高压气囊搬运大型沉箱技术在港口工程中的研究和应用
气囊工艺在沉箱结构码头施工中的应用
百度文库- 让每个人平等地提升自我档案号：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。
一、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**16.4m，单个沉箱重量为1777吨。
2.工艺结构要求：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。
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）。
探析高压气囊移运沉箱上驳工艺及安全措施
COnSTRLICTiOn SAFETY2020年第6期施工技术探析高压气囊移运沉箱上驳工艺及安全措施莫清麟，王幕，黄水春(神华国华广投（北海）发电有限责任公司，广西北海536000}【摘要】文章结合国华北海电厂北海铁山港区石头埠作业区〗#泊位工程码头水工工程沉箱 出运施工项目，就沉箱搬运过程中利用高压气囊顶升沉箱横移定位，纵移上半潜驳的施工工艺进 行了介绍，并就施工过程中需要注意的安全风险隐患控制点进行了探讨，以期为相关的工程项目 施工管理提供参考。
【关键词】气囊顶升安全管理沉箱出运【中图分类号】TH211+.11. 工程概况及自然条件分析本工程位于北海铁山港区石头埠作业区，r泊位岸线泊位长度为323 m。
码头水工结构均为沉箱 重力式结构，由20个沉箱段组成，其中后方靠南侧 护岸布置一个沉箱。
沉箱垂直码头线长18.15 m，加前趾长1.5m,总长19.65 m;平行码头线长16.95 m,高17.2 m。
沉箱共分4x4=16个腔，每个腔尺寸 3.65 mx4.15 m。
沉箱底板厚0.65 m，前壁厚0.45 m，侧壁和后壁厚0.35 m,纵横隔板厚0.25 m，单个沉 箱重约为2834.5 t。
在沉箱预制场建设临时出运码 头，沉箱采用气囊顶升，经横移及纵移后至出运码 头上半潜驳，半潜驳运输至1#泊位现场进行安装。
2.沉箱出运工艺2.1施工流程2.1.1沉箱横移流程准备工作—气囊顶升—支垫枕木—气囊顶升 并抽出枕木—沉箱横移—牵引至指定位置并支垫 枕木―结束、清理现场。
2.1.2沉箱出运流程出运准备—气囊顶升—支垫枕木—气囊顶升 并抽出枕木—沉箱纵移—溜坡至出运码头前沿— 更换为半潜驳的牵引卷扬机—上驳、沉箱加固—结 束、清理现场。
2.2 施工方法2.2.1施工原理【文献标志码】B所有沉箱出运均采用气囊出运，在沉箱的下面 放置特制橡胶气囊，通过充气加压顶升沉箱，再在 需移动的方向上施加足够的牵引力，在牵引力作用 下沉箱对气囊产生摩擦力从而使气囊产生滚动，达 到沉箱前移目的。
沉箱码头中气囊出运技术的应用
图1 沉箱结构图
=2418×9.8×1000/103.6 =0.23MPa＜0.4 MPa。ADEMIC
（2）连接钢丝绳 将φ66短接钢丝绳一端挂在钢柱 上， 另一端 连接引出， 钢丝绳 所处位 置应在底模基础向上约1.0m左右处， 再连接φ32牵引钢丝绳 （见图6-13） 。 沉 箱 在 预制 厂水平段 移 运不设 置 后 溜， 靠两条牵引缓慢前进。 4.2沉箱顶升 首先将沉箱钢丝绳与牵引以及溜 尾卷扬机轮滑组系好， 同事打开卷扬 机确保钢丝绳处于受力状态， 之后再 稍微的放松。 接着将气囊与空气压缩 机之间的气管进行连接， 连接合格之 后开始进行气囊充气， 充气的过程应 该确保其缓慢和均匀， 等到气囊充气 压力 达 到沉 箱 预 定的顶 升初 始压力 数值时， 即 可停止 对气 囊的充气。 要 确保每一个气囊的高度是一致的， 并 且确保沉箱处于直立的状态， 气囊顶 升至距离地面41~43cm高， 使沉箱底 面完全脱离支承型钢， 气囊压力约为 0.24~0.25MPa。 实施时应根据实际情 况对气囊压力值进行适当调整， 使沉 箱保持平衡顶升状态。 4.3拖出支承工字钢 把 支 承 工字 钢 顺 直 拖 出 并逐 节 拆除， 抽工字钢使应保持工字钢与气 囊的距离， 防止工字钢刮伤气囊。 同 时派专人观察各气囊气压值， 如发现 气囊压力值过大或过小， 应泄气或充 气， 调节至0.24~0.25MPa。 4.4预制区行走及移运中气囊交替 待工字 钢 全 部 抽 出 并 检 查 沉 箱 底部及前方无尖锐物后， 主指挥发出 牵引指令， 开始前进。 指 挥人员通 过 对 讲 机与控制卷扬机的2名卷扬机 机手联系， 指挥沉箱移动。 沉箱移动 时， 保持前高后低， 前面保持约40cm 高度， 后面约 2 0 c m高度（3. 3已计 算 受力） 。 等到沉箱后方的气囊逐渐与沉箱 的尾部靠近时， 则可以将气囊的排气 孔打开， 使得气囊进行逐渐的放气， 等到气囊漏出沉箱尾部大约1/3时即 可快速的将气囊中的空气放出， 在整 个放气过程中注意保持沉箱的高度。 4.5斜坡段行走 当沉箱运行到距离预制区水平段 尽头约10m时停止移动， 连接后滑轮 组与后溜短扣钢丝绳， 张紧后溜卷扬 机钢丝绳， 前牵和后溜配合行 走， 后 溜 卷 扬 机手注 意保 持后溜 钢 丝 绳 张 紧但不会有反拉的倾势。 当沉箱进入 斜坡时， 后钢 丝绳受力， 前钢 丝绳保 持微张状态， 后溜钢丝绳慢慢放张， 直到 将沉 箱 移 到出运码 头 斜坡 段 最 前沿。 4.6沉箱上驳操作 沉 箱上驳 时， 用 浮 船 坞15 t 锚 机 卷扬机作前牵系统， 牵引钢丝绳采用 φ32×10 倍率固定在船尾地锚上， 通 过φ66短接钢丝绳连接到沉箱上。 当 潮 位 达 到 搭 驳 潮 位 0 . 8 m 时， 开始 搭 驳。 搭好驳 后， 带紧浮船坞上缆绳使 浮船坞紧靠出运码头， 利用船上锚机 卷扬机钢丝绳作前牵系统， 同时浮船 坞加压载水， 使浮船坞甲板面与码头 持平时。 待潮位 达到1.3m时， 启动船 上锚机牵引沉箱， 使沉箱通过出运道 20m的水平段到达浮船坞， 当沉箱底 部第1排气囊到达浮船坞上时， 浮船坞 前舱 开始排水， 在沉 箱的第5排气 囊 到达浮船坞上时（总共9排气囊） ， 前 舱所有的水必须排空， 与此同时， 需 5.结论 在沉箱码头施工中， 利用气囊出 运技术具有成本低、 施工工艺简单、 安全灵活等优势， 作为一种新型的施 工工艺被广泛的应用到沉箱施工中。 在沉箱气囊出运施工中， 为保证施工 效果， 需要根据实际情况， 采用行之 有效的技术方法， 严格按照施工要求 施工， 保证 施工质量， 提高企业经济 效益。 确认潮位是否达到1.5m， 如达到了则 可继 续上驳， 如没有达到， 则需要等 待潮涨至1.5m。 当沉箱到达浮船坞上 预定位置时， 用20cm×20cm×100cm 枕木在气囊间隙处进行支垫， 然后同 时打开各气囊排气阀缓慢放气， 使用 沉箱平稳搁置在支垫上， 全部放气， 抽出气囊， 解 除沉 箱牵引装置， 并用 C40砼填埋插销预留孔。
