浅谈气囊出运沉箱施工工艺
浅谈气囊出运沉箱施工工艺 论述了气囊出运的工作原理及优点，并结合江阴港区6号和7号泊位工程，介绍了沉箱通过气囊辅助出 运的工艺要点及施工过程安全管理，对今后同类工程的施工实践具有一定的参考和借鉴作用。
重力式沉箱结构码头，作为码头主要结构形式之一，因 其经济、耐久的优点，得到了广泛的应用。沉箱的重量随着施 工情况和实际需要而不断增大，目前国内预制沉箱的重量已 经达到数千吨甚至上万吨。沉箱重量的增加有利于基础结构 的稳定，但对其预出运及安装增加了一定的难度，所以在沉箱 预制前就要根据沉箱尺寸重量而充分考虑沉箱预制场的选 择以及要求临时码头与半潜驳船艏平顺连接。
1 概况
福州港江阴港区6号和7号泊位工程位于福建省福清 市江阴镇壁头村西南侧海域，主要建设2个5万t级集装箱 泊位，泊位长度648m,陆域纵深1000m,陆域形成面积64.8 万m²。沉箱共计40个含5号与6号之间过渡段4个，单个沉 箱重量为2716t, 沉箱尺寸为15.9m×19.4mx20m。沉箱预制 临时预制场设在0号泊位左侧，预制采用分层施工。沉箱出运 采用气囊出运至半潜驳上，再通过拖轮拖带半潜驳将沉箱拖
运至现场安装。
2气囊出运工作原理
气囊出运沉箱工作原理与滚筒搬运相同，顾名思义就是在重物底部铺垫数个气囊，并且逐渐充气，使气囊顶起沉箱， 此时气囊如同滚筒，再使用卷扬机拉动沉箱，从而使沉箱向需要的方向移动。气囊与地面间受力均匀，单位面积受力小。 气囊出运沉箱对场地要求相对较低。
3 气囊出运优点
①成本低、工期短，且气囊对预制场地要求低。②气囊承 载力大、耗能小、操作简单、安全系数高，只需要充气、顶升、 开启牵引系统等即可实现沉箱的移动；气囊是弹性体，其受力变形的缓冲作用能保证沉箱出运过程的安全。③气囊可以按照沉箱的规格。重量的不同按需定制，还可以重复使用。
4气囊出运沉箱工艺
4.1 沉箱出运流程
清理场地→沉箱顶升→选择及就位气囊→系牵引绳索、 搭接溜尾绳索→检查气囊气压、检查牵引系统→牵引上船→到位后水位符合要求时，半潜驳离开出运码头。
4.2 清理场地
沉箱出运通道上方杂物必须事先清理干净，尤其尖锐杂 物，保证气囊通过时免受尖锐物体刺伤气囊。由于气囊压力 大，气囊爆裂可能造成严重后果，因此必须确保沉箱出运安
全。
4.3 沉箱顶升
本工程采用同步千斤顶顶升工艺，在做预制场时，事先准备好安放千斤顶位置，根据沉箱尺寸，在安放千斤顶位置预留管沟，预制时使用钢盖板封顶，待沉箱砼强度达到要求时(不低于设计强度75%),方可进行沉箱顶升作业。顶升过程先将千斤顶进行定位，检查各千斤顶是否放置稳固，检查千斤顶油管等顶升前准备工作，检查完毕进行顶升作业。待沉箱顶升脱离地面时停止顶升，检查千斤顶、油管及沉箱是否有问题，检查完毕继续顶升，顶升高度约20cm 时，将提前准备好的枕木放入沉箱底部合适位置(①不影响气囊位置； ②放入沉箱底部一定距离防止枕木过于靠边破坏沉箱结构)。枕木放置完成后将千斤顶卸载。
4.4 就位气囊
按照需要将气囊就位，气囊放置轴线方向垂直于沉箱出 运方向，依靠气囊滚动来带动沉箱前移。本工程采用气囊长 21m,直径为0.8m,沉箱移运时工作高度为0.27m,气囊工作 压力为0.25MPa,沉箱下方均匀布置8条气囊。气囊的实际工 作压力按下式计算：
Pe=KG/NBL
式中：Pe为气囊工作压强；G 为沉箱重量；N 为承压气囊个 数；B为气囊接触面宽度；L 为气囊接触面长度；K为气囊受 力不均匀系数，当N 小于6时取1.5,当N 大于等于6时取 1.2。
结合本工程沉箱重量2716t,可以计算出气囊实际工作
压力为0.244MPa。 根据气囊工作压力，向气囊供应厂家订购 合适工程所需气囊规格，如果使用旧气囊需要根据工作压 力，确定是否可以使用。
4.5 系牵引绳索、搭接溜尾绳索
牵引系统布置在半潜驳上，采用10t 卷扬机2台并配合 8倍率动滑轮组2套牵引系统，溜尾卷扬机组设在沉箱出运 通道后方，采用15t卷扬机2台并配合8倍率动滑轮组2套 牵引系统。设置在沉箱外侧。牵引力公式：
