气囊搬运重件工法

气囊搬运重件工法

中交第四航务工程局有限公司

中交第三航务工程局有限公司

（执笔人：陈华盛、伊左林、冯国耀、吕黄、郑韶真）

1．前言

随着现代港口建设向深水型大吨位码头发展，重力式码头结构的构件越来越大，小的数百吨重至几千吨。因起重设备的能力有限，解决大吨位构件的出运及吊装问题，是现代大型深水港口建设必须解决的技术问题。1996年在深沪港采用气囊搬运500t沉箱取得初步成功，随后在多个工地施工中，采用该工艺出运了大批从500t至3000多t的构件，使该工艺更趋成熟。目前，已发展到采用气囊搬运工艺，直接将数千吨的大型构件搬运上半潜驳或浮船坞，以便构件进行浮游安装。大型构件的出运、安装不再依赖于大型起重设备。并且该工艺投资少，操作简便、安全可靠，具有很好的发展前景。该工艺获交通部1998年科学技术进步三等奖，并在其后的推广应用中多次获中港集团、中港第四航务工程局的科技进步奖。

2．工法特点

2.1不需要大型专业预制厂和大型起重设备，就可以对数百吨至数千吨的构件进行出运或转堆，也可以直接出运上驳，设备投入简单，只需几台常用的设备，如卷扬机、空气压缩机等及若干条气囊，工程成本低，工期得以保证。

2.2无需占用较长的码头岸线。与采用在已有的码头或护岸前沿预制、大型起重设备出运或滑道下水的工艺比较，采用气囊搬运工艺可将施工所占用的水域、岸线减小至最低限度。

2.3气囊可到专业生产厂订购，而且可制成不同长度及不同工作压力，以适应各种规格构件的需要, 气囊可以修补,使用寿命长。

2.4气囊作用于构件底板及地面的面积大，对构件的支撑力小，不易损伤构件，对场地要求不高。

2.5操作简便、安全可靠,只需对气囊充气，顶升重件，开启牵引系统，即可实现沉箱的水平移动。气囊是柔软弹性体，其受力变形的缓冲作用保证了构件搬运过程的安全。

2.6可以作小角度转向及90°转向，适合各种不规则的施工场地。

3．适用范围

3.1适用于没有大型起重设备，远离基地的临时预制场进行出运或转堆大型混凝土构件。

3.2在没有大型起重船的情况下,可将大型构件直接运上半潜驳或浮船坞，以便构件进行浮游安装。

3.3对于底板面积偏小，如无底大圆筒,需在构件底部安放托板或设置临时底板，增大与气囊的接触面积，以适用本工法。

3.4气囊搬运重物对场地要求不高，不需设置混凝土地面，一般的码头面，简易二灰稳定路面或经压实处理的砂滩，只要平整无尖锐物均适合。

3.5气囊搬运场地布置成长条型，具体长度和宽度以构件预制数量和施工工期而定，场地前面是出运码头、滑道、沙滩。水深视工程船舶（起重船、半潜驳或浮船坞）或构件吃水深度而定，当场地的坡度在0.5%以上时，必须设置溜尾系统，在后面平衡设置卷扬机拉住重物，以防重物自动下滑造成倾翻事故。

3.6预制混凝土构件采用活动底模板，底模可用工字钢并排设置，工字钢之间距离必须保证能放入气囊，工字钢之间填满砂并密实，底模板离地最小高度不应小于0.3m。最大高度不应大于0.5m （视构件重量与气囊举升力而定）。

4．工艺原理

气囊搬运重物原理类似于滚筒搬运重物的原理，不同的是滚筒是刚性的，工作时作圆周运动，而气囊是柔性的，工作时呈扁圆形，如坦克的履带一样运动。施工时，在需要搬动的构件下面，放置若干个无气的圆柱型胶囊，胶囊充气后将构件顶升，通过卷扬设备平衡牵引构件或托板,气囊滚动使构件水平移动。

5．施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

气囊出运工艺流程图如图5.1所示。

图5.1 气囊出运施工工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 准备工作

检查供气系统和牵引系统，清扫出运通道并对场地进行整平，检查清理构件内腔积水、底部的尖锐物及边角有无棱角突出。

5.2.2 放入气囊

在构件底部放入气囊，注意排列整齐，相互平行，每条气囊的轴线与移动方向垂直，并在重件底部用红漆标上支垫线及气囊行走控制刻度标识。连接供气管路，连接牵引系统。

5.2.3 充气

启动空压机同时向各个气囊充气，充气速度应均匀、缓慢，以免气囊压力突然升高。当充气压力达到预定顶升压力的80%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充气，使压力基本一致，然后继续充气，直至构件离开支承木。将气囊的进气阀关闭，停止供气。

5.2.4 拆除支撑物

先在构件周边安放临时支座，以确保安全，然后由操作人员先拆除支承枕木或其他支撑物，再将临时支座拆除。

5.2.5 调整高度

拆除所有的联接胶管，打开各个气囊的排气阀，进行缓慢放气。当气囊高度降至出运高度时，关闭排气阀。

5.2.6 牵引出运

在指挥人员的统一指挥下，启动牵引卷扬机，拉动构件缓慢向前移动。当构件前面空出1个气囊的间距时，停止牵引，塞入气囊，并充气到预定压力后，再重新牵引。当后面移出的气囊快要离开构件时，打开气阀排气、并运送到构件前面预定位置备用。重复以上步骤，直至将构件移到预定位置。

应特别注意，前后牵引不能同时受力，当下滑力大于前牵引力时，即构件会自动下滑时，前牵引钢丝绳必须处于松驰状态，靠后牵引钢丝绳使构件前移。反之，则前牵引受力，后牵引松驰。

5.2.7 就位存放

当构件到预定位置后，停止牵引。在构件底部垫上同样高度的支承枕木，然后所有气囊同时缓慢排气，构件平稳地落在支承枕木上。

5.2.8 取出气囊

待排气完毕，拖出气囊。即可进行下一个构件的出运。

5.2.9 转向

1、小角度转向

出运过程中需小角度转向时，通过将前面所塞入的气囊斜摆一定的角度，适当调整两边的牵引速度及牵引力，即可调整构件的出运方向，注意调整角度不应过大，以防损伤气囊。

2、90°转向

需90°转向时，可停止出运，在构件底部塞上支承枕木，放气后取出气囊，从构件另一侧重新穿入气囊，改变牵引方向重新出运即可。

5.2.10 构件上驳

构件上驳工艺与一般出运工艺一样，所不同的是前牵引系统设置在半潜驳或浮船坞上。通过调整压舱水量，使甲板与出运码头保持水平，构件就可以直接出运上驳，见图5.2.10。

图5.2.10 气囊出运沉箱上驳示意图

注：1 沉箱 2 浮船坞 3 出运码头

6．材料与设备

6.1 气囊

6.1.1 气囊的构造及规格

气囊可到专业生产厂家选配，其结构如图6.1.1-1所示,气囊囊体骨架材料为锦纶帘子布, 敷以橡胶等材料经过整体缠绕成型,囊咀为铝合金铸体，内管丝牙型号为G1"－2"，用户根据需要选用型号，规格见表6.1.1，长度可根据构件的底宽任意选择，通常选用直径为1.0m的高压气囊。