气囊工艺在沉箱结构码头施工中的应用.doc

档案号： 题目：高压气囊工艺在沉箱码头施工中的应用 单位：山东省筑港总公司 姓名： 孟祺 高压气囊工艺在沉箱码头施工中的应用 [内容提要]高压气囊顶升、拖运巨型沉箱工艺与传统的千斤顶、台车工艺相比，在工艺设备、经济成本、施工技术等方面具有较大的优越性；在自身浮游不稳定吃水深度较大的巨型沉箱中的应用，更是扩大了气囊的应用范围，减小了沉箱吃水深度，解决了浮船坞下潜深度不足的难题。 [主题词]高压气囊；顶升；拖运；助浮 随着我国港口建设事业的发展，深水泊位码头的建设越来越受重视，也是地方港口增加吞吐量，扩大竞争能力的有力武器。而在深水泊位码头的施工中，巨型沉箱工艺，因其减少水下工程量，一次性出水，施工速度快，码头的整体稳定性好等优点，是建设方和设计单位优先考虑采用的结构形式。目前国内预制沉箱的重量从几百吨逐渐向大型化发展至数千吨。但沉箱重量的提高对其顶升、出运及安装造成了一定的困难，原来的千斤顶顶升和滑车拖运工艺已不是最经济适用的方法。 结合类似工程的成功经验和本工程的实际情况，我单位采用气囊顶升、拖运、助浮巨型沉箱的施工工艺，值得推广和应用。 高压气囊顶升、拖运巨型沉箱工艺 1．工程概况：由我单位承建的龙口港某工程，共有沉箱23个，23段（19个沉箱标准段，2个沉箱过渡段，2个沉箱翼墙段）。每个标准段长为14.5m，需要安装1# 沉箱21个，2#、3#沉箱各一个，其中1#沉箱最重，尺寸为14.44*15.7*16.4m，单个沉箱重量为1777吨。 2.工艺结构要求： 2.1高压气囊自身的结构特点：多功能高强度橡胶气囊因其良好的承重、承压性能，已越来越广泛地被应用于工程建设和船舶制造、打捞等领域。起重气囊具有巨大的举升能力，目前国内某公司生产的单条气囊的举升力可达30，000kn，其工作压力达到1.2mpa。搬运气囊具有相当的承载力和较小的滚动阻力，多条气囊组合可以搬运数万吨的重物。其中在工程建设中可广泛应用于大型混凝土预制件（如沉箱、箱涵、桥梁等）。助浮气囊在不充气时体积小、重量轻，比浮力（浮力/自重）大，便于水上、水下操作，尤其在深水作业时不必像浮筒一样考虑水下抗压强度。 目前能生产此类规格的气囊厂家仅山东地区就有3、4家之多，比价、采购方便，可针对不同的工程具体情况专门定做加工不同规格的气囊。气囊柔软韧性高，抗压、抗磨、耐腐蚀。 2.2对沉箱和地坪的要求：采用高压气囊顶升和拖运沉箱时，应首先根据沉箱的重量（顶升时应考虑地坪对沉箱的吸附力）、囊径和气囊的工作压力，计算出所需的气囊数量，本工程所采用的顶升、拖运气囊的囊径为1000mm，顶升气囊的总长度为15.5m；拖运气囊的总长度为16.7m。气囊的正常工作压力为0.2-0.4mpa（顶升气囊的正常工作压力为0.3-0.7mpa），沉箱的重量为1777t。顶升时，根据施工经验，沉箱对预制场地地坪的粘结力约为沉箱自重的17%，则顶起沉箱的顶升力G=1777*（1+17%）=2079吨，根据以下公式： ①承载面宽：B=3.14(D-H)/2; ②承载面积：S=BL0=3.14(D-H) L0 /2; ③单根气囊的承载力：F=SP=3.14(D-H) L0P/2; ④所需气囊的总长度：L总=G L0/F=2G/[3.14(D-H)P]; ⑤所需气囊的根数：N= L总/L0; 式中L0——气囊的承载面长度； P——气囊内工作压力； G——沉箱重量； H——气囊的工作高度； D——气囊直径； 并结合实际场地情况和可操作性，可推算出所需顶升气囊为3根，拖运气囊为6根。因气囊与沉箱和地面的接触面积大，最大工作压力仅为0.7mpa，且为柔性接触，因此对地坪的平整度和强度要求不高，地坪结构设计为30cm厚的二片石垫层和15cm厚的c20砼，要求地坪的承载能力不小于20t/㎡。但考虑到对气囊的保护作用，在沉箱预制时最好将沉箱底面四周设倒角，以延长气囊的使用寿命。 与台车拖运沉箱工艺所不同，气囊顶升工艺需要在预制场地坪上预先布设三条纵向的管沟，管沟深度主要由盖板厚度和垫木厚度决定，管沟宽度主要由气囊囊径决定，因本工程中:盖板厚度h1=25cm；垫木厚度h2=20cm;考虑气囊穿越及顶起后放置垫木，管沟深度必须留出一定的富裕量，故管沟深度设计为h沟=45cm。因气囊囊径d=1000mm;气囊宽度为b=πd/2=1.57m;考虑气囊穿越宽度富裕量，管沟宽度设计为b沟=1.6m。管沟基础较地坪稍做加固处理，要求承载力不小于30t/㎡。管沟盖板1.8×1.5×0.25m3,采用C25的钢筋混凝土结构，也可采用钢结构，要求承载力不小于30t/㎡。同时注意在顶升前要对气囊管沟进行彻底的清理，以防废钢筋头等尖锐物对气囊造成损害，在顶升后、拖运前亦要检查沉箱底面是否平整；是否存在因