青島永泰長榮
標(biāo)題: 氣囊搬運(yùn)技術(shù)在水運(yùn)工程中的應(yīng)用 [打印本頁]
作者: 永泰長榮 時(shí)間: 2023-12-30 17:39
標(biāo)題: 氣囊搬運(yùn)技術(shù)在水運(yùn)工程中的應(yīng)用
摘 要：介紹氣囊搬運(yùn)技術(shù)在水運(yùn)工程中的應(yīng)用情況及推廣前景，介紹氣囊的規(guī)格和技術(shù)參數(shù)。 關(guān)鍵詞：氣囊：水運(yùn)工程：應(yīng)用：推廣
Application of Air Pocket Transportation Technique in Port &Waterway Engineering
Abstract: The application of air pocket transportation technique in port &waterway engi- neering,the prospects of its popularization,as well as the specifications and technical parameters of the air pocket are introduced.
Key words: air pocket;port &waterway engineering;application;popularization
在水運(yùn)工程施工中，為確保工程的質(zhì)量和進(jìn)度要求， 通常采取在預(yù)制場內(nèi)預(yù)制混凝土構(gòu)件，然后進(jìn)行運(yùn)輸和吊 裝的施工工藝，因此施工單位都設(shè)有設(shè)備齊全和完善的混 凝土構(gòu)件預(yù)制場(廠)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，遠(yuǎn)離原有幾個(gè)大型基地混 凝土預(yù)制場(廠)的工程不斷涌現(xiàn)，構(gòu)件的外型尺寸和重量 也不斷增大。從施工進(jìn)度的保證以及經(jīng)濟(jì)性和安全性等方 面考慮，在工地附近建1個(gè)臨時(shí)混凝土預(yù)制場進(jìn)行混凝土 構(gòu)件的預(yù)制已成為發(fā)展方向，但需解決大型構(gòu)件水平運(yùn)輸 問題。采用常規(guī)的龍門吊工藝或滑道工藝是最傳統(tǒng)而又費(fèi) 錢的方法，所以應(yīng)該尋找一種既實(shí)用而又經(jīng)濟(jì)的新工藝。
1990年，海南八所港防波堤改造工程引進(jìn)水墊搬運(yùn) 工藝解決了500t 沉箱的水平運(yùn)輸問題，并在海南馬村電 廠煤碼頭和廣西防城港碼頭等工程的施工中得到進(jìn)一步 應(yīng)用。雖然該工藝的成本比龍門吊出運(yùn)工藝低，但對(duì)場地 平整度要求高、水墊設(shè)備易損壞、功率消耗大、施工現(xiàn)場到處是水等不足之處，使該工藝不能更廣泛地應(yīng)用。
1996年，由于受到起重船起重跨度的限制，設(shè)在深滬 港臨時(shí)預(yù)制場的部分500t 沉箱需向碼頭前沿作短距離移 動(dòng)。受沙灘造船氣囊下水工藝的啟發(fā)，采用氣囊搬運(yùn)沉箱 取得了初步成功。隨后在廣西防城港施工中，采用該工藝 進(jìn)行了500t 卸荷板和大圓筒的水平出運(yùn)，為預(yù)制混凝土 構(gòu)件的出運(yùn)開辟了新的途徑。
1 氣囊搬運(yùn)構(gòu)件技術(shù)
氣囊搬運(yùn)技術(shù)是在需要移動(dòng)的構(gòu)件下面，放置若干個(gè) 圓柱型的膠囊，膠囊充氣后可將構(gòu)件頂升，氣囊滾動(dòng)使構(gòu) 件水平移動(dòng)。目前該技術(shù)主要應(yīng)用于造船行業(yè)，將其成功 地應(yīng)用于大型混凝土構(gòu)件的水平運(yùn)輸在國內(nèi)還是首次。
1.1 氣囊結(jié)構(gòu)型式
囊體骨架材料為錦綸簾子布，囊嘴為鋁合金鑄件，內(nèi) 管絲口G1”—2”( 圖1)
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圖 1 氣囊結(jié)構(gòu)型式
