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结合泉州港石湖码头扩建技改二期工程施工实践，总结气囊搬运大型沉箱施工工艺，并研究提出沉箱搬运过程防倾 倒的安全措施。 [关键词] 气囊 搬运 沉箱 工艺 沉箱结构由于其整体稳定性好，水下作业量小，施工速 度快等优点而广泛应用于码头、栈桥、防坡堤等海上建筑。 近年来，随着集装箱船舶加速大型化，大型深水泊位不断发 展，沉箱设计的外型尺寸越来越大，重量也越来越重，为安 全、经济合理地出运沉箱，在我省厦门港、漳州港、泉州港、 福州港等港口已广泛应用气囊搬运大型沉箱工艺。本文结合 泉州港石湖码头扩建技改二期工程实例，介绍运用气囊搬运 大型沉箱工艺，并提出防范沉箱失稳倾倒的技术措施。
2 工程概况 泉州石湖扩建二期工程施工区域位于泉州湾内，建设规 模为新建1个5万吨级集装箱泊位及相应的东护岸工程。码 头结构形式为重力式沉箱结构，单个沉箱重964吨，共有32 个沉箱，外型尺寸为11.8×11.5×17.1m, 前趾长1.5m, 箱内6 个仓。
3 气囊搬运沉箱的原理及工艺介绍 3.1 原理 气囊搬运沉箱的工作原理与滚筒搬运重物的工作原理基 本相同，在沉箱底部放置若干个圆柱形气囊，气囊充气后将 沉箱顶起，卷扬机牵引沉箱，气囊滚动，从而带动沉箱缓慢 移动，将沉箱搬运到目的地。由于气囊在沉箱的压力下可以 产生较大变形，增加气囊与地面的接触面积，使单位面积的 压力减少，且受力均匀，故对场地的适应性强。 3.2 工艺 气囊搬运沉箱的工艺及流程如下： 3.2.1 预制场地平面布置及场地处理 预制场内布置6个沉箱预制底模、18个存放位置。预制、 堆放、出运通道场地为回填一年的开山石，厚度5.20m~9.0m, 其下淤泥0.9m~1.5m, 由于沉箱荷载较大，经计算，以强夯 法进行地基加固处理。强夯处理后，采用20cm 厚的泥结碎 石整平，25t压路机压实处理，压路机压实后表面平整密实， 无明显轮迹，再用8cm 厚粗砂作为找平层，平整度±2cm, 表 面平整，无露石或尖状物。 3.2.2底模布置 沉箱预制底胎模采用活动式结构，以便于安装气囊及沉 箱搬运时底模的拆除。底胎模地基在强夯、整平、压实处理 后，浇筑厚25cm 的 C30 钢筋泥凝土底座，底座座顶水平、 平整且高程与地面一致。在钢筋混凝土底座上采用125 工字 钢对锁成活动式底胎模框架，内设6个平行于出运沉箱方向 通长的格仓，格仓内填砂，灌水振捣密实，工字钢上铺光面 胶合板，胶合板上铺马粪纸。当沉箱混凝土强度达到设计要 求后，拆除底模外框架，用高压水清除格仓内的填砂，沉箱 落座在底模内框架 I25 工字钢上，底模离地25cm。然后在底 胎模格仓内安放气囊，气囊充气后顶升沉箱离地40cm 左右， 拆除底模型钢，做好出运前的准备工作。 3.2.3牵引系统平面布置 牵引系统由地垅、卷扬机、滑轮组、固定架及钢丝绳等 组成，牵引设备布置见图1。牵引钢丝绳通过捆绑在地垅固 定架上的滑轮与捆绑在沉箱上的滑轮作沉箱牵引用。地垅设 计锚固力为32t, 卷扬机通过两片滑轮组变最大牵引力8t 为 32t。