大型沉箱利用地沟盖板结合高压气囊进行预制、顶升的工艺
地 沟 及 盖 板 所 选 用 的砼 标 号 和 结 构 配 筋 需根 据 沉 箱 顶 升 和 拖 运 移 动 过 程 中所 产 生 的荷 载 分 布 情 况进 行 综 合 受 力 计 算 确定 。 根 据威 海 船厂 整 体 搬 迁 扩 建 工 程 １ 样 、２ ＃ 船 坞 工 程 实 例 计算得 ： 地 沟 砼 的 标 号 为 Ｃ２ ５即 可 ， 受 力 筋 采 用中 １ ４或 ｌ ６ 螺 纹 钢 ，结 构 筋采 用ｑ ｂ ｌ ２螺 纹 钢 ；盖板 砼 的 标号 为 Ｃ３ ０，受 力 筋采 用中 １ ４或 中１ ６ 螺纹 钢 ，结 构 筋 采 用 中１ ２ 螺纹 钢 。 一 般 要 求 的地 基承 载力 满 足 ２ ０ Ｔ／ ｍ０ 即可。
（ １ ）影 响 地 沟 及 盖 板 结 构 尺 寸 的 因 素
１ ）所选 用气囊的直径、充气 口的高度决定地沟的宽度和
（ １葛 洲坝 集 团第 六 工 程 有 限 公 司 ，湖 北 宜 昌 ４ ４ ３ ０ ０ ２ ；２大 连 港 口建 设 监 理 咨 询 有 限 公 司 ，辽 宁 大 连 １ １ ６ ０ ０ ０ ）
摘
要：大型沉箱预 制完成后 ，如何将 沉箱顶离地面 以满足沉箱 的运输是关键 ，文 中提出利用沉箱预制场的地沟盖
１ ， ９ ０ ０ ｍ ｍ ， 每 边 预 留
为强夯地基基础 ；起吊设备 主要为预 制平 台两侧 的 自行式塔
机 ；纵 移 通 道 为 ２ ０ ｃ ｍ 厚 的 素混 凝 土地 面 ；牵 引系 统 由卷 扬 机 基 础 、 导 向基 础 及 卷 扬 系 统组 成 ；出运 码 头 为 搭 岸 式 出运 码 头 。沉 箱 顶 升 利 用地 沟 内高 压 气 囊 充气 提 供 的 压 力 将 沉 箱 顶离地面 。 二 、 沉 箱 预 制 场 的 布 置 将 回填 区 域 经 过 强 夯 之 后 或对 原 地 形 平整 后 ，经 适 当的 地 基 处 理 之 后 ，在 其 上 部 现 浇 钢 筋 混 凝 土地 沟 ，纵 移通 道 素 混 凝 土 ，卷 扬 系 统 基 础 混 凝 土 ，塔 机 轨 道 基 础 混 凝 土 等 ；同 时 布 设 起 吊设 备 轨 道 及 卷 扬 系统 。为 了便 于 排 水 沉 箱 预 制 场 沿 纵 向 朝 向 出运 码 头 方 向放 坡 ，坡 度 为 ３ ％左 右 为 宜 。
气囊出运沉箱技术的工程实践应用
拆掉 １ ＃、２＃两个前牵引 ，更换成浮船 坞上船艉锚机牵 引。
将 ３＃、 ４ 后溜 的钢 丝 绳 通 过 更 换 地 锚 ，使 后 溜 钢 丝 绳 长 度 ＃
满足 １ ０倍率 的需要 。
４ 沉 箱 纠 偏 ．
气 囊 的 安全 系数 ＝ ． ０４÷０ ３１ ．９ ． ＝１２
沉箱 出 运 时 ， 当发 现 沉 箱 有 偏 位 时 ，将 采 取 纠偏 措 施 ：
＝ 『 ＝ ＝ 、 ＝ 、 ｊ ，
：
、
■一
： ｉ
图 ２ 气 囊 布力 计 算 ２
Ｈ 为气囊受压后高度 即工作高度 ，承载面宽 ：
Ｂ＝ （Ｄ一Ｈ）１ ＝ ． ６ ｍ Ｔ ７ ｃ ｃ ２ ｏ８ ３
在最低 潮位时 ，将船坞靠近 出运码头 ，将搭接板跨 上码
施 工 成 木 目的 。
沉 箱 顶 升 前 ，将 沉 箱 的牵 引和 溜 尾 钢 丝 绳通 过滑 轮 组 与 卷 扬 机 连 接好 ， 动 卷 扬 机 使 各钢 丝 绳 处于 紧张 不受 力 状 态 。 启
３ 沉 箱 前 移 ．
另 外 ，气 囊 出运 大 型 沉 箱 技 术 在 我 国 港 口码 头 建 设 中 尚 没 有 完 全 成 熟 和 普 遍 运 用 ， 因此 ，采 用该 方 案 进行 沉箱 出 运 时 ，应 首 先 进 行 典 型 施 工 ，测 算 典 型 施 工 成木 和 掌 握 有 关 重 要参 数 ，以及 时 调 整 大 沉箱 出 运 有 关参 数和 采 取 必 要 的措 施 ，
气囊出运大型沉箱施工工艺简介
气囊出运大型沉箱施工工艺简介作者：徐弘扬来源：《中国房地产业·中旬》2020年第01期摘要：沉箱结构由于其整体稳定性好、水下作业量小、施工速度快等优点而广泛應用于码头、栈桥、防波堤等海上构筑物。
在陆地上出运大型沉箱，目前的传统工艺是轨道滑车出运工艺。
轨道滑车出运沉箱虽有着成熟的施工技术，但也存在着投资费用较高、机动性较差等缺点。
采用气囊出运沉箱对地基承载力要求低，场地适应性强，行走灵活方便可进行横移、纵移、曲线移动，无须固定的行走轨道，从而可以缩短工期和降低施工成本，有利于市场竞争。
随着气囊技术的发展，气囊的应用范围也越来越广，气囊出运沉箱这一新工艺为工程施工提供了新技术、创造更高的经济效益。
关键词：沉箱出运，气囊，大型混凝土预制构件，半潜驳，台车气囊出运沉箱的工作原理与滚筒拖运重物的工作原理基本相同。
在沉箱的底部，垂直于移运方向布置一定数量一定规格的气囊，然后充气顶起沉箱，施加外力牵引使沉箱向前移动，气囊向前滚动，从而使沉箱与地面之间产生相对运动来达到移运目的。
与传统滚筒比较，气囊在沉箱重量作用下可以产生较大变形，增加气囊与地面的接触面积，使单位面积的压力减少，且气囊属于是柔性结构对场地的适应性强。
本文认真研究并汇总了大型沉箱出运施工工艺，对利用气囊纵移沉箱、转换台车上半潜驳出运大型沉箱的施工工艺流程和特点做了较为详尽的介绍。
