摘要：介绍起重气囊新工艺在水运工程应用中具有的优势，给出起重气囊的相关技术参数，说明其推广应用价值。 关键词：气囊；水运工程；推广；应用 气囊应用简介 如今已在工程上投入使用的气囊主要有：起重 和搬运重物用气囊，船舶上排、下水用气囊，船用充 气橡胶靠球，建设工程用充气芯模，打捞沉船用气 囊，船舶压载用胶囊袋，架设浮桥和水上管路用气 囊，运输气体和液体用的容器等。 船舶上排、下水用气囊克服了以往中小型船厂 修造船能力受制于固定式下水滑道的弊端，发展成 为今天极具灵活性的柔性下水技术，可节省大笔修 造大型船舶下水滑道的资金。由此可见，气囊搬运技 术原本主要应用于造船行业，起重和搬运重物用的 起重气囊新工艺就是受沙滩造船气囊下水工艺的启 发，于1997年，利用起重气囊搬运技术在福建深沪 港临时预制场首次搬运480 t 重沉箱成功，随后在 2000年和2003年广西防城港和汕头港广澳一期工 程的施工中，采用该工艺又分别顺利搬运了500 t 和900 t 重的沉箱，从而为预制混凝土构件的出运 开辟了新的途径。 起重气囊搬运新工艺 起重气囊搬运技术是在需要移动的构件下面，放置若干个圆柱型的胶囊，胶囊充气后可将构件顶 升。牵引构件，气囊滚动使构件水平移动。
21 气囊结构形式 起重气囊为高强度尼龙缠绕橡胶气囊，其独特 的整体缠绕成型工艺，使气囊囊壁成为无接缝、各向 强度均衡的复合结构，再加上高强度的尼龙纤维增 强材料和优质的进口橡胶，使同等的囊壁厚度具有 比一般橡胶更高的强度。具有吸收冲击能量大，作用 于搬运物单位面积上的压力低，耐冲击疲劳性能优异等优点。气囊骨架材料是锦纶帘子布，囊嘴为铝合 金铸件，内管丝口(图1)。
图1 起重气囊
22 气囊的有关参数
221 气囊参数表
表1 起重气囊参数表
种类
|
直径
/m
|
压 强
APa
| 工作高度 m
| 载重量/ (t*m*)
|
压 强
MPa
| 工作高度 m
|
载重量/ (t*m-lj
|
中压气囊
|
8
L0
5
L 8
2.0
|
013
010
009
008
007
007
|
02
02
02
02
02
02
|
12
12.5
14
16.5
18
20
|
011
009
008
006
005
005
|
04
05
06
07
08
09
|
7
7
Z5
Z 5
8
85
|
高压气毒
|
8
10
12
15
1.8
20
|
026
020
018 a 16 014 a 14
|
02
02
0
U
02
02
|
24
25
28
33
36
40
|
022
1g
016
@12
010
010
|
04
05
06
07
08
09
|
14
14
15
15
16
17
|
注：载重量系指整只气囊全长度方向均被压成同一工作高度时每米长度 的承载能力。
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222 囊体承载力计算 囊体承载能力计算公式为： Q=PS×10 式中：Q——每米囊体承载力(kN ); P—— 气囊内压力MPa); S— 气囊受压后的横截面面积(m²)。 气囊是柔性弹性体，在使用过程中其形状受构 件形状、地面形状、构件宽度、气囊长度和摆放位置 等多种因素的影响而改变，所以，承载面积与承载力 也随着变化。 气囊的横截面呈正扁圆形，此时每米囊体的承载力 可参照表1。 气囊在硬质地面水平滚动时，滚动摩擦因数一 般 取f=005: 223 气囊的选择 先根据构件的出运边宽选择单根气囊的长度， 再确定出运(顶升)高度，由此计算出承载面积，并按 气囊的许用应力计算出所需气囊的最短总长度，最 后确定气囊根数及摆放位置。 气囊承载面宽度B 与气囊直径D 和气囊工作 高度H 有关。气囊受压后，其截面可看作由直径为 H 的2个半圆和长度为B 、H 的方形组成(图2)。 图2 受压气囊横截面示意图 承载面宽：B=π(D-H)/2 承载面积：S=BL=π(D-H)Lo/2 单根气囊的承载力：F=SP=π(D-H)LoP/2 所需气囊的总长度： Lg=G/r=2G/[m(D-H)LoP ] 式中：Lo—— 单根气囊的承压长度； G—— 构件重量 23 气囊搬运工艺 23.1 预制构件底模 当用气囊搬运构件时，预制混凝土构件需采用 活动底模板，底模板离地Q3~Q7m, 以便于底模 气囊采用空压机供气，设置多管路接头的空气分配器，多条输气管供气。 23.2 气囊的摆放 根据构件的出运方向，本着操作方便的原则均 匀、对称摆放。根据结构特点的不同，起重气囊可采 用通长或左右两列的排放方法，方向应垂直于构件 移动的方向。 23.3 牵引系统 牵引系统由卷扬机、滑轮组、钢丝绳等组成。根 据试验结果，气囊在地面起步所需牵引力在气囊高 度 为 0 4m 时，约为物件重量的3%,并随着高度的 降低而减少。牵引速度宜控制在3m/min 左右。
