青島永泰長榮
標題: 氣囊助浮方法在沉箱溜放、拖運中的應用 [打印本頁]
作者: 永泰長榮 時間: 2023-12-30 17:39
標題: 氣囊助浮方法在沉箱溜放、拖運中的應用
用氣囊助浮法溜放沉箱下水可以在不配備半潛駁設備的情況下，利用既有預制廠的條件，完成 預制廠下水滑道尾端水深受限制的大吃水沉箱的溜放和拖運。文中以大連港新港改擴建二期15#、16 #泊位水工工程為例，介紹了采用橡膠氣囊助浮沉箱下水溜放、拖運的新工法，闡述了氣囊助浮沉箱的 原理，探討了氣囊助浮沉箱的浮游穩(wěn)定計算方法。
Abstract:Towing and launching of caissons with floating gasbag is a new technology of construction.According to the principle of buoyaney,the floating gusbag tied with the caissons is used to reduce the draft and make the possible of launching caissons without the semi -submersible barge.It avoids disadvantage factors such as longtime limit for a pro- ject,high cost and uncontrollable quality.Taking the example of No.15 and No.16 berths in Dalian New Port,the new technology of towing and launching of caisons with floating gasbag is introluced in this paper.The method for calculating the buoyant stability of box caisson in floating condition is discussed.It gains experience intowing and launching of cais- sons and has great value in application and social benefits.
Key words:gasbag;caisson;launching;towing
近年來，由于深水泊位建造的需要，不斷出現(xiàn)“細高型”大吃水的沉箱。但預制廠滑道末端有效水深按 -10.3m 及乘潮水位3m 計算，只可溜放吃水在13m之內(nèi)的沉箱。若吃水超過13m,沉箱將無法正常起浮。 在這種情況下，過去往往采取在預制廠臺座上沉箱不完全預制成型到頂，需到水上用二次接高的辦法，來完 成沉箱的整體預制。為了解決沉箱吃水深、滑道末端水深相對較淺這個難題，經(jīng)過市場調(diào)研，并借鑒打撈沉 船的經(jīng)驗，經(jīng)過精心計算和技術論證，選用了氣囊助浮溜放沉箱的方案并獲得成功，解決了這個難題，使得預 制廠的使用功能得到充分發(fā)揮。
用氣囊助浮沉箱，就是利用氣囊所產(chǎn)生的浮力，來抵減沉箱的部分吃水深度， 一般可減少吃水2~3 m, 利用現(xiàn)有的斜坡滑道，而不必使用半潛駁設備即可完成大吃水沉箱的整體溜放與拖運。
在我國南方部分港口地區(qū)采取過利用氣囊進行浮運和沉箱的搬運工藝，但以氣囊助浮沉箱溜放下水、出 運則在國內(nèi)、外尚屬首次。此技術的應用既節(jié)省了工程造價又為沉箱溜放工藝提供了一項新的工法。
1 浮游穩(wěn)定計算
1.1 沉箱浮游穩(wěn)定性計算
(1)沉箱浮游穩(wěn)定性計算公式。按規(guī)范規(guī)定沉箱靠自身浮游穩(wěn)定時須滿足的條件：定傾高度m≥0.2m (近程浮運)。定傾高度按下式計算[1]:
m=p-a
式中：m 為定傾高度(m);p 為定傾半徑(m),p=(1-2i)/V,1 為沉箱在水面處的斷面對縱向中心軸的慣性 距(m?),V 為沉箱的排水體積(m3);a 為沉箱重心到浮心距離(m)。
(2)B型沉箱浮游穩(wěn)定性計算。B 型 沉箱浮游穩(wěn)定性計算見表2(2)。
1.2 采用氣囊助浮前后技術數(shù)據(jù)對比
1.2.1 采用氣囊助浮前后浮心、重心變化 采用氣囊助浮前后浮心、重心變化如
表1 15#、16#泊位碼頭B型沉箱參數(shù)
Tab.1 Parameter for model B of No.I5 and No.16 berths
|
沉箱長度/m
|
11
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前壁厚/mm
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450
