起重氣囊在水運工程中的應用1

永泰長榮

摘要：介紹起重氣囊新工藝在水運工程應用中具有的優(yōu)勢，給出起重氣囊的相關技術參數(shù)，說明其推廣應用價值。 關鍵詞：氣囊；水運工程；推廣；應用

氣囊應用簡介

如今已在工程上投入使用的氣囊主要有：起重 和搬運重物用氣囊，船舶上排、下水用氣囊，船用充 氣橡膠靠球，建設工程用充氣芯模，打撈沉船用氣 囊，船舶壓載用膠囊袋，架設浮橋和水上管路用氣 囊，運輸氣體和液體用的容器等。

船舶上排、下水用氣囊克服了以往中小型船廠 修造船能力受制于固定式下水滑道的弊端，發(fā)展成 為今天極具靈活性的柔性下水技術，可節(jié)省大筆修 造大型船舶下水滑道的資金。由此可見，氣囊搬運技 術原本主要應用于造船行業(yè)，起重和搬運重物用的 起重氣囊新工藝就是受沙灘造船氣囊下水工藝的啟 發(fā)，于1997年，利用起重氣囊搬運技術在福建深滬 港臨時預制場首次搬運480 t 重沉箱成功，隨后在 2000年和2003年廣西防城港和汕頭港廣澳一期工 程的施工中，采用該工藝又分別順利搬運了500 t 和900 t 重的沉箱，從而為預制混凝土構件的出運 開辟了新的途徑。

起重氣囊搬運新工藝

起重氣囊搬運技術是在需要移動的構件下面，放置若干個圓柱型的膠囊，膠囊充氣后可將構件頂 升。牽引構件，氣囊滾動使構件水平移動。

21  氣囊結構形式

起重氣囊為高強度尼龍纏繞橡膠氣囊，其獨特 的整體纏繞成型工藝，使氣囊囊壁成為無接縫、各向 強度均衡的復合結構，再加上高強度的尼龍纖維增 強材料和優(yōu)質的進口橡膠，使同等的囊壁厚度具有 比一般橡膠更高的強度。具有吸收沖擊能量大，作用 于搬運物單位面積上的壓力低，耐沖擊疲勞性能優(yōu)異等優(yōu)點。氣囊骨架材料是錦綸簾子布，囊嘴為鋁合 金鑄件，內管絲口(圖1)。

圖1  起重氣囊
22   氣囊的有關參數(shù)
221   氣囊參數(shù)表
表1  起重氣囊參數(shù)表

種類	直徑 /m	壓 強 APa	工作高度 m	載重量/ (t*m*)	壓 強 MPa	工作高度 m	載重量/ (t*m-lj
中壓氣囊	8 L0 5 L 8 2.0	013 010 009 008 007 007	02 02 02 02 02 02	12 12.5 14 16.5 18 20	011 009 008 006 005 005	04 05 06 07 08 09	7 7 Z5 Z 5 8 85
高壓氣毒	8 10 12 15 1.8 20	026 020 018  a 16 014  a 14	02 02 0 U 02 02	24 25 28 33 36 40	022 1g 016 @12 010 010	04 05 06 07 08 09	14 14 15 15 16 17
注：載重量系指整只氣囊全長度方向均被壓成同一工作高度時每米長度 的承載能力。

222   囊體承載力計算

囊體承載能力計算公式為：

Q=PS×10

式中：Q——每米囊體承載力(kN );

P—— 氣囊內壓力MPa);

S—    氣囊受壓后的橫截面面積(m2)。

氣囊是柔性彈性體，在使用過程中其形狀受構 件形狀、地面形狀、構件寬度、氣囊長度和擺放位置 等多種因素的影響而改變，所以，承載面積與承載力 也隨著變化。

氣囊的橫截面呈正扁圓形，此時每米囊體的承載力 可參照表1。

氣囊在硬質地面水平滾動時，滾動摩擦因數(shù)一 般 取f=005:

223    氣囊的選擇

先根據(jù)構件的出運邊寬選擇單根氣囊的長度， 再確定出運(頂升)高度，由此計算出承載面積，并按 氣囊的許用應力計算出所需氣囊的最短總長度，最 后確定氣囊根數(shù)及擺放位置。

氣囊承載面寬度B  與氣囊直徑D  和氣囊工作 高度H 有關。氣囊受壓后，其截面可看作由直徑為 H  的2個半圓和長度為B 、H 的方形組成(圖2)。

圖2 受壓氣囊橫截面示意圖

承載面寬：B=π(D-H)/2

承載面積：S=BL=π(D-H)Lo/2

單根氣囊的承載力：F=SP=π(D-H)LoP/2

所需氣囊的總長度：

Lg=G/r=2G/[m(D-H)LoP                 ]

式中：Lo—— 單根氣囊的承壓長度；

G—— 構件重量

23   氣囊搬運工藝

23.1   預制構件底模

當用氣囊搬運構件時，預制混凝土構件需采用 活動底模板，底模板離地Q3~Q7m,         以便于底模

氣囊采用空壓機供氣，設置多管路接頭的空氣分配器，多條輸氣管供氣。

23.2   氣囊的擺放                              

根據(jù)構件的出運方向，本著操作方便的原則均     

勻、對稱擺放。根據(jù)結構特點的不同，起重氣囊可采   

用通長或左右兩列的排放方法，方向應垂直于構件   

移動的方向。                                             

23.3   牽引系統(tǒng)                                