一、沉箱出运主要工艺流程（一）成型沉箱达到出运强度后，顶升沟塞入顶升气囊，充气至沉箱起升30㎝，放置垫墩，气囊放气使沉箱平稳落至垫墩上，（二）抽出顶升气囊，调整顶升沟盖板，塞入平移气囊充气达到纵移滚动气压，撤掉垫墩，启动卷扬机牵引沉箱，气囊滚动，沉箱运移至转换平台，（三）沉箱通过气囊运移到码头前沿的转换台座上，随后在沉箱外墙正下方放置垫墩，气囊放气后沉箱落在垫墩上，抽出平移气囊，（四）沿沉箱外墙对称布设10台500吨液压千斤顶，启动同步千斤顶顶升沉箱，使沉箱脱离转换平台的垫墩，撤掉垫墩，（五）将台车通过台车轨道推入沉箱下方，千斤顶同步回落，使沉箱落在台车设计位置，（六）使用步行式液压顶推装置将沉箱顶推到半潜驳上，并使沉箱重心和半潜驳重心重合，（七）半潜驳上台车和沉箱封舱加固后，拖运到下潜区起浮沉箱。
浅谈气囊出运沉箱施工工艺
2020年0引言重力式沉箱结构码头，作为码头主要结构形式之一，因其经济、耐久的优点，得到了广泛的应用。
沉箱的重量随着施工情况和实际需要而不断增大,目前国内预制沉箱的重量已经达到数千吨甚至上万吨。
沉箱重量的增加有利于基础结构的稳定,但对其预出运及安装增加了一定的难度，所以在沉箱预制前就要根据沉箱尺寸重量而充分考虑沉箱预制场的选择以及要求临时码头与半潜驳船艏平顺连接。
1概况福州港江阴港区6号和7号泊位工程位于福建省福清市江阴镇壁头村西南侧海域，主要建设2个5万t级集装箱泊位，泊位长度648m，陆域纵深1000m，陆域形成面积64.8万m2。
沉箱共计40个含5号与6号之间过渡段4个，单个沉箱重量为2716t，沉箱尺寸为15.9m×19.4m×20m。
沉箱预制临时预制场设在0号泊位左侧,预制采用分层施工。
沉箱出运采用气囊出运至半潜驳上,再通过拖轮拖带半潜驳将沉箱拖运至现场安装。
2气囊出运工作原理气囊出运沉箱工作原理与滚筒搬运相同，顾名思义就是在重物底部铺垫数个气囊，并且逐渐充气，使气囊顶起沉箱，此时气囊如同滚筒，再使用卷扬机拉动沉箱，从而使沉箱向需要的方向移动。
气囊与地面间受力均匀，单位面积受力小。
气囊出运沉箱对场地要求相对较低。
3气囊出运优点①成本低、工期短，且气囊对预制场地要求低。
②气囊承载力大、耗能小、操作简单、安全系数高，只需要充气、顶升、开启牵引系统等即可实现沉箱的移动；气囊是弹性体，其受力变形的缓冲作用能保证沉箱出运过程的安全。
③气囊可以按照沉箱的规格。
重量的不同按需定制，还可以重复使用。
4气囊出运沉箱工艺4.1沉箱出运流程清理场地→沉箱顶升→选择及就位气囊→系牵引绳索、搭接溜尾绳索→检查气囊气压、检查牵引系统→牵引上船→到位后水位符合要求时，半潜驳离开出运码头。
4.2清理场地沉箱出运通道上方杂物必须事先清理干净，尤其尖锐杂物，保证气囊通过时免受尖锐物体刺伤气囊。
由于气囊压力大，气囊爆裂可能造成严重后果，因此必须确保沉箱出运安全。
气囊搬运沉箱技术重点难点分析
（Ｎ） 一每个气囊体承载力（ Ｎ） ｋ ； Ｑ ｋ 。
经 计 算 得 出 搬 运沉 箱 所需 气 囊 数 量 Ｎ， 考 虑 各 气 囊 间 的 合 理 并 净 距 （ 心 距 Ａ≤３ｍ； 距 Ｓ ．）如 果 沉 箱 底 尺 寸 小 于 计 算 出 的 中 净 ≥Ｏ５ ， 搬 运 沉 箱 所 需 气 囊 Ｎ在 满 足 气 囊 间 的 合理 净 距 的 条 件 下 排 列 的 需
气囊 长 度 的 选 择 是 根 据 气 囊 的承 载 面 长 度 和气 囊 公 称 直 径 而 定 ， 囊 的 承 载 面 长 度 与沉 箱 的底 板 尺 寸 有 关 ， 气 囊 在 沉 箱 放 置 气 按 方 向计 算 长 度 ， 时 ， 考 虑 气囊 囊 头伸 出沉 箱 部 分 不 宜 过 长 ， 般 同 应 一
影 面积 ， ＝ ｍ ） ＳＢ ２； Ｂ 气 囊 承 载 力 面 一 宽 度 ， ＝ （— Ｈ／２（ Ｂ Ｄ ） ｍ ） 见 气 囊 受 压 断 面 ； 参 示 意图 ２ 根 据 搬 运 的 沉 箱 重 量 并 考 虑 安 全 系 数
参数， 重点对气囊的选用和助浮问题进行探讨 。
２在 不 同 工作 状 态气 囊 高度 的选 择 ． 现有 预 制沉 箱 的 底模 处 理 方 式 有 两 种 ： 一 种 采 用底 模 铺 设 型 第 钢或枕木 ， 中间 填 冲砂 ， 层铺 一 层 木 板 的 方 式 ， 升 沉 箱 时 ， 囊 表 顶 气
及气囊性能 ， 即可 计 算
需 囊 量计 算． 堂 数 气 公 式
的 应 用成 为 现 阶段 成 熟 施 工 工 艺 ， 实 际施 工 中 总结 出气 囊 的技 术 从
公 式 ： ＝ ｘ ｘ ．３ Ｑ Ｐ Ｓ１ ０
气囊搬运大型沉箱工艺的实践与总结
气囊搬运大型沉箱工艺的实践与总结作者：林明臻来源：《海峡科学》2009年第07期[摘要]结合泉州港石湖码头扩建技改二期工程施工实践,总结气囊搬运大型沉箱施工工艺,并研究提出沉箱搬运过程防倾倒的安全措施。
[关键词]气囊搬运沉箱工艺1引言沉箱结构由于其整体稳定性好,水下作业量小,施工速度快等优点而广泛应用于码头、栈桥、防坡堤等海上建筑。
近年来,随着集装箱船舶加速大型化,大型深水泊位不断发展,沉箱设计的外型尺寸越来越大,重量也越来越重,为安全、经济合理地出运沉箱,在我省厦门港、漳州港、泉州港、福州港等港口已广泛应用气囊搬运大型沉箱工艺。
本文结合泉州港石湖码头扩建技改二期工程实例,介绍运用气囊搬运大型沉箱工艺,并提出防范沉箱失稳倾倒的技术措施。
2工程概况泉州石湖扩建二期工程施工区域位于泉州湾内,建设规模为新建1个5万吨级集装箱泊位及相应的东护岸工程。
码头结构形式为重力式沉箱结构,单个沉箱重964吨,共有32个沉箱,外型尺寸为11.8×11.5×17.1m,前趾长1.5m,箱内6个仓。
3气囊搬运沉箱的原理及工艺介绍3.1 原理气囊搬运沉箱的工作原理与滚筒搬运重物的工作原理基本相同,在沉箱底部放置若干个圆柱形气囊,气囊充气后将沉箱顶起,卷扬机牵引沉箱,气囊滚动,从而带动沉箱缓慢移动,将沉箱搬运到目的地。
由于气囊在沉箱的压力下可以产生较大变形,增加气囊与地面的接触面积,使单位面积的压力减少,且受力均匀,故对场地的适应性强。
