明顯輪跡,再用8cm 厚粗砂作為找平層,平整度±2cm, 表 面平整,無(wú)露石或尖狀物。 3.2.2底模布置 沉箱預(yù)制底胎模采用活動(dòng)式結(jié)構(gòu),以便于安裝氣囊及沉 箱搬運(yùn)時(shí)底模的拆除。底胎模地基在強(qiáng)夯、整平、壓實(shí)處理 后,澆筑厚25cm 的 C30 鋼筋泥凝土底座,底座座頂水平、 平整且高程與地面一致。在鋼筋混凝土底座上采用125 工字 鋼對(duì)鎖成活動(dòng)式底胎??蚣?,內(nèi)設(shè)6個(gè)平行于出運(yùn)沉箱方向 通長(zhǎng)的格倉(cāng),格倉(cāng)內(nèi)填砂,灌水振搗密實(shí),工字鋼上鋪光面 膠合板,膠合板上鋪馬糞紙。當(dāng)沉箱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要 求后,拆除底模外框架,用高壓水清除格倉(cāng)內(nèi)的填砂,沉箱 落座在底模內(nèi)框架 I25 工字鋼上,底模離地25cm。然后在底 胎模格倉(cāng)內(nèi)安放氣囊,氣囊充氣后頂升沉箱離地40cm 左右, 拆除底模型鋼,做好出運(yùn)前的準(zhǔn)備工作。 3.2.3牽引系統(tǒng)平面布置 牽引系統(tǒng)由地垅、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組、固定架及鋼絲繩等 組成,牽引設(shè)備布置見(jiàn)圖1。牽引鋼絲繩通過(guò)捆綁在地垅固 定架上的滑輪與捆綁在沉箱上的滑輪作沉箱牽引用。地垅設(shè) 計(jì)錨固力為32t, 卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)兩片滑輪組變最大牽引力8t 為 32t。
圖 1 卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引沉箱示意圖 3.2.4氣囊的選擇 氣囊采用高強(qiáng)度尼龍纏繞橡膠氣囊。其獨(dú)特的整體纏繞成型工藝,使氣囊囊壁無(wú)接縫,各向強(qiáng)度 均衡的復(fù)合結(jié)構(gòu),再加上高強(qiáng)度的尼龍纖維增強(qiáng)料和優(yōu)質(zhì)的 進(jìn)口橡膠,使同等囊壁厚度的氣囊能承受比一般橡膠更高的 強(qiáng)度,具有吸收沖擊能量大,作用于搬運(yùn)物單位面積上的壓 力低,沖擊耐疲勞性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。氣囊骨架材料是錦綸簾 子布,錦綸簾子布密度≥95根/10cm 寬,錦綸簾子線的斷裂拉 力≥205.8N/根。囊嘴為鋁合金鑄件。氣囊最大工作壓強(qiáng) 0.2Mpa, 直徑1.0m, 長(zhǎng)13.8m,充氣達(dá)到最大工作壓強(qiáng)0.2Mpa 時(shí),工作高度0.4m 。以下計(jì)算搬運(yùn)沉箱所需的氣囊數(shù)量: F=P·S ( 1 ) 式 中 ,F(xiàn)—單根氣囊承載力; P— 氣囊工作壓力;考慮其使用的安全性,工作壓力為 最大工作壓強(qiáng)的80%。 S—承載面積之正投影面積(m2)。 S=BL? (2)式中, B—承載面寬度, B=π(D-H)/2 。Lo— 氣 囊承載面長(zhǎng)度。 把相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(2)得: S=π(D-H)L √2=10.833m2 代入式(1)得:F=173.3t,則氣囊數(shù)量 n=Q/F≈5.6,綜 合考慮,取n=6, 即采用6根氣囊共同搬運(yùn)1個(gè)沉箱。 