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后壁厚/m
|
450
|
沉箱寬度/m
|
9
|
側墻厚/mm
|
450
|
隔墻厚/mm
|
200
|
沉箱高度/m
|
18.8
|
趾寬/mm
|
1500
|
趾高/mm
|
700/800
|
底板高/mm
|
800
|
牛腿寬/mm
|
300
|
牛腿高/mm
|
500/300
|
橫艙格數(shù)
|
2
|
縱艙格數(shù)
|
2
|
|
|
表 2 15#、16#泊位碼頭 B 型沉箱氣囊法拖運浮游穩(wěn)定計算
Tab.2 Calculation of buoyant stability of caisson for model B of No.15 and No.16 berths
序號
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項 目
|
壓水前
| 未采用氣囊穩(wěn) 定壓水2 1 m
| 采用氣囊穩(wěn)定 壓水1 5m
|
2
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沉箱總重/kN
沉箱總排水體積/m2
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13411.59
1308.45
|
15134.24
1476.51
|
13453.77
1312.56
|
3
|
沉箱吃水/m
|
12.51
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14.20
|
12.55
|
干舷高度/m
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6.29
|
4.6
|
6.25
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4
|
沉箱重心高度/m
|
7.49
|
6.94
|
6.47
|
5
|
沉箱浮心高度/m
|
5.95
|
6.79
|
6.47
|
6
|
沉箱重心至浮心距離/m
|
1.54
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0.15
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0.19
|
7
|
沉箱在水面處斷面對縱軸的慣性矩/m2
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668.25
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668.2
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668.25
|
8
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艙格內(nèi)壓艙水水面面積對縱軸的慣性矩/m?
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101.69
|
101.69
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101.0
|
9
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沉箱定傾半徑/m
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0.43
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0.38
|
0.43
|
10
|
定頓中心高度/m
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-1.11
|
0.24
|
0.24
|
1.2.2 施工中壓水高度的選用
通過對大連港新港改擴建工程15#、16#泊 位B 型沉箱采用氣囊助浮后的浮游穩(wěn)定性計算 (表2)可以看出，采用氣囊助浮后：B型沉箱穩(wěn)定 吃水為12.55 m, 減少吃水1.65 m, 減少壓水0.6 m,氣囊助浮力為136.30 t。
在實際應用中為了保證沉箱起浮的穩(wěn)定性采 用了較為保守的壓載水，實際效果為：B 型沉箱四 艙壓水1.8 m, 穩(wěn)定吃水為12.78 m,定傾高度為 0.42 m。滿足了本沉箱預制廠吃水限制的下水水 深條件要求。
2 氣囊助浮溜放沉箱下水工藝 2.1 工藝流程
溜放前準備→穿拉帶、連接氣囊→氣囊充氣 →沉箱注水壓載→沉箱起浮→調(diào)整平衡→沉箱脫 離斜架車→沉箱拖運到指定地點→拆除氣囊→收 回氣囊→沉箱注水沉放到位。