牽引系統(tǒng)由卷揚機、滑輪組、鋼絲繩等組成。根     

據(jù)試驗結果，氣囊在地面起步所需牽引力在氣囊高     

度 為 0 4m  時，約為物件重量的3%,并隨著高度的     

降低而減少。牽引速度宜控制在3m/min   左右。

2. 3. 4 供氣系統(tǒng)   

氣囊采用空壓機供氣, 設置多管路接頭的空氣
分配器, 多條輸氣管供氣。

2.3.5    搬運程序

1)檢查供氣系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)，確保出運通道及 構件底部無尖銳物。

2)在構件底部放入氣囊，注意排列整齊，相互平 行，連結好供氣管道，連結好牽引系統(tǒng)。

3)啟動空壓機同時向各個氣囊供氣，當充氣壓 力達到預定頂升壓強的80%時，停止供氣。檢查所 有氣囊的壓力表壓強指示值是否一致，不一致時可 向單個氣囊供氣，使各氣囊壓強基本一致，然后繼續(xù) 充氣，直至構件離開支承底面。將氣囊的進閥關閉， 停止供氣。

4)拆除所有的聯(lián)接膠管，打開各個氣囊的排氣 閥，進行緩慢放氣。當氣囊的高度降至出運工作高度 時，關閉排氣閥，檢查調整各氣囊的壓強基本一致。

5)在指揮人員的統(tǒng)一指揮下，啟動卷揚機，拉動 構件緩慢向前移動。當構件前面空出一個構件位置 時，打開排氣閥排氣，并運送到預定位置備用。

6)當構件移動到預定位置后，停止牽引。在構件 底部墊上支承枕木，然后氣囊排氣，構件平穩(wěn)地落在 支承枕木上。

7)取出氣囊，進行下一個構件的出運。

3、起重氣囊搬運新工藝在水運工程中應用的意義和推廣價值

3。1   經(jīng)濟實用

從施工進度的保證以及經(jīng)濟性和安全性等方面 考慮，在工地附近修建臨時預制場進行混凝土構件 的預制已成為發(fā)展方向，但需解決大型構件水平運 輸設備的問題。隨著1000t、2000t 重超大型沉箱 等構件的出現(xiàn)，采用起重氣囊搬運新技術搬運大型 構件既實用又經(jīng)濟。

起重氣囊搬運技術與常用的臺車搬運大型構件工藝相比較, 無需購買、建造、鋪設臺車及其輔助設施——臺車軌道等, 無需另外購置大噸位的千斤頂,只將氣囊放于構件底部, 充氣后用卷揚機牽引構件即可輕輕松松地實現(xiàn)搬運目的。

氣囊應用在“陸域預制沉箱半潛駁下水工藝”的沉箱上船工藝中, 降低了大型沉箱由陸地上船時的技術難度和工程費用。氣囊可代替滑道設施使沉箱下水; 可輔助沉箱水上浮運, 防止沉箱的傾覆。

3.2 安全穩(wěn)定

  起重氣囊搬運新工藝的原理與搬運用滾筒相同，但兩者相比較，氣囊的柔韌性使之能更大程度地 適應地面和構件底板底的局部平整度變化；使搬運 過程中不會產(chǎn)生因接觸面不平整導致的輕微顛簸振 動；使構件底板底局部不平整處不會產(chǎn)生因硬性擠 壓出現(xiàn)的損傷構件的局部應力集中。起重氣囊與構 件底板和地面之間均有著較滾筒更大的接觸、承壓 面積，會產(chǎn)生更大的摩擦力，從而更有利于構件的順 利牽引，不打滑，使其具有滾筒所無法比擬的搬運穩(wěn) 定性與安全性。

3.3  工藝簡單施工速度快

起重氣囊新工藝氣囊排氣后可以折疊，可在很 短時間內運抵施工現(xiàn)場投入作業(yè)，大型構件搬運施 工任務完成后，又可很快撤離現(xiàn)場轉入新的工地，很  容易回收、存放、再利用。所以，采用氣囊搬運新工藝 不但施工工藝簡單，施工速度快，能縮短工期，且可節(jié)省一筆可觀的搬運輔助設施建造成本，具有較好 的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.4   成本低

起重氣囊重量較輕，費用不高，可搬運重達幾千 噸的大型構件(諸如沉箱、卸荷板等)而無需大型起 重設施，搬運構件時對地面的平整度和承載能力要 求低，操作簡便，機動靈活，是一種值得推廣的構件 搬運新方法。

綜上所述，起重氣囊搬運大型混凝土構件在水 運工程施工中是成熟和經(jīng)濟實用的技術，在水運工 程中的應用具有高適應、高強度、高質量、高效益等 優(yōu)勢，尤其對于搬運大型重件時更具有省工、省時、 省力、省投資、機動靈活、安全可靠、綜合經(jīng)濟效益顯 著等特點，在水運工程施工生產(chǎn)等領域中具有較好 的應用和發(fā)展前景。