3.2.5沉箱出運(yùn)程序 ① 檢查供氣系統(tǒng)(包括空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、供氣管道、接頭、 閥門、壓力表等)、牽引系統(tǒng)(包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、鋼絲繩、卸扣、 卡環(huán)、地垅等),清掃出運(yùn)通道及沉箱底部的尖銳物。 ② 擁綁鋼絲繩。鋼絲繩捆綁位置離底模約1.3m處,鋼 絲繩與沉箱棱角接觸處用枕木隔開(kāi),調(diào)整鋼絲繩兩側(cè)長(zhǎng)度相 等,再連接牽引及溜尾鋼絲繩。 ③ 高壓水槍沖出隔倉(cāng)填砂。先拆卸底胎模兩側(cè) I25 型 鋼,用高壓水槍將隔倉(cāng)填砂沖出,注意均勻沖砂,以免沉箱 底?;A(chǔ)受力不均。清砂順序?yàn)橄戎虚g后兩邊按順序沖出, 沖出一個(gè)槽位即擺入一個(gè)氣囊,注意氣囊排列整齊、平行。 ④ 充氣頂升。充氣時(shí),6 根氣囊逐一充氣,氣壓從 0.05MPa→0.1MPa→0.16Mpa 分三次充完,停止供氣,關(guān)掉 閥門,檢查所有氣囊的壓力表壓強(qiáng)指示值是否一致,不一致 時(shí)可向單個(gè)氣囊供氣,使各氣囊壓力基本一致。然后拖出支 墊工字鋼,再次檢查沉箱底部有無(wú)雜物,最后拆除所有的聯(lián) 接管。 ⑤ 沉箱搬運(yùn)?,F(xiàn)場(chǎng)指揮檢查各項(xiàng)準(zhǔn)備工作無(wú)誤后,下令 啟動(dòng)牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)組,拉緊牽引鋼絲繩。沉箱處于位移臨界狀 態(tài)時(shí),暫停牽引,檢查鋼絲繩張緊程度,各滑輪組,導(dǎo)向輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性,氣囊及沉箱平整情況,氣囊工作壓強(qiáng)等。同 時(shí)啟動(dòng)溜尾卷?yè)P(yáng)機(jī)組,使溜尾鋼絲繩稍微處于松弛狀態(tài),然 后在指揮人員的統(tǒng)一指揮下拉動(dòng)沉箱緩慢向前移動(dòng)。移動(dòng)時(shí), 注意觀察沉箱平穩(wěn)和位移情況,同時(shí)觀察氣囊滾動(dòng)和壓力情 況。斜坡段移動(dòng)時(shí),注意調(diào)整各氣囊的頂升高度(前高后低), 保持沉箱的垂直度和平穩(wěn)性。運(yùn)行中,溜尾鋼繩跟進(jìn),既不 與牽引鋼繩抗衡,又能限制沉箱前傾。當(dāng)沉箱前面空出一個(gè) 氣囊的間距時(shí),停止?fàn)恳?,再放?個(gè)空氣囊,充氣至預(yù)定 壓強(qiáng)值再重新?tīng)恳?。?dāng)后面的氣囊即將離開(kāi)沉箱時(shí),打開(kāi)排 氣閥排氣。重復(fù)以上步驟,直至沉箱移至預(yù)定位置。 ⑥ 擺放枕木、放氣。當(dāng)沉箱移到制定位置后停止?fàn)恳?將各氣囊充氣,頂升沉箱到離地面高度35cm, 在沉箱底順氣 囊間隙處墊上枕木,每個(gè)間隙共兩層兩排。枕木120cm× 15cm×20cm。 同時(shí)必須迅速調(diào)整氣囊氣壓,讓氣囊頂升高度 一致,且達(dá)35cm。支墊放妥后,氣囊緩慢排氣至沉箱平穩(wěn)降 落在臨時(shí)支墊上,停止排氣,觀察地面無(wú)明顯沉降后才快速 放氣,抽出氣囊。
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