气囊助浮500t起重船安装723t水下箱涵施工方案
在当前水工市场情况下，500t 以上起重船台班费较高。某电厂取排水工程有多种类型箱涵，均为 预制安装结构，拟采用起重能力为500t 的“三航起11号”进行水上安装。从经济效益出发考虑，设计施工方案 为：723t 箱涵采用气囊助浮500t 起重船安装。
1工程概述电厂取、排水工程管涵水域部分为预制、 安装箱涵及圆筒沉箱结构，工程共有取水管线 2 0m 长双孔箱涵23个、取水管线30m 长单孔箱涵2个、取水头9.7m 高圆沉箱2个、 排水管线20m 双孔箱涵1个、排水管线25m双孔箱涵10个，质量分别为723t、218t、 1375t、408t、480t。其中723t 双孔箱涵尺寸为(长×宽×高)20m×8.75m×4.1m, 壁厚均为 0.55m,净空体积为420m³。取水管线箱涵及沉箱布置剖面见图1。
图 1 取水暗管剖面图
2总体施工方案预制厂预制箱涵及沉箱，利用高压气囊 搬运至出运码头，上半潜驳海上拖运至现场利用500t 起重船安装。500t 以下构件起重船 直接吊装，2件1375t 圆筒沉箱进行全封闭 处理起重船辅助浮游安装，23件723t 双孔 箱涵封闭处理较困难，利用气囊助浮，500t 起重船安装。
3吊装计算考虑其它作用因素影响，500t 起重船吊 重F 以450t 计，即4500kN;箱涵自重： Go=mg=7230kN;—42—箱涵淹没浮力：fm=p*水gV*=1.01× 10×289.3=2922kN;箱涵一半沉入水下，箱涵浮力：fg*=fm/2 =1461kN箱涵一半沉入水下，气囊要求浮重：f~m=Go-fm*-F=1269kN;箱涵一半沉入水下时，要求气囊充气容 积：Vo=Fm/(p**g)=1269/(1.01×10)= 125.6m³;如放入4条气囊，气囊取18m 长，要求气囊半径： 0.745m, 故采用4条内径1 .50m气囊，可满足要求。气囊内充入气体气压：P=Po+pm gh≤2P₀(h≤10m,P₀ (标准大气压)= 101325N/m²), 要求气囊承受2个大气压压 力，常规气囊可满足。
从以上计算结果可知：
当双孔箱涵每孔放2条内径1 .50m 气 囊充入2个大气压气体时，箱涵露出水面小 于 2m,可满足500t 起重船水上浮运吊装。安
装过程中气囊内气压不变，因风浪与船体摆 动等外界作用影响造成箱涵轻微起伏，可通 过调整起重船吊重来控制平衡。
4气囊固定方法
气囊在安装过程中，固定方法如图2所 示：
图2 双孔箱涵内气囊固定纵断面示意图
根据安装参数计算，气囊要求承受2个 大气压，囊嘴为铝合金金属铸件。气囊固定 采用两端固定，囊身中部3m 间距绞链加固 以使助浮作用均匀，避免箱涵安装过程中失 稳。
5工艺流程
6安装工艺在基床整平结束、箱涵满足强度要求后即可进行箱涵安装，安装步骤如下：(1)安装前，检查基床整平面有无扰动、障碍物及淤泥，查询箱涵有无粘底及其清除情况，如有，应采取措施进行处理；(2)根据箱涵预制尺寸偏差情况，选定 缝宽控制值；(3)根据箱涵安装位置水深，在箱涵四 角上锚固相应高度观测支架，支架可采用 5cm 钢管焊接成三角支架，并在支架上做观 测标记，根据观测支架位置计算测量仪器控 制数据，并复核无误；(4)在箱涵上用红油漆刻画标尺，以便 于观测箱涵下水后的淹没深度；(5)现场设备人员到位，安装气囊连接 测试气压仪表，利用空压机对气囊均匀慢速 充气至2个大气压；(6)在深水区半潜驳下潜，箱涵淹没稍大于一半时，半潜驳停止下潜，起重船起吊箱 涵脱离半潜驳，起重船绞动缆绳平稳缓慢地 浮吊箱涵至安装位置；(7)利用全站仪，控制箱涵的轴线方向， 并减少箱涵的晃动，同时在控制架上安装 GPS 测量盘，通过起重船绞动缆绳移位使箱 涵到达精确的平面位置后，起重船放吊缆保 持箱涵垂直下沉，试安装到位后，利用测量仪 器检测偏位、缝宽、倾斜度，如不满足要求，再 次吊起箱涵，根据偏位、缝宽及现场水文等情 况调整安装控制数据，再次下放箱涵，直至符 合安装要求；
(8)安装完成后，潜水员水下检查，以摸 清箱涵上下缝宽、相邻错牙及基床面接触平 整度是否符合技术要求，否则要进行调整安 装；(9)气囊放气，潜水抽去气囊循环使用， 清除箱涵内固定气囊物件；(10)箱涵安装后，利用箱涵安装控制 架，设置沉降、位移观测点，并测量初始值，以 后间隔一定时间进行观测；(11)箱涵安装1~2d 后，复测其位置和 标高，确认无误后，才进行箱涵接缝位置抛石 保护，增加箱涵的稳定性。
7注意事项(1)预埋气囊锚固拉环需增加纵横向加 强钢筋；(2)安装箱涵前要对船机的状况进行检查，确保安全的情况下方可进行安装；(3)安装需在风浪较小的气象时段进 行，波高大于1m 时，不得安装，同时受基槽 宽度、近岸水域水深限制，近岸箱涵需选在平 潮水位以上进行安装施工；(4)气囊在使用前需进行试压并维持相 当时间，在安装过程中气囊与加压设备相连， 密切监测每个气囊内气压值，随时补充气体， 以保证箱涵在浮运安装过程中平稳；(5)安装前需进行详细的技术质量安全交底，学习安全操作规程，安装过程中，起重 驾驶员与指挥配合密切；(6)浮吊安装过程中需缓慢进行，保持 箱涵平稳，以保证箱涵准确就位和箱涵安全 和人员、船舶安全；(7)安装过程中，要有防冲保护措施，箱 涵沉放过程中严禁相互碰撞；(8)潜水作业严格按照有关安全操作规 程进行；(9)对安装的各种因素和参数要进行统 计和计算，确保人、机、物的安全。
箱涵在外壁下部采用同样方法固定大直径气囊，同样可以实现助浮安装。在水工工程施工中，更大体积与质量的 类似构件，均可用气囊助浮或全封闭浮运起 重船安装工艺以获得可观的经济效益。
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