青島永泰長榮
標(biāo)題: 氣囊搬運(yùn)技術(shù)在碼頭大型沉箱施工的應(yīng)用 [打印本頁]
作者: 永泰長榮 時(shí)間: 2023-12-30 17:38
標(biāo)題: 氣囊搬運(yùn)技術(shù)在碼頭大型沉箱施工的應(yīng)用
氣囊搬運(yùn)技術(shù)在碼頭大型 沉箱施工的應(yīng)用
Air-Bag Handling Technique Applied to Large Caisson Construction for W harf Eng ineerin
氣囊陸上搬運(yùn)碼頭大型沉箱是一項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、適應(yīng)性強(qiáng)的工程施工技術(shù)。闡述了氣囊搬運(yùn)的工作原 理，以汕頭廣澳港區(qū)一期碼頭工程為實(shí)例，介紹氣囊技術(shù)在陸上搬運(yùn)大型沉箱施工中的應(yīng)用，與其它搬運(yùn)方案比較，經(jīng)費(fèi)節(jié)約
40%。
【關(guān)鍵詞】沉箱搬運(yùn) 高壓氣囊 應(yīng)用
0 前言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國港口建設(shè)的規(guī)模越 來越大，其中大型重力式碼頭的單個沉箱重量已達(dá)1000 t 以上。對這些超級沉箱若仍采用在已有的碼頭前沿預(yù) 制，由大型起重設(shè)備出運(yùn)、安裝的工藝已不適應(yīng)工程施工 的需要。如采用陸上預(yù)制、滑道下水或塢內(nèi)預(yù)制后起浮出 運(yùn)的工藝則又受到投資成本、工期、場地條件等多方面的 制約。如何解決這一問題已直接關(guān)系到企業(yè)的生存空間 和市場競爭能力。為突破大型沉箱陸上運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)瓶頸， 尋求科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)工藝，我局結(jié)合汕頭港廣澳一期碼 頭工程，研究高壓氣囊搬運(yùn)技術(shù)在大型沉箱施工中的應(yīng) 用 。
1 工程概況
汕頭港廣澳港區(qū)一期碼頭水工結(jié)構(gòu)及護(hù)岸工程為新 建兩個2萬t 級輪船泊位(2*、3泊位)和一個滾裝船泊位 及相應(yīng)的護(hù)岸工程。其中，2*、3*泊位總長435 mm;滾裝船 泊位長147 m。碼頭為重力式沉箱結(jié)構(gòu)。由于海潮落差小
昨者簡介】劉亞東，男，高工，聯(lián)系地址：福建廈門湖星云航大廈 (361006),電話：13950008484(高國慶)。
敢稿日期】2005-11-02
和胸墻斷面結(jié)構(gòu)的需要，沉箱的頂標(biāo)高在設(shè)計(jì)低水位以 下約1 m 。3個泊位共有單件重約900 t 的沉箱49件。
2 氣囊搬運(yùn)技術(shù)簡介
2.1 氣囊搬運(yùn)的工作原理
氣囊搬運(yùn)沉箱的工作原理是在需要移動的大型構(gòu)件 下面，放置若干個圓柱型的氣囊，氣囊通過供氣系統(tǒng)充氣 后將構(gòu)件頂升：并開啟牽引系統(tǒng)，氣囊滾動使構(gòu)件實(shí)現(xiàn)水 平移動。
2.2 氣囊結(jié)構(gòu)形式、性能、技術(shù)參數(shù)
我國船舶業(yè)已成功運(yùn)用氣囊進(jìn)行船舶的上排、下水， 國家也頒發(fā)了《船舶上排、下水用氣囊》標(biāo)準(zhǔn)(CB/T3795— 1996)和《船舶用氣囊上排、下水工藝要求》標(biāo)準(zhǔn) (CB/3837—1998)。氣囊分為低壓、中壓、高壓三種。本工 程應(yīng)用的氣囊屬高壓氣囊類型。
