桶式結(jié)構(gòu)運(yùn)輸出運(yùn)工藝

秦　丹，黃鵬舉，劉曉曦

（1.中交第三航務(wù)工程局有限公司江蘇分公司，江蘇連云港222044；2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海200032）

?

桶式結(jié)構(gòu)運(yùn)輸出運(yùn)工藝

秦丹1，黃鵬舉1，劉曉曦2

（1.中交第三航務(wù)工程局有限公司江蘇分公司，江蘇連云港222044；2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海200032）

連云港港徐圩港區(qū)直立堤工程采用的新型無(wú)底桶式結(jié)構(gòu)具有施工效率高、造價(jià)低、對(duì)環(huán)境影響小、占有資源少、結(jié)構(gòu)新穎等特點(diǎn)，能適應(yīng)日益外海化深水化的防波堤工程施工。文章介紹了新型無(wú)底桶式結(jié)構(gòu)從預(yù)制場(chǎng)地到海上安裝位置的運(yùn)輸出運(yùn)工藝，對(duì)場(chǎng)內(nèi)臺(tái)車運(yùn)輸工藝、上駁氣囊運(yùn)輸工藝、水上氣浮拖運(yùn)工藝等多項(xiàng)關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行闡述，可為同類型無(wú)底桶式結(jié)構(gòu)項(xiàng)目施工提供參考和借鑒。

新型桶式結(jié)構(gòu)；臺(tái)車；托盤；氣浮拖運(yùn)

0　引言

連云港港徐圩港區(qū)東防波堤工程直立堤項(xiàng)目是新型桶式結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)的首次應(yīng)用。該桶式結(jié)構(gòu)為一桶多倉(cāng)，作為基礎(chǔ)的下層桶有蓋無(wú)底。每一組桶式結(jié)構(gòu)件由1個(gè)橢圓桶體和2個(gè)上部圓筒體組成；基礎(chǔ)桶體呈橢圓形，桶內(nèi)通過(guò)隔板劃分9個(gè)隔倉(cāng)（圖1）；2個(gè)上部圓筒體坐落在基礎(chǔ)桶的底板上，通過(guò)底板上的杯口圈梁連接[1-2]。該結(jié)構(gòu)運(yùn)輸工藝屬于新技術(shù)新工藝，安全控制難度較大。

圖1　桶式結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　Sketch of the bucket-based structure

1　運(yùn)輸工藝

桶式結(jié)構(gòu)出運(yùn)施工分為兩階段：陸上場(chǎng)內(nèi)臺(tái)車、氣囊移運(yùn)和水上桶體氣浮拖帶。

桶式結(jié)構(gòu)場(chǎng)地內(nèi)7號(hào)至1號(hào)相位移運(yùn)采用臺(tái)車系統(tǒng)，1號(hào)相位至浮船塢移運(yùn)采用臺(tái)車-氣囊轉(zhuǎn)換體系，后用超高壓氣囊搬運(yùn)系統(tǒng)。場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)包括臺(tái)車就位、頂升、移動(dòng)。上船操作主要包括桶式結(jié)構(gòu)頂升、縱向移動(dòng)、上船。桶體出運(yùn)時(shí)先拆除中間的活動(dòng)底模板，拖入移動(dòng)托盤和氣囊，用氣囊頂升后，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引托盤將桶式結(jié)構(gòu)向碼頭移動(dòng)和上船，桶體支墊后膠囊抽出運(yùn)回。

水上運(yùn)輸自出運(yùn)碼頭到下潛坑使用半潛駁運(yùn)輸，桶式結(jié)構(gòu)出駁后采用氣浮拖運(yùn)。

2　陸上運(yùn)輸

陸上運(yùn)輸施工工藝流程如圖2。

2.1臺(tái)車移運(yùn)

臺(tái)車承載按滿載3 200 t設(shè)計(jì)，臺(tái)車高度為950～1 100 mm。兩側(cè)臺(tái)車頂升著力點(diǎn)位于縱隔墻底部，隔墻中心間距6.5 m。兩側(cè)采用雙軌道，軌道間距0.8 m，軌道頂部與大板頂平。

