气囊助浮法在中交一航局二公司裕龙岛箱涵项目中的应用
在中交一航局二公司裕龙岛炼化项目部箱涵出运安装现场，重达1850吨的排水箱涵在船用气囊的助浮下正缓缓沉入海底。作为山东省新旧动能转换的标志性工程，裕龙岛炼化一体化项目是推进山东地炼石化产业高质量发展的关键举措，而公用工程区海水取排水工程作为重要的控制性工程，需在海底建设一条长达4000米的海水取排水箱涵，但要想实现这条“长龙”在海底成功“安家”，绝非易事。
根据施工方案，项目共需安装123榀标准段箱涵，每榀长24米、宽18米、高5米，作为整个取排水工程的“血管”，箱涵的出运安装堪称项目海工作业最关键的一环。如何保证安装质量？现场大大小小的气囊是“法宝”。
该项目箱涵安装采用气囊助浮出运、起重船吊装安装的施工工艺，在箱涵安装完成后重新起锚准备回收气囊的过程中，有人突然发问：“每次安装完成后都要这么调转船头，重新起锚通缆，会不会太麻烦了？”“一直都是这么做的”，一旁的同事回答道。仔细观察后他发现，船上的4台卷扬机均分布在左舷一侧，其方向都是由左往右，其中两个的作用是安装前的箱涵绞移定位，另外两个在箱涵安装完成后用作回收气囊，由于回收气囊的方向与定位方向相反，项目团队每次起锚定位都要耗费大量时间。
“既然动船麻烦，咱们把回收气囊用的卷扬机换到另一侧，调转通缆方向不就能节省大笔时间吗？”这句话点醒了大家，经过工艺调整，每榀箱涵安装的时间最多可以节省4小时，安装效率也水涨船高，项目团队干劲十足，先后创造了单日完成2榀箱涵安装、4天完成7榀箱涵安装的施工纪录，为工期抢抓做出了重要贡献
“按照工程用途，箱涵可分为取水和排水箱涵两种，其中取水箱涵安装数量众多，经过的海底地质条件也错综复杂，当时可着实费了不少力气。”工程部长吕护生回忆。自去年9月入场以来，项目团队就对箱涵预制及安装工艺进行了整体系统的研究。他们发现，海底地质情况复杂，基床即使在经过抛石整平后，也并非“一马平川”，而是存在着一定的坡度。这意味着箱涵在预制阶段，其几何形状，甚至沉放位置和角度都必须提前预判，一旦出现偏差，将会直接影响“长龙”安家。
“如果把箱涵都预制成为规则的长方体，在有坡度的基床沉放，势必会造成相邻的两个箱涵之间存在着一定的空隙，这是不符合设计要求的。”吕护生一脸担忧。但这并没有难住这些曾参建过大连湾海底隧道的建设者。曾经，他们用行业半径最小、曲率最大的“曲线段沉管”，降低土地占用，做大连城市发展规划的“隐形插片”。这次，他们在头脑风暴后，决定将连接处的箱涵设计成直角梯形体，完美适配箱涵安装连续性的需要，解决了施工中遇到的首要难题。
预制的问题迎刃而解，接下来是箱涵出运安装，也是整套施工流程中最核心、技术难度最高的部分，而在箱涵预制场和距离400米之外的下水出运区，遍布着一种黑色的椭圆形物体。这便是箱涵出运安装所必需的“法宝”——气囊，他们大小各异，形态也各不相同，为箱涵顺利出运安装“各显神通”。
箱涵预制完成后，建设者们先用千斤顶将箱涵顶起来，在底部为箱涵装上气囊“轮胎”，以降低箱涵横移至出运区时与地面产生的摩擦力。不仅如此，这个“轮胎”还能为其提供足够的浮力，避免入水时近2000吨的箱涵出现搁浅。
“为了取排水需要，不同的箱涵内部设计有3个或5个的排水孔洞，在这些孔洞里填充上气囊，就好像为箱涵浮运、沉放时定制了合身的‘游泳圈’”。负责箱涵安装的现场技术主办林树栋作了个形象的比喻，当气囊里充上足够的气体，便可以为箱涵浮运提供相应的浮力；当气囊将气体排出，浮力减弱、重力增加，也就实现了沉放的目的。“这和大连湾沉管内部的装载水箱是一个道理。”
箱涵预制完成后，工作人员需要将它们由预制区拖拽至直线距离400米外的存储区，这个过程称为“横移”。然而，想要拖动这么一个庞然大物，仅靠人力简直是“天方夜谭”，过度借助重型机械又会徒增成本，“箱涵本身的重量和崎岖不平的地面造成的摩擦力使其难以撼动。”有人点出关键所在，“统筹考虑下，我们采用了以滚动摩擦代替滑动摩擦的方法。”通俗讲，就是在箱涵出运前，先用千斤顶将箱涵顶起来，在底部为箱涵装上气囊“轮胎”，如此一来，仅通过缆绳提供的力即可轻松将箱涵拖拽至存储区。“箱涵由存储区移动至出运区，这个下坡的过程就叫作‘纵移’。”有人介绍道。与‘横移’不同，箱涵‘纵移’是其平稳入水、打好安装基础的前提。