2.2,1 結(jié)構(gòu)形式
本次搬運(yùn)沉箱的氣囊設(shè)計(jì)為長圓柱形，其結(jié)構(gòu)由橡 膠和錦綸簾子布分3層構(gòu)成。考慮到長期浸泡在海水中， 其內(nèi)外層加工均為橡膠層，中間是錦綸簾子布層，其用于 中壓氣囊時(shí)簾子布為3層，用于高壓氣囊時(shí)簾子布為6 層；錦綸簾子布的密度為95根A0 cm 寬，錦綸繩的拉斷 力為280 N/根：其中高壓氣囊的斷面厚度約10 mm 左 右。氣囊的縱斷面形式見圖1。2.2.2 性能與技術(shù)參數(shù)
氣囊內(nèi)外層膠力學(xué)性能見表1,技術(shù)參數(shù)見表2。 表1 氣囊內(nèi)外層膠力學(xué)性能表
2.3 氣囊承載力
單個承載力計(jì)算公式：
Q=P×S×103
式中 Q——承載力/kN;
p 氣囊內(nèi)壓力/Mpa;
S——承載面積之正投影面積，S=BLN/m2;
B——承載面寬度，B=D-HY2/m;
Lo——?dú)饽页休d面長度/m。
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圖1 氣囊縱斷面形式示意
表2 氣囊的技術(shù)參數(shù)
| | | | 每米氣囊體承載力(kN/m) | |
| 工作高度為直徑40% | 工作高度為直徑30% |
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3 氣囊搬運(yùn)大型沉箱工藝
3.1 預(yù)制場平面布置
此，沉箱的預(yù)制底胎模設(shè)計(jì)為活動式結(jié)構(gòu)，以便放置氣
囊。
3.4 氣囊直徑的選擇
選擇氣囊不僅要考慮安全可靠，同時(shí)也要考慮其經(jīng)
根據(jù)施工進(jìn)度要求及提供的預(yù)制場地，沉箱必須分 2批預(yù)制安裝完成(半潛駁分兩次進(jìn)場安裝)。第一批次 預(yù)制安裝24個，第二批次預(yù)制安裝25個。因此預(yù)制場內(nèi) 布置7個沉箱預(yù)制底模，設(shè)有17個沉箱存放位置(其中 3個是通道位置),沉箱通過氣囊橫移及縱移至臨時(shí)出運(yùn) 碼頭。裝駁時(shí)半潛駁與臨時(shí)碼頭對接后同樣采用氣囊搬 運(yùn)工藝將沉箱平移至半潛駁上。預(yù)制場平面布置見圖2。 3.2 預(yù)制場的地基處理
汕頭廣澳港區(qū)一期碼頭水工工程的預(yù)制現(xiàn)場為雜土 填海而造成，未作任何處理。為確保預(yù)制場地的地基承載 力，對地基進(jìn)行強(qiáng)夯處理，在沉箱出運(yùn)通道及堆放處鋪 20cm 泥結(jié)碎石，進(jìn)行整平碾壓處理，然后用8cm 厚粗砂 作為找平層，保證地基的密實(shí)和平整度，以確保氣囊搬運(yùn) 的安全。
3.3 沉箱預(yù)制底胎模
濟(jì)性。氣囊的直徑愈大，價(jià)格愈高，氣囊的成本高；反之， 氣囊的直徑愈小，允許的氣囊工作壓力愈大，但對配套設(shè) 施(如：空壓機(jī)、壓力表、充氣管、連接件等)要求高，操作 安全性低。綜合考慮上述因素，本工程選用直徑 D= 1000 mm 的氣囊。
3.5 氣囊工作高度的選擇
氣囊的工作高度過高或過低均不利于沉箱的搬運(yùn)， 工作高度過高，搬運(yùn)時(shí)沉箱穩(wěn)性差，同時(shí)囊體壓力大，不 利安全；工作高度過低時(shí)囊體容易損壞，影響了氣囊的使 用壽命：沉箱移動時(shí)所需的牽引力也較大。另外，本工程 的施工工藝要求：氣囊工作高度必須高于底?；顒涌蚣?nbsp; 高度和墊木高度，綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，選用氣囊工 作高度H=400mm。