臺(tái)車使用前對(duì)臺(tái)車進(jìn)行進(jìn)廠驗(yàn)收，仔細(xì)檢查臺(tái)車。桶體下層混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除中間底模，使用起重設(shè)備把臺(tái)車吊運(yùn)至桶體出運(yùn)的生產(chǎn)線，啟動(dòng)電源，把臺(tái)車開(kāi)進(jìn)要出運(yùn)的桶體底部，開(kāi)啟泵站同步頂升桶體5～10 cm，使桶體脫離兩側(cè)底模，而后臺(tái)車拖帶桶體以1 m/min的速度向前移動(dòng)。到達(dá)轉(zhuǎn)換臺(tái)座（即每條生產(chǎn)線的1號(hào)臺(tái)座）后啟動(dòng)液壓系統(tǒng)緩慢降落，把桶體結(jié)構(gòu)落在兩側(cè)固定底座上，把臺(tái)車開(kāi)回（圖3）。

2.2氣囊移運(yùn)

桶體底部用托盤輔助搬運(yùn)，托盤長(zhǎng)32 m，寬15 m，厚0.72 m，托盤沿生產(chǎn)線縱向移動(dòng)使用氣囊作業(yè)。

用卷?yè)P(yáng)機(jī)將托盤拖運(yùn)到桶式結(jié)構(gòu)正下方，就位時(shí)注意托盤中心和桶式結(jié)構(gòu)中心吻合。

氣囊利用裝載機(jī)牽引，在托盤下穿入氣囊，氣囊擺放整齊、外露長(zhǎng)度一致、相互平行（圖4）。

圖4　氣囊平面布置示意圖Fig.4　Plane layout of gasbags

現(xiàn)場(chǎng)指揮人員檢查氣囊就位無(wú)誤后，指令連接供氣管道并啟動(dòng)空壓機(jī)，由桶式結(jié)構(gòu)中間向兩側(cè)對(duì)氣囊進(jìn)行充氣，當(dāng)氣囊起重高度為0.4 m條件下，將桶體結(jié)構(gòu)整體頂升約5 cm（此時(shí)托盤頂標(biāo)高距地面高程為0.4+0.71=1.11 m＞固定底模頂標(biāo)高距地面高度0.06 m，可將兩側(cè)直線段的固定底模板拆除并拖出）。

工作前檢查整個(gè)供氣系統(tǒng)，保證滿足要求。檢查及安裝頂升氣囊的氣壓表，充氣嘴部位安裝牢固。氣囊充氣時(shí)設(shè)專人指揮，統(tǒng)一發(fā)令，使氣囊同步頂升桶式結(jié)構(gòu)，各條氣囊氣壓均衡。如有頂升速度不一致、氣壓不均衡的情況，馬上停止頂升過(guò)程，調(diào)整頂升高度，四周頂升高度一致后，繼續(xù)作業(yè)，再同時(shí)頂升。直至達(dá)到頂升高度，停止頂升作業(yè)，保證桶式結(jié)構(gòu)的四周頂升高度一致，頂升后兩側(cè)底模使用手拉葫蘆整體拖出。

半潛駁調(diào)水靠岸，甲板高程與碼頭前沿高程一致，開(kāi)始通過(guò)牽引系統(tǒng)、氣囊將桶式結(jié)構(gòu)往半潛駁上牽引上船。在拖運(yùn)過(guò)程中，及時(shí)減少壓倉(cāng)水，減小船體荷載，每有一條氣囊壓上半潛駁總指揮都通知駁船反抽壓倉(cāng)水，以調(diào)整駁船；同時(shí)要控制桶式移動(dòng)和停放位置，保持桶式結(jié)構(gòu)的縱橫軸線與半潛駁甲板的縱橫軸線盡量吻合，誤差控制在10 cm以內(nèi)。

3　水上氣浮拖運(yùn)

3.1桶體氣浮原理及拖帶工藝流程

氣浮拖帶工藝流程如圖5。桶體結(jié)構(gòu)下水后，向桶體的隔倉(cāng)內(nèi)充氣，桶內(nèi)氣體處于受壓狀態(tài)，氣體壓力使桶體內(nèi)外形成水位差，桶壁形成的浮力和桶內(nèi)氣體形成的氣浮力使桶體浮于水面上，調(diào)整桶體內(nèi)的充氣量使桶體平衡。由于桶體采用單桶多倉(cāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)在波浪、潮流等外力作用下發(fā)生傾斜時(shí)，各個(gè)隔倉(cāng)提供的浮力會(huì)發(fā)生變化，重力產(chǎn)生傾斜力矩，浮力產(chǎn)生扶正力矩，當(dāng)扶正力矩大于傾斜力矩時(shí)桶體具有平衡恢復(fù)能力[3-4]。

