氣囊搬運重件工法

永泰長榮

隨著現(xiàn)代港口建設向深水型大噸位碼頭發(fā)展，重力式碼頭結構的構件越來越大，小的數(shù)百噸重至幾千噸。因起重設備的能力有限，解決大噸位構件的出運及吊裝問題，是現(xiàn)代大型深水港口建設必須解決的技術問題。1996年在深滬港采用氣囊搬運500t沉箱取得初步成功，隨后在多個工地施工中，采用該工藝出運了大批從500t至3000多t的構件，使該工藝更趨成熟。目前，已發(fā)展到采用氣囊搬運工藝，直接將數(shù)千噸的大型構件搬運上半潛駁或浮船塢，以便構件進行浮游安裝。大型構件的出運、安裝不再依賴于大型起重設備。并且該工藝投資少，操作簡便、安全可靠，具有很好的發(fā)展前景。該工藝獲交通部1998年科學技術進步三等獎，并在其后的推廣應用中多次獲中港集團、中港第四航務工程局的科技進步獎

2．工法特點

2.1不需要大型專業(yè)預制廠和大型起重設備，就可以對數(shù)百噸至數(shù)千噸的構件進行出運或轉堆，也可以直接出運上駁，設備投入簡單，只需幾臺常用的設備，如卷揚機、空氣壓縮機等及若干條氣囊，工程成本低，工期得以保證。
2.2無需占用較長的碼頭岸線。與采用在已有的碼頭或護岸前沿預制、大型起重設備出運或滑道下水的工藝比較，采用氣囊搬運工藝可將施工所占用的水域、岸線減小至最低限度。
2.3氣囊可到專業(yè)生產(chǎn)廠訂購，而且可制成不同長度及不同工作壓力，以適應各種規(guī)格構件的需要, 氣囊可以修補,使用壽命長。
2.4氣囊作用于構件底板及地面的面積大，對構件的支撐力小，不易損傷構件，對場地要求不高。
2.5操作簡便、安全可靠, 只需對氣囊充氣，頂升重件，開啟牽引系統(tǒng)，即可實現(xiàn)沉箱的水平移動。氣囊是柔軟彈性體，其受力變形的緩沖作用保證了構件搬運過程的安全。
2.6可以作小角度轉向及90°轉向，適合各種不規(guī)則的施工場地。

3．適用范圍

3.1適用于沒有大型起重設備，遠離基地的臨時預制場進行出運或轉堆大型混凝土構件。
3.2在沒有大型起重船的情況下,可將大型構件直接運上半潛駁或浮船塢，以便構件進行浮游安裝。
3.3對于底板面積偏小，如無底大圓筒,需在構件底部安放托板或設置臨時底板，增大與氣囊的接觸面積，以適用本工法。
3.4氣囊搬運重物對場地要求不高，不需設置混凝土地面，一般的碼頭面，簡易二灰穩(wěn)定路面或經(jīng)壓實處理的砂灘，只要平整無尖銳物均適合。
3.5氣囊搬運場地布置成長條型，具體長度和寬度以構件預制數(shù)量和施工工期而定，場地前面是出運碼頭、滑道、沙灘。水深視工程船舶（起重船、半潛駁或浮船塢）或構件吃水深度而定，當場地的坡度在0.5%以上時，必須設置溜尾系統(tǒng)，在后面平衡設置卷揚機拉住重物，以防重物自動下滑造成傾翻事故。
3.6預制混凝土構件采用活動底模板，底模可用工字鋼并排設置，工字鋼之間距離必須保證能放入氣囊，工字鋼之間填滿砂并密實，底模板離地最小高度不應小于0.3m。最大高度不應大于0.5m（視構件重量與氣囊舉升力而定）。

4．工藝原理

氣囊搬運重物原理類似于滾筒搬運重物的原理，不同的是滾筒是剛性的，工作時作圓周運動，而氣囊是柔性的，工作時呈扁圓形，如坦克的履帶一樣運動。施工時，在需要搬動的構件下面，放置若干個無氣的圓柱型膠囊，膠囊充氣后將構件頂升，通過卷揚設備平衡牽引構件或托板,氣囊滾動使構件水平移動。

5．施工工藝流程及操作要點

5.1施工工藝流程
氣囊出運工藝流程圖如圖5.1所示。
準備工作 →  放入氣囊  →   充氣   →  停止充氣 →取出支撐木→ 開動卷揚機 →
→牽引構件  →  存放點就位  →  支墊支撐木  → 放氣 →  取出氣囊  