3.6 氣囊長度的選擇
氣囊長度的選擇是根據(jù)氣囊的承載面長度和氣囊公
沉箱預(yù)制底胎模應(yīng)考慮到氣囊能夠放置到沉箱底 部，沉箱搬運(yùn)時(shí)底胎?？刹鸪?，實(shí)現(xiàn)沉箱的水平移動。為
稱直徑而定，氣囊的承載面長度與沉箱的底板尺寸有關(guān)。 同時(shí)，應(yīng)考慮氣囊囊頭伸出沉箱部分不宜過長，一般伸長[attach]7842[/attach]
長度略大于氣囊直徑即可。
氣囊長度的計(jì)算公式為： L=L+2×0.866D
圖2 汕頭廣澳港區(qū)一期碼頭水工工程預(yù)制場布置平面圖
路接頭的空氣分配器。
3.10 牽引系統(tǒng)
牽引系統(tǒng)由地錨、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組、固定架及鋼絲繩
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式中 L——?dú)饽铱傞L/mm
L——?dú)饽页休d面長度/m
D——?dú)饽夜Q直徑/m
3.7 搬運(yùn)沉箱所需滾動氣囊數(shù)量
根據(jù)搬運(yùn)的沉箱重量并考慮安全系數(shù)及氣囊性能， 即可計(jì)算出搬運(yùn)單個沉箱時(shí)所需氣囊數(shù)量。計(jì)算公式如
下：
式中 N——滾動氣囊數(shù)量/個；
K——系數(shù)，K=1.2~4.3;
G——沉箱重量/kN;
q——每米氣囊體承載力/kN·m;
L——?dú)饽页休d面長度/m。
經(jīng)計(jì)算得出搬運(yùn)沉箱所需氣囊數(shù)量N, 并考慮各氣 囊間的合理凈距，最后確定實(shí)際的氣囊數(shù)量。經(jīng)計(jì)算，本
工程N(yùn)=6。
3.8 氣囊的間距
氣囊中心距一般應(yīng)滿足：中心距 A≤3 m;凈 距 S≥0.5 m。
3.9 供氣系統(tǒng)
供氣系統(tǒng)由空壓機(jī)、供氣管道、接頭、閥門、壓力表等 組成?？諌簷C(jī)的選用主要考慮氣囊的總?cè)萘亢统錃獾臅r(shí) 間以及壓力要求等。此外，空氣壓縮機(jī)儲氣罐應(yīng)安裝可調(diào) 節(jié)的限壓閥：若需多個氣囊同時(shí)充氣時(shí)，應(yīng)設(shè)置具有多管
等組成。牽引時(shí)由兩臺卷揚(yáng)機(jī)通過滑輪組在沉箱兩側(cè)同 步進(jìn)行，為確保沉箱移動過程的平穩(wěn)、安全，在沉箱移動 的反方向上用同樣的牽引系統(tǒng)進(jìn)行沉箱移動保護(hù)。牽引 系統(tǒng)牽引沉箱示意圖見圖3。
圖3 卷揚(yáng)機(jī)牽引沉箱示意圖
3.11 牽引力計(jì)算
牽引力F=KQgt KOV/r
式中 F——搬運(yùn)沉箱的牽引力/kN;
Q——沉箱自重/t;
g——重力加速度，g-10m/3;
f——?dú)饽遗c地面的滾動摩擦系數(shù)，與地面情況和氣 囊的工作高度有關(guān)， 一般取fF=0.05;
V——沉箱移動速度/m*s';
T——起動時(shí)間(從O 至設(shè)計(jì)移動速度);
K——安全系數(shù)，取 K=1.2。
經(jīng)計(jì)算，汕頭廣澳港區(qū)一期碼頭工程883 t沉箱牽
引力F=563 KN。
3.12 工藝流程
氣囊搬運(yùn)沉箱的工藝流程如下：
圖4 工藝流程
4 操作要點(diǎn)
(1)氣囊每次使用前應(yīng)檢查氣囊有無損傷，旋緊氣囊 嘴螺母，并作無荷載充氣試驗(yàn)，充氣壓力值為該氣囊工作 壓力的1.25倍。
