桶式结构运输出运工艺

秦　丹，黄鹏举，刘晓曦

（1.中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，江苏连云港222044；2.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海200032）



桶式结构运输出运工艺

秦丹1，黄鹏举1，刘晓曦2

（1.中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，江苏连云港222044；2.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海200032）

连云港港徐圩港区直立堤工程采用的新型无底桶式结构具有施工效率高、造价低、对环境影响小、占有资源少、结构新颖等特点，能适应日益外海化深水化的防波堤工程施工。文章介绍了新型无底桶式结构从预制场地到海上安装位置的运输出运工艺，对场内台车运输工艺、上驳气囊运输工艺、水上气浮拖运工艺等多项关键施工技术进行阐述，可为同类型无底桶式结构项目施工提供参考和借鉴。

新型桶式结构；台车；托盘；气浮拖运

0　引言

连云港港徐圩港区东防波堤工程直立堤项目是新型桶式结构在国内的首次应用。该桶式结构为一桶多仓，作为基础的下层桶有盖无底。每一组桶式结构件由1个椭圆桶体和2个上部圆筒体组成；基础桶体呈椭圆形，桶内通过隔板划分9个隔仓（图1）；2个上部圆筒体坐落在基础桶的底板上，通过底板上的杯口圈梁连接[1-2]。该结构运输工艺属于新技术新工艺，安全控制难度较大。

图1　桶式结构示意图Fig.1　Sketch of the bucket-based structure

1　运输工艺

桶式结构出运施工分为两阶段：陆上场内台车、气囊移运和水上桶体气浮拖带。

桶式结构场地内7号至1号相位移运采用台车系统，1号相位至浮船坞移运采用台车-气囊转换体系，后用超高压气囊搬运系统。场内移动包括台车就位、顶升、移动。上船操作主要包括桶式结构顶升、纵向移动、上船。桶体出运时先拆除中间的活动底模板，拖入移动托盘和气囊，用气囊顶升后，卷扬机牵引托盘将桶式结构向码头移动和上船，桶体支垫后胶囊抽出运回。

水上运输自出运码头到下潜坑使用半潜驳运输，桶式结构出驳后采用气浮拖运。

2　陆上运输

陆上运输施工工艺流程如图2。

2.1台车移运

台车承载按满载3 200 t设计，台车高度为950～1 100 mm。两侧台车顶升着力点位于纵隔墙底部，隔墙中心间距6.5 m。两侧采用双轨道，轨道间距0.8 m，轨道顶部与大板顶平。

台车使用前对台车进行进厂验收，仔细检查台车。桶体下层混凝土达到设计强度后拆除中间底模，使用起重设备把台车吊运至桶体出运的生产线，启动电源，把台车开进要出运的桶体底部，开启泵站同步顶升桶体5～10 cm，使桶体脱离两侧底模，而后台车拖带桶体以1 m/min的速度向前移动。到达转换台座（即每条生产线的1号台座）后启动液压系统缓慢降落，把桶体结构落在两侧固定底座上，把台车开回（图3）。

2.2气囊移运

桶体底部用托盘辅助搬运，托盘长32 m，宽15 m，厚0.72 m，托盘沿生产线纵向移动使用气囊作业。

用卷扬机将托盘拖运到桶式结构正下方，就位时注意托盘中心和桶式结构中心吻合。

气囊利用装载机牵引，在托盘下穿入气囊，气囊摆放整齐、外露长度一致、相互平行（图4）。

图4　气囊平面布置示意图Fig.4　Plane layout of gasbags

现场指挥人员检查气囊就位无误后，指令连接供气管道并启动空压机，由桶式结构中间向两侧对气囊进行充气，当气囊起重高度为0.4 m条件下，将桶体结构整体顶升约5 cm（此时托盘顶标高距地面高程为0.4+0.71=1.11 m＞固定底模顶标高距地面高度0.06 m，可将两侧直线段的固定底模板拆除并拖出）。

工作前检查整个供气系统，保证满足要求。检查及安装顶升气囊的气压表，充气嘴部位安装牢固。气囊充气时设专人指挥，统一发令，使气囊同步顶升桶式结构，各条气囊气压均衡。如有顶升速度不一致、气压不均衡的情况，马上停止顶升过程，调整顶升高度，四周顶升高度一致后，继续作业，再同时顶升。直至达到顶升高度，停止顶升作业，保证桶式结构的四周顶升高度一致，顶升后两侧底模使用手拉葫芦整体拖出。

半潜驳调水靠岸，甲板高程与码头前沿高程一致，开始通过牵引系统、气囊将桶式结构往半潜驳上牵引上船。在拖运过程中，及时减少压仓水，减小船体荷载，每有一条气囊压上半潜驳总指挥都通知驳船反抽压仓水，以调整驳船；同时要控制桶式移动和停放位置，保持桶式结构的纵横轴线与半潜驳甲板的纵横轴线尽量吻合，误差控制在10 cm以内。

3　水上气浮拖运

3.1桶体气浮原理及拖带工艺流程

气浮拖带工艺流程如图5。桶体结构下水后，向桶体的隔仓内充气，桶内气体处于受压状态，气体压力使桶体内外形成水位差，桶壁形成的浮力和桶内气体形成的气浮力使桶体浮于水面上，调整桶体内的充气量使桶体平衡。由于桶体采用单桶多仓钢筋混凝土结构，当结构在波浪、潮流等外力作用下发生倾斜时，各个隔仓提供的浮力会发生变化，重力产生倾斜力矩，浮力产生扶正力矩，当扶正力矩大于倾斜力矩时桶体具有平衡恢复能力[3-4]。

