青島永泰長(zhǎng)榮
標(biāo)題: 兩種不同沉箱出運(yùn)工藝的特點(diǎn)分析 [打印本頁(yè)]
作者: 永泰長(zhǎng)榮 時(shí)間: 2023-12-30 17:38
標(biāo)題: 兩種不同沉箱出運(yùn)工藝的特點(diǎn)分析
摘 要 ： 氣囊出運(yùn)和膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)為兩種比較常見(jiàn)的沉箱出運(yùn)方式，在工藝流程方面都有各自的特點(diǎn)，文章從沉 箱出運(yùn)的安全性、施工效率、智能性和經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面進(jìn)行兩種工藝的對(duì)比分析，總結(jié)兩種不同出運(yùn)工藝的特點(diǎn)，為 今后類(lèi)似工程沉箱出運(yùn)方面的工藝選擇提供更為科學(xué)的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞 ：沉箱出運(yùn)；氣囊；膠囊臺(tái)車(chē)
煙臺(tái)港西港區(qū)地理位置優(yōu)越，水深域闊，最大水深達(dá) 到-28m, 是中國(guó)北方沿海為數(shù)不多的適宜建設(shè)大型深水碼 頭的港址。港區(qū)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展建有多座大型化碼頭以 滿(mǎn)足各種船舶停泊需求。碼頭建設(shè)所需的沉箱預(yù)制場(chǎng)從建 港以來(lái)，預(yù)制了大大小小上百個(gè)沉箱，沉箱形式各種各樣， 沉箱重量也從幾百?lài)嵉缴先f(wàn)噸不等，沉箱出運(yùn)主要采用了氣 囊出運(yùn)和膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)兩種方式。氣囊出運(yùn)屬于傳統(tǒng)工藝， 工藝成熟、可控性好，大部分沉箱出運(yùn)可采用此法，但隨著 國(guó)內(nèi)大型泊位的建設(shè)，沉箱規(guī)格大、數(shù)量多的碼頭在施工 能力允許時(shí)，多采用膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)。如果再考慮其安全性、 經(jīng)濟(jì)性、施工工效等方面，在選擇出運(yùn)工藝時(shí)難以抉擇，本 文在綜合大量沉箱出運(yùn)工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出兩種不同 工藝的特點(diǎn)，為沉箱出運(yùn)工藝選擇提供了一定的理論依據(jù)。
1 沉箱出運(yùn)工藝流程簡(jiǎn)介
1.1 氣囊出運(yùn)沉箱
氣囊出運(yùn)沉箱的工作原理與滾輪搬運(yùn)物體的原理基本 相同，是在沉箱下面放置可充氣的圓形膠囊作為滾輪，通 過(guò)空壓機(jī)充氣加壓頂升沉箱，再利用卷?yè)P(yáng)機(jī)提供的牽引力， 使氣囊沿既定路線滾動(dòng)，從而達(dá)到搬運(yùn)沉箱的目的"。
其主要工藝流程為：千斤頂頂升/掏出沉箱底部支墊間 填砂→穿插氣囊→卷?yè)P(yáng)機(jī)就位→沉箱系牽引和后溜鋼絲繩
→啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)使前后鋼絲繩處于受力狀態(tài)→各氣囊充氣至 沉箱達(dá)到運(yùn)行高度→橫移沉箱至縱移軸線→橫向氣囊切換 縱向氣囊→縱向移運(yùn)至出運(yùn)設(shè)備上。氣囊出運(yùn)沉箱如圖1、2 所示。
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圖1 氣囊出運(yùn)沉箱 圖2 氣囊出運(yùn)沉箱
1.2 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)沉箱
膠囊臺(tái)車(chē)由多個(gè)臺(tái)車(chē)單元組合而成，每個(gè)臺(tái)車(chē)單元包 括安裝在軌道上的基部車(chē)架，基部車(chē)架上安裝的頂升承托箱 體，箱體內(nèi)放置的頂升膠囊以及安裝在頂升承托箱體上方并 可由頂升膠囊托舉的沉箱托舉板。頂升承托箱體上設(shè)置有管 道，管道與箱體內(nèi)部的頂升膠囊的管道口相連通，通過(guò)向膠 囊注水把水壓力轉(zhuǎn)化為頂升力實(shí)現(xiàn)頂升沉箱的目的。
