气囊运输法在近海排水箱涵施工中的应用.pdf

l 羹 ≥ 基 ≮ 蠹 囊 鬃 气囊运输法在近海排水箱涵施工中的应用 熊菲 上海市基础工程集团有限公司 上海 2 0 0 0 0 2 摘要：以江苏田湾核电站3 、4 机组厂区排水隧洞工程为例。介绍了气囊法在超重构件运输中的应用0 该方案因地制 宜，根据近海排水箱涵施工的接入点，采ff ~ - -％囊运输法，能很好地适用于较规整构件的运输，对场地的适应性较好 ， 较传统吊运方式而言更加经济，可供类似工程借鉴。 关键词 ：近海排水箱涵 ；超重构件 ；平面运输 ；气囊运输法 中图分类号：T U 9 4 文献标志码：B D OI ：1 0 ． 1 4 1 4 4 ／ j ．c n k i ．j z s g ． 2 0 1 6 0 1 ． 0 3 4 Ai r b a g Tr a n s p o r t a t i o n Me t h o d Ap p li e d t o Off s h o r e Drai n a g e B o x Cu l v e rt Co n s t r u c t io n XI ONG F ei S ha n gh a i F oun da t i on En g i ne er i n g Gr ou p Co． ， L t d． S ha n gh ai 2 00 00 2 A b s t r a c t ： T a k i n g t h e d r a in a g e t u n n e I p r o j e c t o f 3 ． 4 u n i t a r e a i n J ia n g s u T i a n wa n N u c l e a r P o w e r S t a t i o n a s a n e x a mp le ． t h e a i r b a g me t h o d a p p l ie d t o t h e o v e r we ig h t c o mp o n e n t s t r a n s p o r t a t i o n h a s b e e n i n t r o d u c e d ． Th e a i r b a g t r a n s p o rt a t io n me t h o d h a s b e e n a d o p t e d i n t h e l igh t o f a c c e s s p oin t o f o ff s h o r e d r a i n a g e c u lv e rt c o n s t r u c t io n， wh i c h c a n a p p l y t o t h e s t r u c t u r e d c o mp o n e n t s t r a n s p o rt a t i o n b e t t e r , a n d c a n h a v e b e tt e r a d a p t ab i l it y t o t h e io b s i t e ．1t i S mo r e e c o n o mic t h a n t h e t r a d i t io n a 1 wa y o f h o i s t i n g a n d t r a n s p o rt a t io n ． a n d c a n p r o v id e r e f e r e n c e s f o r s i mi l a r P r o j e c t s ． K e y wo r d s ： o ff s h or e d r a i n a g e b o x c u lv e r t ； o v e rw e i g h t c o mp o n e n t ； p la n e t r a n s p o rt a t io n ； a i r b a g t r a n s p o rt a t i o n me t h o d 1 工程背景介绍 1 ． 