3.2 工艺气囊搬运沉箱的工艺及流程如下:3.2.1预制场地平面布置及场地处理预制场内布置6个沉箱预制底模、18个存放位置。
预制、堆放、出运通道场地为回填一年的开山石,厚度5.20m~9.0m,其下淤泥0.9m~1.5m,由于沉箱荷载较大,经计算,以强夯法进行地基加固处理。
强夯处理后,采用20cm厚的泥结碎石整平,25t压路机压实处理,压路机压实后表面平整密实,无明显轮迹,再用8cm厚粗砂作为找平层,平整度±2cm,表面平整,无露石或尖状物。
高压气囊搬运大型沉箱上船工艺及安全措施
城市建筑┃学者研究┃U RBANISM A ND A RCHITECTURE ┃S CHOLARS ，S TUDY287高压气囊搬运大型沉箱上船工艺及安全措施The Large Caisson Using High-pressure Balloon Boarding Technology and Safety Measures■ 周健清 沙益春 ■ Zhou Jianqing Sha Yichun[摘 要] 本文介绍了将1 200 t 重的沉箱，采用气囊顶升、滚动，利用卷扬机作为牵引，采用滚动气囊从预制场地通过出运码头拉移上半潜驳船，探讨了高压气囊搬运沉箱的施工工艺和安全措施。
[关键词] 港区码头 沉箱 气囊[Abstract] This paper introduces the 1200t weight caisson, us- ing airbag jack-up and rolling, taking the windlass as traction, by rolling air bag from the precast yard through transportation wharf pull on semi-submersible barge, discusses the construct- ion technology and safety measures for the high-pressure gasb- ag transporting caisson.[Keywords] port, caisson, airbag一、 工程概况1. 工程简介为了配合威海港航沉箱码头工程施工需要，在现场预制沉箱25个，断面尺寸（长×宽×高）20×11×11 m，约重1 200 t。
结合现场实际情况，沉箱采用现场地坪预制，并采用滚动气囊从预制场地通过出运码头拉移上半潜驳船上(见图1)。
气囊出运码头沉箱的技术应用
气囊出运码头沉箱的技术应用摘要：结合实际工程，介绍了气囊出运码头沉箱的工艺步骤和施工技术要点。
实践证明，该码头沉箱出运安全，施工顺利，对类似工程的施工具有一定的参考价值。
关键词：气囊；沉箱出运；流程工艺某工程沉箱总数44件，其中A型38件，B型2件，C型1件，D型2件，E型1件。
沉箱采用气囊出运，根据工程施工进度安排，计划出运为每天1件，施工过程中具体出运顺序及数量根据安装计划要求安排。
1气囊搬运工作原理气囊搬运重物的工作原理与滚筒搬运重物的工作原理基本相同，在重物底部与地面之间垫若干个气囊并充气顶升起重物，通过外力牵引重物使气囊向前滚动，从而使重物产生移动，达到搬运重物的目的。
气囊与地面为面接触，受力面积大，受力均匀，单位面积受力小，对场地适应性强。
大型沉箱预制场地分两条作业线，场地中间为构件出运通道。
出运码头前沿设斜坡段，以使通道与前沿出运码头高程衔接，斜率为1:60。
场地要求平整密实，平整度±2cm，无露石或尖状物，以免剌破气囊。
2 沉箱出运工艺流程出运采用气囊移运工艺，其工艺流程如下：1.出运准备（包括抽干沉箱内积水）→2.高压水冲出支垫间填砂→3.抽出底模板→4.检查沉箱底部→5.气囊就位→6.卷扬机就位→7.沉箱围捆牵引和后溜钢丝绳→8.将卷扬机牵引与溜尾钢丝绳沉箱围捆钢丝绳用卸扣连接→9.启动卷扬机使牵引与溜尾钢丝绳处于刚好受力状态→10.全部气囊充气至与底模共同受力状态初始压力值→11.检查沉箱及围捆钢丝绳、卷扬机等情况，全部卷扬机手就位并处于运行待命状态→12.继续向气囊充气并调整各气囊气压值，使沉箱达到运行高度并保持相对水平→13.抽出支垫型钢、检查沉箱底部并清除沉箱周围尖锐物及打磨边缘及菱角→14.检查各气囊气压、必要时进行调整→15.横向牵引移动(同时进行溜尾作业)→16.至出运通道中间停止移动→17.加垫枕木→18.放气→19.抽出横向气囊换纵向气囊→20.围沉箱纵移围捆钢丝绳→21.系牵引钢绳、与溜尾钢绳→22.气囊充气至规定压力值（需进行计算，此时气囊及沉箱支垫枕木处于共同受力状态），→23.气囊充气顶升沉箱使其处于运行高度、抽出垫木→24.纵向牵引移动（码头前沿就位等待上浮船坞、如等待时间长应对沉箱按要求进行支垫）→25.上浮船坞就位→26.加垫枕木→27.放气→28.抽出气囊→29.结束。
气囊在沉箱出运上驳施工中的应用
作者简 介：刘瑞 春 （ ９ ５ ） ，男 ，福建省莆 田市人 ，福建省航务救捞工程处 ，主要从事港 １ １６ 一 ３与航道施工管理 工作 。
２４ ６
中 国 水 运
第 １ ２卷
沉 箱 的 出坑 主 要 是 通 过 通 过 横 移 施 工 工 艺 实 现 。在 沉 箱 四 角 拉 结 点 连 接 受 力 后 ，对 气 囊 均 匀 充 气 ， 当沉 箱 被 平稳 顶
３ 沉 箱 的 预 制 平 台概 况 ．
将气囊逐条放气 。至此 ，沉箱 的出坑准备工作就绪。
（）气囊的选用 ２
面 详 见 下 图 ２ 。
（ 见下表 ２ 详 ）
施 工 选 用 的气 囊 详 见 下表 ２，气囊 的布 设 及 其受 压横 断 表 ２ 选 用 气 囊 的 参 数
预 制 平 台 以 Ｃ ８ 型 工 字 钢 按 沉箱 的长 度 边 并 沿 预 制 场 ２
三 、 沉 箱 的移 动 和 气 囊 选 择 １ 气 囊 的 工作 要 求 及 结 构 ．
Ｊ
（ ｉ
）
图 ２ 受压 气 囊 横 断面 示 意 图
３ ．沉 箱 出坑 及 及 气 囊 的选 用
气囊的头部为半球体 。详下 图 １ 。
收 稿 日期 ：２ ２ ０ — ５ ０１ — ３ ０
ｌ Ｊ
