青島永泰長榮
標題: 氣囊在港口工程施工中的應用 [打印本頁]
作者: 永泰長榮 時間: 2023-12-30 17:39
標題: 氣囊在港口工程施工中的應用
介紹頂升氣囊、行走氣囊、助浮氣囊在工程中應用的優(yōu)點，重點介紹沉箱頂升的幾種主要工藝。
關鍵詞； 氣囊；頂升氣囊；行走氣囊；助浮氣意
Abstract :The advantages of hoisting gasbag,moving gasbag and floating gasbag in engineering,esp.the
main technology of caisson hoisting,are introduced.
Key words: gasbhag;hoisting gasbag,moving gasbag;floating gasbag
氣囊在近幾年的工程施工中逐漸開始推廣應 用，特別是在沉箱出運、下水工藝中，經(jīng)過近幾 年的使用摸索，不斷改進施工工藝，施工經(jīng)驗逐 漸成熟I-4。它以使用靈活方便，造價低，能夠解 決傳統(tǒng)工藝中難以解決的技術難題而被許多施工 單位所認可，
1 頂升氣囊
頂升氣囊采用先進的硫化、全纏繞等技術， 是可以承受巨大壓力的起重氣囊，現(xiàn)在最大的工 作壓力已達到1.2 MPa 以上，利用這種超高壓氣囊 進行沉箱的頂升，再使用地溝蓋板頂升工藝，與 傳統(tǒng)的千斤頂頂升及沖砂頂升相比，有許多優(yōu)點。
1.1 傳統(tǒng)的沉箱頂升工藝
千斤頂頂升沉箱，即預先在沉箱預制臺座上 布置千斤頂基礎，然后設置地溝，沉箱預制完成 后從地溝放置千斤頂，利用千斤頂將沉箱頂升。 以2500t 沉箱為例，需要使用500t 以上的千斤
頂6~8個。地基處理需要采用打樁、強夯、加大 基礎等工藝，造價高，地基處理時間長。在沉箱 頂升過程中，有諸如需要人員鉆入地溝、放置千 斤頂時位置必須準確、頂升時各千斤頂操作必須 同步、頂升時間長等缺點，操作起來非常繁瑣。
1.2 氣囊頂升沖砂工藝
此工藝預先在沉箱預制臺座上按照氣囊頂升 數(shù)量放置25 cm 以上的工字鋼或槽鋼，然后鋪砂 填充，再鋪三合板或木工板作為沉箱臺座。沉箱 預制完成后用水將砂全部沖掉，然后塞入氣囊頂 升沉箱。此工藝雖然也利用氣囊進行頂升，但每 個沉箱臺座都需要設置骨架，鋼材用量多，而且 在沖砂過程中需要用高壓水槍沖砂， 一般每個沉 箱需要3天時間，在沖砂過程中預制場污染嚴重。 1.3 利用地溝蓋板進行氣囊頂升工藝
此工藝是考慮了以前沉箱頂升工藝的缺點， 對頂升工藝進行了創(chuàng)新。在施工沉箱預制臺座時， 設置2~3道地溝作為氣囊塞入通道，并在地溝上設置蓋板作為沉箱平面臺座，無需利用鋼材骨 架，無需沖砂，既節(jié)省了造價，又解決了預制場 的污染難題。此工藝與以上兩種工藝比較，優(yōu)點 如下：
1)對地基承載力要求低。利用混凝土頂升溝 及蓋板，可以解決因為地基承載能力低而對千斤 頂頂升坑進行的特殊處理。以2500t沉箱為例， 使用3條1.0m直徑的頂升氣囊，每條氣囊底部承 載力為350kN/m左右，而通過頂升溝混凝土將荷 載分散傳遞給地基，要求的地基承載力一般在100kPa 左右，滿足了一般地基的承載力的要求，甚至不 需要進行地基處理而直接在地面上澆注混凝土。
2)受力均勻。氣囊頂升時因為荷載分布均 勻，避免了因為局部荷載過大而使地基產生的不 均勻沉降，避免了在頂升過程中因局部沉降過大 造成對混凝土面層的損壞。
3)操作簡易安全。利用卷揚機將氣囊拉入頂 升溝，無需人員進入頂升溝，用空壓機將3條氣 囊同時充氣，只需30min左右就可以將沉箱平穩(wěn) 起升，在支墊好墊木后，氣囊緩緩放氣，可以有 充分時間觀察混凝土面層及沉箱的情況，放氣完 成后，將氣囊抽出即可。
4)造價低廉。采用頂升溝及蓋板，造價與單 獨施工混凝土地面差不多，節(jié)省了處理專用頂升 基礎的費用，只需施工預制場混凝土面層的費用。
以上三種頂升工藝可適用20m×14m 平面尺 度及8個沉箱預制臺座的預制場，其綜合情況比 較如表1:
表1 三種頂升工藝的比較
| 頂升基礎 費用/萬元 | 工期/月 | 頂升 時間 | 臺座適應 沉箱變化 能力 | |