圖5　氣浮拖帶工藝流程圖Fig.5　Process flow diagram of floating hauling

3.2桶體駁運(yùn)

桶體在預(yù)制場(chǎng)使用氣囊搬運(yùn)到半潛駁上，選擇合適的天氣條件駁運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后根據(jù)提前下好的定位浮漂進(jìn)行下錨駐位。

操作平臺(tái)在預(yù)制廠完成安裝（圖6），桶體頂部設(shè)置鋼管支架，人工配合擰緊固定螺栓。將操控平臺(tái)上帶有編號(hào)的9根金屬軟管與相應(yīng)的桶體上的接口對(duì)接。連接后進(jìn)行檢查，保證接口氣閉嚴(yán)密，編號(hào)對(duì)應(yīng)正確。

圖6　操作平臺(tái)圖Fig.6　Operating deck

安裝真空泵，并將真空泵與相應(yīng)的管道連接，將各控制線路與自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接，調(diào)試自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

控制平臺(tái)的操作人員實(shí)驗(yàn)性的將空壓機(jī)按編號(hào)依次打開(kāi)充氣，桶式結(jié)構(gòu)上的指揮人員檢驗(yàn)相應(yīng)編號(hào)膠管內(nèi)氣體流動(dòng)是否正常。發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)安排專人對(duì)膠管及管件連接處檢查和維修。全部正常后，可關(guān)閉空壓機(jī)，等待下一步氣浮施工。

3.3船舶站位

桶體上船后由半潛駁運(yùn)輸至下潛坑通過(guò)GPS進(jìn)行拋錨定位，定位完成后通過(guò)打水砣測(cè)水深確認(rèn)位置正確，拖帶桶式結(jié)構(gòu)的起重船與半潛駁對(duì)頭定位拋錨，連接桶式結(jié)構(gòu)和半潛駁四角的系船柱上的控制纜繩，連接起重船與桶式結(jié)構(gòu)之間的拖帶纜繩，操作人員檢查管道及閥門連接情況。

3.4半潛駁下潛

根據(jù)半潛駁抽排水性能不同提前下潛確保潮水漲至平潮時(shí)拖帶出駁，確認(rèn)排水排氣閥門保持打開(kāi)狀態(tài)，半潛駁開(kāi)始第1次下潛，各桶體第1次下潛如下吃水時(shí)停止下潛。

下潛過(guò)程中檢查各閥門排氣是否正常，如發(fā)現(xiàn)管道堵塞情況應(yīng)處理后重新施工。用手感覺(jué)氣體排放完成后關(guān)閉所有水、氣閥門。

閥門關(guān)閉后控制纜繩人員就位，實(shí)施第2次下潛，第2次下潛時(shí)潮位不得低于3 m，下潛過(guò)程中安排專人觀察桶體是否存在漏氣現(xiàn)象，控制室人員觀察氣壓變化，待桶體下潛至吃水7.5 m時(shí)停止下潛，拉緊拖帶船舶與桶體拉環(huán)之間的纜繩，充氣船靠近桶體，連接充氣船與操作平臺(tái)之間的氣管。而后繼續(xù)下潛至施工浮運(yùn)吃水，桶體浮起，工人拉緊四角控制纜繩，防止桶體撞向半潛駁墻體。

3.5氣浮拖帶

氣浮穩(wěn)定后，開(kāi)動(dòng)起重船錨機(jī)緩慢將桶式結(jié)構(gòu)移出半潛駁（圖7（a）），移動(dòng)過(guò)程中緩慢加力，同時(shí)收縮塔樓上與半潛駁連接的繩纜，控制桶式結(jié)構(gòu)，確保拖輪緩慢并平穩(wěn)的將桶式結(jié)構(gòu)牽出半潛駁。長(zhǎng)途拖帶時(shí)待結(jié)構(gòu)完全移出半潛駁并進(jìn)入基槽后，連接后方控制船和后方控制纜，桶式結(jié)構(gòu)上的施工人員將半潛駁的4根控制纜松開(kāi)，由半潛駁上的人員收回。短途拖帶時(shí)待桶式結(jié)構(gòu)進(jìn)入基槽后后方直接通纜至定位駁。

