探析高压气囊移运沉箱上驳工艺及安全措施
结合国华北海电厂北海铁山港区石头埠作业区1"泊位工程码头水工工程沉箱 出运施工项目，就沉箱搬运过程中利用高压气囊顶升沉箱横移定位，纵移上半潜驳的施工工艺进 行了介绍，并就施工过程中需要注意的安全风险隐患控制点进行了探讨，以期为相关的工程项目 施工管理提供参考。
【关键词】气囊顶升安全管理沉箱出运1.工程概况及自然条件分析本工程位于北海铁山港区石头埠作业区，1*泊 位岸线泊位长度为323 m。码头水工结构均为沉箱 重力式结构，由20个沉箱段组成，其中后方靠南侧 护岸布置一个沉箱。沉箱垂直码头线长18.15m, 加 前趾长1.5m, 总长19.65 m; 平行码头线长16.95m, 高17.2 m。沉箱共分4x4=16 个腔，每个腔尺寸 3.65m×4.15m。沉箱底板厚0.65m, 前壁厚0.45m, 侧壁和后壁厚0.35 m, 纵横隔板厚0.25 m, 单个沉 箱重约为2834.5 t。在沉箱预制场建设临时出运码头，沉箱采用气囊顶升，经横移及纵移后至出运码 头上半潜驳，半潜驳运输至1"泊位现场进行安装。2.沉箱出运工艺2.1 施工流程2.1.1 沉箱横移流程准备工作→气囊顶升→支垫枕木→气囊顶升 并抽出枕木 →沉箱横移 →牵引至指定位置并支垫 枕木→结束、清理现场。2.1.2沉箱出运流程出运准备 →气囊顶升 →支垫枕木 →气囊顶升 并抽出枕木 →沉箱纵移 →溜坡至出运码头前沿 → 更换为半潜驳的牵引卷扬机→上驳、沉箱加固→结 束、清理现场。2.2施工方法2.2.1施工原理所有沉箱出运均采用气囊出运，在沉箱的下面 放置特制橡胶气囊，通过充气加压顶升沉箱，再在 需移动的方向上施加足够的牵引力，在牵引力作用 下沉箱对气囊产生摩擦力从而使气囊产生滚动，达 到沉箱前移目的。在沉箱压力下气囊可以产生较大 变形，增加气囊与沉箱及地面的接触面积，使单位 面积的压力减少，且受力较均匀，故对场地的适应 性强，所有沉箱均采用双排气囊。2.2.2出运设备确定2.2.2.1卷扬机的确定本工程沉箱移运由4台卷扬机完成，应采用同 厂家同规格卷扬机，电动机统一型号及功率，确保 性能一致和尽量同步。卷扬机布置在码头前沿两侧 设置的卷扬机台座上，码头前沿两侧分别设置牵引 与溜尾卷扬机各一台；牵引卷扬机钢丝绳通过捆绑 在前拉地锚上的两滑轮组与挂在沉箱上的两滑轮 组，作沉箱纵向牵引用。溜尾卷扬机钢丝绳通过捆 绑在通道后或通道中间的地锚上的两个滑轮组、挂 在沉箱上的两个滑轮组，作沉箱纵移和下斜坡时溜 尾用(图1、图2)。2.2.2.2 气囊的确定气囊受压变形后，可视为一种规则的形态，即 气囊横截面呈正扁形态，根据本工程沉箱的规格， 沉箱横移使用9排(18条)气囊，沉箱纵移使用7 排(14条)气囊。根据施工单位出运构件使用气囊的经验，图1横移牵引系统布置
图2纵移牵引系统布置本工程选用气囊公称直径：D=1m,额定工 作压强为0.4 MPa的气囊。
2.2.2.3 牵引及接长钢丝绳的确定本工程采用φ65 mm 钢丝绳作为牵引和溜尾 接长用钢丝绳，安全系数大于6.67;用φ28mm 钢 丝绳作为卷扬机牵引用，使用8t 卷扬机，最大牵引 力为8t, 安全系数大于6。2.3 沉箱移运过程2.3.1准备工作(1)确定沉箱是否达到出运所要求的强度，第 一层混凝土强度达到100%,第四层混凝土强度达 到80%,且横移完成后继续养护；(2)技术负责人在出运前应对参加出运的所有 作业人员进行安全技术交底。(3)出运时间选择。沉箱上半潜驳作业施工应 根据当地实际潮位变化情况决定。(4)出运前检查。对牵引系统中的卷扬机、钢丝绳、滑轮组、绳卡、空压机运转、气囊阀门、压力表、 地锚、卸扣等，应逐项认真检查，确保状态良好。另外应准备备用空压机及备用电源。(5)通道清理及场地平整。沉箱横移时需要将 场地进行整平，并清理通道上各类障碍物，以确保 气囊移运安全，(6)摆气囊。气囊摆放应在工字钢及钢垫板抽完后进行，每个气囊布设方向应与移运方向垂直， 用红漆在沉箱边标上气囊就位线和枕木安放线；气 囊露出沉箱两侧长度相等。2.3.2 沉箱顶升(1)系牵引钢丝绳及溜尾钢丝绳。将牵引卷扬 机和溜尾卷扬机沉箱插销与动滑轮组系好，并启动 卷扬机使各钢丝绳先收紧后放松，以使气囊充气顶 升沉箱至运行高度为止。