斜坡道出運(yùn)沉箱的方法
【專利摘要】斜坡道出運(yùn)沉箱的方法，屬于一種在無沉箱出運(yùn)專用船舶和設(shè)備情況下，利用氣囊完成沉箱出運(yùn)的施工方法。其特征在于包括以下步驟：1）沉箱出運(yùn)斜坡道設(shè)計(jì)與施工；2）出運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整備；3）臺(tái)座區(qū)平移；4）斜坡道上移動(dòng)。氣囊參與沉箱由陸上到水中轉(zhuǎn)移的全過程，無需大型沉箱出運(yùn)船舶參與，出運(yùn)通道無需特殊地基處理，僅利用氣囊和簡易混凝土斜坡道即可完成沉箱由陸上預(yù)制場至水中的轉(zhuǎn)移，具有施工成本低、簡便可行、安全可靠的積極效果。
【專利說明】斜坡道出運(yùn)沉箱的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣囊出運(yùn)沉箱的施工工藝，特別是屬于一種在無沉箱出運(yùn)專用船舶和設(shè)備情況下，利用氣囊完成沉箱出運(yùn)的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在港口工程施工工藝中，關(guān)于沉箱出運(yùn)應(yīng)用較多的工藝為利用氣囊陸上平移沉箱至浮船塢或半潛駁，再由浮船塢、半潛駁完成沉箱下水，或者，利用滑道結(jié)合斜架車完成沉箱下水。以上工藝中，利用浮船塢、半潛駁出運(yùn)沉箱需新建專業(yè)的沉箱出運(yùn)碼頭，且需要進(jìn)行大型船舶的調(diào)遣使用，施工成本較高；利用滑道結(jié)合斜架車工藝則需新建專用的滑道，且滑道的基礎(chǔ)需進(jìn)行特殊處理，同樣需花費(fèi)較大成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的即在于提供一種斜坡道出運(yùn)沉箱的方法，僅利用氣囊和簡易設(shè)施即可完成沉箱由陸上預(yù)制場至水中的轉(zhuǎn)移，以達(dá)到施工成本低、簡便可行、安全可靠的目的。
[0004]本發(fā)明所公開的斜坡道出運(yùn)沉箱的方法，其特征在于包括以下步驟:
1)、沉箱出運(yùn)斜坡道設(shè)計(jì)與施工
步驟1-1:建造沉箱出運(yùn)斜坡道，斜坡道頂端與沉箱預(yù)制場臺(tái)相接，斜坡道底端標(biāo)高為I?2小時(shí)時(shí)間段內(nèi)低潮位之上0.2?0.3米；斜坡道寬度為沉箱長度兩側(cè)各加寬2?4米；斜坡道坡度為5?6% ；
步驟1-2:開挖整理斜坡道底端外延、與拖運(yùn)通道相連的沉箱起浮坑渠，I?2小時(shí)時(shí)間段內(nèi)高潮位時(shí)坑渠的水深大于沉箱的浮游穩(wěn)定吃水；
2)、出運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整備
步驟2-1:由卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩及滑輪組構(gòu)成出運(yùn)系統(tǒng)，為沉箱出運(yùn)提供驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)力；沉箱捆綁鋼絲繩和制動(dòng)鋼絲繩的破斷拉力取安全系數(shù)為3?4 ;
3)、臺(tái)座區(qū)平移
步驟3-1:在沉箱預(yù)制場臺(tái)下設(shè)置頂升地溝，沉箱底部放置4?8條直徑I?1.5米的頂升氣囊和4?8條行走氣囊，利用頂升氣囊完成沉箱的頂升，通過行走氣囊及由卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、滑輪組構(gòu)成的出運(yùn)系統(tǒng)，完成沉箱由沉箱預(yù)制場臺(tái)到斜坡道頂端的平移；
4)、斜坡道上移動(dòng)
步驟4-1:利用步驟1-1所建的斜坡道，結(jié)合行走氣囊及步驟2-1所準(zhǔn)備的出運(yùn)系統(tǒng)，以沉箱的自重在斜坡道方向的分力作為沉箱位移的動(dòng)力，以出運(yùn)系統(tǒng)提供的輔助力為制動(dòng)力，進(jìn)行沉箱在斜坡道上的移動(dòng)；
步驟4-2:沉箱到達(dá)斜坡道末端后，解除上述出運(yùn)系統(tǒng)的制動(dòng)作用，利用沉箱自重在坡道方向的分力為動(dòng)力，自動(dòng)溜放至步驟1-2開挖整理的沉箱起浮坑渠，即完成沉箱下水；步驟4-3:隨潮位變化，當(dāng)沉箱起浮坑渠水深達(dá)到沉箱浮游穩(wěn)定吃水后，拖運(yùn)至沉箱安裝位置即可。[0005]本發(fā)明所公開的斜坡道出運(yùn)沉箱的方法，氣囊參與沉箱由陸上到水中轉(zhuǎn)移的全過程，無需大型沉箱出運(yùn)船舶參與，出運(yùn)通道無需特殊地基處理，僅利用氣囊和簡易混凝土斜坡道即可完成沉箱由陸上預(yù)制場至水中的轉(zhuǎn)移，具有施工成本低、簡便可行、安全可靠的積極效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖為本發(fā)明的工藝布置斷面圖。其中，
