气囊助浮安装预制箱涵技术与研究
华润海丰电厂取水口引水箱涵因无法进行全部干法施工，需要进行部分箱涵先预 制，后出运安装，而受箱涵安装通道狭窄，通道水深较浅，起重船回旋区域狭小，吃水深度不够 等因素制约，无法利用起重船助浮安装箱涵。而气囊搬运箱涵技术，几乎不受场地限制，且重量 轻，安装和拆卸方便快捷，便于运输，成本低，可以减小吃水深度，故考虑采用气囊助浮，出运并 进行安装。▶关键词：取水口气囊助浮箱涵出运安装
工程概况厂址位于广东省汕尾市海丰县小 漠镇的东南部。取水口箱涵工程分现 浇段和安装段，安装段箱涵长度共计 140m,由24节箱涵组成，包括6个沉 箱式取水头箱涵和18节进水箱涵。取 水头箱涵单个重约900t, 进水箱涵包 括15米进水双孔标准箱涵10个，单个 自重约603t,截面尺寸9.5m*5.5m, 三 通式箱涵2个，自重约455t,接头箱涵 6个，自重约为180t 和305t, 本文以15 米双孔标准箱涵为例进行阐述。受现场施工场地条件限制，原设 计图纸取水箱涵接泵房60m 长度范 围内实行干法施工，需要开挖基坑并 在临海侧形成围堰。待干法施工完 成后，需将围堰拆除，根据施工图纸 结合现场情况，安装段开挖范围为 60m×140m 范围内进行，开挖采用 抓斗式挖泥船配备两艘1200m 区开底驳，基床底标高开挖至-8.0m左右，基床标高-7.2m。
2.方案比选2.1起重船助浮安装若采用起重船出运安装施工，需 要起重船、半潜驳、拖轮、平板驳、吊 机等设备，与此同时其他工序交叉施 工，参与施工船机设备多，各船布缆 易交叉，相互干扰大。且因箱涵吨位 较大，需租赁大型起重船舶设备，增 加工程成本。取水口分#1、#2引水箱涵，引水 箱涵在开挖基坑的两侧，故起重船 安装时，吊车中线需与箱涵中线对齐，以500t起重船参数为例，吊重 为500吨，主勾水上吊高为60m, 舷 外跨距为30m,主勾间距4m。船 长 60.3m, 型宽26m, 型深5m, 满载 船艏吃水1.8m, 船艉吃水3.8m。而 #1、#2箱涵内侧距离最小30m, 箱涵 宽9.5m, 基坑总宽度60m, 故箱涵 外侧至基坑边线距离5.5m, 箱涵安 装轴线距基坑边线10.25m,起重船 吊钩中线距船边线13m, 故安装宽 度不够。起重船回旋范围不够，此方 案不可行。2.2钢浮筒助浮安装传统的钢浮筒助浮沉箱出运方法 的优点是坚硬、牢固，但质量过大，且 施工难度大，需要预设固定铁件，增 加进排水系统、外部电源等要求，且 难于水下拆除，比较费工麻烦。2.3气囊助浮安装气囊助浮出运安装技术是利用气 囊充气产生浮力，产生与钢浮筒等其 他助浮用具相同的助浮效果，气囊相 对较轻，可用反铲配合搬运，而将沉 箱助浮完成后，气囊拆卸操作简单。 气囊通过阀门充放气，无需外部电 源，成本低廉，制作时间短且使用寿 命长。综上所述，针对本项目的特点， 结合实际情况，气囊助浮方案是优先考虑方案。
3. 工前准备3.1高压气囊的主要技术参数本工程拟采用直径D=1.5m 及 1.8m, 长度均为12m 的两种气囊进行 沉箱助浮及安装。3.2下水平台及地锚布置双孔箱涵预制平台标高-3m,同时作为出运平台。设计高潮水位 +1.95m 左右，设计低潮水位+0.22m左右，潮差为1.73m。 后地锚布置于 箱涵的预制平台后方，平行于海岸线 每隔30m; 前移地锚布置于海上驳船 上，具体位置根据实际情况调整。3.3定位器设置及测量放线为便于箱涵在水下的定位，需加 工制作定位器，以便精确安装箱涵。 定位器由型钢制作而成，并在箱涵没 水前焊接、安装完成。根据测量控制 点坐标及已经安装的沉箱布置情况， 于岸边布置测量控制点。3.4预埋拉环在箱涵两侧底部预埋挂气囊的拉 环，拉环间距1.3m, 每侧预埋11个， 拉环预埋位置距箱涵底面0.5m。箱涵 拖运前，需要在箱涵顶板四个点预埋 直径80mm 的圆钢拉环，预埋的拉环 同时作为箱涵间对拉设备的预埋件。
