桶式結構運輸出運工藝

秦　丹，黃鵬舉，劉曉曦

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

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桶式結構運輸出運工藝

秦丹1，黃鵬舉1，劉曉曦2

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

連云港港徐圩港區直立堤工程采用的新型無底桶式結構具有施工效率高、造價低、對環境影響小、占有資源少、結構新穎等特點，能適應日益外海化深水化的防波堤工程施工。文章介紹了新型無底桶式結構從預制場地到海上安裝位置的運輸出運工藝，對場內臺車運輸工藝、上駁氣囊運輸工藝、水上氣浮拖運工藝等多項關鍵施工技術進行闡述，可為同類型無底桶式結構項目施工提供參考和借鑒。

新型桶式結構；臺車；托盤；氣浮拖運

0　引言

連云港港徐圩港區東防波堤工程直立堤項目是新型桶式結構在國內的首次應用。該桶式結構為一桶多倉，作為基礎的下層桶有蓋無底。每一組桶式結構件由1個橢圓桶體和2個上部圓筒體組成；基礎桶體呈橢圓形，桶內通過隔板劃分9個隔倉（圖1）；2個上部圓筒體坐落在基礎桶的底板上，通過底板上的杯口圈梁連接[1-2]。該結構運輸工藝屬于新技術新工藝，安全控制難度較大。

圖1　桶式結構示意圖Fig.1　Sketch of the bucket-based structure

1　運輸工藝

桶式結構出運施工分為兩階段：陸上場內臺車、氣囊移運和水上桶體氣浮拖帶。

桶式結構場地內7號至1號相位移運采用臺車系統，1號相位至浮船塢移運采用臺車-氣囊轉換體系，后用超高壓氣囊搬運系統。場內移動包括臺車就位、頂升、移動。上船操作主要包括桶式結構頂升、縱向移動、上船。桶體出運時先拆除中間的活動底模板，拖入移動托盤和氣囊，用氣囊頂升后，卷揚機牽引托盤將桶式結構向碼頭移動和上船，桶體支墊后膠囊抽出運回。

水上運輸自出運碼頭到下潛坑使用半潛駁運輸，桶式結構出駁后采用氣浮拖運。

2　陸上運輸

陸上運輸施工工藝流程如圖2。

2.1臺車移運

臺車承載按滿載3 200 t設計，臺車高度為950～1 100 mm。兩側臺車頂升著力點位于縱隔墻底部，隔墻中心間距6.5 m。兩側采用雙軌道，軌道間距0.8 m，軌道頂部與大板頂平。

臺車使用前對臺車進行進廠驗收，仔細檢查臺車。桶體下層混凝土達到設計強度后拆除中間底模，使用起重設備把臺車吊運至桶體出運的生產線，啟動電源，把臺車開進要出運的桶體底部，開啟泵站同步頂升桶體5～10 cm，使桶體脫離兩側底模，而后臺車拖帶桶體以1 m/min的速度向前移動。到達轉換臺座（即每條生產線的1號臺座）后啟動液壓系統緩慢降落，把桶體結構落在兩側固定底座上，把臺車開回（圖3）。

2.2氣囊移運

桶體底部用托盤輔助搬運，托盤長32 m，寬15 m，厚0.72 m，托盤沿生產線縱向移動使用氣囊作業。

用卷揚機將托盤拖運到桶式結構正下方，就位時注意托盤中心和桶式結構中心吻合。

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

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

現場指揮人員檢查氣囊就位無誤后，指令連接供氣管道并啟動空壓機，由桶式結構中間向兩側對氣囊進行充氣，當氣囊起重高度為0.4 m條件下，將桶體結構整體頂升約5 cm（此時托盤頂標高距地面高程為0.4+0.71=1.11 m＞固定底模頂標高距地面高度0.06 m，可將兩側直線段的固定底模板拆除并拖出）。

工作前檢查整個供氣系統，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。氣囊充氣時設專人指揮，統一發令，使氣囊同步頂升桶式結構，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，馬上停止頂升過程，調整頂升高度，四周頂升高度一致后，繼續作業，再同時頂升。直至達到頂升高度，停止頂升作業，保證桶式結構的四周頂升高度一致，頂升后兩側底模使用手拉葫蘆整體拖出。

半潛駁調水靠岸，甲板高程與碼頭前沿高程一致，開始通過牽引系統、氣囊將桶式結構往半潛駁上牽引上船。在拖運過程中，及時減少壓倉水，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水，以調整駁船；同時要控制桶式移動和停放位置，保持桶式結構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。