图5　气浮拖带工艺流程图Fig.5　Process flow diagram of floating hauling

3.2桶体驳运

桶体在预制场使用气囊搬运到半潜驳上，选择合适的天气条件驳运至施工现场，到达现场后根据提前下好的定位浮漂进行下锚驻位。

操作平台在预制厂完成安装（图6），桶体顶部设置钢管支架，人工配合拧紧固定螺栓。将操控平台上带有编号的9根金属软管与相应的桶体上的接口对接。连接后进行检查，保证接口气闭严密，编号对应正确。

图6　操作平台图Fig.6　Operating deck

安装真空泵，并将真空泵与相应的管道连接，将各控制线路与自动化控制系统连接，调试自动化控制系统。

控制平台的操作人员实验性的将空压机按编号依次打开充气，桶式结构上的指挥人员检验相应编号胶管内气体流动是否正常。发现异常时，应安排专人对胶管及管件连接处检查和维修。全部正常后，可关闭空压机，等待下一步气浮施工。

3.3船舶站位

桶体上船后由半潜驳运输至下潜坑通过GPS进行抛锚定位，定位完成后通过打水砣测水深确认位置正确，拖带桶式结构的起重船与半潜驳对头定位抛锚，连接桶式结构和半潜驳四角的系船柱上的控制缆绳，连接起重船与桶式结构之间的拖带缆绳，操作人员检查管道及阀门连接情况。

3.4半潜驳下潜

根据半潜驳抽排水性能不同提前下潜确保潮水涨至平潮时拖带出驳，确认排水排气阀门保持打开状态，半潜驳开始第1次下潜，各桶体第1次下潜如下吃水时停止下潜。

下潜过程中检查各阀门排气是否正常，如发现管道堵塞情况应处理后重新施工。用手感觉气体排放完成后关闭所有水、气阀门。

阀门关闭后控制缆绳人员就位，实施第2次下潜，第2次下潜时潮位不得低于3 m，下潜过程中安排专人观察桶体是否存在漏气现象，控制室人员观察气压变化，待桶体下潜至吃水7.5 m时停止下潜，拉紧拖带船舶与桶体拉环之间的缆绳，充气船靠近桶体，连接充气船与操作平台之间的气管。而后继续下潜至施工浮运吃水，桶体浮起，工人拉紧四角控制缆绳，防止桶体撞向半潜驳墙体。

3.5气浮拖带

气浮稳定后，开动起重船锚机缓慢将桶式结构移出半潜驳（图7（a）），移动过程中缓慢加力，同时收缩塔楼上与半潜驳连接的绳缆，控制桶式结构，确保拖轮缓慢并平稳的将桶式结构牵出半潜驳。长途拖带时待结构完全移出半潜驳并进入基槽后，连接后方控制船和后方控制缆，桶式结构上的施工人员将半潜驳的4根控制缆松开，由半潜驳上的人员收回。短途拖带时待桶式结构进入基槽后后方直接通缆至定位驳。

而后拖带起重船拖运桶式结构拉锚移位，缓慢驶向安装基槽，移动过程中测量人员通过自动系统实时报告桶体位置，指挥人员根据测量数据控制桶体在基槽内移动。

拖航过程中通过抽排气保持桶体浮游吃水，拖航速度不大于2 kn。安排2条交通船在两侧观察吃水深度，并随时报告操作平台调度人员，调度人员根据平衡状况指挥操作人员进行人工干预调平。

定位船提前就位，待桶体距离安装位置300 m时，定位船通缆到桶体，由拖带船舶和定位船共同移动桶体，见图7（b）。

图7　桶体拖带工艺示意图Fig.7　Bucket hauling technology

4　结语

1）场内采用车移运安全性高、效率快。桶体出运安装每月20个以上，涉及台座间桶体移运多达60余次，移动距离2 100余m，频次高、运输距离长；对比常规气囊移运，台车移运具有一次性投入快、施工准备时间短、移动速度快、稳定性高、安全性大等特点。

2）桶体上驳采用气囊移运适用于不同规格性能的半浅驳，实用性强。

3）海上浮运采用双船拖带可靠性高，桶体移动方向受控，可保证桶体始终处于基槽内，保证桶体浮运安全性。

[1]中交第三航务工程勘察设计院有限公司.连云港港徐圩港区直立式结构东防波堤工程初步设计[R].2012. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Preliminary design of the east up-right breakwater project in Xuwei,Lianyungang Port[R]. 2012.

[2]中交第三航务工程局有限公司.连云港徐圩港区直立式结构东防波堤工程施工项目（DZL-SG2标段）试验段监测检测报告[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]董中亚.井字内壁圆形沉箱浮游稳定计算法[J].水运工程，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]陈朝阳.数字模型法计算沉箱浮游稳定[J].中国港湾建设，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

江苏省科技支撑计划项目（BE2013663）；江苏省交通运输科技项目（2013Y20）

秦丹（1981—），男，江苏东海人，工程师，从事港口与航道工程管理和技术管理、研究工作。E-mail：qf7522646@126.com