6600t沉箱氣囊頂升、移運施工技術研究

李玉峰

中國鐵建港航局集團有限公司第三工程分公司

6600t沉箱氣囊頂升、移運施工技術研究

李玉峰

中國鐵建港航局集團有限公司第三工程分公司

通過日照港嵐山港區北作業區6#大宗散貨泊位工程的6600t沉箱氣囊頂升、移運、存放施工，重點介紹了6600t沉箱氣囊異步頂升、出運線路規劃、出運口改造和沉箱長期存放支墊方式，為類似工程的施工提供參考。

6600t沉箱；氣囊；解決辦法；施工方案

一、工程概況

1工程簡介

日照港嵐山港區北作業區5#大宗散貨泊位工程，位于嵐橋港已建防波堤內，順接30萬噸碼頭一期工程。碼頭為重力式沉箱結構，沉箱共15個，沉箱尺寸為28.41m×20.71m×28m，單個沉箱重6616.5t。

2預制場情況

沉箱預制場由兩條生產線組成和4臺塔吊組成，每條生產線包含4條氣囊溝,每條生產線可預制4個沉箱，共可以預制8個沉箱。沉箱預制完成后通過氣囊橫移、縱移，經出運口上船。

二、施工面臨的困難及解決辦法

1施工面臨的困難

1.1 如果不增加氣囊數量，也不增大氣囊溝寬度，采用常規工藝無法完成6600t沉箱頂升。

1.2 預制場原來出運通道經過強夯處理，寬度16m。現有的沉箱寬度28m，原有通道寬度不足，無法在出運通道存放沉箱，需進行處理，但費用較高。

1.3 沉箱存放傳統支墊方式采用雙層墊木支墊，但根據業主安排，沉箱需要進行長達一年的存放，在沉箱長時間重壓下，墊木易發生連續變形而導致沉箱與地面凈空不斷減少，導致氣囊無法重新穿入，進而發生沉箱無法移動上船的危險。

1.4 原出運口坡度過大，60m長的出運坡道高差1.7m，沉箱上船時易因坡度過大發生失穩危險。

2解決辦法

2.1 不改變預制場結構，加工使用最大承壓為0.9MPa的超高壓氣囊代替最大承壓為0.65MPa的常規超高壓氣囊；頂升工藝采用“異步頂升法”代替傳統“同步頂升法”，兩者結合完成6600t沉箱頂升；

2.2 對原出運通道和臺座周圍臺座做地基承載力靜載試驗，原出運通道地基承載力偏低，只有0.5MPa，如果對其改造，處理成本高，故重新規劃出運路線和沉箱長期存放位置。

