淺談氣囊助浮技術在搬運沉箱中的應用

摘 要：本文介紹了氣囊助浮技術的主要原理是利用氣囊充氣后所具有的浮力、將氣囊助浮和傳統助浮工具以鋼浮筒為例進行了分析比較得出氣囊助浮技術的多項優點，簡介了搬運沉箱的助浮設計要點和氣囊助浮搬運沉箱的工藝流程及其注意事項等內容，并展望了氣囊助浮的應用領域前景。

關鍵詞：氣囊助浮；沉箱；搬運

中圖分類號：U653 文獻標識碼：A

1 概述

我國港口建設逐漸擴大規模，立足于向深水化發展，一般沉箱的下水分為船塢進水自浮、滑道下水和利用半潛駁，但大型重力式碼頭的單個沉箱可達千噸以上，致使沉箱等重型構件的搬運成為難題。若使用已有的碼頭前沿預制，其大型起重設備儲運、安裝的工藝已不適應工程施工的需要，而使用滑道下水等方法又受到投資成本、場地等的限制，比如滑道末端有效水深只可溜放吃水深度在13m內的沉箱，若超過13m，則無法滿足沉箱吃水要求。鑒于此種情況下，為了突破大型沉箱運輸的技術難題，提高市場競爭力，國內外已有的實踐經驗表明，運用氣囊助浮搬運沉箱的技術切實可行，利用氣囊助浮可以減小吃水深度，滿足運輸要求，從而解決大型沉箱運輸的難題。

2 氣囊助浮搬運沉箱技術

氣囊助浮搬運沉箱技術是利用氣囊充氣可產生較大的浮力，將其捆綁在沉箱上的專用吊鼻上，可以產生與鋼浮筒等其他助浮用具相同的助浮效果。氣囊較輕，可以人工搬運，安裝方便，而將沉箱助浮完成后，直接拉出銷子即可拆卸氣囊，操作簡單，因此漸漸被推廣應用。傳統的鋼浮筒助浮沉箱出運方法的優點是堅硬、牢固，但質量過大，且施工難度大，需要預設固定鐵件，增加進排水系統、外部電源等要求，且難于水下拆除，比較費工麻煩。而氣囊質量小，安裝和拆卸便捷，塔吊或吊機即可完成，通過閥門充放氣工作，且無需外部電源，成本低廉，制作時間短而使用壽命長。氣囊助浮技術不僅應用于港口、碼頭搬運沉箱，由于其優點顯著，我國在起吊著名的“南海一號”時，就運用了氣囊助浮這一技術，利用充足氣的氣囊產生的浮力，用起吊裝置將沉箱移到全潛駁上，從而打撈成功。

3 沉箱的助浮設計

船塢最大水深減去富裕水深即為沉箱的吃水深度，據此計算出搬運沉箱所需助浮浮力，計算沉箱的重心位置、重力大小等因素，設計氣囊所需數量和規格大小，考慮氣囊性能等因素。同時在正式起浮前需進行試驗，觀察沉箱的浮起深度是否達到施工設計的要求，如不合可再進行修改。

4 氣囊助浮搬運沉箱下水工藝

4.1 沉箱溜放前的準備

助浮氣囊、充氣等設備以及民船等船只在沉箱溜放前是要準備好的，并且還要保證其可以正常運行；將沉箱從平臺上移到塔吊運行的范圍內，并在沉箱的預埋鐵板上焊接上氣囊拉環。將氣囊進行充氣，當達到指定的壓強之后將其按照規定好的位置吊起來，并用沉箱外部的拉環把它固定住。在全部氣囊安裝完畢之后，要對沉箱封倉蓋板的密封性和進水孔、過水孔、螺栓孔的工作狀態進行檢查，之后要掛好軟梯。然后把沉箱移到斜架車上，并將其準備溜放。準備好空壓機和對應的風管，并放在民船上備用；如果天氣、風浪等都符合要求， 可以通過浮漂把空壓機風管拴好留待備用，在沉箱起浮的地點通過民船向四個角的方向放置四口錨，下錨距離大約在100米，并將錨纜端頭拴好浮漂待用，而且民船上的所有相關工作人員要穿好救生衣隨時待命。