2. 3. 4 供气系统
气囊采用空压机供气, 设置多管路接头的空气
分配器, 多条输气管供气。
2.3.5 搬运程序 1)检查供气系统和牵引系统，确保出运通道及 构件底部无尖锐物。 2)在构件底部放入气囊，注意排列整齐，相互平 行，连结好供气管道，连结好牵引系统。 3)启动空压机同时向各个气囊供气，当充气压 力达到预定顶升压强的80%时，停止供气。检查所 有气囊的压力表压强指示值是否一致，不一致时可 向单个气囊供气，使各气囊压强基本一致，然后继续 充气，直至构件离开支承底面。将气囊的进阀关闭， 停止供气。 4)拆除所有的联接胶管，打开各个气囊的排气 阀，进行缓慢放气。当气囊的高度降至出运工作高度 时，关闭排气阀，检查调整各气囊的压强基本一致。 5)在指挥人员的统一指挥下，启动卷扬机，拉动 构件缓慢向前移动。当构件前面空出一个构件位置 时，打开排气阀排气，并运送到预定位置备用。 6)当构件移动到预定位置后，停止牵引。在构件 底部垫上支承枕木，然后气囊排气，构件平稳地落在 支承枕木上。 7)取出气囊，进行下一个构件的出运。 3、起重气囊搬运新工艺在水运工程中应用的意义和推广价值 3。1 经济实用 从施工进度的保证以及经济性和安全性等方面 考虑，在工地附近修建临时预制场进行混凝土构件 的预制已成为发展方向，但需解决大型构件水平运 输设备的问题。随着1000t、2000t 重超大型沉箱 等构件的出现，采用起重气囊搬运新技术搬运大型 构件既实用又经济。
起重气囊搬运技术与常用的台车搬运大型构件工艺相比较, 无需购买、建造、铺设台车及其辅助设施——台车轨道等, 无需另外购置大吨位的千斤顶,只将气囊放于构件底部, 充气后用卷扬机牵引构件即可轻轻松松地实现搬运目的。
气囊应用在“陆域预制沉箱半潜驳下水工艺”的沉箱上船工艺中, 降低了大型沉箱由陆地上船时的技术难度和工程费用。气囊可代替滑道设施使沉箱下水; 可辅助沉箱水上浮运, 防止沉箱的倾覆。
3.2 安全稳定
起重气囊搬运新工艺的原理与搬运用滚筒相同，但两者相比较，气囊的柔韧性使之能更大程度地 适应地面和构件底板底的局部平整度变化；使搬运 过程中不会产生因接触面不平整导致的轻微颠簸振 动；使构件底板底局部不平整处不会产生因硬性挤 压出现的损伤构件的局部应力集中。起重气囊与构 件底板和地面之间均有着较滚筒更大的接触、承压 面积，会产生更大的摩擦力，从而更有利于构件的顺 利牵引，不打滑，使其具有滚筒所无法比拟的搬运稳 定性与安全性。 3.3 工艺简单施工速度快 起重气囊新工艺气囊排气后可以折叠，可在很 短时间内运抵施工现场投入作业，大型构件搬运施 工任务完成后，又可很快撤离现场转入新的工地，很 容易回收、存放、再利用。所以，采用气囊搬运新工艺 不但施工工艺简单，施工速度快，能缩短工期，且可节省一笔可观的搬运辅助设施建造成本，具有较好 的经济效益和社会效益。 3.4 成本低 起重气囊重量较轻，费用不高，可搬运重达几千 吨的大型构件(诸如沉箱、卸荷板等)而无需大型起 重设施，搬运构件时对地面的平整度和承载能力要 求低，操作简便，机动灵活，是一种值得推广的构件 搬运新方法。 综上所述，起重气囊搬运大型混凝土构件在水 运工程施工中是成熟和经济实用的技术，在水运工 程中的应用具有高适应、高强度、高质量、高效益等 优势，尤其对于搬运大型重件时更具有省工、省时、 省力、省投资、机动灵活、安全可靠、综合经济效益显 著等特点，在水运工程施工生产等领域中具有较好 的应用和发展前景。
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