气囊助浮安装预制箱涵技术与研究

2018-01-07 00:37李虎高朱金民
珠江水运 2017年23期
关键词:取水口箱涵安装

李虎高+朱金民

摘 要:华润海丰电厂取水口引水箱涵因无法进行全部干法施工,需要进行部分箱涵先预制,后出运安装,而受箱涵安装通道狭窄,通道水深较浅,起重船回旋区域狭小,吃水深度不够等因素制约,无法利用起重船助浮安装箱涵。而气囊搬运箱涵技术,几乎不受场地限制,且重量轻,安装和拆卸方便快捷,便于运输,成本低,可以减小吃水深度,故考虑采用气囊助浮,出运并进行安装。

关键词:取水口 气囊 助浮 箱涵 出运 安装

1.工程概况

厂址位于广东省汕尾市海丰县小漠镇的东南部。取水口箱涵工程分现浇段和安装段,安装段箱涵长度共计140m,由24节箱涵组成,包括6个沉箱式取水头箱涵和18节进水箱涵。取水头箱涵单个重约900t,进水箱涵包括15米进水双孔标准箱涵10个,单个自重约603t,截面尺寸9.5m*5.5m,三通式箱涵2个,自重约455t,接头箱涵6个,自重约为180t和305t,本文以15米双孔标准箱涵为例进行阐述。

受现场施工场地条件限制,原设计图纸取水箱涵接泵房60m长度范围内实行干法施工,需要开挖基坑并在临海侧形成围堰。待干法施工完成后,需将围堰拆除,根据施工图纸结合现场情况,安装段开挖范围为60m×140m范围内进行,开挖采用抓斗式挖泥船配备两艘1200m3开底驳,基床底标高开挖至-8.0m左右,基床标高-7.2m。

2.方案比选

2.1起重船助浮安装

若采用起重船出运安装施工,需要起重船、半潜驳、拖轮、平板驳、吊机等设备,与此同时其他工序交叉施工,参与施工船机设备多,各船布缆易交叉,相互干扰大。且因箱涵吨位较大,需租赁大型起重船舶设备,增加工程成本。

取水口分#1、#2引水箱涵,引水箱涵在开挖基坑的两侧,故起重船安装时,吊车中线需与箱涵中线对齐,以500t起重船参数为例,吊重为500吨,主勾水上吊高为60m,舷外跨距为30m,主勾间距4m。船长60.3m,型宽26m,型深5m,满载船艏吃水1.8m,船艉吃水3.8m。而#1、#2箱涵内侧距离最小30m,箱涵宽9.5m,基坑总宽度60m,故箱涵外侧至基坑边线距离5.5m,箱涵安装轴线距基坑边线10.25m,起重船吊钩中线距船边线13m,故安装宽度不够。起重船回旋范围不够,此方案不可行。

2.2钢浮筒助浮安装

传统的钢浮筒助浮沉箱出运方法的优点是坚硬、牢固,但质量过大,且施工难度大,需要预设固定铁件,增加进排水系统、外部电源等要求,且难于水下拆除,比较费工麻烦。

2.3气囊助浮安装

气囊助浮出运安装技术是利用气囊充气产生浮力,产生与钢浮筒等其他助浮用具相同的助浮效果,气囊相对较轻,可用反铲配合搬运,而将沉箱助浮完成后,气囊拆卸操作简单。气囊通过阀门充放气,无需外部电源,成本低廉,制作时间短且使用寿命长。

综上所述,针对本项目的特点,结合实际情况,气囊助浮方案是优先考虑方案。

3.工前准备

3.1高压气囊的主要技术参数

本工程拟采用直径D=1.5m及1.8m,长度均为12m的两种气囊进行沉箱助浮及安装。

3.2下水平台及地锚布置

双孔箱涵预制平台标高-3m,同时作为出运平台。设计高潮水位+1.95m左右,设计低潮水位+0.22m左右,潮差为1.73m。后地锚布置于箱涵的预制平台后方,平行于海岸线每隔30m;前移地锚布置于海上驳船上,具体位置根据实际情况调整。

3.3定位器设置及测量放线

为便于箱涵在水下的定位,需加工制作定位器,以便精确安装箱涵。定位器由型钢制作而成,并在箱涵没水前焊接、安装完成。根据测量控制点坐标及已经安装的沉箱布置情况,于岸边布置测量控制点。

3.4预埋拉环

在箱涵两侧底部预埋挂气囊的拉环,拉环间距1.3m,每侧预埋11个,拉环预埋位置距箱涵底面0.5m。箱涵拖运前,需要在箱涵顶板四个点预埋直径80mm的圆钢拉环,预埋的拉环同时作为箱涵间对拉设备的预埋件。

4.施工流程、施工步骤及施工方法

4.1双孔箱涵气囊助浮出运安装工艺

潜水员配合挂后钢丝缆→驳船定位挂前牵引钢丝缆→箱涵内外气囊安装→气囊就位后充气→拉紧四角缆绳,等待高潮位→箱涵起浮,拖运至安装现场→箱涵在缆绳控制下定位→气囊放气,箱涵下沉→解除钢丝缆,安装对拉牵引设备→对拉箱涵,回收气囊。