其主要工藝流程為：膠囊臺(tái)車(chē)組裝、就位→膠囊注水 頂升沉箱→移動(dòng)支撐滑塊→膠囊放水沉箱回落支撐塊上→ 移運(yùn)沉箱至出運(yùn)設(shè)備上。膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)沉箱如圖3、4所示。
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圖3 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)沉箱 圖4 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)沉箱
2 兩種出運(yùn)工藝的特點(diǎn)分析
氣囊出運(yùn)和膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)在國(guó)內(nèi)大小型項(xiàng)目上均有所 使用，各自都有優(yōu)缺點(diǎn)，下面將兩種不同的出運(yùn)工藝從安全 性、施工效率、智能性和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行對(duì)比分析，為類(lèi) 似工程沉箱出運(yùn)的工藝選擇提供參照。
2.1 安全性
2.1.1 氣囊出運(yùn)
(1)氣囊出運(yùn)缺點(diǎn)是需要反復(fù)給氣囊充放氣，氣囊易磨
損和老化，因此每次使用前需要找專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新標(biāo)定、 查看是否有損傷、漏氣等現(xiàn)象，并作無(wú)載試驗(yàn)。
(2)氣囊工作壓力一般為0.3~0.7MPa, 壓力較大易造 成氣嘴脫絲彈出、爆囊、漏氣現(xiàn)象，給出運(yùn)工作帶來(lái)較大的 安全隱患，因此在施工過(guò)程中要反復(fù)監(jiān)測(cè)氣囊孔口的壓力表 數(shù)值。
(3)使用的配套設(shè)備設(shè)施較多(空壓機(jī)、地牛、卷?yè)P(yáng)機(jī)、 滑輪組、大頂升、鋼絲繩、卡環(huán)等),任何設(shè)施設(shè)備的故障 都易造成較大的安全隱患，因此監(jiān)測(cè)工作量較大。
(4)所有的計(jì)算數(shù)據(jù)需要重新核算安全系數(shù)。每次沉箱 出運(yùn)前都需要根據(jù)沉箱重量、氣囊工作壓力等推算需要頂升 的氣囊數(shù)量；核算卷?yè)P(yáng)機(jī)、地牛、鋼絲繩牽引力，不滿(mǎn)足受 力要求時(shí)，需要及時(shí)更換適合的配套設(shè)備；另外還需要核算 沉箱行走需要的氣囊數(shù)量、行走軌跡等。
(5)出運(yùn)工序繁雜，涉及協(xié)同作業(yè)的工種較多，交叉作 業(yè)存在各類(lèi)安全隱患。
2.1.2 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)
(1)膠囊臺(tái)車(chē)在使用前需要試車(chē)，調(diào)試臺(tái)車(chē)有無(wú)卡頓等 機(jī)械故障、臺(tái)車(chē)的油路是否漏油、夾軌器是否正常工作， 如果在出運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)故障，會(huì)給沉箱出運(yùn)帶來(lái)極高的安 全隱患。
(2)臺(tái)車(chē)自身可提供牽引力、反向制動(dòng)力從而不用專(zhuān)門(mén) 的卷?yè)P(yáng)機(jī)、地牛等設(shè)施，沉箱出運(yùn)的工序少，存在的安全風(fēng) 險(xiǎn)因素少。
(3)膠囊頂升系統(tǒng)僅在頂升沉箱時(shí)發(fā)揮作用，在沉箱移 運(yùn)過(guò)程中由臺(tái)車(chē)支撐墊塊承重，因此出運(yùn)過(guò)程更加安全，不 會(huì)發(fā)生因膠囊破損而造成的事故。而且采用垛口型滑動(dòng)墊塊 支撐結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了上部荷載在膠囊與墊塊之間的交替轉(zhuǎn)移， 保證了沉箱運(yùn)移過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性。
雖然在出運(yùn)工程中極少出現(xiàn)爆囊現(xiàn)象，但是一旦出現(xiàn) 就會(huì)產(chǎn)生很大的安全隱患，綜合比較氣囊出運(yùn)涉及的工序較 多，工器具使用頻繁，易造成的安全事故多，從安全性的角 度看，膠囊臺(tái)車(chē)比氣囊在沉箱出運(yùn)方面的安全性高一些。通 過(guò)沉箱出運(yùn)的實(shí)際情況，當(dāng)單個(gè)沉箱重量超過(guò)5000時(shí)，氣 囊出運(yùn)的安全隱患比膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)明顯增多。