1 工程介绍 田湾核 电站位 于江苏 省连 云港市连 云区 田湾 ，二期 3 、4 机组厂区排水隧洞工程包括 了3 个单位——工程闸门 井施工 、循环水管道工程、排水暗涵工程。其中排水箱涵 分为3 、4 、5 、6 共4 条 ，箱涵西北侧与闸门井相连，东 南侧与消力池相连 ，长度9 0 ． 6 9 ～1 0 1 ． 8 5 m不等。 箱涵标准节长1 0 m，宽7 ． 6 0 m，高5 ． 5 0 m，单节最大 自 重为3 8 2 t ，为超重预制构件。 1 ． 2 场地环境 排水隧洞场地地貌为核 电站厂坪开挖抛填而成 的人 工地貌 ，已在一期工程中建成厂区，延续至闸门井到排水 口，连接海堤。 箱涌预制场地选取在邻近箱涵基坑 的东北侧 平坦 场 地 ，从预制场地到箱涵吊装平台 ，地面高程约+ 5 ． 4 0 m， 基本平稳 ，靠近堤岸附近略呈降低趋势。沿途为原有厂区 混凝土道路 ，承载力足以承受箱涵预制需求 ，路面条件 良 好 ，起始节运输长度在2 0 m左右 ( 图1 )。 ～作! 者 简介 ：熊菲 ( 1 9 8 5 一 )，女 ，本科 ，工 程 币 通 信 地址 ：上海 市 杨浦 区军 - r ~ 3 0 0 0 号( 2 0 0 4 3 8)。 女 离 日期 ： 2 0 q 5—1 O 一1 2 日 建 筑 施 工 第 3 8 卷 第 图1 场地平面布置 2 运输法的比较与选取 考虑现场场地条件情况、排水箱涵施工需求及运输方 法的经济性等方面 ，主要选取了传统吊车吊装运输 以及气 囊法2 种方式进行比选 。 ] 。 从运输效率而言，2 种运输方法均为单个箱涵流水运输 的方式 ，效率相近 ，结合箱涵退潮期间的施工周期，均能 满足施工需求。 从 场地总体条件而言 ，由于气囊法 自身设备质 量很 轻 ，故现有厂区内混凝土道路承载力已能满足需求，仅需 进行少量的整平清理工作 ；而吊车 自身质量较重 ，如要采 用吊车法运输，则需要制作重型施工道路 ，费用较高。 熊 菲 ： 气囊运输法在近 海排 水箱 涵施 工 中的应 用 从设 备要求来说 ，气 囊法的主要设 备为气 囊 、空压 机 、卷扬机等 ，体积较小 ，便于运输 ，可较方便地运输至 施工现场；而吊车作为大型设备，运至现场的方式还须再 考 察 ，如进场道路不 满足行走需求 ，还 须另外拓宽或加 固。 因此在满足施工要求的前提下 ，选择总体经济性占优 的气囊法运输。 3 气囊运输法施工 3 ． 1 施工前注意点 1 ) 根据规划的运输路线 ，进行沿线清理平整 ，确保运 输路线上没有影响气囊使用的障碍物及尖锐物品 ，路面标 高基本一致 ，表面基本平整。正式运输前 ，还需针对尖锐 物品再进行二次清扫 ，避免运输时戳破 、损坏气囊。 2 )混凝土构件在制作时 ，底部周边须设高3 c m 左右的 4 5 ~倒角，以防尖角割伤气囊，此点为气囊法施工需求， 不包含在原设计图纸中，必须在预制时提出并明确执行。 3 ． 2 箱涵预制场地 搭设 对距 离运输 目的地 ( 起 吊平 台 ) 较 远的预制构件来 说 ，预制场地本身也是运输路线的一部分 。因此箱涵预制 场地通常呈直线形 ，其承载 力应能满足预制构件 的承载力 要求 ，也要能满足气囊运输法的平坦度要求。 预制平台外侧围挡 由红砖砌筑而成 ，砖墙砌筑的高度 与枕木的高度相同，其高度的控制主要是考虑到之后气囊 的安放便利，宜略高于气囊未充气时的囊体厚度。 枕木的布置垂直 于箱涵运输方向，均匀布置于预制平 台内，其主要作用是降低箱涵底部受的最大剪力和弯矩， 确保预制箱涵的混凝土不 因受 力过大而产生裂缝。 本工程外侧围挡砌筑高度2 5 c m，距两~ N 1 ／ 3 处放置2 根 宽1 8 G 1T I 、高2 5 c m枕木 ，最后回填黄沙 ( 图2) 。 