而后拖帶起重船拖運(yùn)桶式結(jié)構(gòu)拉錨移位，緩慢駛向安裝基槽，移動(dòng)過(guò)程中測(cè)量人員通過(guò)自動(dòng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)告桶體位置，指揮人員根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)控制桶體在基槽內(nèi)移動(dòng)。

拖航過(guò)程中通過(guò)抽排氣保持桶體浮游吃水，拖航速度不大于2 kn。安排2條交通船在兩側(cè)觀察吃水深度，并隨時(shí)報(bào)告操作平臺(tái)調(diào)度人員，調(diào)度人員根據(jù)平衡狀況指揮操作人員進(jìn)行人工干預(yù)調(diào)平。

定位船提前就位，待桶體距離安裝位置300 m時(shí)，定位船通纜到桶體，由拖帶船舶和定位船共同移動(dòng)桶體，見(jiàn)圖7（b）。

圖7　桶體拖帶工藝示意圖Fig.7　Bucket hauling technology

4　結(jié)語(yǔ)

1）場(chǎng)內(nèi)采用車移運(yùn)安全性高、效率快。桶體出運(yùn)安裝每月20個(gè)以上，涉及臺(tái)座間桶體移運(yùn)多達(dá)60余次，移動(dòng)距離2 100余m，頻次高、運(yùn)輸距離長(zhǎng)；對(duì)比常規(guī)氣囊移運(yùn)，臺(tái)車移運(yùn)具有一次性投入快、施工準(zhǔn)備時(shí)間短、移動(dòng)速度快、穩(wěn)定性高、安全性大等特點(diǎn)。

2）桶體上駁采用氣囊移運(yùn)適用于不同規(guī)格性能的半淺駁，實(shí)用性強(qiáng)。

3）海上浮運(yùn)采用雙船拖帶可靠性高，桶體移動(dòng)方向受控，可保證桶體始終處于基槽內(nèi)，保證桶體浮運(yùn)安全性。

[1]中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.連云港港徐圩港區(qū)直立式結(jié)構(gòu)東防波堤工程初步設(shè)計(jì)[R].2012. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Preliminary design of the east up-right breakwater project in Xuwei,Lianyungang Port[R]. 2012.

[2]中交第三航務(wù)工程局有限公司.連云港徐圩港區(qū)直立式結(jié)構(gòu)東防波堤工程施工項(xiàng)目（DZL-SG2標(biāo)段）試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)檢測(cè)報(bào)告[R].2012. CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd.Surveillance and test report of the test section(DZL-SG2)in the east up-right breakwater project in Xuwei,Lianyungang Port[R].2012.

[3]董中亞.井字內(nèi)壁圓形沉箱浮游穩(wěn)定計(jì)算法[J].水運(yùn)工程，2009（11）：86-91. DONG Zhong-ya.Calculation methods of floating stability for cylinder caissons with"#"type inner separating wall[J].Port& Waterway Engineering,2009(11):86-91.

[4]陳朝陽(yáng).數(shù)字模型法計(jì)算沉箱浮游穩(wěn)定[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2006（2）：18-19. CHEN Chao-yang.Calculation of buoyant stability of caissons with numerical model[J].China Harbour Engineering,2006(2):18-19.

Hauling techniques of bucket-based structure

QIN Dan1,HUANG Peng-ju1，LIU Xiao-xi2
（1.Jiangsu Branch of CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd.,Lianyungang,Jiangsu 222044,China; 2.CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China）

The new type of bottomless bucket-based structure is the trend to accommodate the increasing breakwater construction in deep waters and open seas with its numerous advantages:high efficiency,low cost,environment friendly, resource saving and frame novel.It has been applied in the up-right breakwater in Xuwei District in Lianyungang Port.We introduced the hauling techniques of bucket-based structure between the prefabricate site and installation position,described the trolleys,gasbags and pneumatic floating techniques,which can provide reference for the construction of similar bottomless bucket-based structures.

bucket-based structure;trolley;pallet;pneumatic float hauling

U656.22

B

2095-7874（2016）03-0069-04

10.7640/zggwjs201603015

2016-01-12

江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（BE2013663）；江蘇省交通運(yùn)輸科技項(xiàng)目（2013Y20）

秦丹（1981—），男，江蘇東海人，工程師，從事港口與航道工程管理和技術(shù)管理、研究工作。E-mail：qf7522646@126.com