2.2 施工效率
2.2.1 氣囊出運(yùn)
(1)沉箱出運(yùn)時(shí)氣囊需要循環(huán)進(jìn)行充、放氣、前移等工
作， 一旦工序銜接不順利會(huì)中斷前移。出運(yùn)過(guò)程中沉箱運(yùn)移 易偏位，為保證直線行進(jìn)，還會(huì)通過(guò)調(diào)整牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力調(diào) 整行進(jìn)方向，所以實(shí)際移動(dòng)速度大約為1m/min 左右。
(2)出運(yùn)前期需要做大量準(zhǔn)備工作，出運(yùn)過(guò)程工序繁多， 工序越多出現(xiàn)故障的概率越大，影響因素過(guò)多大大降低了整 個(gè)出運(yùn)流程的效率。
2.2.2 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)
(1)沉箱一次頂升起來(lái)后即可沿著軌道移動(dòng)到出運(yùn)口， 干擾因素相對(duì)較少，沉箱移動(dòng)速度大約為1.5~2 m/min。
(2)沉箱出運(yùn)前合理安排施工工序可提前在場(chǎng)地組裝臺(tái) 車(chē)，基本不影響沉箱的施工。
(3)膠囊臺(tái)車(chē)技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化程度較高，必須由專(zhuān)業(yè) 人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，出運(yùn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)設(shè)備故障問(wèn)題需要 維修的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)工期產(chǎn)生不利影響。
總體來(lái)說(shuō)膠囊臺(tái)車(chē)的施工效率要高于氣囊，氣囊出運(yùn) 前期準(zhǔn)備的工作量大，工序銜接緊密，需要憑借高效組織力 和工人熟練度來(lái)彌補(bǔ)工藝上的施工效率缺陷，而膠囊臺(tái)車(chē)的 整個(gè)施工過(guò)程都易操作，但受其專(zhuān)業(yè)性的限制一旦出現(xiàn)嚴(yán)重 故障，會(huì)對(duì)整個(gè)出運(yùn)流程乃至工期造成影響，風(fēng)險(xiǎn)偏大。
2.3 智能性
2.3.1 氣囊出運(yùn)
(1)沉箱的頂升、行進(jìn)、路線調(diào)整都是由人工控制。頂
升需要人工監(jiān)測(cè)壓力表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，觀測(cè)不連續(xù)且作業(yè)風(fēng) 險(xiǎn)高；沉箱的行進(jìn)依靠前方卷?yè)P(yáng)機(jī)組牽引同時(shí)與溜尾卷?yè)P(yáng)機(jī) 拉拽相互配合完成，保持溜尾鋼絲繩既不與牽引鋼絲繩抗 衡，又能限制沉箱前傾，完全由人工進(jìn)行操作；行進(jìn)路線的 調(diào)整也由人工操作卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行。
(2)近年在智能化發(fā)展方面，開(kāi)發(fā)了氣囊氣壓無(wú)線監(jiān)測(cè) 報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線接收器采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，實(shí) 現(xiàn)氣囊氣壓實(shí)時(shí)監(jiān)控、超壓報(bào)警等功能，提高氣囊出運(yùn)的智 能化水平的同時(shí)也增加了安全性，但其他流程方面的智能化 水平仍然較低，部分工藝暫無(wú)法采用智能化手段，二次開(kāi)發(fā) 利用價(jià)值偏低。
2.3.2 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)
(1)在移動(dòng)控制車(chē)內(nèi)集中控制沉箱的頂升、運(yùn)移和上船 三項(xiàng)連續(xù)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了出運(yùn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。