砖墙 枕木 图2 预制平台平面 示意 当道路宽度比预制箱涵窄时，考虑到一般道路侧都有 路缘石 ，可先用黄沙将道路统一填平到路缘石标高 ，随后 再进行箱涵预制平台的施工。 3 ． 3 气囊法陆上运输 3 ． 3 ． 1施工顺序 预制场地搭设及箱涵预制一拆除砖墙及冲沙一摆放气 囊一挂拉环一挂牵 引后溜一气囊充气顶升箱涵一撤支承枕 木一箱涵牵 引至起吊平台一垫支承枕木一 回收气囊等工具 3 ． 3 ． 2气囊运输法的相关计算 气囊运输法在使用前先要进行相关计算，主要计算的 有气囊本身的承载能力 、抬升箱涵的顶升力验算 、箱涵纵 移及横移时使用的气囊数量 、箱涵移动时卷扬机所需拉力 等。其主要计算内容及验算式如表1 所示 。 表1 气囊运输 法主要计算内容 计算内容 计算式 符号含义 S：气囊承压面积 气囊承载力 F - SXP P ：气囊工作压力 箱涵顶升力验算 G X L ／ 2≤F G：箱涵质量 ( 气囊与抬升端端 ( L ～ a) L ：箱涵长度 头距离控制 ) a ：气囊距端头距离 箱涵纵向及横向位 N F ≥k G ～：气囊数量 移气囊数量 k ：安全系数 F 口 >GgX G：重力加速度 卷扬机拉力验算 口：坡道倾角 ( s i n a+ uX C O S a ) u ：坡道摩擦因数 气囊运输法的计算必不可少。一旦使用时气囊选取不 当或运用不 当导致负载过大 ，极有可能发生严重的安全事 故。 本工程经过验算后，箱涵横移所需承重气囊为2 条， 移动气囊4 条 ，加上接应气囊6 条，共 1 0 条即可满足运输要 求 ；箱涵纵移所需承重气囊为3 条 ，移动气囊4 条 ，加上接 应气囊4 条 ，共8 条即可满足运输要求。 箱涵前段牵引采用2 个卷扬机并列工作的方式，牵引力 共1 2 0 k N，使用2 台8 0 k N 卷扬机牵引即可满足牵引需求。 考虑到近海地形往往呈朝向海面的缓慢下坡 ，尤其是 未经处理的原始地形 ，或需要经过较大坡度才能到达起吊 平台 ，则运输途中就必须考虑防溜坡的问题 ，运输速度要 由牵 引及防溜坡卷扬机共同协调控制。 本工程设置防溜坡卷扬机2 台 ，与2 台牵引卷扬机共同 作用即可满足1 条运输线的需求。 3 ． 3 ． 3 典型试验 在正式运输前 ，须进行典型试验。对首节箱涵运输过 程中的各参数进行确认 ，确保后续箱涵运输顺利进行 ，如 首节箱涵施工参数与理论不符 ，需找出计算或操作上的原 因 ，并对施工参数进行调整。 3 ． 3 ． 4 箱涵 陆上运输的重要施工步骤 1 )气囊摆放。气囊摆放的通长方向应垂直于箱涵移 动方向。首个顶升气囊距离端头的距离应根据验算结果控 制在一定位置 ，后续气囊的摆放应尽量排列整齐 、距离均 匀 。气囊的数量在滚过一条气囊并准备添加前方气囊的时 候最少 ，此时数量应不小于计算所得的最少承重气囊。 2 ) 气囊充气及支承枕木拆除。启动空压机同时向各个 2 0 1 6 1 B u Ild in g C o n structi。 n I m 熊 菲 ： 气囊运输法在近 海排 水箱涵施工 中的应 用 气囊供气，当充气压力达到预定顶升压力的8 0 ％时，停止 供气。检查所有气囊的压力是否一致，不一致时可向单个 气囊供气，使压力基本一致，然后继续充气，直至箱涵离 开支承枕木。将气囊的进阀关闭，停止供气，拆除支承枕 7 k 。 3) 气囊排气。支承枕木拆除后 ，拆除所有的连接胶 管 ，打开各个气囊的排气阀 ，进行缓慢放气。当气囊的高 度降至出运高度时，关闭排气 阀，并检查调整各气囊的压 力是否基本一致。 4) 箱涵牵引。气囊达到工作高度后，卷扬机牵引， 气囊滚动 ，箱涵移动 ，由2 台8 0 k N卷扬机通过滑轮组在箱 涵移动的方向两侧同步牵引。为确保箱涵移动过程中的稳 定性 ，在箱涵移动的反方向上采取同样的牵引系统进行 箱 涵移动保护 ，并且需控制其牵 引速度 ，一般 不宜大 于 3m／ mi n。 