沉 箱 的 上 驳 为 半 潜 驳 ， 其 船 型 为 型 长 × 型 宽 × 型 深
Ｂ
ｌ
Ｉ ｌ
。
＝ ４ Ｘ３ ．ｍ Ｘ４５ ，半潜驳 的排水量 ３Ｏ ０ ；２ ０ Ｐ ５ｍ ３６ ．ｍ ，０ ｔ ０ ０ 拖 轮拖带 ，沉箱 的过驳平 台 （ 临时码头 ）具备 。
的长方 向布 设 ，以利于沉箱 出坑后的纵移 出运和 安全 共计布
大型沉箱高压气囊下水工艺探讨
工程 施工 的 质量 和安 全 要求 都很 高 ， 施工 ｌ Ｉ ： 期 和质 量严 重 影 响 到整 个 工
程， 所以， 必须做好十足的准备ｌ Ｔ作 ： （ １ ） 做 到 个 保证 ： 技术 保 证 、 人 员保 证 以及 安全 保证 （ ２ ） 船 舶调 动 要密 切 结合 当地 天气 状 况 ， 能 实施 可 靠 的预 报 。 （ ３ ） 场 地 的安 排 ①沉箱预制场地安排要靠近出运码头 ， 缩短出运距离 ， 空出一定的堆放
牛。
③卷扬机的配置 ：在运送滑道两边的两个侧面各装置一个５ ０ Ｋ Ｎ 的卷扬
机座， 一共 四个 卷扬 机座 ， 然后 ， 分 别把 四个 ５ ０ Ｋ Ｎ 的 卷扬 机 绑 定 在卷 扬 机 座 上， 二 台用来 牵 引 ， 另 外二 台用 来 溜尾 。 ④ 场 地处 理 ： 沉箱 的场 地 地 面需 要 平 整 ， 保 障气 囊 拉移 滑道 都 基本 保 持
关键 词 ： 沉箱 预制 ， 沉 箱下 水 ， 高压 气囊
１ ．引言
在 施工 现 场建 立 沉 箱 的预 制 场地 ，然 后 建 立沉 箱 下水 的临 时 占用 码 头 ，
中止 充 气 。
３ ４第一 阶段 拉 移
拉移前的工作完 ｆ ： 后， 开始拉移沉箱 。 在拉移进程中， 在沉箱前要根据预
在 一个 平 面 内。 好。
４ ．操作 规程
４ ． １气囊移 运 操作 规 程
（ １ ） 按 照施 工 现场 的 实 际状况 ， 对气 囊 的 型号 和 压力 计 算 实施 复 查 ， 保证 气囊 工 作压 力 没有 超 过气 囊 的额定 Ｔ作 量 ， 而 且要 留有 一定 的剩余 量 。要 对
③调试半潜驳船位 ： 半潜驳泊岸后， 应用船上拉力机精准调整驳船位置，
高压气囊工艺在沉箱码头施工中的应用
（ｈｎｄ ｎ ｒ ｉｃａＰ ｒＣ ｎｔ ｃ ｏ ｏ ｐ ｎ ， ｉｇａ ６ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｇｏ ｇ ｏ ｎｉｌ ｏｔ ｏ ｓｕ ｔ ｎＣ ｍ ａｙ Ｑｎ ｄｏ２ ６ ３ ， ｈｎ） Ｐｖ ｒ ｉ
ｏ ｏ ｔ ｇｂ ｏ ． ｆ ａｉ ｕ ｙ ｌ ｆ ｎ
Ｋｅ ｒ ： ｉｈ ｐｅ ｓ ｒ ａｂ ｇ ｌ ｔ ｇ ｕ ； ｎ ｐ ｒ ｎ ａａｉｎ ｐ ｏ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｈｇ － ｒｓｕ ｅｇ ｓ ａ ；ｉ ｉ － ｐ ￣ａ ｓ ｏ ； ｏ ｔｔ — ｒ ｍｏｉ ｆｎ ｔ ｏ ｏ
ｇｅ ｔｒ ｒｆ ｈ ｓ ｘｅ ｄ ｄ ｔｅａ ｐ ｉａｉｎ ｓｏ ｅｏ ａ ｂ ｇ ， ｎ ｏｖ ｄｔｅｄｆ ｃ ｌ ｆｎ ｕ ｃｅ ｔ ｕ ｍｅｇｎ ｅ ｔ ｒ ａｅ ａ ａ ｔｎ ｅ ｐ ｌ ｔ ｃ ｐ ｆ ｓ ａ ｓ ａ ｄｓｌ ｅ ｉ ｉｕｔ ｏ ｓ ｆ ｉｎ ｂ ｒ ｉｇｄ ｐ ｈ ｄ ｔ ｅ ｈ ｃ ｏ ｇ ｈ ｆ ｙ ｉ ｉ ｓ
随着我国港 口建设事业 的发展 ．深水泊位 的 建设越来越多 。在深水泊位码 头的建设 中，巨型 沉箱工艺 ，因其水下工作量少 ，一 次性 出水 ，施 工速度快 ，码头 的整体稳定性 好等优 点 ，在重力 式码头 中，往往被优先考虑采用＿ １ Ｉ 。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
分 为 ２ 段 （９ 沉箱 标准段 ，２ 沉 箱过 渡段 ，２ ３ １个 个
个沉箱翼墙段 ） 。每个标 准段长为 １． ｍ，需要安 ４ ５ 装 １ 箱 ２ 个 ，２、３ 沉 箱 各 １个 ，尺 寸 为 沉 １ ｌ． １．ｍｘ６ ４ ４ｍ￣５ １．ｍ．单个 沉箱质量为 １ ７ ４ ７ ４ ７。 ７ ｔ
浅谈气囊助浮技术在搬运沉箱中的应用
４ ． １ 沉箱 溜放 前 的准备 助浮气囊、充气 等设 备以及民船等 船 只在沉 箱溜 放前 是要 准备好 的 ，并且 还 要保 证其 可 以正常运 行 ；将沉 箱从 平 台上 移 到塔 吊运行 的范 围 内 ，并在 沉箱 的预 埋 铁板 上焊 接上 气囊 拉环 。 将气 囊进行 充 气 ， 当达 到指 定 的压强 之后将 其按 照规 定好 的 位置 吊起 来 ，并用沉 箱外 部 的拉环 把它 固 定住。 ’ 在 全部气 囊安 装完 毕之 后 ，要 对沉 箱 封 仓盖 板 的密封性 和进 水孔 、过 水孔 、 螺 栓孔 的工 作状 态进 行检 查 ，之后要 挂好 软梯。然后把沉箱移到斜架车上，并将其 准 备 溜放 。准备 好空 压机 和对应 的风 管 ， 并 放在 民船 上备 用 ；如果 天气 、风浪 等都 符 合 要 求 ， 可 以 通过 浮漂 把 空 压 机风 管 拴 好 留待备 用 ，在沉 箱起 浮的地 点通 过 民 船 向四个角 的方 向放 置 四 口锚 ，下锚 距离 大 约在 １ ０ ０ 米 ，并 将锚 缆端 头拴 好浮 漂待 用 ，而 且 民船 上 的所有 相关 工作 人员 要穿 好救 生衣 随 时待命 。 ４ ． ２沉箱 注水 压载 、连接 气囊 在 准 备 工 作 做 好 之 后 ，根 据 先 前 技 术人 员计 算 的压水 数据 ，起 重人 员开 始进 行 压 水 。在 沉 箱 注水 时 ， 民船 靠 近 沉 箱 把 风管连 接到 气囊 各充气 口 ，并且 通过 连 接 的气压 表来 检查 处 于底 层 的气囊 内的气 压是 否在 指定 压强 的范 围之 内 ；还 要检 查 各拉 带是 否在 正确 的位 置上 。包括 检查 各 条拉 带 的均匀拉 紧性 ，是 否处 于正 确 的位 置 ，卡环 是不 是拧 紧 了以及气 囊 的漏 气 问 题等 。