近2000吨的箱涵一旦毫无措施自行滑行至浅水区，坡度条件由陡变缓，如果造成箱涵搁浅，后果将不堪设想。于是，项目团队继续保留了“横移”时使用的气囊“轮胎”，由陆路到水路，气囊起到支撑作用的同时，还为其在水下提供足够的浮力，避免搁浅。裕龙岛炼化项目每榀箱涵共有5个排水孔洞，如何让箱涵在水中平稳漂浮，是项目团队进行箱涵安装要解决的另一个难题。“构造类似、原理相同，我们可以类比沉管安装，相关问题也就不难解决了。”曾参与过港珠澳大桥、大连湾海底隧道等超级工程建设的副经理成竹在胸。项目团队类比沉管，在箱涵的每个排水孔洞中都塞入4个相同的气囊，“就和沉管内部的水箱一样。”赫亚锋介绍道。不同的是，沉管水箱加水、排水是为控制其重力，当重力等于浮力时，沉管悬浮，而气囊排气则是为了减小箱涵的浮力，当浮力小于重力，箱涵下沉。道理不难懂，怎样操作才是关键。到达指定沉放地点后，起重船控制着箱涵缓缓沉放，项目团队只对中间3个孔洞的气囊进行排气操作，一是防止箱涵两端排气不均导致姿态失稳，二是尽量放缓沉放速度，保证安装质量。当箱涵沉入海底完成安装后，项目团队还要将这些“法宝”进行回收以便可持续利用，气囊在水中自身放气速度相对较慢，而且当水压力与气囊内压力平衡时，气囊便会停止排气，这时候回收会导致气囊损坏，带来经济损失。项目团队经过研究，决定使用真空排气泵进行辅助放气，这样不仅提高了排气效率，还对气囊起到了很好的保护作用。“这些气囊可有大作用，可必须得好好爱护。”
在使用“气囊助浮法”安装了上百个箱涵后，项目团队安装效率显著提升，先后创造了单日完成2榀箱涵安装、2天完成4榀箱涵安装、4天完成7榀箱涵安装的施工纪录，为项目公用工程区海水取排水工程分项成功终交发挥了关键作用。
相比于双孔箱涵，五孔箱涵的体积和重量随之大幅提升，它很难在海面正常地漂浮。如何让五孔箱涵快速运至安装点？
“既然箱涵的重力无法改变，咱们要做的只是增加浮力就好。”生产调度会上，经过长时间讨论，技术员提出为五孔箱涵加装“救生圈”的想法。多番试验证明，在每个五孔箱涵周边安装20个24米长2.2米粗的大气囊最符合设计要求。原本重逾数千吨的“大积木”在“救生圈”的拉动下迅速浮至水面，箱涵出运的难题终于迎刃而解。
“面对5月初之前完成所有116榀海域段排水箱涵安装的既定目标，在确保安全、质量的前提下，必须抢抓所有的可施工日期。”在部署协调会上，王殿文不断为大家打气加油。“两天后可能会有持续一周的阴雨天气，关键时刻，我们要咬牙瞪眼，化压力为动力，争取在2天时间内完成4榀沉箱安装。”
说干就干，在王殿文的引导下，大家投入到紧张而忙碌的施工中去。加之天公作美，施工现场风平浪静，上午9点，经过将近7个小时的忙碌，箱涵下水前的一切准备工作已经就绪，安装队伍分成两组朝着1000米外的外海安装地点缓缓驶去。
每榀箱涵共有5个排水孔洞，为了让箱涵在水中平稳漂浮，项目团队在开工前经过深入研究、多方商议，最终决定采用“气囊助浮法”实现箱涵浮运和沉放。“就是在箱涵的每个排水孔洞中都塞入4个相同大小的气囊，通过气囊排气减小箱涵浮力来使其沉入海底。”排水箱涵安装负责人杨伟光介绍道。
安装过程中，杨伟光打起了一百二十分的精神，时刻注视着箱涵在水中的状态。他将现场作业人员分成两组，一组挂钩、一组回收塔架和气管，定位挂钩、气囊排气、箱涵沉放、对接着床，一气呵成。中午12点半，在近4个小时高强度的施工后，他们实现了一钩精准对接安装。
来不及休息，在确定箱涵安装质量达标后，杨伟光乘上拖轮返航。在箱涵出运安装的大型流水线上，上一榀箱涵刚刚安装完毕，下一榀立马顶上，开始了位置检查、气囊补气、绞移和安装塔架标定工作，整个流程持续了5个小时左右。
近2000吨的箱涵被装上了“气囊轮胎”，在施工团队的“调教”下由存储区缓慢绞移至出运区。由陆路到水路，气囊起到支撑作用的同时，还为箱涵在水下提供了足够的浮力，避免了搁浅情况的发生，从而最大程度的保证施工质量。4个小时后，随着第84榀箱涵沉入海底和着床对接，杨伟光指挥着潜水员从箱涵尾端游到对接端来探摸错牙，结果显示安装精度被精准控制在了5厘米以内，达到工程质量要求。大家长舒了一口气，此时是晚上11点，距安装团队开始工作已经过去了21个小时，“上半场”结束。
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