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2 行走氣囊
行走氣囊是利用氣囊可以滾動的原理，采用 氣囊接力的方式將沉箱平移，解決了傳統(tǒng)工藝中
設置軌道梁、鋼軌、平移滑車等沉箱出運的復雜 工藝。更重要的是解決了對搭岸結構及乘潮上岸 要求高的缺點，提高了上岸效率。
2.1 對地基承載力要求低，受力均勻
以2500t 沉箱為例，使用8條氣囊進行平移 出運，氣囊底部的荷載約200kN/m, 采用20cm 厚混凝土地面即能夠滿足承載力要求。
2.2 氣囊行走靈活方便
可進行橫移、縱移、曲線移動，無須固定的 行走軌道，可以利用這種靈活性將沉箱移動進行 存放，能夠實現(xiàn)利用最小的空間預制更多的沉箱。 2.3 對行走地面適應性強
因為是柔性結構氣囊在滾動行走過程中，對 地面平整度要求低，甚至可以穿越軌道、坡道， 減少了為布置沉箱行走軌道而對地面進行的特殊 處理費用。
2.4 氣囊出運沉箱對浮船塢搭岸結構適應性強
一般軌道上岸結構要求浮船塢座底，對搭岸 結構要求嚴格，而氣囊上岸就完全解決了這一難 題。利用氣囊上岸浮船塢可以搭岸，也可以不搭 岸，可以座底，也可以不座底，可以完全利用浮 船塢自身的壓艙水調節(jié)甲板高度，使沉箱利用氣 囊的移動行走到浮船塢上。
3 助浮氣囊
利用氣囊充氣固定在沉箱上可以起到鋼浮箱 等其他助浮工具相同的助浮效果，而它以輕便、 易于拆卸、造價低而逐漸被施工單位使用。
因為氣囊重量較輕，可以人工搬運，將氣囊 用捆扎帶綁好后可以直接將捆扎帶固定在專用吊 鼻上，沉箱助浮完成后潛水員直接將銷子拉出即 可完成氣囊的拆卸，安裝、拆卸方便。
助浮氣囊造價低，制作工期短，使用壽命長。
4 氣囊技術在威海港新港區(qū)三、四期工程中的應用
山東港灣建設有限公司在威海港三、四期工 程中建了兩個沉箱預制場，預制場基礎都為碼頭 后方陸域回填土，沒有經(jīng)過地基處理。第1個沉 箱預制場為臨時預制場，面積80m×35m, 布置 20mx14m 平面尺度8個沉箱。第2個沉箱預制場為永久預制場，面積140m×45m, 布置20mx14m 平面尺度16個沉箱。
這兩個預制場都使用氣囊頂升、平移工藝。 第1個沉箱預制場按照2000t 沉箱進行設計，第 2個沉箱預制場按照2500t 沉箱進行設計，經(jīng)過 檢測，原地基承載力都為120kPa, 所以無需對地 基進行處理，直接在原地基上施工地溝及面層。 第1個沉箱預制場施工800m2砼，蓋板280 m3 砼，總成本45萬元，施工工期20d; 第2個沉箱 預制場施工1800m3砼，蓋板480m3砼，總成本 90萬元，施工工期30d。
在選擇施工工藝時，曾考慮用千斤頂頂升及 沖砂氣囊頂升工藝。使用千斤頂工藝需要對地基 進行強夯及擴大基礎，以第1個預制場為例，整 個預制場強夯2800m2, 千斤頂基礎及軌道基礎需 要砼2600m3, 面層600m2砼，軌道長320m, 總 成本155萬元。
從以上兩種工藝比較，第1個沉箱預制場費 用即可節(jié)省110萬元，再加上氣囊出運和千斤頂、 軌道滑車費用比較，沉箱出運節(jié)省費用為150萬 元左右。第2個沉箱預制場采用氣囊橫移縱移技
術，最多可預制存放16個沉箱，如使用軌道滑車 也需要橫移縱移，工藝更加復雜，而且只能預制 10個沉箱?？紤]綜合費用，第2個沉箱預制場可 節(jié)約費用300萬元以上。
5 結語
采用氣囊出運大型沉箱工藝的顯著優(yōu)點是， 不需要陸上大型起重機械設備配合沉箱出運，同 時，由于氣囊運輸對夯地適應性相對較強，預制 場地的處理費用較低，從而可以縮短工期和降低 施工成本 。
隨著氣囊技術的發(fā)展，氣囊的應用范圍也越來 越廣，如用于碼頭的護舷和氣囊輔助打撈工作中。 希望氣囊的應用范圍為更多施工單位所接受，為工 程施工提供新技術、新工藝，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。
參考文獻：
[1] 張冰鶴.氣囊搬運沉箱新工藝在碼頭港廣澳一期工程 中的應用[J].水運工程，2004(1):60-62.
[2] 彰劍.氣囊出運技術在沉箱碼頭的應用[J].水運工程， 2005(1):72-75.
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