1.2 氣囊的規(guī)格和主要性能
1.2.1 氣囊的分類
(1)按承壓能力分(表1)
表1 氣囊的類別和規(guī)格較承壓能力分)
| 簾子布 層) | 囊體展開面積 重量(g/m2) | 泄漏率 船) Ih壓降 | |
| | | | |
| | | | |
(2)按公稱直徑分(表2)
表2 氣囊的類別和規(guī)格較公稱直徑分)
1.2.2 承載力計(jì)算
承載力計(jì)算公式：
Q=PS×102
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(m2)。
氣囊是柔軟彈性體，在使用過程中其形狀受構(gòu)件形
狀、地面形狀、構(gòu)件寬度、氣囊長度和擺放位置等多種因素 的影響而改變，所以承載面積與承載力也隨著變化。
當(dāng)構(gòu)件底面和地面均處于水平時(shí)，壓在構(gòu)件下的氣 囊的橫截面呈正扁圓形，此時(shí)每米囊體的承載力可參 見表3。
1.2.3 摩擦系數(shù)
氣囊在硬質(zhì)地面水平滾動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)摩擦系數(shù)一般取
表3 囊體的承載力(N/m)
注：H為氣囊被壓度或稱工作高度；D為氣囊直徑。
f=0.05。
1.3 氣囊搬運(yùn)工藝
1.3.1 構(gòu)件底模
預(yù)制混凝土構(gòu)件采用活動(dòng)底模板，底模板離地
0.55~0.70m, 以便于底模的拆除和安放氣囊。當(dāng)構(gòu)件強(qiáng) 度達(dá)到規(guī)定值后，用千斤頂頂起構(gòu)件，拆除活動(dòng)底模，用枕
木支承等候出運(yùn)。
1.3.2 氣囊的選擇
先根據(jù)構(gòu)件的出運(yùn)邊寬選擇單根氣囊的長度，再確定
出運(yùn)(頂升)高度，由此而計(jì)算出承載面積，并按氣囊的許 用壓力計(jì)算出所需氣囊的最短總長度，最后確定氣囊根數(shù) 及擺放位置。
氣囊承載面寬度 B 與氣囊直徑 D和氣囊工作高度 H
有關(guān)。氣囊受壓變形后，其截面可看作由直徑為H 的 2 個(gè)
半圓和長度為B、H 的方形組成(圖2)。
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圖2 受壓氣囊橫截面示意
承載面寬：B=π(D-H)/2
承載面積：S=BL 。=π(D-H)L/2
單根氣囊的承載力：F=SP=π(D-H)L P/2
所需氣囊的總長度：La=G/F=2G/π(D-H)LP 式中：L。一氣囊的承面長度；
G一構(gòu)件重量。
1.3.3 氣囊的擺放
根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及操作的方便，氣囊擺放一般 采用左右兩列的排放法(圖3)。
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圖3 卸荷板氣囊擺放
1.3.4 牽引系統(tǒng)
牽引系統(tǒng)采用JM5型卷揚(yáng)機(jī)1臺(tái)、滑輪組和鋼絲繩
等(圖4),采用單臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)“八字纜”牽引。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)
果，氣囊起步所需牽引力在高度為0.40m 時(shí)，約為構(gòu)件
重量的3%,并隨著高度的降低而減少。牽引速度宜控
制在3m/min 左右。
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圖4 圓簡出運(yùn)場地及牽引系統(tǒng)布置
·42 ·
1.3.5 供氣系統(tǒng)
供氣系統(tǒng)采用DVY-6/7 型空壓機(jī)1臺(tái)。為了使多個(gè)
氣囊同時(shí)充氣，保持氣壓基本一致，設(shè)置具有多管路接頭
的空氣分配器1個(gè)，另有輸氣管多條。
1.3.6 操作程序
(1)檢驗(yàn)供氣系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)，清掃出運(yùn)通道及檢查
