1、单条高压气囊单边顶升及气囊滚动平移沉箱工艺探讨摘 要：本文以项目施工为依托，着重探讨使用单条高压气囊单边顶升工艺及使用普通气囊滚动平移沉箱工艺，介绍了相对其他不同顶升及平移沉箱工艺的优缺点。 关键词：单条 高压气囊 单边顶升 平移沉箱 气囊顶升出运沉箱技术是将气囊穿过沉箱底部，用气囊顶升沉箱离开地面，沉箱顶升完成后在沉箱四周支垫垫木，然后把多条水平滚动气囊穿过沉箱底部并充气，使用卷扬机牵引沉箱使沉箱底部气囊滚动带动沉箱平移的技术。本工艺是在综合考虑预制场地质、沉箱尺寸重量、预制场的使用频次等各方面因素，结合以往气囊顶升、平移沉箱的成功经验，通过技术改进，确定采用单条高压气囊单边顶升及使用普通气
2、囊滚动完成平移沉箱工作。此工艺关键技术是顶升沉箱只需设置一条顶升槽即可，台座建设简单经济、安全可靠，提高了沉箱顶升及出运效率。 1.工程概况 漳州港东山港 2 #泊位工程共需预制沉箱 2 7 个，沉箱长*宽*高为：8.5m*7.95m*12.9m，单个沉箱重量 472t，沉箱预制场布置 2 排沉箱台座，沉箱移动到出运前沿平均距离约 60m。预制场地基为新填开山土石，预制台座建设前经过简单的振动压路机碾压处理，台座建设用时 20 天，台座投资 60 万元，节约了大量预制厂投资。出运过程平均每天顶升出运一到两个沉箱，用时较少效率较高，此项目使用单条高压气囊单边顶升及使用普通气囊滚动平移沉箱工艺，顺
3、利完成了沉箱的出运任务。 2.单边顶升沉箱及平移工艺简述 沉箱台座建设时，沉箱台座底部只设置一条顶升槽（顶升槽宽度1.6m，深度 0.25m） 。预制沉箱时，顶升槽内填满砂并用水密实，砂上面铺一层 20mm 厚竹胶板，竹胶板顶面比沉箱台座顶面稍高一些，控制在12mm 为宜。沉箱出运顶升前，先人工用铁铲等工具掏空沉箱底部顶升槽的砂，然后在顶升槽里穿一条直径 1.0m 的高压顶升气囊（1m ，L=8.5m，强度 0.65Mpa ） 。准备好垫木后，用 3m3 空压机对高压气囊充气，顶升沉箱距离台座地面约 0.25m 后，立即在远离顶升气囊沉箱另一侧，在沉箱底部（过中间位置）塞入垫木进行支撑，支垫到
4、位后高压气囊放气，此时远离气囊的沉箱另一侧翘起。此时在翘起端沉箱底部均匀放置枕木（垫木间距 2.0m） 。高压气囊再次充气顶升沉箱离地面 0.25m，然后在沉箱四周放置垫木支撑，沉箱底部垫木全部放好并检查合格后，高压气囊放气并从沉箱底部抽出。气囊在此过程两次充气放气是起千斤顶的作用。 在沉箱向前平移前，检查确认沉箱底部的混凝土地面无尖锐物后，在沉箱移动方向的垂直方向上穿 4 条移动气囊到位，沉箱前面铺好接应气囊，每条中心间距为 2.0m。气囊充气沉箱顶起离地面约 0.2m，调整沉箱底部移动气囊压力，使沉箱前面稍高，后面稍低（0.15m 左右） 。后拉钢丝绳稍放松，前卷扬机牵引，沉箱向前移动，接
5、应气囊吃进沉箱三分之二时加气到指定压力，后面气囊快出沉箱时放掉气压，如此循环，把沉箱牵引至出运指定位置。 3.与其它出运沉箱方法优缺点比较 3 . 1 单条高压气囊单边顶升工艺与其它顶升工艺优缺点比较 3 . 1 . 1 单条高压气囊单边顶升工艺与千斤顶顶升工艺比较 千斤顶顶升工艺要预先在沉箱台座上布设千斤顶坑或沟槽，沉箱预制完成后在沉箱底部的千斤顶坑内放置千斤顶，利用千斤顶的顶升力将沉箱顶起，然后在沉箱四周底部支垫垫木。一般 500t 左右的沉箱至少需要在每个沉箱底部布设 250t 的千斤顶 4 个，千斤顶坑或沟槽需要特别的地基处理，地基如果处理不好千斤顶顶升时底部容易产生地基下沉现象。千斤
6、顶放置位置必须准确，如果位置有偏差容易造成顶升受力不平衡。顶升过程中千斤顶出现不同步现象易造成千斤顶的损坏。千斤顶的油路系统连接管因频繁的连接及拆卸，需防止油管接头粘砂污染要特别保护。单条高压气囊单边顶升工艺单条顶升槽的结构设计，降低了沉箱台座对地基承载力的要求，使台座设计经济简单，沉箱出运简易性、可靠性大大增强。使用单条高压气囊单边顶升工艺基本克服了千斤顶顶升工艺缺点，优势十分突出：操作简单安全：气囊使用卷扬机牵引到顶升槽内，完成顶升过程需要两次反复充放气，沉箱抬起离地面 0.20 垫好垫木后，使用卷扬机将气囊从顶升槽内抽出。成本较低：台座及顶升槽底部只需浇注 0.2m 厚砼面层即可，顶升槽