(2)膠囊臺(tái)車(chē)優(yōu)化了沉箱的頂升及行進(jìn)方式、數(shù)字化監(jiān) 測(cè)等，后期可通過(guò)利用自動(dòng)化儀表技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī) 技術(shù)，通過(guò)無(wú)線壓力傳感器實(shí)時(shí)發(fā)射數(shù)據(jù)、無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收數(shù) 據(jù)、計(jì)算機(jī)軟件采集數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄數(shù)據(jù)、超 壓報(bào)警、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。依靠自動(dòng)定位系統(tǒng)控制行進(jìn)速率， 通過(guò)無(wú)線傳感器自動(dòng)獲取沉箱的離地高度，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)， 自動(dòng)矯正不均勻升降等，大大提高其智能性。目前臺(tái)車(chē)還處 于初期研發(fā)階段，各種性能還有待進(jìn)一步提高。
(3)開(kāi)發(fā)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。將關(guān)鍵性的控制指標(biāo)設(shè)置安全 偏離值， 一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)超過(guò)偏離值，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并停止工 作，待消除隱患后再繼續(xù)進(jìn)行下道工序，可大大提高安全系
數(shù)，二次開(kāi)發(fā)利用價(jià)值高。
智能性方面，臺(tái)車(chē)的部分設(shè)計(jì)理念其實(shí)就是根據(jù)氣囊 出運(yùn)原理利用數(shù)控化手段進(jìn)行整合研發(fā)而成的。臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì) 理念為二次開(kāi)發(fā)提供了可用的平臺(tái)，頂升方式、液壓方式、 充氣膠囊等都是可不斷升級(jí)進(jìn)行性能優(yōu)化的。
2.4 場(chǎng)地要求
2.4.1 氣囊出運(yùn)
(1)氣囊出運(yùn)對(duì)場(chǎng)地的地面要求比較嚴(yán)格，因地面高
差、尖銳硬物都會(huì)對(duì)氣囊造成嚴(yán)重影響，所以在沉箱預(yù)制 時(shí)就需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，沉箱出運(yùn)前需要再次清理通道上 的一切尖銳物、石頭及障礙物，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，平整度 達(dá)到±2cm。
(2)涉及縱橫向轉(zhuǎn)向時(shí)，在平路轉(zhuǎn)斜坡交接處設(shè)圓角位， 以便氣囊運(yùn)行中圓滑過(guò)渡，并對(duì)過(guò)渡段坡度與地牛牽引力有 嚴(yán)格要求。
(3)氣囊對(duì)沉箱和地坪的作用力擴(kuò)散比較均勻，有利于 保護(hù)沉箱，對(duì)地基承載力要求較低，場(chǎng)地適應(yīng)性好。
2.4.2 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)
(1)膠囊臺(tái)車(chē)通過(guò)兩條軌道將沉箱荷載傳遞到地面，作 用力較集中，在實(shí)際移運(yùn)過(guò)程中，易出現(xiàn)由于運(yùn)行基礎(chǔ)的沉 降等因素造成軌道高低不平，高差過(guò)大導(dǎo)致臺(tái)車(chē)車(chē)輪受力過(guò) 大出現(xiàn)破壞，因此對(duì)鋼軌下方的地基承載力有嚴(yán)格要求。
(2)每條生產(chǎn)線必須有兩條軌道，限制了沉箱的預(yù)制只 能在有軌道的生產(chǎn)線上進(jìn)行。也就是只能橫向移動(dòng)，無(wú)法縱 向移動(dòng)，所以在場(chǎng)地建設(shè)時(shí)，應(yīng)明確軌道與出運(yùn)口的位置， 使沉箱通過(guò)軌道直接運(yùn)到出運(yùn)設(shè)備上。如果場(chǎng)地大，但出運(yùn) 口只有一個(gè)，可合理布局場(chǎng)地建設(shè)，通過(guò)切換有軌和無(wú)軌的 出運(yùn)方式完成出運(yùn)工作。