拴在 沉箱 顶 面的 吊环上拴 着 的是 四 角锚 缆 ，每条缆 绳要 有两 个人 进行看 护 ， 使其 随沉 箱 的移 动 收放缆 绳 。 ４ ． ３ 沉箱 起 浮 必须对所有气囊的充气情况和风管 、 拉带 、 压力 表 的运 行状 况进 行严 格 的检查 ， 并 对沉 箱 的压水 准确 值进行 复核 。在 确保 切运行 正 常后 ，继续 将沉 箱往 下溜 放 ， 直 到沉 箱达 到起 浮状态 。在 沉箱 起浮 后 ， 有 时还 会 由于其 他的 因素产 生偏 移 ，使斜 架车上还有沉箱的 １ 个或 ２个角。这个时 候我们可以通过调整气囊的气压来实现沉 箱 的平衡 。而且在 气囊 气压 进行 调整 时 ， 要注意的一点是 ：给低位的气囊充气之前 要先 对高 位 的气 囊进 行 少量 的放气 。 因为 气囊 所形 成 的浮力力 臂 比较 大 ，所 以调 整 沉箱的偏斜也可以采用给气囊充放气的方 法 以改变 气囊 的浮力 力矩 来进 行 ，这种 方
气囊在港口工程施工中的应用
渐成熟Ｉ 。它 以使用灵 活方便 ，造价低 ，能够解 决传统工艺中难 以解决的技术难题而被许多施工
单位所认可。
１ 顶升气囊
斤顶 时位置必须准确 、顶升 时各千斤顶操作必须 同步 、顶升时间长等缺点 ， 操作起来非常繁琐。
１ 气囊顶升冲砂工艺 ． ２
此工艺 预先在沉箱预制 台座上按照气囊顶升
以 ２ ０ 沉箱为例 ，使用 ８ ０ｔ ５ 条气囊进行平移
出运 ，气囊 底部 的荷载 约 ２ ０ｋ ／ ０ Ｎｍ，采用 ２ ０ｃ ｍ 厚混凝土地面即能够满足承载力要求 。
顶顶升坑进行 的特殊处理 。以 ２５０ 沉箱 为例 ， ０ ｔ 使用 ３ １ 条 ．ｍ直径的顶升气囊 ，每条气囊底部承 ０
设置轨道梁 、钢轨 、平移滑车等沉箱 出运 的复杂
工艺 。更重要 的是解决 了对搭岸结构及乘潮上岸
架 ，无需冲砂 ，既节省 了造价 ，叉解决 了预制场 的污染难题。此工艺与 以上两种工艺 比较 ，优点
如下 ：
要求高 的缺点 ，提高了上岸效率。
２１ ．对地基承载力要求低 ，受力均匀
Hale Waihona Puke １ ）对地基承载力要求低。利用混凝土顶升沟 及盖板 ，可以解决 因为地基 承载能力低而对千斤
需要进行地基处理而直接在地面上浇注混凝土。 ２ ）受力均匀 。气囊顶 升时 因为荷 载分布 均
箱需要 ３ 天时间，在 冲砂过程中预制场污染严重。
１ 利用地沟盖板进行气囊顶升工艺 ． ３
此 工艺是考虑 了以前 沉箱顶 升工 艺 的缺点 ，
对顶升工艺进行了创新。在施工沉箱预制台座时 。 设置 ２ ３道地沟作 为气囊塞入通道 ，并在地沟上 ～
后从地 沟放置 千斤顶 ，利用 千斤顶将沉 箱顶升 。 以 ２ ０ 沉箱 为例 ，需要使 用 ５ ０ 以上的千斤 ０ｔ ５ ０ ｔ
超高压气囊在大型沉箱出运中的应用与分析
１１ ３
与气囊直径 Ｄ和气囊工作高度 日有关 ， 气囊受压变
形后 ， 其截面可视作 由直径为 日的 ２个半 圆和长度 为 、 Ⅳ的方型组成 。根据沉箱平面尺寸 、 底膜工字
钢 间距 及工 作高 度 要 求 ， 次沉 箱 平 移选 择 直 径 Ｄ 本
：
０． ａ＝４ ７ ｔ ３ ＭＰ ０ ：
所 需 气 囊 的数 量：Ｎ ｏ＝Ｋ ×Ｇ Ｆ ＝１ ３× ／ ．
２０ ０ｔ ４ ７ｔ ６ ６根 ７根 ； ８ ／ ０ ＝ ．
因平移 转换 时实 际受力气 囊数 量 比正常状 态少 １ ， 根 故取 Ｎ＝８根 ；
数量， 当地 的 自然 环境 、 文 地 质 条 件 ， 够取 得 的 水 能
作原理比较相似 ， 在沉箱底部与地面之间垫若干个 气囊并充气顶升起沉箱 ， 通过外力牵引沉箱使气囊 向前滚动， 从而使沉箱产生移动 ， 达到搬运沉箱的 目 的。气囊 与地 面 为面接触 ， 受力 面积 大且 相对均 匀 ，
气囊 出运 沉箱 的工作 原理 与滚筒 搬运 重物 的工
船坞或土坞制造并出运 ； 在场地上 的台座制造 ， ③
利用座底浮坞作为运载工具 ， 运载沉箱 出运 ； ④在 场地上的台座制造 ， 利用半潜驳作为运载工具 ， 运载 沉箱 出运 ； ⑤在岸壁台座上 制造 ， 用大 吨位起重船 吊运 。对 于选 择何 种 方式 出运 ， 与沉 箱 结 构尺 寸 及
囊为柔软弹性体 ， 在使用过程中其形状受多种因素 影 响而 改变 ， 载面积 与承载 力也 相应 变化 ， 承 当沉箱 底 面和 地 面处于水 平 时 ， 在 构件 下 的气 囊 的 横截 压
面呈正 扁 圆形 ， 囊 的承载力 可参 见表 １ 气 。
２ ３ 摩 擦 系数 ．
超大型沉箱出运技术研究
超大型沉箱出运技术研究摘要：当前，重力式码头已经在我国得到了广泛的应用，作为我国码头的一个主要组成部分，对其施工进行分析和研究有重要意义。
在沉箱码头施工过程中，沉箱的安装质量直接影响着码头的质量。
现以实际工程为例对重力式码头沉降施工技术进行探讨。
随着大型、深水型码头的建设比例不断增加，对沉箱的应用也越来越多。
由于沉箱可以降低水下工程量，具有施工速度快、一次性出水快、码头稳定性和整体性好等优点。
基于此，本文对重力式码头沉箱的施工技术进行探讨。
关键词：重力式码头；沉箱安装；质量控制1 工程概况福鼎大元当陆岛交通码头工程位于福建省福鼎市店下镇大元当村，为新建500t 客货码头泊位一个及相应配套设施，年设计吞吐量6 万t、客4 万人次；新建接线路1km，等级为三级。
码头平台采用突堤式布置，结构采用重力式沉箱，长65m、宽15m，码头平台通过引堤和后方陆域相连接，引堤长20m、宽15m，码头面高程4.7m，码头前沿设计底标高为-7.35m，基床顶面高程-7.80m，沉箱座落在基床上，本工程共需沉箱15 个。
详见码头总平面布置图(图1）。
2 工程特点本工程共需沉箱15 个，其中CX1 型沉箱12 个，长×宽×高=15.00m×4.95m×7.0m，单件沉箱约重310t；CX2 型沉箱3 个，长×宽×高=15.00m× 4.95m×5.70m，单件沉箱约重270t。
沉箱顶高程-0.8m，而施工水域设计低水位为0.43m，沉箱安装后顶部无法出水，沉箱需要进行水上安装。
针对以上情况，采用现场建预制场预制沉箱，沉箱出运采用气囊出运至临时斜坡道平台，用500t 起重船吊运至安装现场(斜坡道到安装现场比较近），直接进行安装的施工方案。
