港口工程氣壓沉箱的氣囊運移與封底裝配技術探究

永泰長榮

隨著水工材料和施工技術的飛躍發(fā)展，氣壓沉箱工藝應用越來越廣泛，文章基于 工程案例，詳細闡述氣壓沉箱工藝中氣囊運移與封底裝配技術要點，對采用氣壓沉箱工藝 的港口工程，有技術參考價值。

?關鍵詞：港口工程氣壓沉箱氣囊運移封底裝配施工操作技術探究

氣壓沉箱工藝是在沉箱底部設 置一個氣密性較高的鋼砼結構作業(yè) 室，借助自動氣壓調整裝置，向作業(yè) 室內注入空氣，避免地下水滲入作業(yè) 室，這樣操作人員就可在作業(yè)室內的 無水環(huán)境中開展挖掘。在自身重量、 上部載荷及受控水重力的影響下，箱 體沉至指定深度，最終在作業(yè)室底部 填充混凝土。本研究基于工程案例， 詳細闡述氣壓沉箱工藝的氣囊運移 與封底技術，為同類港口氣壓沉箱工 程應用提供研究和技術參考。

1.案例工程

案例工程位處江南某船塢建造 基地內的造船區(qū)，7#碼頭呈東西向分 布，8#碼頭呈南北向分布，兩者垂直 相連，全長1457m。

7#碼頭長774m, 碼頭面標準高 度5.8m;  西段長108m,   底標準高 度-7.0m;  中段長270m,  底標準高 度-9.0m;  東段長396m,  底標準高 度-11.0m 。8#碼頭長683m,  碼頭面 標準高度5.8m;  南段長322m,   底標 準高度是-9.0m;  北段長361m, 底標 準高度是-11.0m。

兩碼頭均采用鋼筋砼重力沉箱 結構，下部是沉箱，上部是門座型起 重機軌道梁和公共廊道，在墻頂設置

了公用接頭箱、電動絞盤、系船柱等， 墻側設置橡膠護舷設施等。在碼頭寬 度區(qū)域內，路面鋪置連鎖塊。船塢后 面設置了電纜管溝以及艙口蓋修理 場，同時還設置了電動絞盤及暴風系 船柱。

2.氣囊運移技術

2.1氣囊運移原理

氣囊運移沉箱原理是在需要運 移沉箱時，放置圓筒型高壓氣囊若干 個，氣囊高壓充氣后，沉箱被墊起， 之后可以借助牽引系統(tǒng)完成沉箱水平 運動。水工高壓氣囊運移技術，解決 了過去碼頭水工維修所面臨的移運 困難，相較于其他運移技術更省力、 省時、靈活、安全、投資少、經濟效益

好。

2.2氣囊運移大型沉箱工藝

(1)預制場配置：依照現(xiàn)場預 制場地以及施工進度，沉箱一定要分 6批預制裝配實現(xiàn)(半潛駁分兩次入 場裝配),前2次每次運移10個沉箱， 剩余4次每次運移8個沉箱，借助氣囊 縱移或者橫移將沉箱移送至臨時運 輸碼頭。沉箱預制場長、寬、深分別 為148m、30m、14.1m。 干船塢兩側 配置80t 的走行塔吊3座、150m3/h 混 凝土攪拌站、辦公場所、模板存儲場

及鋼筋加工區(qū)等。

(2)預制沉箱底胎模：在預制 沉箱底胎模中，需要考慮到氣囊是否 可以置放于沉箱底部，是否利于沉箱 完成水平移位。所以，將沉箱預制底 胎模設計成為活動結構，方便放置 氣囊。

(3)氣囊高度：氣囊高度過低或 者過高，都不利于運移沉箱。氣囊作 業(yè)高度太高，沉箱在運移時的穩(wěn)定性 將降低，并且囊體壓力大對工作安全 不利。氣囊高度過低，囊體容易受到 損壞，應用壽命亦受到影響，同時移 送沉箱時需要更大的牽拉力。從安全 及經濟方面考慮，選取H=400mm  的 氣囊工作高度。

(4)氣囊長度：氣囊的長度決 定于氣囊的載承面長度及氣囊的公 稱徑值。其載承面的長度同沉箱底 板大小有關。氣囊囊頭伸到沉箱外 面部分不宜太長，伸出長度稍高出 氣囊徑值即可。氣囊長度計算公式

L=L?+2×0 .866D, 公式中：Lm系為氣 囊載承面長度(m);L    系為氣囊全長

(m);D  系為氣囊公稱徑值(m)。

(5)沉箱運移所需氣囊數(shù)量：依 據(jù)運移沉箱重量，結合安全常數(shù)及氣 囊功效，計算出運移單個沉箱需要的氣 囊數(shù)量。氣囊數(shù)量計算公式：N=K?G/

Lo,公式中：N系為滾動氣囊個數(shù)；K:  系為常數(shù)，K?=1.2~1.3;G   系為沉箱 重量(KN);Lo   系為氣囊載承面長度 (m)。

(6)氣囊的間隔距離：氣囊中心 距通常應滿足中心距蕊凈距：A≤3m;  凈距：S≥0.15m。

(7)供氣系統(tǒng)：氣體供應系統(tǒng)由 空氣壓縮機、壓力計、閥門、接頭、供 氣管道組成。選擇應用空氣壓縮機一 般以氣囊的總容量、充氣時間和所需 壓力等為依據(jù)?？諝鈾C儲氣罐應裝配 可調限壓閥，如果多個氣囊需要同時 充氣時，應配置帶多管接頭的氣體分 配器。

(8)牽引系統(tǒng)：牽引系統(tǒng)由提升 機、地錨、鋼絲纜、固定架及滑輪組 等組成。牽引時在沉箱兩側，使用2臺 卷揚機經過滑輪組同步開展，為了保 證在沉箱運移過程中的平穩(wěn)與安全， 在沉箱運移的反方向，用同樣的牽拉 力計算。

(9)牽拉力計算：牽拉力公式 F=K?gf+KQV/T,公式中F系為運移沉 箱的牽拉力(KN);Q    系為沉箱自身 重量(t);g   系為重力加速率(m/s2),

g=10m/s2;f 系為氣囊與地表的滾動 摩擦常數(shù)，與地表情況和氣囊的工作 高度有關，通常取f=0.05;V   系為沉 箱移動速率 (m/s);T      系為起動時 間；K 系為安全常數(shù)，K=112~115,

取K=112。 經計算，案例港口工程 883t沉箱牽拉力F=563KN。