青島永泰長(zhǎng)榮
標(biāo)題: 氣囊平移_浮吊整體吊運(yùn)沉箱下水工藝應(yīng)用 [打印本頁(yè)]
作者: 永泰長(zhǎng)榮 時(shí)間: 2023-12-30 17:39
標(biāo)題: 氣囊平移_浮吊整體吊運(yùn)沉箱下水工藝應(yīng)用
敘述了氣囊平移、浮吊整體吊運(yùn)沉箱下水施工工藝的方案設(shè)計(jì)和實(shí)施及給工程施工帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：氣囊平移；浮吊整體吊運(yùn)沉箱下水；施工工藝
Caisson's Integral Launching Through Translatory Moving by Gasbag and Craning by Floating Crane Barge
PENG Wei-liang,ZHUANG Lei
(Shandong Harbor Constuction Co,Ltd.,Rizhao 276826,China)
Abstract:The design and implementation ofcaisson's integral launching through translatory moving by gasbag and craning by floating crane barge,together with the economic benefit are discussed.
Keywords:tanslatory moving by gasbag;caisson's integal launching through craning by floating crane barge;construction technology
秦皇島哈動(dòng)力出?？诠こ添?xiàng)目施工中，在沒(méi)有
專(zhuān)業(yè)沉箱預(yù)制場(chǎng)的情況下，成功應(yīng)用了氣囊平移、
浮吊整體吊運(yùn)沉箱下水的新型施工工藝。氣囊平移
沉箱工藝，在我國(guó)北方地區(qū)屬首次應(yīng)用，浮吊整體
吊運(yùn)670t 重的沉箱下水，創(chuàng)下了國(guó)內(nèi)吊運(yùn)沉箱質(zhì)
量最大的歷史記錄，而氣囊平移與浮吊整體吊運(yùn)沉
箱下水工藝組合使用在國(guó)內(nèi)屬首例。
1 工程概況
哈動(dòng)力出?？诠こ涛挥谏胶ｊP(guān)船廠防波堤西
側(cè)，屬業(yè)主專(zhuān)用碼頭，建設(shè)規(guī)模為3000t級(jí)重件 泊位和2000t 級(jí)雜貨泊位各1個(gè)，碼頭主體結(jié)構(gòu) 為鋼筋砼沉箱，共18個(gè)，四種型號(hào)，見(jiàn)表1。
2 方案設(shè)計(jì)
2.1 氣囊搬運(yùn)技術(shù)原理和技術(shù)參數(shù)
氣囊搬移重物的工作原理與滾杠搬移工作原
表1 沉箱參數(shù)
理基本相同，均是在外力的牽引下，使氣囊(滾 筒)向前滾動(dòng)達(dá)到搬移重物的目的，而氣囊的柔
韌性則能更大程度地適應(yīng)地面和沉箱底板局部平
整度變化，同時(shí)氣囊與沉箱為面接觸，摩擦力大，
保護(hù)了沉箱底部免受應(yīng)力集中而損壞，且不打滑， 更有利于沉箱的牽引移動(dòng)-2]。
根據(jù)工程實(shí)際情況，采用7個(gè)直徑為1m、長(zhǎng) 12 m的高壓氣囊。在沉箱移運(yùn)過(guò)程中，有5個(gè)氣 囊承載沉箱的重量，另外2個(gè)用作周轉(zhuǎn)使用。氣 囊的技術(shù)參數(shù)如表2。
表2 氣囊技術(shù)參數(shù)
| 氣囊直徑 m | 氣囊工作 高度/m | 氣囊承載面 寬度/m | |
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2.2 浮吊性能參數(shù)及吊裝方案
