港口工程气压沉箱的气囊运移与封底装配技术探究
随着水工材料和施工技术的飞跃发展，气压沉箱工艺应用越来越广泛，文章基于 工程案例，详细阐述气压沉箱工艺中气囊运移与封底装配技术要点，对采用气压沉箱工艺 的港口工程，有技术参考价值。▶关键词：港口工程气压沉箱气囊运移封底装配施工操作技术探究气压沉箱工艺是在沉箱底部设 置一个气密性较高的钢砼结构作业 室，借助自动气压调整装置，向作业 室内注入空气，避免地下水渗入作业 室，这样操作人员就可在作业室内的 无水环境中开展挖掘。在自身重量、 上部载荷及受控水重力的影响下，箱 体沉至指定深度，最终在作业室底部 填充混凝土。本研究基于工程案例， 详细阐述气压沉箱工艺的气囊运移 与封底技术，为同类港口气压沉箱工 程应用提供研究和技术参考。
1.案例工程案例工程位处江南某船坞建造 基地内的造船区，7#码头呈东西向分 布，8#码头呈南北向分布，两者垂直 相连，全长1457m。7#码头长774m, 码头面标准高 度5.8m;西段长108m, 底标准高 度-7.0m;中段长270m,底标准高 度-9.0m;东段长396m,底标准高 度-11.0m 。8#码头长683m,码头面 标准高度5.8m;南段长322m, 底标 准高度是-9.0m;北段长361m, 底标 准高度是-11.0m。两码头均采用钢筋砼重力沉箱 结构，下部是沉箱，上部是门座型起 重机轨道梁和公共廊道，在墙顶设置了公用接头箱、电动绞盘、系船柱等， 墙侧设置橡胶护舷设施等。在码头宽 度区域内，路面铺置连锁块。船坞后 面设置了电缆管沟以及舱口盖修理 场，同时还设置了电动绞盘及暴风系 船柱。2.气囊运移技术2.1气囊运移原理气囊运移沉箱原理是在需要运 移沉箱时，放置圆筒型高压气囊若干 个，气囊高压充气后，沉箱被垫起， 之后可以借助牵引系统完成沉箱水平 运动。水工高压气囊运移技术，解决 了过去码头水工维修所面临的移运 困难，相较于其他运移技术更省力、 省时、灵活、安全、投资少、经济效益好。2.2气囊运移大型沉箱工艺(1)预制场配置：依照现场预 制场地以及施工进度，沉箱一定要分 6批预制装配实现(半潜驳分两次入 场装配),前2次每次运移10个沉箱， 剩余4次每次运移8个沉箱，借助气囊 纵移或者横移将沉箱移送至临时运 输码头。沉箱预制场长、宽、深分别 为148m、30m、14.1m。 干船坞两侧 配置80t 的走行塔吊3座、150m³/h 混 凝土搅拌站、办公场所、模板存储场及钢筋加工区等。(2)预制沉箱底胎模：在预制 沉箱底胎模中，需要考虑到气囊是否 可以置放于沉箱底部，是否利于沉箱 完成水平移位。所以，将沉箱预制底 胎模设计成为活动结构，方便放置 气囊。(3)气囊高度：气囊高度过低或 者过高，都不利于运移沉箱。气囊作 业高度太高，沉箱在运移时的稳定性 将降低，并且囊体压力大对工作安全 不利。气囊高度过低，囊体容易受到 损坏，应用寿命亦受到影响，同时移 送沉箱时需要更大的牵拉力。从安全 及经济方面考虑，选取H=400mm的 气囊工作高度。(4)气囊长度：气囊的长度决 定于气囊的载承面长度及气囊的公 称径值。其载承面的长度同沉箱底 板大小有关。气囊囊头伸到沉箱外 面部分不宜太长，伸出长度稍高出 气囊径值即可。气囊长度计算公式L=L₀+2×0 .866D, 公式中：Lm系为气 囊载承面长度(m);L 系为气囊全长(m);D系为气囊公称径值(m)。(5)沉箱运移所需气囊数量：依 据运移沉箱重量，结合安全常数及气 囊功效，计算出运移单个沉箱需要的气 囊数量。气囊数量计算公式：N=K₁G/Lo,公式中：N系为滚动气囊个数；K:系为常数，K₁=1.2~1.3;G 系为沉箱 重量(KN);Lo 系为气囊载承面长度 (m)。(6)气囊的间隔距离：气囊中心 距通常应满足中心距蕊净距：A≤3m;净距：S≥0.15m。(7)供气系统：气体供应系统由 空气压缩机、压力计、阀门、接头、供 气管道组成。选择应用空气压缩机一 般以气囊的总容量、充气时间和所需 压力等为依据。