F=f x G
式中：F为牵引力；f为气囊与地面的滚动磨擦系数，取0.04; G为沉箱的自重。故 F=0.04x2716t=108.64t。
牵引卷扬机通过8倍率动滑轮组对沉箱进行牵引，每台 卷扬机牵引力为80 t,2台卷扬机合力大于108.64t; 同样的 计算过程，溜尾卷扬机合力可达240t, 合力大于108.64。牵引 设备安全可靠。
4.6 检查气囊压力及牵引设备
①对牵引设备进行检查，如钢丝绳、卷扬机、滑轮等，排除 一切隐患；②检查气囊充气用空压机运转情况，以及充气各 管件、阀门、压力表工作情况，是否漏气，尤其注意气囊堵头 是否紧固。由于气囊堵头在气囊内部强大压力下冲出伤人事 件数不胜数，因此必须进行检查。
4.7 牵引上船
连接空气压缩机与气囊之间的气管，连接完成后充气，对气囊充气时应均匀、缓慢。气囊顶起沉箱后检查气囊气压值是否正常。之后把支撑枕木拖出，准备牵引沉箱移动，移动前调整气囊压力使沉箱处于直立状态，稍微前高后低(沉箱前进方向为前向)。各项准备工作完成后，启动半潜驳上牵引机组，同时启动溜尾卷扬机组，使用溜尾卷扬机控制沉箱移动速度，防止沉箱移动过快。另外在沉箱移动过程中，如果出现沉箱前进方向出现偏差时，可用沉箱前方准备的气囊调整角度。当后面的气囊接近沉箱底部后侧时，对气囊进行排气。在气囊露出沉箱底部后侧时，此时要快速排气，防止气囊在无沉箱压力情况下，失去沉箱束缚爆弹出沉箱，造成安全隐患。 将放完气的气囊搬运到沉箱前面备用，在气囊排气时尽量保证沉箱处于稍微后倾状态。
沉箱在预制场通过临时码头直接牵引上船。目前国内半 潜驳型号不一，因此在设计沉箱出运临时码头时，首先，保证 半潜驳船艏与码头可以顺利无缝连接，减小沉箱在临时码头 与半潜驳交界位置产陡坎，造成不必要的安全隐患。其次，要 求在施工临时码头前就要确定好出运沉箱所使用的半潜驳 型号，在施工前做好项目施工计划。如果临时码头与半潜驳
连接出现问题，在沉箱通过临时码头到半潜驳连接处就可能 出现陡坎，增加气囊安全隐患，严重时可能造成气囊爆裂(由 于气囊压力大，气囊爆裂会产生巨大冲击力，气囊碎片飞出 轻者造成人员受伤，严重时可伤人性命)。气囊爆裂严重时能 引起沉箱倾倒造成严重损失。
4.8 沉箱到达预定位置后
将枕木按照要求位置对沉箱进行支垫，支垫完成对气囊进行放气，放气时注意观察，沉箱及枕木情况。如果出现异常停止放气，待处理后方可继续放气，放气完成后将气囊收起， 把空压机气管等妥善保管，清理完成后，待水位合适时半潜驳放水起浮，使用拖轮拖带半潜驳至安装位置。
5 施工过程安全管理
①六级以上大风，波浪大等于1m,或大雾视线不良时， 禁止出运作业；②沉箱出运过程中应设专人指挥，各部位人员宜使用对讲机保持联络；③沉箱移运应缓慢启动、匀速前进，牵引绳两侧严禁站人；④派专人观察各气囊气压值，发现异常，立即采取措施解决。如发现气囊漏气导致影响出运时， 必须及时进行补气，必要时更换气囊。
6 结束语
目前，随着我国经济快速发展，港口建设的提速，优质海岸 线资源越来越稀缺，为高效利用海岸线资源，新开建的码头工 程大型化趋势明显。在很多具有较好地基条件的大型重力式 码头工程中都广泛应用着大沉箱结构，这都与其整体的稳定 性、极限承载力高、高施工效率(大型沉箱在工程当中，因其 一次性出水，减少水下工程，加快施工速度，并且整体稳定性 强等优点)和好的耐用性能有关。作为重力式码头施工的关 键工序，主要介绍了大型码头工程的大沉箱出运，把握其施工 流程，了解其在大型重力式沉箱码头工程施工中关键技术的 应用，另外就是在施工临时码头前要确认好所要使用的半潜 驳型号，使半潜驳船艏与码头连接平顺，减小气囊不安全隐 患，增加沉箱出运过程的安全性也是至关重要的。现在本工 程沉箱出运施工已经完成，希望对以后此类作业有所帮助。
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