清理構(gòu)件底部的尖銳物。
(2)在構(gòu)件底部放入氣囊，注意排列整齊，相互平行。
連接供氣管路，連接牽引系統(tǒng)。
(3)啟動(dòng)空壓機(jī)同時(shí)向各個(gè)氣囊充氣，當(dāng)充氣壓力達(dá)
到預(yù)定頂升壓力的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(gè)氣囊充氣，使壓力基本一
致，然后繼續(xù)充氣，直至構(gòu)件離開支承枕木。將氣囊的進(jìn)氣
閥關(guān)閉，停止供氣。
(4)先在構(gòu)件周邊安放臨時(shí)支座，以確保安全。然后由
操作人員先拆除支承枕木，再將臨時(shí)支座拆除。
(5)拆除所有的聯(lián)接膠管，打開各個(gè)氣囊的排氣閥，進(jìn) 行緩慢放氣。當(dāng)氣囊高度降至出運(yùn)高度時(shí)，關(guān)閉排氣閥，并 檢查調(diào)整各氣囊的壓力基本一致。
(6)在指揮人員的統(tǒng)一指揮下，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，拉動(dòng)構(gòu)件 緩慢向前移動(dòng)。當(dāng)構(gòu)件前面空出1個(gè)氣囊的間距時(shí)，停止
牽引，擺入氣囊，并充氣到預(yù)定壓力后，再重新牽引。當(dāng)后 面移出的氣囊快要離開構(gòu)件時(shí)，打開排氣閥排氣，并運(yùn)送
到構(gòu)件前面預(yù)定位置備用。重復(fù)以上步驟，直至將構(gòu)件移 到預(yù)定位置。
(7)當(dāng)構(gòu)件移到預(yù)定位置后，停止?fàn)恳?。在?gòu)件底部墊上 支承枕木，然后所有氣囊排氣，構(gòu)件平穩(wěn)地落在支承枕木上。
(8)取出氣囊，進(jìn)行下1個(gè)構(gòu)件的出運(yùn)。
2 氣囊搬運(yùn)技術(shù)在水運(yùn)工程的應(yīng)用
2.1 福建深滬港臨時(shí)混凝土預(yù)制場上的首次應(yīng)用
1997年，在福建深滬港臨時(shí)混凝土預(yù)制場上首次應(yīng)
用氣囊搬運(yùn)技術(shù)成功。采用數(shù)條長6m、直徑1m 的氣囊將
多個(gè)480t重沉箱(底面積為7m×10m) 從預(yù)制場后方向前
移動(dòng)了20m,使用效果十分理想。
2.2 廣西防城港工程中的應(yīng)用
防城港9、10泊位工程于1997年10月開工，1999年
構(gòu)的重力式碼頭，其中3.5萬噸級(jí)泊位1個(gè)，5萬噸級(jí)泊位
3個(gè)。共有各種規(guī)格的大圓筒119個(gè)，底座直徑17.85m, 最 大高度9.1m,最大重量為48lt;卸荷板68塊，最大長寬尺 寸18.68m×17.21m, 最大重量496t。全部在防城港臨時(shí)預(yù) 制場預(yù)制，出運(yùn)到碼頭前沿后，由500t起重船吊裝。
*9、*10泊位的大圓筒是采用水墊進(jìn)行出運(yùn)的，但卸荷 板的設(shè)計(jì)要求采用6點(diǎn)支承，每個(gè)支承點(diǎn)受力均勻，水墊 搬運(yùn)工藝及場地條件難于滿足要求。由于氣囊與構(gòu)件底部 為面接觸，受力面積大，受力點(diǎn)多，可避免卸荷板在出運(yùn)過 程中受力不均而發(fā)生斷裂，因此卸荷板改用氣囊出運(yùn)。
·11、*12泊位的大圓筒和卸荷板全部采用氣囊出運(yùn)， 由于圓筒為無底筒型結(jié)構(gòu)，底部承載面積小，因此在圓筒 底部安放2塊16.4m×4m 的托板，以增大與氣囊的接觸 面積，托板由工字鋼及鋼板焊接而成(圖5),每塊托板都 設(shè)有容易拆裝的滾輪，以便于移動(dòng)及就位。
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圖5 圓筒托板氣囊擺放
廣西防城港2項(xiàng)工程利用氣囊共出運(yùn)54塊卸荷板和 62個(gè)圓筒，總行程達(dá)15000m,平均每天出運(yùn)3件以上，滿 足了安裝進(jìn)度要求。加快了工程施工進(jìn)度，并取得了良好 的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2.3 在水運(yùn)工程中新的延伸