(2)搬運(yùn)前檢查供氣系統(tǒng)(包括空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、供氣管 道、接頭、閥門、壓力表等)及牽引系統(tǒng)(包括卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲 繩、卸扣、卡環(huán)、地錨等),清除出運(yùn)通道及沉箱底部的尖 銳物。沉箱用紅丹漆標(biāo)識好支墊枕木及氣囊擺放位置。
(3)出運(yùn)通道要求平整，左右水平高差不得大于50 mm,荷載左右要相對均勻；出運(yùn)通道可以為砂地、沙土地 或混凝土地，但其承載力應(yīng)大于使用氣囊工作壓力的兩 倍以上；出運(yùn)通道坡度應(yīng)不大于2%。
(4)鋼絲繩捆綁沉箱的高度位置應(yīng)低于沉箱重心，并 考慮卷揚(yáng)機(jī)架高度及操作方便等因素。若捆綁位置高于 卷揚(yáng)機(jī)架高度時(shí)，牽引時(shí)產(chǎn)生的向下分力，增加氣囊的摩 擦力，影響氣囊使用壽命：若捆綁位置低于卷揚(yáng)機(jī)架高度 時(shí)，產(chǎn)生的向上分力，不利于沉箱的穩(wěn)定。為此，捆綁高度 位置一般控制與卷揚(yáng)機(jī)架等高。
(5)氣囊的擺放應(yīng)根據(jù)沉箱重心位置對稱放置，以利 氣囊受力均衡，移動不偏位；氣囊擺放應(yīng)相互平行。
(6)充氣時(shí)，當(dāng)充氣壓力達(dá)到預(yù)定工作壓力的80%時(shí)， 停止供氣，檢查所有氣囊的壓力是否一致，不一致時(shí)可向 單個氣囊供氣，使壓力基本一致，然后繼續(xù)充氣至氣囊工 作高度后，停止供氣。
(7)牽引時(shí)，要控制好卷揚(yáng)機(jī)的同步，以保證搬運(yùn)的
平穩(wěn)、不偏移，確保搬運(yùn)的安全可靠。
5 氣囊搬運(yùn)的技術(shù)特點(diǎn)
(1)無需大型專業(yè)預(yù)制廠和大型起重設(shè)備。利用預(yù)制 現(xiàn)場及貝雷桁架門機(jī)與塔吊的配合即可解決大型沉箱的 預(yù)制，工程成本低，工期得以保證。
(2)無需占用較長的碼頭岸線。
(3)對預(yù)制場地及運(yùn)輸通道的適應(yīng)性強(qiáng)，場地處理和 配套設(shè)施費(fèi)用低。由于氣囊是以其獨(dú)特的整體纏繞工藝 成型，囊壁無接縫，各向強(qiáng)度均衡，具有耐磨、抗沖擊性， 且氣囊是柔軟彈性體，適應(yīng)性強(qiáng)。故采用該技術(shù)對預(yù)制場 地及運(yùn)輸通道的要求不高，產(chǎn)生的場地處理費(fèi)用低，相應(yīng) 的配套設(shè)施費(fèi)用也十分低廉。
(4)氣囊的承載力大，耗能小。
(5)易于操作，安全可靠。
6 結(jié)語
本工程項(xiàng)目應(yīng)用氣囊搬運(yùn)技術(shù)是非常成功的。從經(jīng) 濟(jì)角度來看，從沉箱出坑堆放、平移上半潛駁直至安裝， 其費(fèi)用僅為其他方案的60%?？梢哉f氣囊搬運(yùn)沉箱技術(shù) 與半潛駁工藝相結(jié)合，是重力式沉箱碼頭施工技術(shù)的一 項(xiàng)重大革新，極大地提高了企業(yè)的市場競爭能力。
[attach]7548[/attach]
聲明：以上有關(guān)船用氣囊和橡膠護(hù)舷的資料部分會青島永泰長榮工廠技術(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，我們拿出來分享，如有侵權(quán)，請聯(lián)系0532-84592888刪除，謝謝
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