圖5.1  氣囊出運施工工藝流程圖

5.2 操作要點
    5.2.1 準備工作
檢查供氣系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)，清掃出運通道并對場地進行整平，檢查清理構件內腔積水、底部的尖銳物及邊角有無棱角突出。
    5.2.2 放入氣囊
在構件底部放入氣囊，注意排列整齊，相互平行，每條氣囊的軸線與移動方向垂直，并在重件底部用紅漆標上支墊線及氣囊行走控制刻度標識。連接供氣管路，連接牽引系統(tǒng)。
5.2.3 充氣
啟動空壓機同時向各個氣囊充氣，充氣速度應均勻、緩慢，以免氣囊壓力突然升高。當充氣壓力達到預定頂升壓力的80%時停止供氣，檢查所有氣囊的壓力是否一致，不一致時可向單個氣囊充氣，使壓力基本一致，然后繼續(xù)充氣，直至構件離開支承木。將氣囊的進氣閥關閉，停止供氣。
5.2.4 拆除支撐物
先在構件周邊安放臨時支座，以確保安全，然后由操作人員先拆除支承枕木或其他支撐物，再將臨時支座拆除。
5.2.5 調整高度
    拆除所有的聯(lián)接膠管，打開各個氣囊的排氣閥，進行緩慢放氣。當氣囊高度降至出運高度時，關閉排氣閥。
5.2.6 牽引出運
在指揮人員的統(tǒng)一指揮下，啟動牽引卷揚機，拉動構件緩慢向前移動。當構件前面空出1個氣囊的間距時，停止牽引，塞入氣囊，并充氣到預定壓力后，再重新牽引。當后面移出的氣囊快要離開構件時，打開氣閥排氣、并運送到構件前面預定位置備用。重復以上步驟，直至將構件移到預定位置。
應特別注意，前后牽引不能同時受力，當下滑力大于前牽引力時，即構件會自動下滑時，前牽引鋼絲繩必須處于松馳狀態(tài)，靠后牽引鋼絲繩使構件前移。反之，則前牽引受力，后牽引松馳。
5.2.7 就位存放
當構件到預定位置后，停止牽引。在構件底部墊上同樣高度的支承枕木，然后所有氣囊同時緩慢排氣，構件平穩(wěn)地落在支承枕木上。
5.2.8 取出氣囊
待排氣完畢，拖出氣囊。即可進行下一個構件的出運。
5.2.9 轉向
1、小角度轉向
出運過程中需小角度轉向時，通過將前面所塞入的氣囊斜擺一定的角度，適當調整兩邊的牽引速度及牽引力，即可調整構件的出運方向，注意調整角度不應過大，以防損傷氣囊。
2、90°轉向
需90°轉向時，可停止出運，在構件底部塞上支承枕木，放氣后取出氣囊，從構件另一側重新穿入氣囊，改變牽引方向重新出運即可。
5.2.10 構件上駁
構件上駁工藝與一般出運工藝一樣，所不同的是前牽引系統(tǒng)設置在半潛駁或浮船塢上。通過調整壓艙水量，使甲板與出運碼頭保持水平，構件就可以直接出運上駁，見圖5.2.10。

圖5.2.10  氣囊出運沉箱上駁示意圖

注：1  沉箱  2  浮船塢  3  出運碼頭

6．材料與設備

6.1 氣囊
6.1.1 氣囊的構造及規(guī)格
氣囊可到專業(yè)生產(chǎn)廠家選配，其結構如圖6.1.1-1所示,氣囊囊體骨架材料為錦綸簾子布, 敷以橡膠等材料經(jīng)過整體纏繞成型,囊咀為鋁合金鑄體，內管絲牙型號為G1"－2"，用戶根據(jù)需要選用型號，規(guī)格見表6.1.1，長度可根據(jù)構件的底寬任意選擇，通常選用直徑為1.0m的高壓氣囊。

圖6.1.1-1  氣囊結構圖

注：1  囊頭  2  囊體  3  囊嘴  D  氣囊直徑直  Le  囊體長度  L  總長

表6.1.1  氣囊規(guī)格表

公稱直徑D（m）		1.0
超高壓氣囊	出廠檢驗壓力 (MPa)	0.39
	許用壓力 (MPa)	0.30
高壓氣囊	出廠檢驗壓力 (MPa)	0.24
	許用壓力 (MPa)	0.20