2000年5月，廣東茂名石化水東港新建1萬噸級(jí)油 碼頭主體結(jié)構(gòu)由7個(gè)有底鋼筋混凝土圓型沉箱組成，其中 最大的沉箱直徑13.0m, 高度14.55m, 重748t。在選取沉 箱下水方案時(shí)，進(jìn)行了方案比較：采用碼頭前沿預(yù)制、起重 船起吊下水方案，具有500t 以上起重能力的起重船較少， 并且費(fèi)用很高：采用陸上預(yù)制滑道下水方案，該地區(qū)沒有
現(xiàn)成條件：采用船塢預(yù)制海上拖運(yùn)方案，安全性和經(jīng)濟(jì)性 較差，水深條件也不允許：采用陸上預(yù)制一半，起重船起吊 下水后接高的方案，工期和質(zhì)量都難以保證：采用陸域預(yù) 制沉箱半潛駁下水工藝”,由于該工藝要求軌道非常平直 和半潛駁始終保持水平狀態(tài)，并且對(duì)于臨時(shí)預(yù)制場和小批 量制作沉箱的工程來說，設(shè)備和場地的投入過大。因此在 水東港1萬噸級(jí)油碼頭工程中擬采用氣囊搬運(yùn)沉箱上船 代替了該工藝的軌道平車運(yùn)輸沉箱上船(圖6a) 。實(shí)際施
工時(shí)，改用1.5萬噸級(jí)的大型半潛駁1次出運(yùn)7個(gè)沉箱。 由于船舶噸位較大，出運(yùn)時(shí)取消了半潛駁與碼頭的搭接工 藝，改為自由對(duì)接，并在碼頭與半潛駁間放置1塊過渡鋼 板。當(dāng)氣囊搬運(yùn)沉箱緩慢上船時(shí)，由于半潛駁壓載水的調(diào) 整能力較強(qiáng)，可通過不斷地調(diào)整壓載水，減少半潛駁甲板 面與碼頭面高差，使沉箱平穩(wěn)地移上半潛駁(圖6b)。
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圖 6 沉箱上船工藝
3 結(jié)語
(1)氣囊應(yīng)用在中小型船舶上下水時(shí)，船體重量與船 體投影面積之比較小，氣囊能充分發(fā)揮其特點(diǎn)，對(duì)場地的 承載力要求較低。氣囊應(yīng)用到混凝土構(gòu)件的出運(yùn)時(shí)，當(dāng)構(gòu) 件重量與其投影面積之比較小時(shí)(如板、有底沉箱等),氣 囊也是適用的。特別是構(gòu)件的重量越大(500t 或更大),其 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)越明顯。當(dāng)構(gòu)件重量與其投影面積之比超過一定 數(shù)值的時(shí)候(如無底圓筒),則需要有一定的輔助措施才能 使氣囊發(fā)揮其效用。
(2)氣囊應(yīng)用在陸域預(yù)制沉箱半潛駁下水工藝”的沉 箱上船工序中，降低了大型沉箱由陸地上船時(shí)的技術(shù)難度 和工程費(fèi)用。
(3)在大型沉箱陸地預(yù)制滑道下水工藝中，可利用氣 囊代替滑道設(shè)施使沉箱下水：大型沉箱水上浮運(yùn)，可采用 氣囊輔助浮運(yùn)，防止沉箱的傾覆。還可采用氣囊代替鋼質(zhì) 浮筒進(jìn)行水下打撈作業(yè)。
綜上所述，應(yīng)用氣囊搬運(yùn)大型混凝土構(gòu)件在水運(yùn)工程 施工中是成熟的和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)。該技術(shù)具有初期投入 少、技術(shù)簡單易于掌握、耗能低、操作費(fèi)用和調(diào)遷費(fèi)用少、 對(duì)外部條件要求不高等優(yōu)點(diǎn)，在水運(yùn)工程施工生產(chǎn)的領(lǐng)域 中具有較好的應(yīng)用和發(fā)展前景。
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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(qǐng)聯(lián)系0532-84592888刪除，謝謝
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