本工程選用上海打撈局“勇士號(hào)”浮吊作為 沉箱吊運(yùn)船舶，該船配2個(gè)500t 起重主鉤，總起 吊能力為1000t, 其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。
表3 起重船技術(shù)參數(shù)
| 型寬/m | 型深/m | 總噸位 /t | 凈噸位 /t | 空載 吃水/m | 滿載 吃水/m | |
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根據(jù)該船起重性能及沉箱具體情況，選用8個(gè) 吊孔進(jìn)行沉箱吊裝，吊裝方案效果見(jiàn)圖1。
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圖1 沉箱吊裝效果圖
2.3 吊孔設(shè)計(jì)
為減少各吊點(diǎn)受力不均，沉箱吊裝采用吊孔 方式，在沉箱前后墻分別設(shè)置φ325mm 吊 孔 ( 采 用φ325 mm 鋼管制作，壁厚5mm)4 個(gè)，吊孔距 沉箱頂部2.0m, 具體布置見(jiàn)圖1。為保證吊孔上 部砼局部承壓強(qiáng)度滿足要求，吊孔采用吊筋加強(qiáng) 措施，每個(gè)吊孔配有4根φ40mm 圓鋼，吊筋縱向 兩側(cè)布設(shè)8根φ16mm 的加強(qiáng)筋。
2.4 吊架及吊索、吊具設(shè)計(jì)
為避免吊運(yùn)過(guò)程中對(duì)沉箱及浮吊造成損壞， 在沉箱吊運(yùn)時(shí)，設(shè)置鋼吊架改變沉箱受力方向。 吊架主結(jié)構(gòu)采用40*工字鋼焊制而成，外形平面尺 寸 8m×0m, 單向支撐力大于600 kN, 吊運(yùn)作業(yè) 時(shí)，吊架距沉箱頂部2.0m, 距吊鉤14.5 m。
連接吊鉤與吊架的吊索使用φ80mm 鋼絲繩， 共4根，單根長(zhǎng)度68 m, 每根鋼絲繩雙頭及中間 掛大鉤，下方穿過(guò)2個(gè)φ300mm 的吊鉤與吊架連 接，每股吊索的允許破斷拉力為2700kN, 實(shí)際受 力不大于450kN, 安全系數(shù)為6.0;吊架與吊孔連 接的吊索使用φ60mm 無(wú)接頭鋼絲繩共16根，單 根周長(zhǎng)8m, 每2根為一組。在沉箱壁內(nèi)外兩側(cè)套 住起重銷(xiāo)柱，以起吊沉箱，其中沉箱壁外側(cè)的吊索 與起重銷(xiāo)柱固定連接，該吊索安全系數(shù)為7.0。
同時(shí)，為滿足主吊索φ80 mm 鋼絲繩的最小彎 折弧度，在鋼吊架每個(gè)銷(xiāo)栓外圈增設(shè)φ40的鋼套 管(壁厚50mm, 長(zhǎng)350mm), 并在鋼吊架的每 個(gè)銷(xiāo)栓開(kāi)孔兩側(cè)使用20mm 厚鋼板進(jìn)行加固，起 重銷(xiāo)柱采用A3 鋼制作，外形尺寸見(jiàn)圖2。
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(a) 下吊銷(xiāo)尺寸
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(b) 上吊銷(xiāo)尺寸
圖 2 吊銷(xiāo)尺寸圖
2.5 沉箱頂升牽引系統(tǒng)和氣囊充氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
沉箱頂升系統(tǒng)采用4臺(tái)600t 油壓千斤頂，每 2 臺(tái)一個(gè)供油系統(tǒng)，可同步頂升沉箱。沉箱牽引系 統(tǒng)由地垅、卷?yè)P(yáng)機(jī)、導(dǎo)向輪組成，地垅設(shè)計(jì)錨固力60kN, 卷?yè)P(yáng)機(jī)最大牽引力為50kN。
氣囊采用9m3 空壓機(jī)供氣，設(shè)置與管路接頭 的空氣分配器，5條輸氣管可同時(shí)供氣。
3 施工流程及方法
3.1 施工流程
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3.2 施工方法