4.2双孔箱涵起浮安装操作

(1)低潮位时,由潜水员将充半气的气囊依次拖运到箱涵内部,拖运到位后,气囊放气,自然下沉,底层平行布置两条直径1.5m氣囊,中层平行布置两条直径1.8m气囊,上层平行布置两条直径1.8m气囊。

(2)内部气囊分三层布置完成后,开始逐层充气,充气顺序由上到下依次充气。

(3)安装两侧外挂气囊时,潜水员预先将捆绑带安装在拉环上,然后将气囊拖运到捆绑带上,每侧各布置3条直径1.5m气囊。

(4)布置完外侧气囊后,气囊开始充气,充气时根据气囊膨胀状态随时调整各气囊气压,充气完成后,绑带自然锁紧,气囊固定牢固。

(5)在布置气囊的同时,钢丝缆也要同时安装,箱涵后方左右两侧各布置一台卷扬机,每台卷扬机的钢丝缆需要挂在箱涵顶板后方的预埋拉环上。驳船上船头和船尾的卷扬机也分别引出钢丝缆,挂在箱涵顶板前端的两个预埋拉环上。

(6)钢丝缆和气囊安装完成后,等待涨潮,当潮位达到+1.5m标高时,箱涵起浮,收紧前后缆。

(7)通过驳船的前缆牵引,陆地上的后缆松放,将起浮后的箱涵拖运到预定海域。

(8)箱涵到达预定海域后,技术人员开始指挥定位,同时将两侧外挂气囊依次放气,两侧气囊同时放气,以保证箱涵平衡,当两侧气囊放气完成时,箱涵刚好开始下沉。

(9)箱涵下沉到位后,潜水员将箱涵四角的钢丝缆解除,然后安装好对拉牵引设备。

(10)箱涵在对拉设备作用下,与前一段箱涵对接完成,经岸边测量员进行校核,潜水员水下检查安装精度符合规范后,最后进行气囊回收。

4.3双孔箱涵安全验算

(1)箱涵体积计算,经计算,箱涵体积为246.15m3。

(2)助浮气囊充气后箱涵起浮验算

经计算,箱涵被水淹没4.5m时(潮位到达+1.5m)开始起浮。水深达到4.5m时,淹没箱涵体积162.45m3,淹没直径1.8m气囊体积224m3,淹没直径1.5m气囊体积225m3,合计:611.45m3,淹没总体积可提供浮力为626.45t,气囊自重合计为22t,箱涵自重为603t。

626.45-22=604.45t≈603t,因此箱涵在淹没4.5m时可以自浮。

(3)箱涵下沉验算

经计算,箱涵两侧的6条气囊放气后,箱涵正好开始下沉,当需要重新起浮时,在两侧的气囊稍微充气即可。箱涵全部没入水中,淹没箱涵体积243.15m3,淹没直径1.8m气囊体积262.4m3,淹没直径1.5m气囊体积:90m3,合计:595.5m3。淹没总体积可提供浮力为610t,气囊自重合计为24t,箱涵自重为603t。箱涵需要重新起浮时,两侧气囊需提供627-610=17t,即两侧气囊各充三分之一条气囊的气,即可重新起浮。

4.4箱涵定位安装

箱涵拖运到预定海域后位置后,两侧气囊逐条放气,放气时由下往上的顺序放气,气囊放气的同时,负责箱涵定位的潛水员站在箱涵顶,在陆地测量员的指挥下,指挥气囊放气和定位。

当箱涵顶面与水面几乎平行,箱涵轴线与安装轴线几乎重合(箱涵顶上两根测杆同时处在安装轴线上),同时箱涵距前一段箱涵1米左右位置,两侧气囊同时放气,箱涵缓缓下沉到底,如需要调整,可通过充放两侧气囊实现重新起浮下沉,进行调位,如安装到位,可进行两侧气囊回收及箱涵顶钢丝缆解除工作。

钢丝缆解除后,再由潜水员安装对拉牵引设备,安装完成后,启动对拉设备,箱涵对接完成,即安装完成,最后进行剩余气囊回收工作。

5.气囊助浮工艺要求

(1)施工前对所有作业人员进行技术、安全交底。

(2)计算数据须经两人复核,并经主管领导审查、批准后方可实施。

(3)气囊在使用前,要严格检查各个部位及配件的质量均完好,发现问题,立即报告。

(4)拉带要平整的捆绑在气囊上,确保气囊受力均匀。

(5)两侧气囊应同时均匀充气。

(6)气囊在使用过程中,应防止被利器扎、割损伤、漏气。

(7)拉环焊接必须符合质量要求,外边缘必须修整、磨边。

6.工艺实施效果

经过采用气囊助浮出运安装箱涵的新工艺,使得华润海丰电厂取水口箱涵出运安装工作得以顺利完成,节约了经济成本,提高了安装效率,有着广泛推广的实际意义,本项目对箱涵安装区域狭小的项目有一定的借鉴意义,可应用于气囊助浮打捞工作,具有一定的社会效益。

参考文献:

[1].金毅,杨梅萍.大型预制构件水下高精度安装施工控制技术[J].大坝与安全,2011,(06): 29-36.[2017-09-25].

[2].余景良.大型预制沉箱钢筋安装施工质量控制[J].建筑技术开发.2011,38(01):29+47.[2017-09-25] .

[3].孙合军,姜涛.大型半圆体及齿形构件水下安装技术[J].

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