3 预制场地布置根据工程地处海域条件、施工进度、成本等实况，沉箱必须安排在现场预制。
场地布置力求节本、高效、安全。
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摘要气动系统以绿色环保、良好的操控性能等优点广泛应用于生产诸领域，特别是基于气囊的沉箱出运技术，在大型构件搬运中占有越来越重要的地位。
面对港口建设对大型构件顶升搬运的旺盛需求，气动顶升搬运大型构件系统创新设计的研究与应用对我国港口的现代化建设具有十分重要的现实意义。
本文针对这一问题，深入探索、研究和开发利用气囊进行构件顶升、构件陆上水平搬运、构件下水、水上构件浮运和安装等一系列的水工工程的系统设计与作业规程。
这一科研项目的开发应用，极大地促进大型构件安装方法的发展，在水工工程中充分发挥良好效益。
除了陆上水平搬运预制构件之外，还可以根据气囊的特点，在构件通过斜坡下水、水上浮运和安装构件等施工过程中发挥气囊的作用，而这些方面，目前国内外均没有深入的探索研究和成熟的施工工艺，因此，研究开发的工作难度较大，但价值很高。
一旦研究形成成套的施工技术后，将得到积极的经济效益和社会效益，有力地促进水工工程施工技术的发展。
综合多个工程项目的实践情况，高压气囊搬运沉箱技术的应用是非常成功的。
该技术是一项技术先进、经济实用的工程技术。
解决了大型沉箱的陆上运输和上驳的技术难题，也为在现场建造大型沉箱预制场扫除了关键的技术障碍，使远离大型港口预制厂的地区建造深水重力式码头的设想成为现实。
从经济角度来看，采用高压气囊搬运大型沉箱技术可使重力式沉箱结构的码头建设成本大幅度降低；从沉箱预制直到安装，其费用仅为其他方案的60%～85%。
它的应用也大大降低了利用轨道平车运输沉箱上船的技术难度和工程费用。
根据该技术特点和经济成本方面的优势，可推广应用至码头工程的其他大型预制构件的搬运，以及其他行业的重型构件、设备的陆上搬运或装驳。
因此，高压气囊搬运大型沉箱技术具有很好的应用和发展前景。
关键词：气囊搬运；沉箱；顶升；系统AbstractThe Pneumatic system due to his green environmental protection，good operation and many other good performances is widely applied to many various domains of production. The technology of transporting caisson by using ballonet is becoming more and more important in the heavy and large-volume component transporting recent years. In order to satisfy the demand of the heavy and large-volume component transporting in harbor construction, it is realistic and important to study and improve the design of the system of transporting by using the method of ballonet lifting.The present paper analyzed and summarized the present situation of the heavy and large-volume components transport which is used in the domestic and foreign，there are many insufficient ，such as the bad compatibility and the higher cost，needed to be proved. Based on the extensive research of the domestic and foreign actuality of lifting and conveying of the heavy and large- volume components，combined with the existing achievements of transporting caisson by using ballonet，the concepts of pneumatic lifting and conveying system is creatively put forward in this paper for the land transporting according to the system theory. By using the method of function analysis ，this paper mainly studies the Pneumatic lifting，transporting and synchronal control system. The model of the system structure is built up，the function o the system is defined and the relative subsystems are also built up.Pneumatic lifting subsystem and transporting subsystem are the key parts of this system. They are related with the operational capability and reliability of the system. As the vital part，the ballonet group is the key of the