2.2 工藝操作規(guī)程
(1)水上船機設備及物品準備。將助浮氣囊、 充氣管等設備，拖輪、民船等船只做好準備，確保 其符合各項設計要求和工作狀態(tài)良好。
[attach]7701[/attach]
注：z, 為沉箱浮心高度(m),Zc 為沉箱重心高度(m);2w’為助浮后沉箱浮 心高度(m);Zr’ 為助浮后沉箱重心高度(m)
圖 1 15#、16#泊位B 型沉箱氣囊助浮前后浮心、重心變化示意圖
Fig.1 Chang of floating point and center point
for model B of No.15 and No.16 berths
(2)陸上準備。將沉箱橫移出平臺，縱移到塔吊的工作范圍，氣囊拉環(huán)焊接在沉箱的預埋鐵板上。先將 氣囊充氣至0.1 MPa,然后用塔吊將氣囊吊至指定位置，將拉帶穿過沉箱外壁上的拉環(huán)把氣囊固定住。將8 條氣囊(底層4條氣囊直徑為2.5m,第二層氣囊直徑為2m)安裝完畢后檢查沉箱封倉蓋板是否蓋好，各進 水孔、過水孔、螺栓孔是否正常，確認后掛好軟梯。將沉箱縱移到斜架車上，準備溜放。將2臺6m3 空壓機 及相應長度的風管備好，置放在民船上待用。
(3)水上準備。當天氣、潮位、風浪都符合溜放要求時，將空壓機風管用浮漂拴好待用。用民船在沉箱起 浮的位置向四角方向下四口錨，下錨距離約為100m。錨纜端頭拴好浮漂待用。相關施工人員在民船上穿 好救生衣待命。
(4)沉箱注水壓載、連接氣囊。準備就緒后，起重人員按照技術員提供的壓水數(shù)據(jù)進行壓水。在沉箱注
水的同時，民船靠近沉箱將風管通過快接插頭與氣囊各充氣口連接，通過連通的氣壓表檢測底層各氣囊內(nèi)的 氣壓控制在0.1 MPa左右；同時調(diào)整各拉帶的位置。檢查各條拉帶均勻拉緊，位置正確，卡環(huán)擰緊，氣囊沒有 漏氣。將四角錨纜拴在沉箱頂面吊環(huán)上，每條纜繩安排2人看護，隨沉箱移動收放纜繩。
(5)沉箱起浮。認真檢查各氣囊的充氣情況，檢查風管、壓力表、拉帶工作狀態(tài)。復核沉箱的壓水是否準 確。確認一切正常后，繼續(xù)向下溜放沉箱至沉箱起浮。沉箱起浮后，可能因為各種因素產(chǎn)生沉箱偏斜，沉箱 的一個或兩個角還在斜架車上，這時，可通過調(diào)整各個氣囊氣壓來調(diào)整沉箱的平衡。調(diào)整氣囊氣壓時，應注 意先給高位的氣囊少量的放氣，再給低位的氣囊充氣。由于氣囊所產(chǎn)生浮力的力臂較大，所以采用給氣囊 充、放氣的方法，改變氣囊的浮力力矩來調(diào)整沉箱的偏斜，靈敏度較高，方便、快捷、準確。
(6)沉箱吊浮及儲存。沉箱調(diào)整平衡后，確認其四角已全部浮起，將下風纜松開，使拖輪在下風面靠近沉 箱，將纜繩栓在沉箱一角的吊環(huán)上，或下圍纜再用拖輪將沉箱拖至吊浮點或儲存場處，將斜架車拖回岸邊。
(7)沉箱拖運。帶氣囊沉箱起浮后絕不能在浮運區(qū)和儲存場拆卸氣囊，必須連同氣囊一起拖運至安裝地 點，直接安裝沉箱。
(8)氣囊的拆卸。沉箱到達安裝現(xiàn)場，用錨纜及拖輪將沉箱定好位，潛水員下水將氣囊放氣并留有少量 氣體，打開拉帶扣，此時氣囊里殘存的少量氣體足以使氣囊漂浮在水面上，待拆卸完畢后，可將氣囊連接好， 再用民船將氣囊拖回岸邊收好。打開注水閥門，可將沉箱坐落在定好位的基礎上。
3 氣囊助浮工藝要求
(1)施工前對所有作業(yè)人員進行技術、安全交底。
(2)計算數(shù)據(jù)須經(jīng)兩人復核，并經(jīng)主管領導審查、批準后方可實施。
(3)氣囊在使用前，要嚴格檢查各個部位及配件的質(zhì)量均完好，發(fā)現(xiàn)問題，立即報告。
(4)拉帶要平整地縛在氣囊上，確保氣囊受力均勻。
(5)4條氣囊應同時均勻充氣，氣壓控制在0.1 MPa左右。
(6)氣囊在使用過程中，應防止被利器扎、割損傷、漏氣。
(7)拉環(huán)焊接必須符合質(zhì)量要求，外邊緣必須修整、磨邊。
(8)沉箱拖運過程中隨航專用民船裝載充氣設備護航，確保氣囊拖運過程中可隨時補氣。
4 結論
經(jīng)過采用氣囊助浮的新工藝，使得大連港新港改擴建二期15#、16#泊位沉箱的溜放工作得以順利完 成。本施工方案已獲大連港集團科技進步一等獎。初步估計直接經(jīng)濟效益達500萬元以上，更為重要的是 采用氣囊助浮作為大吃水沉箱溜放的一種新工法，有著廣泛推廣的實際意義，也具有一定的社會效益。
[attach]7568[/attach]
聲明：以上有關船用氣囊和橡膠護舷的資料部分會青島永泰長榮工廠技術資料，也有網(wǎng)絡上搜集下載所得，本著氣囊護舷行業(yè)資料共享的精神，我們拿出來分享，如有侵權，請聯(lián)系0532-84592888刪除，謝謝
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