(3)采用專(zhuān)用的夾軌器頂推，且具有止退自鎖功能，不 需要卷?yè)P(yáng)機(jī)等外部牽引裝置，也就不需要在場(chǎng)地周?chē)裨O(shè)專(zhuān) 用地牛。
氣囊出運(yùn)工藝對(duì)場(chǎng)地要求主要是因?yàn)闅饽乙妆奶攸c(diǎn) 而對(duì)場(chǎng)地提出的各項(xiàng)要求，作用力擴(kuò)散比較均勻，場(chǎng)地適 應(yīng)性較好；膠囊臺(tái)車(chē)因其專(zhuān)用性，需要對(duì)軌道地基進(jìn)行專(zhuān) 門(mén)處理，鋪設(shè)專(zhuān)用軌道等，在前期場(chǎng)地改造方面需要做大 量工作。但臺(tái)車(chē)本身的智能型開(kāi)發(fā)，基本不需要配套設(shè)施 進(jìn)行輔助施工。
2.5 經(jīng)濟(jì)性
2.5.1 氣囊出運(yùn)
(1)氣囊出運(yùn)工藝流程煩瑣，配合使用的吊車(chē)、裝載機(jī)、 鋼絲繩等工器具較多，需要投入大量的人力、物力進(jìn)行操 作，且其施工效率低，出運(yùn)所占的工期長(zhǎng)，施工成本增加。
(2)氣囊對(duì)場(chǎng)地適應(yīng)性好，承載力要求低，場(chǎng)地建設(shè)費(fèi) 用低，采用的設(shè)備設(shè)施都是常規(guī)的，使用費(fèi)及后期的維護(hù)保 養(yǎng)費(fèi)用較低。
2.5.2 膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)
(1)臺(tái)車(chē)出運(yùn)優(yōu)化了工藝流程，節(jié)省大量人力、物力， 但因設(shè)備專(zhuān)用性以及沉箱荷載對(duì)地基的高要求，前期的場(chǎng)地 建設(shè)費(fèi)造價(jià)高。另外，臺(tái)車(chē)設(shè)備屬于專(zhuān)利產(chǎn)品，租賃使用費(fèi) 及維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高。
(2)臺(tái)車(chē)出運(yùn)施工效率高，節(jié)約了分項(xiàng)工程的施工時(shí) 間，縮短了整體項(xiàng)目的工期，因此對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的施工成本 控制起到了一定作用。
3 結(jié)語(yǔ)
氣囊出運(yùn)為傳統(tǒng)工藝，工藝發(fā)展較成熟、有完善的管 理制度、經(jīng)驗(yàn)。沉箱出運(yùn)雖然存在很多安全風(fēng)險(xiǎn)，但是場(chǎng)地 適應(yīng)性好，對(duì)地基承載力要求低，施工成本相對(duì)較低，因此 應(yīng)用廣泛。但受氣囊頂升力的限制，頂升的沉箱重量不宜過(guò) 大， 一般不超過(guò)6000t, 超過(guò)后沉箱的穩(wěn)定性降低，因此氣 囊出運(yùn)一般用于小型工程或者沉箱數(shù)量少、重量輕、場(chǎng)地條 件差的工程。
膠囊臺(tái)車(chē)出運(yùn)為近幾年隨著國(guó)內(nèi)大型沉箱的出現(xiàn)應(yīng)運(yùn) 而生，其安全性高，工藝流程簡(jiǎn)單、智能化水平高。因其設(shè) 備本身昂貴，且場(chǎng)地建設(shè)費(fèi)用高， 一般多用于沉箱數(shù)量較 多、重量較大的大型工程的沉箱出運(yùn)中。設(shè)備性能仍需不 斷完善，減少故障率，提高出運(yùn)效率，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新工藝 降低成本。
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聲明：以上有關(guān)船用氣囊和橡膠護(hù)舷的資料部分會(huì)青島永泰長(zhǎng)榮工廠技術(shù)資料，也有網(wǎng)絡(luò)上搜集下載所得，本著氣囊護(hù)舷行業(yè)資料共享的精神，我們拿出來(lái)分享，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系0532-84592888刪除，謝謝
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