5 ) 箱涵平移。当箱涵前面空出一个气囊的间距时 ，停 止牵引，摆入气囊，并充气到预定压力后再向前移动。当 后面的气囊快要离开沉箱时 ，打开排气 阀排气 ，并运送到 沉箱前面预定位置备用。重复以上步骤，直到将箱涵移到 预定位置。 6) 箱涵转向。当箱涵运输的路线不能直线到达起吊平 台时 ，就需要在运输过程中进行箱涵转向。具体转向方法 分为5 步。 ① 首段直线运输至转向点位置。 ② 向气囊充气，升高气囊高度， 之后在气囊之间的空 隙中插入枕木。将枕木分段放置，方便气囊抽出后从侧向 插入 。 ③ 气囊缓慢放气，箱涵座落在枕木上，将气囊抽出。 ④ 将气囊沿垂直于原移动方向的直线重新通过枕木空 隙插入箱涵底部，供气至顶升压力，此时气囊高度高于枕 木高度。 ⑤ 将枕木分段抽出 ， 箱涵转向移动。 7 ) 运输到位。当箱涵移动到预定位置后，停止牵引。 在沉箱底部垫上支承枕木，然后所有的气囊排气，使沉箱 平稳地落在支承枕木上 】 。 3 ． 4 气囊运输法的使用效果 气囊运输法对超重构件 的适应性较好 ，经过前期的试 用和调整后，采用气囊法运输箱涵的效率可达到约1 h ／ 节。 使用过程中的受 力情况基本满足预设的计算模型 ，所得结 论足以支持施工控制。 气囊法运输过程中构件的受力较温和，底部气囊支撑 力为等距离线性均布荷载，并可通过气囊数量的增加进一 步均化，不会对构件造成破损，前后端牵引力较小，也不 会造成预埋件附近混凝土开裂。 气囊法自身的轻荷载优势，使运输对现有道路也未造 固 建 筑 施 工 嘲 第 1 期 成应力过大导致的损坏。 4 结语 通过 田湾核 电站3 、4 机组厂区排水隧洞工程中气囊 运输法的应用，对传统气囊运输法的工艺进行了梳理和深 化，使该工艺更具适用性 ，更易于操作。在实用过程 中， 证明了该工艺在超重构件运输方面广泛的适用性和更佳的 经济性 ，较传统 吊运方式而言 ，由于该工艺对运输场地附 加要求不高 ，本身几乎不产生多余荷载 ，因此不需要太高 的地基承载力 ，同时 ，除尖锐物品禁止出现在路面上外 ， 沿途的小度起伏坑洼对气囊运输整体影响较小。 气囊法设备简单 ，操作便捷 ，对较规整的超重构件乃 至大体积构件的平面运输而言，不失为一个较好的运输方 式。 参考文献 目 [ 1 ]1 马兆荣． 气囊在电厂取排水工程中的应用U 】 ． 广东电力， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 6 8 -7 0 【2 】 矫捷． 钢筋混凝土箱筒型防波堤施工方法【 『 ] ． 中国港 湾建设， 2 0 0 8 ( 3 ) ： 5 5 -5 8 ． 【 3 】 孙壮， 别社安， 李伟，等．箱筒型基础结构气囊出运方法u J _ 中国港湾建 设．2 0 1 4 ( 5 ) ： I - 4 ． [4 】 冯伟伟， 赵坤 朱玉 小型沉箱出运典型施工工艺U 】 ． x -- ~C ， 2 0 1 5 ( 3 5 ) ： 1 3 7 [ 5 】 符合， 陈卫东． 香港 中环填海三期大型沉箱施工技术Ⅲ． 施工技术， 2 0 0 5 ( S 1 ) ：3 2 1 — 3 2 2 ． 【 6 J 潘 洪波． 大型 沉箱溜放 出运施 工工 艺及体会 U 】 ． 沿海企 业与科技 ， 2 0 1 1 (6 ) ： 3 9 — 4 3 ． 1 7 l胡小文， 潘晓丽． 气囊与四氟板台车在半圆体出运中的应用1． 1 1 ． 港口 科技， 2 0 1 3 ( 8 ) ： 3 0 - 3 3 ． [ 8 】 陈良 诗， 刘玲． 某码头工程沉箱出运及浮游安装施工方案U 】 ． 重庆交 通大学学报： 自 然科学版， 2 0 0 7 1 0 ) ： 1 3 3 - 1 3 5 ． [ 9 ] 彭为 良， 庄磊 气囊平移、浮 吊整体 吊运沉箱 下水工艺应用Ⅲ． 水运 工程． 2 0 0 6 ( 3 ) ： 9 6 — 9 9 ． 固 一