1)施工準(zhǔn)備
將沉箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)積水及砼等清理干凈，沉箱上 部蓋上蓋板平臺(tái)；在沉箱后方兩側(cè)安設(shè)2臺(tái)50kN 卷?yè)P(yáng)機(jī)和導(dǎo)向環(huán)，并進(jìn)行操作試驗(yàn)；承重氣囊進(jìn) 行空載充氣檢驗(yàn)，壓力達(dá)到0.175MPa; 平整、清 理前移道路，注意清理預(yù)埋鐵件和石子等，防止 刺破氣囊；在沉箱上標(biāo)識(shí)出氣囊擺放位置；檢查 空壓機(jī)設(shè)備狀況。
2)頂升沉箱
將千斤頂坑蓋板移走后，將4個(gè)600t 的電動(dòng)油 壓千斤頂分別置于4個(gè)千斤頂坑內(nèi)(千斤頂上下各 放一塊0.6m>06m 厚10mm 鋼板),并對(duì)正沉箱頂 升中心；千斤頂沖油打壓，將沉箱均勻頂升220mm。
3)氣囊就位并打壓充氣
將5個(gè)氣囊用塔吊吊起，人工用繩索穿入沉箱 底部，氣囊位置應(yīng)與標(biāo)識(shí)位置一致，(注意氣囊排 列整齊，平行于沉箱前后趾，并垂直于前移方向), 沉箱底部共5個(gè)氣囊，前趾外擺放2個(gè)備用氣囊。
啟動(dòng)空壓機(jī)同時(shí)向5個(gè)氣囊充氣，當(dāng)充氣壓 力達(dá)到頂升壓強(qiáng)0.08MPa 時(shí)，停止充氣，檢查所 有氣囊的壓力表壓強(qiáng)指標(biāo)是否一致，不一致時(shí)可 向單個(gè)氣囊充氣，使5個(gè)氣囊壓強(qiáng)基本一致，然 后再第二次同時(shí)充氣打壓至預(yù)定壓強(qiáng)0.122 MPa。
氣囊達(dá)到預(yù)定壓強(qiáng)0.122 MPa后，沉箱的重力 已由氣囊均勻承受，千斤頂已不受力，此時(shí)，放 松千斤頂油壓，并將其搬出千斤頂坑。
4)沉箱平移
在沉箱開(kāi)始移動(dòng)前，用鋼絲繩捆綁好沉箱， 啟動(dòng)2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)使?fàn)恳摻z繩帶勁，并使?fàn)恳?絲繩盡量與地面保持平行。
準(zhǔn)備就緒后，在指揮人員的統(tǒng)一指揮下，同
時(shí)開(kāi)動(dòng)2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)(保證同步移動(dòng)，保持沉箱前 移橫向穩(wěn)定),拉動(dòng)沉箱緩慢平移，平移速度保持 在 2 ~ m/min 范圍內(nèi)，當(dāng)沉箱前移1.5 m 左右時(shí)， 暫停沉箱平移，塞入第6個(gè)氣囊，充氣打壓至 0.122 MPa, 再開(kāi)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引沉箱平移1.5m左 右，塞入第7個(gè)氣囊，并充氣打壓至0.122 MPa, 重復(fù)以上操作，直至沉箱前移至1000t 起重船作 業(yè)半徑內(nèi)(注意：在沉箱平移的過(guò)程中，始終保 持5個(gè)氣囊承受沉箱重力)。
在氣囊使用過(guò)程中，應(yīng)注意以下問(wèn)題： ①?lài)?yán)格控制使用壓力，不得超壓使用；
②盡量避免氣囊長(zhǎng)度方向產(chǎn)生扭曲，不在地 面上拖拉氣囊；
③在沉箱平移過(guò)程，在最后的氣囊推出沉箱 底部的過(guò)程中應(yīng)逐步放氣減壓， 一是利于氣囊平 移退出，防止突然蹦出，二是保持沉箱前高后低， 利于控制沉箱發(fā)生溜滑現(xiàn)象。
當(dāng)沉箱移動(dòng)到預(yù)定位置后，停止?fàn)恳?，在?箱底部四周指定位置上墊上支撐枕木，然后氣囊 排氣，并使沉箱平穩(wěn)地落在支撐枕木上，氣囊取 出后準(zhǔn)備進(jìn)行下一個(gè)沉箱出運(yùn)。
5)浮吊吊運(yùn)沉箱下水