空气机储气罐应装配 可调限压阀，如果多个气囊需要同时 充气时，应配置带多管接头的气体分 配器。(8)牵引系统：牵引系统由提升 机、地锚、钢丝缆、固定架及滑轮组 等组成。牵引时在沉箱两侧，使用2台 卷扬机经过滑轮组同步开展，为了保 证在沉箱运移过程中的平稳与安全， 在沉箱运移的反方向，用同样的牵拉 力计算。(9)牵拉力计算：牵拉力公式 F=K₁gf+KQV/T,公式中F系为运移沉 箱的牵拉力(KN);Q 系为沉箱自身 重量(t);g 系为重力加速率(m/s²),g=10m/s²;f 系为气囊与地表的滚动 摩擦常数，与地表情况和气囊的工作 高度有关，通常取f=0.05;V 系为沉 箱移动速率 (m/s);T 系为起动时 间；K 系为安全常数，K=112~115,取K=112。 经计算，案例港口工程 883t沉箱牵拉力F=563KN。
2.3气囊运移的技术特点选用气囊运移大型拖沉箱，克服 了传统施工技术的缺点，并且重力式 码头工程中的重要技术问题由此得 到解决。该技术有以下特点。(1)不需要大型起重装备和大 型专业预制厂。在现场的预制场采 用塔吊与贝雷析架门机配合，便可 解决了大型沉箱预制问题。其工程 造价低，工期短，并且占用码头沿 线较短。
(2)因气囊选用整体缠绕的独 特工艺成型，气囊壁无对接缝，强度 各向均衡，有抗冲击、耐磨性，并且气 囊为软弹塑性体，适应性强。所以该 项技术对运输通道与预制场地的要 求较低，场位处理费用也比较低，相 应配套设备费用也非常低廉。(3)气囊的载承力大，耗能小， 易于操作，安全可靠。3.沉箱封底操作技术3.1施工机械沉箱封底主要操作机械参见表1 所示。3.2装配操作方法沉箱就位后，应连续观察8小时， 若下沉量低于10mm,可开展封底筑 浇混凝土。封底前应将挖掘机及其它主要 装备拆去，再开展封底施工。其做法 具体为，在制作底板时，将底板分成 三排，配置预留管15根，在沉箱下沉 过程中，预留管在底板上选用上下两 道阀门进行临时堵封。在封底时，先 抽出隔舱中的压舱水，再将预设管上 口与泵车导管接连，开启闸门，混凝 土借助泵车压力被压入作业室。筑浇 完毕一处，关闭闸门，把混凝土导管 移到下一处浇注施工。因为封底前需将作业室的装备 拆掉，故封底可以分两次开展。(1)第1次封底只需封住刃脚地 表以上1m 左右，便利以后装备拆去。当混凝土封底强度达到需求后，可适 当减少作业室的气压，操作人员进入 作业室拆去装备。同时操作人员可以 将刃脚浮泥清理干净，以确保第2次 浇注混凝土封底时能够与刃脚结合 密切。(2)在主装备拆去后，再筑浇第 2层混凝土封底。在混凝土达要求强 度之前，作业室内须保持足够的空气 压力。封底完毕后，再借助预设注灌 浆管压注水泥浆，开展间隙充填。
装备名称基本型号配置数量
装载机ZL502台
自航驳500t3艘
挖掘机1.2m33台
交通艇24HP1艘
自卸车15t若干
表1 沉箱封底主要操作机械
使用多台泵车在施工中连续筑 浇，并确保混凝土浇注的连续性。为 了保证混凝土能注满整个作业室， 一 定要确保混凝土有很大流动性，故混 凝土坍落度不应低于20cm。 筑浇顺 序是从刃脚处到中间对称筑浇。混凝 土筑浇前，应尽量清除刃脚处的土。 在室内筑浇混凝土时，作业室内因气 体空间逐步缩小，可以在底板上配置 平衡阀给予适当放气，以保持作业室 内气压稳定。
4.结语本研究基于港口码头工程案例， 详细阐述了气压沉箱工艺的气囊运 移与封底装配技术要点。当然，气压 沉箱工艺是一项涉及多学科、多技术 的系统工程，加之沉箱基础体积大、 重量大、刚性大等特点，使得该技术 的工程实现过程不可避免地具有技 术复杂性和操作难度，因此需要我们 结合工程实践，不断细化研究，使新 技术更符合工程实际。Ⅱ
声明：以上有关船用气囊和橡胶护舷的资料部分会青岛永泰长荣工厂技术资料，也有网络上搜集下载所得，本着气囊护舷行业资料共享的精神，我们拿出来分享，如有侵权，请联系0532-84592888删除，谢谢
页:
[1]