7、只设置一条，节省了砼用量，节约了人工费。气囊顶升对地基的承载力要求降低：通过槽底砼对压力的进一步分散，地基承载力在 0.30 Mpa，地基不需要做扩大基础等特殊处理。采用单条高压气囊单边顶升沉箱只需要设置一条顶升槽，但国内目前高压气囊抗压强度一般达到 0.65 到 0.85Mpa 的上限，一条高压气囊的顶升力有限，只能适用于约 500t 左右的中小型沉箱，如需顶升更大重量的沉箱要增加顶升槽及顶升气囊的数量。 3 . 1 . 2 单条高压气囊单边顶升工艺与钢结构冲砂顶升工艺比较 钢结构冲砂顶升工艺是在预制台座上放置 0.25m 高度的工字钢或槽钢，然后中间铺砂填充，上面再覆盖竹胶板等隔离材料。沉
8、箱在填充砂的台座上预制，预制完成后，人工把沉箱底部的砂挖除，然后穿顶升气囊把沉箱顶起支垫垫木。此种工艺需要在每个沉箱底部铺设工字钢，钢材用量较大，沉箱底部填充的砂量大，工淘砂用工较多，因而成本较高。只设置一条顶升槽不需要耗费钢材，槽内填充砂量较小，人工淘沙用工较少，相对钢结构冲砂顶升工艺成本大大较低。 3 . 2 使用气囊平移沉箱工艺与其他平移沉箱工艺优缺点比较 使用气囊平移沉箱在国内南方地区已经被广泛应用，南方地区第三、第四航务工程局等传统水工施工企业，承揽的有沉箱预制的项目基本上是用气囊完成水平移动的，可以说气囊平移沉箱在国内南方地区已经很成熟。但在国内北方地区，第一航务工程局等施工单位采
9、用的沉箱出运多为台车顶推工艺、台车牵引工艺，还有少数的项目采用华龙板滑动工艺。台车顶推工艺是预制场设置好管沟，把沉箱置放在管沟钢轨上的台车上面，用顶推器顶推台车前行平移沉箱的工艺。台车牵引工艺是把顶推工艺中顶推台车的后顶推器改换成卷扬机前牵引台车的工艺。华龙板滑动沉箱工艺是用垫在沉箱下的华龙板梁，然后用卷扬机牵引华龙板梁行走使沉箱平移的工艺。 采用台车顶推工艺及台车牵引工艺需要建设台车沟并安装行走钢轨，制作钢结构台车，以及制作顶推器。建设台车管沟必须先进行地基处理，浇注大量的砼形成管沟基础及管沟壁，台座建设成本很高，以一航局二公司福建漳州预制场为例，建设 120m 长一条沉箱台座生产线需要投资
10、400 万元左右，以漳州港东山港 2#泊位工程预制场为例，建设两条 240m长单边气囊顶升沉箱台座成本为 60 万元左右，两者比较经济效益十分突出。制作钢结构台车及顶推器费用非常昂贵，一般在固定且预制量大的沉箱预制场采用此工艺才能摊低成本。台车顶推工艺及台车牵引工艺操作程序较多，平移沉箱的过程中容易出现台车跑偏的现象，相关出运设备维护费及出运人工费较高。气囊平移沉箱工艺操作简单，气囊可以反复使用费用较低。台车顶推工艺及台车牵引工艺要求预制场台座的建设需要较高的质量，如顺直度、标高控制、砼配钢筋等等，气囊平移沉箱工艺适用地形的能力很强，对地面的平整度要求不是很高，且可以纵向、横向平移，提高了预制
11、场的使用空间，增加了操作的灵活性。华龙板滑动沉箱工艺要在台座上设置钢板滑道，滑道要严格的控制标高和平整度，施工较为复杂费用较高。以上几种平移沉箱工艺比较，用气囊平移沉箱工艺优势是很明显的。 气囊平移沉箱也有缺点的方面，施工时气囊如果磨损严重或局部有明显破损，应及时检查修补，但用眼睛检查还不能完全识别。气囊放置时间久容易老化，要注意避免暴晒及油污染。为防止气囊突然爆破，施工时要控制气囊气压小于额定压力。 总体评价，采用单条高压气囊单边顶升及使用普通气囊滚动平移沉箱工艺，沉箱预制台座设计简单，安全可靠，可操作性强，成本很低，适用地基的能力很强，在中小型沉箱的顶升及平移项目上具有较高的采用价值。 参考文献： 1气囊出运技术在沉箱码头的应用.彭剑.水运工程.2005（1）. 2气囊搬运沉箱新工艺在汕头港广澳一期工程中的应用.张冰鹤.水运工程，2004（1）. 3气囊搬运大型沉箱技术及其应用，陈东明.港口技术与管理，2005（2）.