在浮吊吊運(yùn)沉箱之前，1000t 浮吊在拖輪的 輔助下，下兩口后錨，前纜由錨艇協(xié)助帶至施工 碼頭系纜樁上，浮吊通過(guò)絞動(dòng)錨纜靠碼頭前站并 垂直于前沿定位。
浮吊大致定位后，下落起重大鉤，起重工掛 上吊裝架和索具，然后浮吊起開(kāi)大鉤，在指揮人 員的統(tǒng)一指揮下，準(zhǔn)確對(duì)位，通過(guò)起重船起、伏 扒桿及起降大鉤，起重工將吊裝插銷(xiāo)穿入沉箱吊 孔內(nèi)，同時(shí)把起重船另一端的起重吊索套住插銷(xiāo)， 并將吊索防脫錨栓插入到位，浮吊起開(kāi)大鉤，平 穩(wěn)起吊沉箱，沉箱吊起距地面約1m 后，浮吊絞動(dòng) 錨纜后墩，并下降大鉤使沉箱落于水中約4m, 隨 后，浮吊在拖輪的輔助下起錨，自航至施工現(xiàn)場(chǎng)， 下錨后進(jìn)行沉箱安裝。
4 經(jīng)濟(jì)效益比較
根據(jù)本工程實(shí)際情況，沉箱出運(yùn)有3種方案 可以選擇，施工成本分析如下：
1)氣囊平移、浮吊吊運(yùn)沉箱下水方案。修建 臨時(shí)施工碼頭成本160萬(wàn)元(每延米造價(jià)4萬(wàn) 元),后方簡(jiǎn)易沉箱預(yù)制場(chǎng)成本30萬(wàn)元，浮吊租 費(fèi)255萬(wàn)元，氣囊、吊索、吊具及其他輔助設(shè)備 35萬(wàn)元，共計(jì)投入施工費(fèi)用480萬(wàn)元。
2)沉箱直接在半潛駁上預(yù)制并出運(yùn)下水方 案。水上爆破清渣形成沉塢坑，施工成本450萬(wàn) 元，半潛駁塢租費(fèi)270萬(wàn)元，以上合計(jì)投入施工 費(fèi)用720萬(wàn)元。
3)修建130m 臨時(shí)施工碼頭岸線，1000 t 浮吊直接吊運(yùn)沉箱下水方案。18個(gè)沉箱預(yù)制、 出運(yùn)需2次進(jìn)行，臨時(shí)施工碼頭建設(shè)費(fèi)520萬(wàn)元， 1000t 浮吊租費(fèi)335萬(wàn)元，吊索吊具費(fèi)用28萬(wàn) 元，以上合計(jì)投入費(fèi)用883萬(wàn)元。
通過(guò)上述分析比較，采用氣囊平移、浮吊整 體吊運(yùn)沉箱下水工藝方案在經(jīng)濟(jì)效益上較其他方 案有很大的優(yōu)越性。
5 結(jié)語(yǔ)
采用該施工工藝，僅用10d 時(shí)間，安全順利 地完成了18個(gè)沉箱的的下水出運(yùn)。采用氣囊平移、浮吊吊運(yùn)沉箱下水工藝與常用的臺(tái)車(chē)搬運(yùn)、 浮塢出運(yùn)沉箱下水工藝比較，無(wú)需建造、鋪設(shè)臺(tái) 車(chē)軌道等輔助設(shè)施，無(wú)需降低沉箱臺(tái)座地面高程 及場(chǎng)地基礎(chǔ)的特別處理加強(qiáng)，從而加大了預(yù)制場(chǎng) 的使用功能；且氣囊費(fèi)用低，重量輕，易于搬運(yùn) 周轉(zhuǎn)。同時(shí)，浮吊與專(zhuān)用浮船塢相比，船機(jī)租賃 市場(chǎng)較大，利于施工工期的保證。
由此可見(jiàn)，采用氣囊平移、浮吊吊運(yùn)沉箱下 水施工工藝，不但工藝簡(jiǎn)單，施工速度快，能縮 短工期(簡(jiǎn)易沉箱預(yù)制場(chǎng)1個(gè)月時(shí)間即可建設(shè)完 成),而且可以大幅度地降低沉箱預(yù)制場(chǎng)建設(shè)成 本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，特別對(duì)于 建設(shè)規(guī)模不大的沉箱重力式中小型水運(yùn)工程和船 機(jī)設(shè)備有限的中小型水運(yùn)施工企業(yè)，本文所介紹 的施工工藝有著廣闊的發(fā)展前景。
[attach]7558[/attach]
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