system design. By the methods of theory analysis and experimental study，the arrangement of ballonet group and the are model and parameters of ballonets are founded in this paper. At the same time，The design method of traction equipment and its arrangement is also founded. The Control subsystem relates to the operation capability of the whole system，and is the backbone of all other functions. According the demand of the heavy and large-volume components transporting ，the DSP system of electro motor，frequency controller is used to realized the synchronization control.In addition，it can also react on component launching through slope，component float conveying and installation according to the characteristics of the air chamber construction. There is still little success and technique both in domestic and oversea，so，Perfect construction will obtain active economic and society benefits，Which will accelerate the underwater engineering technique progress.Keywords：heavy and large-volume components；ballonet group；lifting ; transporting system目录摘要 (1)目录 (3)第一章绪论 (6)1.1本课题的理论意义和应用价值 (6)1.2我国大型构件常用陆地上的顶升搬运方法 (8)1.2.1千斤顶顶升大型构件 (8)1.2.2采用轨道滑车出运沉箱 (8)1.2.3 采用高压气囊搬运大型构件 (10)1.3国外大型构件和设备顶升搬运的现状 (10)1.4大型构件气囊搬运系统的提出 (12)1.4.1气动顶升搬运技术分析 (12)1.4.2大型构件气动顶升搬运系统的提出 (14)1.5 本文研究的主要内容 (15)第2章大型构件高压气囊搬运系统 (17)2.1 大型构件高压气囊搬运系统的功能 (17)2.1.1大型构件气动搬运系统的功能的界定 (17)2.1.2顶升功能分析 (18)2.1.3搬运功能分析 (18)2.1.4气动功能分析 (18)2.1.5检测功能分析 (19)2.2 高压气囊顶升与搬运系统的设计 (19)2.2.1顶升气囊集群布置方式的确定 (19)2.2.2气动顶升结构设计 (21)2.2.3 起重气囊的设计 (23)2.2.4 行走气囊布置方式的确定 (26)2.2.5 行走气囊的选用 (27)2.2.6 牵引系统设计 (31)2.3 气囊搬运实例分析 (32)2.3.1 箱梁搬运实例 (33)2.3.2 气动搬运沉箱实例 (36)2.4 本章小结 (39)第3章控制系统的规划与设计 (40)3.1 控制系统的任务与要求 (40)3.2 运动同步控制系统规划与设计 (41)3.2.1控制系统功能分析 (41)3.2.2 控制系统构成及工作原理 (42)3.2.3 电机变频控制器的DSP系统硬件的实现 (43)3.3 系统的控制模式和软件设计 (44)3.3.1 同步控制模式的建立 (44)3.3.2 主令电机控制模型的建立 (45)3.3.3 从动电机控制模型的建立 (46)3.3.4 转动惯量分析 (46)3.3.5 系统软件设计 (47)3.4 气源系统的功能分析 (47)3.5 本章小结 (47)第4章沉箱出运施工 (49)4.1箱涵陆上出运 (50)4.1.1气囊的选择 (50)4.1.2 牵引力 (51)4.1.3供气系统 (52)4.1.4箱涵移运稳定性 (52)4.1.5箱涵移运过程中的启动与制动 (52)4.1.6 移运中偏移的纠正措施 (52)4.1.7箱涵出运使用设备和配置 (53)4.1.8 风险分析与安全保障 (53)4.2 箱涵下水 (53)4.2.1 箱涵下水流程 (55)4.2.2人机配备 (57)4.2.3作业方法 (57)4.3 箱涵浮运 (59)4.3.1 概述 (59)4.3.2施工船机选择 (60)4.3.3施工工艺流程 (60)4.3.4 箱涵起浮试验和计算 (62)4.3.5箱涵浮运拖带力计算 (64)4.3.6 拖缆和拖轮选择 (64)4.3.7 浮运航道的选择 (65)4.3.8拖运要点 (66)4.4 箱涵的安装 (67)4.4.1人机配备 (67)4.4.2施工工艺流程 (67)4.4.3 作业方法 (67)4.5 本章小结 (69)第5章系统性能评价与结论 (70)5.1 系统性能评价 (70)5.1.1 安全可靠性 (72)5.1.2 适应性与操作性分析 (72)5.1.3 成本与场地利用率分析 (73)5.1.4系统的技术经济性分析 (73)5.2 结论与展望 (75)参考文献 (76)致谢 (78)第一章绪论1.1本课题的理论意义和应用价值随着我国综合国力的提高和融入世界进程的加快，港口建设快速蓬勃发展，码头建设越来越朝大泊位、深水泊位方向发展；同时，与之相适应的沉箱也逐渐向大型化发展，沉箱尺度规模越来越大，沉箱的自重、跨度和体积也越来越大。