3　水上氣浮拖運

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。桶體結構下水后，向桶體的隔倉內充氣，桶內氣體處于受壓狀態，氣體壓力使桶體內外形成水位差，桶壁形成的浮力和桶內氣體形成的氣浮力使桶體浮于水面上，調整桶體內的充氣量使桶體平衡。由于桶體采用單桶多倉鋼筋混凝土結構，當結構在波浪、潮流等外力作用下發生傾斜時，各個隔倉提供的浮力會發生變化，重力產生傾斜力矩，浮力產生扶正力矩，當扶正力矩大于傾斜力矩時桶體具有平衡恢復能力[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

桶體在預制場使用氣囊搬運到半潛駁上，選擇合適的天氣條件駁運至施工現場，到達現場后根據提前下好的定位浮漂進行下錨駐位。

操作平臺在預制廠完成安裝（圖6），桶體頂部設置鋼管支架，人工配合擰緊固定螺栓。將操控平臺上帶有編號的9根金屬軟管與相應的桶體上的接口對接。連接后進行檢查，保證接口氣閉嚴密，編號對應正確。

圖6　操作平臺圖Fig.6　Operating deck

安裝真空泵，并將真空泵與相應的管道連接，將各控制線路與自動化控制系統連接，調試自動化控制系統。

控制平臺的操作人員實驗性的將空壓機按編號依次打開充氣，桶式結構上的指揮人員檢驗相應編號膠管內氣體流動是否正常。發現異常時，應安排專人對膠管及管件連接處檢查和維修。全部正常后，可關閉空壓機，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輸至下潛坑通過GPS進行拋錨定位，定位完成后通過打水砣測水深確認位置正確，拖帶桶式結構的起重船與半潛駁對頭定位拋錨，連接桶式結構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構之間的拖帶纜繩，操作人員檢查管道及閥門連接情況。

3.4半潛駁下潛

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

下潛過程中檢查各閥門排氣是否正常，如發現管道堵塞情況應處理后重新施工。用手感覺氣體排放完成后關閉所有水、氣閥門。

閥門關閉后控制纜繩人員就位，實施第2次下潛，第2次下潛時潮位不得低于3 m，下潛過程中安排專人觀察桶體是否存在漏氣現象，控制室人員觀察氣壓變化，待桶體下潛至吃水7.5 m時停止下潛，拉緊拖帶船舶與桶體拉環之間的纜繩，充氣船靠近桶體，連接充氣船與操作平臺之間的氣管。而后繼續下潛至施工浮運吃水，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

氣浮穩定后，開動起重船錨機緩慢將桶式結構移出半潛駁（圖7（a）），移動過程中緩慢加力，同時收縮塔樓上與半潛駁連接的繩纜，控制桶式結構，確保拖輪緩慢并平穩的將桶式結構牽出半潛駁。長途拖帶時待結構完全移出半潛駁并進入基槽后，連接后方控制船和后方控制纜，桶式結構上的施工人員將半潛駁的4根控制纜松開，由半潛駁上的人員收回。短途拖帶時待桶式結構進入基槽后后方直接通纜至定位駁。

而后拖帶起重船拖運桶式結構拉錨移位，緩慢駛向安裝基槽，移動過程中測量人員通過自動系統實時報告桶體位置，指揮人員根據測量數據控制桶體在基槽內移動。

拖航過程中通過抽排氣保持桶體浮游吃水，拖航速度不大于2 kn。安排2條交通船在兩側觀察吃水深度，并隨時報告操作平臺調度人員，調度人員根據平衡狀況指揮操作人員進行人工干預調平。

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

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

4　結語

1）場內采用車移運安全性高、效率快。桶體出運安裝每月20個以上，涉及臺座間桶體移運多達60余次，移動距離2 100余m，頻次高、運輸距離長；對比常規氣囊移運，臺車移運具有一次性投入快、施工準備時間短、移動速度快、穩定性高、安全性大等特點。

2）桶體上駁采用氣囊移運適用于不同規格性能的半淺駁，實用性強。

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

[1]中交第三航務工程勘察設計院有限公司.連云港港徐圩港區直立式結構東防波堤工程初步設計[R].2012. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Preliminary design of the east up-right breakwater project in Xuwei,Lianyungang Port[R]. 2012.

[2]中交第三航務工程局有限公司.連云港徐圩港區直立式結構東防波堤工程施工項目（DZL-SG2標段）試驗段監測檢測報告[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.井字內壁圓形沉箱浮游穩定計算法[J].水運工程，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.數字模型法計算沉箱浮游穩定[J].中國港灣建設，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

江蘇省科技支撐計劃項目（BE2013663）；江蘇省交通運輸科技項目（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管理、研究工作。E-mail：qf7522646@126.com