2.3 長期存放時支墊采用石板代替下層墊木，石板上層仍使用墊木，這種方式可以有效保證沉箱與地面高差，不會發生沉箱底與地面凈空過小的危險，且更經濟。

2.4 根據10000t半潛駁搭岸結構對出運口進行改造，然后對出運坡道回填石渣，頂面進行硬化，出運坡道高差由1.7m降低為0.25m，沉箱上船更安全。

三、施工方案

1施工準備

1.1 沉箱出運前檢查：串水孔全部暢通，閥門井和閥門桿已安裝，水尺噴涂完成，倉內無雜物，積水厚度少于20cm，滿足這些條件后方可進行沉箱出運。

1.2 沉箱預制前，吊開蓋板溝蓋板、將氣囊溝內的淤泥和碎石等雜物清除；移運前清掃施工場地，保證無尖銳物，無雜質，防止扎破氣囊。

1.3 空壓機、儲氣罐、輸氣管道安裝到位，頂升氣囊穿入氣囊溝后進行充氣試壓，檢測設備運轉是否正常。試壓合格后方進行正式施工。

2氣囊“異步頂升法”頂升沉箱

2.1 穿頂升氣囊

將長度為20m和10m的超高壓頂升氣囊通過鋼絲繩連接，在裝載機協助下穿入氣囊溝，與充氣設備連接。

2.2 沉箱頂升

①頂升氣囊充氣，靠近前趾氣囊壓強大，使沉箱前趾離開地面10cm，斜插入輔助氣囊FQ并頂升，至前趾離開地面20cm，前墻底放入一層14cm墊木；

②前趾輔助、頂升氣囊減壓，使前墻坐在墊木上，靠近后墻頂升氣囊加壓，使后墻離開地面10cm，斜插入輔助氣囊FQ2繼續充氣頂升，至后墻離開地面22cm，沉箱底、氣囊溝間位置穿入輔助氣囊FQ3、FQ4、FQ5并充氣，至后墻離開地面34cm，撤除斜插的輔助氣囊FQ2，后墻穿入二層墊木；

③后墻氣囊減壓、后墻坐于二層墊木上，前趾處頂升氣囊和輔助氣囊加壓頂升，至前趾離開地面34cm，撤除斜插輔助氣囊FQ1，放入第二層墊木，臨時支墊完成；

④頂升氣囊放氣回落，蓋板回位，完成沉箱頂升施工。

異步頂升過程中，頂升氣囊最大壓強0.72MPa，輔助氣囊最大壓強0.4MPa，在氣囊和空壓機工作負荷之內。

2.3 沉箱移運至轉運點

①通過裝載機協助將滾運氣囊穿插到沉箱底部，將接應輔助氣囊依次擺放到沉箱移運路線。卷揚機固定在混凝土地坪上，卷揚機鋼絲繩通過單柄滑輪與滑輪組連接。滑輪組與插在沉箱預埋孔的圓鋼插銷通過2股65mm鋼絲繩連接。

②滾運氣囊同時充氣，所有氣囊氣壓達到0.35MPa時，沉箱整體離開地面30cm，將沉箱下的墊木全部撤出。

③通過卷揚機牽引，沉箱往前移動，前進方向接應氣囊充氣，使沉箱始終坐在氣囊上。沉箱前段離開地面40cm，后方氣囊卸壓，沉箱后端離開地面16cm，沉箱前進速度為1.5m/min。沉箱移動過程中，用塔吊或汽車吊將后方卸氣的氣囊吊至沉箱前方做接應氣囊。

④沉箱移至方向需改變的地點—轉運點，需停止移運，在沉箱底放入雙層墊木。

⑤滾運氣囊泄壓，沉箱坐在墊木上，氣囊撤出，轉運點臨時支墊完成。

2.4 沉箱移運至存放區進行長期存放

①轉運區沉箱重新穿入滾運氣囊，連接牽引系統。滾運氣囊充氣，撤出墊木。在牽引系統作用，沉箱移運至存放區。

②如果沉箱下一步移運上船的方向與本次移運方向相同，在沉箱前進方向的兩端放入設計數量的墊木石板，撤出氣囊即可完成沉箱長期存放。

如果沉箱下一步移運上船方向與本次移運方向不同，則沉箱需要進行臨時支墊，然后重新穿入氣囊頂升，在沉箱前進方向的兩端放入設計數量的墊木、石板，撤出氣囊后即可完成沉箱長期存放。

③沉箱長期存放時，墊木面積S=69000kN/1.1MPa=62.7㎡。為了保證存放的安全性，墊木面積增加我80～100㎡。

2.5 沉箱位移沉降觀測

沉箱存放初期，需加強位移沉降觀測，沉降穩定后可定期觀測，做好沉降位移觀測記錄。如果發現沉箱周圍地面下沉過快或地面下陷明顯，需重新穿入氣囊頂升沉箱，在沉箱下放入更多的墊木進行支撐。

四、結語

目前，日照港嵐山港區北作業區5#大宗散貨泊位工程已完成了7個沉箱存放，頂升、移運過程順利，存放現場最大沉降量約10mm，存放前7天地面沉降明顯，后期沉降逐步減緩，需要進一步進行沉降位移觀測。實踐證明6600t超大型沉箱氣囊異步頂升、移運的施工工藝得到了成功的應用，可在類似工程施工中進行推廣。