(2)气囊充气。气囊充气控制应按照施工方案 要求进行，充气中应随时观察气压表读数，要求各 气囊对沉箱的提升速度一致，直至沉箱底面完全脱 离支结构。沉箱移运时应根据实际情况对气囊压力 值进行适当调整，使之满足运行要求。(3)拖出支承工字钢。气囊将沉箱顶升完成后， 将支承工字钢拆除并拖出，拆除中防止支承工字钢刮伤气囊，同时派专人监测气囊气压值，发现异常， 立即启动应急措施。2.3.3 沉箱前移沉箱前进时要随时注意气囊压力、高度一致， 沉箱移动平稳，当出现走偏时及时采取纠偏措施。 在沉箱移动过程中，随时做好补充充气，必要时更 换气囊的准备。2.3.4 移运中气囊交替当沉箱前端移至前进方向首根气囊中心位置， 摆进气囊并进行充气，气囊一定要全部张开并达到 一定的气压后再启动向前托运。在牵引移动过程 中，始终保持3根待工作气囊，让沉箱按照施工方案规划路线推进，当出现沉箱走偏时，及时采取纠 偏措施。纠偏时，可结合新摆放进沉箱底部的气囊 斜摆一小角度来进行，以防走“之”字形。2.3.5 沉箱横纵移转换沉箱横移到位后，调整气囊顶升高度，使沉箱 前后方向距地面高度一致。在沉箱周边和气囊间隙 插入枕木对沉箱进行支垫，并在沉箱底部边侧用红 漆标记(图3、图4)。
图3气囊纵移平面布置(单位：mm)
图4气囊横移平面布置(单位：mm)2.3.6斜坡段前移当沉箱移至出运通道斜坡段时，应使溜尾与牵引卷扬机系统同步运行，钢丝绳受力均匀，确保沉箱平稳移动。沉箱前后方向高度要保持尽量接近， 严禁利用自然斜坡滑行。2.3.7沉箱纵移上驳当沉箱纵移至码头前沿时，需更换沉箱纵移牵引卷扬机，利用半潜驳的牵引卷扬机牵引沉箱上 驳，待沉箱纵移上驳就位后支垫沉箱，抽出纵移气 囊(图5、图6)。
图5沉箱斜坡段前移滑轮组布置
图6 沉箱纵移上驳示意3.大型沉箱出运安全注意事项本工程沉箱出运采用气囊陆地移运上半潜驳， 陆上和半潜驳移运的过程存在的安全风险较大，沉箱出运前必须对作业机械设备进行全面检查。出运牵引系统逐项认真检查其运转是否正常、转动是否灵活、钢丝绳磨损是否超标、气囊是否漏气，确保其处于良好状态。因此应注意以下注意事项：(1)高压气囊充气与出运过程中其它无关人员 要远离气囊5m 以上，沿途气管要有专人管理；(2)每次构件移运前必须进行安全检查，确保 所用气压表完好，出运通道平坦、坚实，沉箱、气囊 底部无尖锐物体；(3)卷扬机牵引时型号必须相同，并保持工作 同步，卷扬机刹车必须可靠，经常检查所有牵挂部 件，导向滑轮和地锚，使其工作安全可靠；(4)出运前必须对作业人员进行详细的安全技 术交底，明确现场各类风险辨识及预防措施，同时 要加强现场安全监督落实，严禁作业人员站在气囊 嘴正前方，进行气囊充气速度不应过快，充气气压 不能超过0.3 MPa, 停滞时间超过1h, 应在构件底 部垫支座，不允许以气囊作支座；(5)施工用电必须采用三相五线制并装设漏电 保护开关，构件移运上驳过程要视潮水上涨情况， 通过调整压舱水保持半潜驳与码头地面的平齐；(6)出运作业前必须对牵引系统的各个运转部 位进行逐项认真检查，确保其运转正常、转动灵活；(7)沉箱出运作业时要统一指挥，逐级下达操 作指令，指令必须清晰明确，操作要准确无误，牵 引、溜尾必须同步；(8)加强现场监督，并设置相应的安全警示， 严禁作业人员站立在钢丝绳两侧或跨越钢丝绳， 同时要按要求准备好应急发电机，并安排持证电工值班；(9)移运时备用电源、备用空压机处于良好状态，保证随时投入运行；(10)沉箱移运通道在移运前清除各类障碍物， 两侧设置安全警戒区；(11)现场施工人员按规定戴安全帽、穿工作 鞋、高空作业时系安全带、临水作业穿救生衣。4. 结束语通过以上对沉箱移运上半潜驳施工作业设计以及安全验算，说明沉箱采用气囊顶升，卷扬机牵 引将沉箱拉移上半潜驳上是完全可行的，并且十分 安全可靠。沉箱出运施工期间，各参建单位紧密合 作，通过完备周密的施工部署，以安全风险预控体 系为指引，以全方位的风险辨识为抓手，监督和管 控各类安全风险，消除施工各环节安全隐患，最终得以圆满完成了1*泊位工程全部20个沉箱的陆 上移运至半潜驳的施工任务。
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