4.2 沉箱注水壓載、連接氣囊

在準備工作做好之后，根據先前技術人員計算的壓水數據，起重人員開始進行壓水。在沉箱注水時， 民船靠近沉箱把風管連接到氣囊各充氣口，并且通過連接的氣壓表來檢查處于底層的氣囊內的氣壓是否在指定壓強的范圍之內；還要檢查各拉帶是否在正確的位置上。包括檢查各條拉帶的均勻拉緊性，是否處于正確的位置，卡環是不是擰緊了以及氣囊的漏氣問題等。拴在沉箱頂面的吊環上拴著的是四角錨纜，每條纜繩要有兩個人進行看護，使其隨沉箱的移動收放纜繩。

4.3 沉箱起浮

必須對所有氣囊的充氣情況和風管、拉帶、壓力表的運行狀況進行嚴格的檢查，并對沉箱的壓水準確值進行復核。在確保一切運行正常后，繼續將沉箱往下溜放，直到沉箱達到起浮狀態。在沉箱起浮后，有時還會由于其他的因素產生偏移，使斜架車上還有沉箱的1個或2個角。這個時候我們可以通過調整氣囊的氣壓來實現沉箱的平衡。而且在氣囊氣壓進行調整時，要注意的一點是：給低位的氣囊充氣之前要先對高位的氣囊進行少量的放氣。因為氣囊所形成的浮力力臂比較大，所以調整沉箱的偏斜也可以采用給氣囊充放氣的方法以改變氣囊的浮力力矩來進行，這種方法有很高靈敏度，而且方便、快捷、準確。

4.4 沉箱吊浮和儲存

在調整平衡沉箱后，要對其四角是否已經全部浮起進行確認，確認后松開下風纜，以在下風面使拖輪可以靠近沉箱，將纜繩在沉箱一角的吊環上拴好，或著下圍纜通過拖輪把沉箱拖到吊浮點或儲存場位置，把斜架車拖回岸邊。

4.5 沉箱搬運和拆卸

當氣囊帶著沉箱起浮后，一定不可以在浮運區和儲存場將氣囊拆卸，必須帶著氣囊一塊拖運到安裝的地方，對沉箱進行直接安裝。在沉箱拖運到安裝現場后，用錨纜和拖輪把沉箱固定好位置，然后潛水員下水把氣囊放氣并留有少量氣體，此時氣囊里殘存的少量氣體可以使氣囊漂浮在水面上。拆卸完之后，可以連接好氣囊，并用民船把氣囊拖回岸邊收好。打開注水閥門，可將沉箱坐落在定好位的基礎上。

5 氣囊助浮工藝要求

（1）正式施工前對所有工作人員進行安全、技術交底的工作。（2）施工中所用的所有數據只有經過兩人復核以及主管領導的審查、批準后才可以實施。（3）在使用前要對所有氣囊的各個部位和配件的質量進行檢查，有無安全隱患等。（4）綁在氣囊上的拉帶必須是平整地，以保證氣囊受力均勻。（5）確保氣囊拖運過程中可隨時補氣，在沉箱拖運過程中需有隨航專用民船裝載充氣設備護航。（6）所有氣囊在充氣時同時均勻，氣壓范圍在指定壓強的大小左右。（7）為保證拉環焊接的承受能力，一定要達到質量要求，外邊緣要進行修整、磨邊處理。（8）氣囊在使用過程中，要注意安全，防止被利器損傷以導致漏氣，發證安全事故。

結語

由于氣囊助浮技術日新月異的發展，其應用范圍越來越廣。由于沉箱重量的提高對搬運造成了困難，原來滑車拖運工藝等沉箱搬運技術已不是最經濟適用的方法，需要尋找一種更為簡單經濟的方法代替，而氣囊助浮技術成為新的選擇。由于氣囊其質量輕，體積小，便于攜帶，成本低廉，安裝和拆卸簡單等顯著優勢，而更為施工單位接受，更用于碼頭的護舷和氣囊輔助打撈工作中等應用范圍，如上文提到的利用氣囊助浮技術打撈“南海一號”的成功實例。氣囊助浮便于水上、水下操作，尤其在深水作業時不必像浮筒一樣考慮水下抗壓強度，因此氣囊助浮技術在未來必有更好的前景。

參考文獻

[1]韓邦峰.氣囊在港口工程施工中的應用[J].水運工程，2006（03）：90-92.