图 1 卷扬机牵引沉箱示意图 3.2.4气囊的选择 气囊采用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料和优质的 进口橡胶，使同等囊壁厚度的气囊能承受比一般橡胶更高的 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，冲击耐疲劳性能优异等优点。气囊骨架材料是锦纶帘 子布，锦纶帘子布密度≥95根/10cm 宽，锦纶帘子线的断裂拉 力≥205.8N/根。囊嘴为铝合金铸件。气囊最大工作压强 0.2Mpa, 直径1.0m, 长13.8m,充气达到最大工作压强0.2Mpa 时，工作高度0.4m 。以下计算搬运沉箱所需的气囊数量： F=P·S ( 1 ) 式 中 ，F—单根气囊承载力； P— 气囊工作压力；考虑其使用的安全性，工作压力为 最大工作压强的80%。 S—承载面积之正投影面积(m²)。 S=BL₀ (2)式中， B—承载面宽度， B=π(D-H)/2 。Lo— 气 囊承载面长度。 把相关数据代入式(2)得： S=π(D-H)L √2=10.833m² 代入式(1)得：F=173.3t,则气囊数量 n=Q/F≈5.6,综 合考虑，取n=6, 即采用6根气囊共同搬运1个沉箱。 3.2.5沉箱出运程序 ① 检查供气系统(包括空压机运转、供气管道、接头、 阀门、压力表等)、牵引系统(包括卷扬机、钢丝绳、卸扣、 卡环、地垅等),清扫出运通道及沉箱底部的尖锐物。 ② 拥绑钢丝绳。钢丝绳捆绑位置离底模约1.3m处，钢 丝绳与沉箱棱角接触处用枕木隔开，调整钢丝绳两侧长度相 等，再连接牵引及溜尾钢丝绳。 ③ 高压水枪冲出隔仓填砂。先拆卸底胎模两侧 I25 型 钢，用高压水枪将隔仓填砂冲出，注意均匀冲砂，以免沉箱 底模基础受力不均。清砂顺序为先中间后两边按顺序冲出， 冲出一个槽位即摆入一个气囊，注意气囊排列整齐、平行。 ④ 充气顶升。充气时，6 根气囊逐一充气，气压从 0.05MPa→0.1MPa→0.16Mpa 分三次充完，停止供气，关掉 阀门，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，使各气囊压力基本一致。然后拖出支 垫工字钢，再次检查沉箱底部有无杂物，最后拆除所有的联 接管。 ⑤ 沉箱搬运。现场指挥检查各项准备工作无误后，下令 启动牵引卷扬机组，拉紧牵引钢丝绳。沉箱处于位移临界状 态时，暂停牵引，检查钢丝绳张紧程度，各滑轮组，导向轮 的转动灵活性，气囊及沉箱平整情况，气囊工作压强等。同 时启动溜尾卷扬机组，使溜尾钢丝绳稍微处于松弛状态，然 后在指挥人员的统一指挥下拉动沉箱缓慢向前移动。移动时， 注意观察沉箱平稳和位移情况，同时观察气囊滚动和压力情 况。斜坡段移动时，注意调整各气囊的顶升高度(前高后低), 保持沉箱的垂直度和平稳性。运行中，溜尾钢绳跟进，既不 与牵引钢绳抗衡，又能限制沉箱前倾。当沉箱前面空出一个 气囊的间距时，停止牵引，再放入1个空气囊，充气至预定 压强值再重新牵引。当后面的气囊即将离开沉箱时，打开排 气阀排气。重复以上步骤，直至沉箱移至预定位置。 ⑥ 摆放枕木、放气。当沉箱移到制定位置后停止牵引， 将各气囊充气，顶升沉箱到离地面高度35cm, 在沉箱底顺气 囊间隙处垫上枕木，每个间隙共两层两排。枕木120cm× 15cm×20cm。 同时必须迅速调整气囊气压，让气囊顶升高度 一致，且达35cm。支垫放妥后，气囊缓慢排气至沉箱平稳降 落在临时支垫上，停止排气，观察地面无明显沉降后才快速 放气，抽出气囊。
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