4. 施工流程、施工步骤及施工方法 4.1双孔箱涵气囊助浮出运安装工艺潜水员配合挂后钢丝缆 → 驳船 定位挂前牵引钢丝缆→箱涵内外气囊 安装→气囊就位后充气→拉紧四角缆 绳，等待高潮位→箱涵起浮，拖运至 安装现场→箱涵在缆绳控制下定位→ 气囊放气，箱涵下沉→解除钢丝缆， 安装对拉牵引设备→对拉箱涵，回收 气囊。4.2双孔箱涵起浮安装操作(1)低潮位时，由潜水员将充半 气的气囊依次拖运到箱涵内部，拖运 到位后，气囊放气，自然下沉，底层平 行布置两条直径1.5m 气囊，中层平行 布置两条直径1.8m气囊，上层平行布 置两条直径1.8m 气囊。(2)内部气囊分三层布置完成 后，开始逐层充气，充气顺序由上到 下依次充气。(3)安装两侧外挂气囊时，潜水 员预先将捆绑带安装在拉环上，然后 将气囊拖运到捆绑带上，每侧各布置 3条直径1.5m 气囊。(4)布置完外侧气囊后，气囊开 始充气，充气时根据气囊膨胀状态随 时调整各气囊气压，充气完成后，绑 带自然锁紧，气囊固定牢固。(5)在布置气囊的同时，钢丝缆 也要同时安装，箱涵后方左右两侧各 布置一台卷扬机，每台卷扬机的钢丝 缆需要挂在箱涵顶板后方的预埋拉环 上。驳船上船头和船尾的卷扬机也分 别引出钢丝缆，挂在箱涵顶板前端的 两个预埋拉环上。(6)钢丝缆和气囊安装完成后， 等待涨潮，当潮位达到+1.5m 标高时， 箱涵起浮，收紧前后缆。(7)通过驳船的前缆牵引，陆地 上的后缆松放，将起浮后的箱涵拖运 到预定海域。(8)箱涵到达预定海域后，技术 人员开始指挥定位，同时将两侧外挂 气囊依次放气，两侧气囊同时放气， 以保证箱涵平衡，当两侧气囊放气完 成时，箱涵刚好开始下沉。(9)箱涵下沉到位后，潜水员将 箱涵四角的钢丝缆解除，然后安装好 对拉牵引设备。
(10)箱涵在对拉设备作用下， 与前一段箱涵对接完成，经岸边测量 员进行校核，潜水员水下检查安装精 度符合规范后，最后进行气囊回收。4.3双孔箱涵安全验算(1)箱涵体积计算，经计算，箱 涵体积为246.15m 区。(2)助浮气囊充气后箱涵起浮 验算经计算，箱涵被水淹没4.5m 时(潮位到达+1.5m)开始起浮。 水深达到4 . 5m 时，淹没箱涵体积 162.45m³,淹没直径1.8m 气囊体 积224m³, 淹没直径1.5m 气囊体积 225m³, 合计：611.45m³, 淹没总体积 可提供浮力为626.45t,气囊自重合计 为22t,箱涵自重为603t。626.45-22=604.45t≈603t, 因此 箱涵在淹没4.5m时可以自浮。(3)箱涵下沉验算经计算，箱涵两侧的6条气囊放 气后，箱涵正好开始下沉，当需要重 新起浮时，在两侧的气囊稍微充气即 可。箱涵全部没入水中，淹没箱涵体 积243.15m³, 淹没直径1.8m 气囊体 积262.4m³, 淹没直径1.5m气囊体 积：90m³, 合计：595.5m³。 淹没总 体积可提供浮力为610t,气囊自重合 计为24t,箱涵自重为603t。箱涵需 要重新起浮时，两侧气囊需提供627- 610=17t, 即两侧气囊各充三分之一条 气囊的气，即可重新起浮。4.4箱涵定位安装箱涵拖运到预定海域后位置后， 两侧气囊逐条放气，放气时由下往上 的顺序放气，气囊放气的同时，负责 箱涵定位的潜水员站在箱涵顶，在陆 地测量员的指挥下，指挥气囊放气和 定位。当箱涵顶面与水面几乎平行，箱 涵轴线与安装轴线几乎重合(箱涵顶 上两根测杆同时处在安装轴线上),同时箱涵距前一段箱涵1米左右位 置，两侧气囊同时放气，箱涵缓缓下 沉到底，如需要调整，可通过充放两 侧气囊实现重新起浮下沉，进行调 位，如安装到位，可进行两侧气囊回收及箱涵顶钢丝缆解除工作。钢丝缆解除后，再由潜水员安装 对拉牵引设备，安装完成后，启动对 拉设备，箱涵对接完成，即安装完成， 最后进行剩余气囊回收工作。
5.气囊助浮工艺要求(1)施工前对所有作业人员进行 技术、安全交底。(2)计算数据须经两人复核，并 经主管领导审查、批准后方可实施。(3)气囊在使用前，要严格检查 各个部位及配件的质量均完好，发现 问题，立即报告。(4)拉带要平整的捆绑在气囊 上，确保气囊受力均匀。(5)两侧气囊应同时均匀充气。(6)气囊在使用过程中，应防止 被利器扎、割损伤、漏气。(7)拉环焊接必须符合质量要 求，外边缘必须修整、磨边。
6. 工艺实施效果经过采用气囊助浮出运安装箱涵 的新工艺，使得华润海丰电厂取水口 箱涵出运安装工作得以顺利完成，节 约了经济成本，提高了安装效率，有着 广泛推广的实际意义，本项目对箱涵 安装区域狭小的项目有一定的借鉴意 义，可应用于气囊助浮打捞工作，具有 一定的社会效益。
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