1，沉箱預(yù)制場臺(tái)；2，沉箱；3，氣囊；4，過渡段；5，斜坡道；6，水面；7，沉箱起浮坑渠護(hù)坡；8，沉箱起浮坑渠。
【具體實(shí)施方式】
[0007]附圖所示的實(shí)施例中，沉箱2整體尺寸為長X寬X高:21.25米X 13.675米Xll米，單重1610噸，干重吃水5.39米，浮游穩(wěn)定吃水5.49米。潮位時(shí)間在I?2小時(shí)時(shí)間段的高潮位為+4.6米考慮,低潮位為+0.5米。
[0008]沉箱預(yù)制場臺(tái)I標(biāo)高為+5.5米，即斜坡道頂端標(biāo)高同樣為+5.5米。斜坡道5底端標(biāo)高為+0.7米。斜坡道寬度為沉箱長度兩側(cè)各加寬約3米，共取28米。在該實(shí)施例中，為增加作業(yè)區(qū)域，沉箱預(yù)制場臺(tái)I與斜坡道5之間設(shè)置有水平的過渡段4，其標(biāo)高同樣為+5.5米。
[0009]為滿足沉箱浮游穩(wěn)定吃水，坡道底端沉箱起浮坑渠8的底面標(biāo)高為-2.0米，在潮位為+4.6米時(shí)，沉箱起浮位置的水深達(dá)到6.6米，可滿足沉箱的浮游穩(wěn)定吃水。
[0010]根據(jù)沉箱出運(yùn)系統(tǒng)的承受能力及沉箱的自重條件，斜坡道坡度為6%。即可滿足沉箱出運(yùn)系統(tǒng)安全系數(shù)3.5倍的要求，又能保證沉箱的下坡的速度控制在1-2米/分。坡度過陡，沉箱下坡道的速度及制動(dòng)系統(tǒng)的安全系數(shù)得不到保障，坡度過緩，沉箱在沿斜坡道方向的分力不足以牽引沉箱下坡。
[0011]上述的過渡段4，長10米，寬度28米，采用20厘米厚度水泥穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)；斜坡道5，采用厚度20厘米的C25混凝土結(jié)構(gòu)，長度80米，寬度28米；斜坡道5與沉箱起浮坑渠8之間為沉箱起浮坑渠護(hù)坡7，頂標(biāo)高+0.7米，底標(biāo)高-2.0米，寬度28米，采用拋填石渣并理坡而成。
[0012]下坡道時(shí)，沉箱底部最少有4條直徑1.2米的氣囊3，此時(shí)沉箱后沿的頂升高度控制在0.2米，前沿的頂升高度控制在0.6米。經(jīng)計(jì)算氣囊3與坡道的接觸總面積為129.16m2，斜坡道的承載力為0.13mPa。
[0013]經(jīng)計(jì)算，沉箱沿斜坡道方向的分力為943.98KN。沉箱沿斜坡道方向移動(dòng)時(shí)的摩擦力為157.50KN。總制動(dòng)力為786.30KN，單側(cè)制動(dòng)力為393.15KN。
[0014]出運(yùn)系統(tǒng)由卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩及滑輪組構(gòu)成。其中，沉箱捆綁鋼絲繩采用Φ65毫米(6X37)鋼絲繩，破斷拉力為1910.0ΚΝ，安全系數(shù)按3.5考慮，其允許拉力為545.71KN，大于單側(cè)制動(dòng)力393.15KN，可滿足使用要求。
[0015]制動(dòng)采用4倍滑輪組，制動(dòng)鋼絲繩采用Φ28毫米(6X37)鋼絲繩，破斷拉力417KN，安全系數(shù)按3.5考慮，計(jì)算其允許拉力為119.14KN，大于鋼絲繩所受拉力98.29KN，可滿足使用要求。[0016]牽引地錨采用預(yù)埋Q235型Φ60毫米圓鋼，于斜坡道坡肩向東35米埋設(shè)；斜坡道坡肩向西20米設(shè)牽引力為8噸的卷揚(yáng)機(jī)。地錨抗剪力310.86KN，所受拉力為100.63KN，安全系數(shù)為3.1，可滿足使用要求。
[0017]在沉箱預(yù)制臺(tái)上預(yù)留四條頂升氣囊地溝。頂升氣囊溝槽的分布充分考慮沉箱的頂升、出運(yùn)要求，沉箱使用4條頂升地溝。溝槽底部寬1.60米、深0.25米，溝蓋板寬1.94米、高0.3米。溝蓋板寬度應(yīng)小于溝蓋板槽寬3厘米，溝蓋板的承載力為20t/米2，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
[0018]頂升氣囊規(guī)格:直徑Φ I米，有效工作長度16.65米，設(shè)計(jì)工作壓力0.5mpa，試驗(yàn)壓力0.6mpa ;經(jīng)計(jì)算，氣囊實(shí)際工作壓力為0.319mpa，小于設(shè)計(jì)工作壓力，滿足使用要求。利用頂升氣囊將沉箱抬離地面0.28米后，墊上墊木，并預(yù)留出放置行走氣囊的位置，頂升氣囊放氣，使頂升地溝蓋板回位，放置行走氣囊，準(zhǔn)備進(jìn)行沉箱平移。
[0019]根據(jù)沉箱底面尺寸，行走氣囊選用縱移滾動(dòng)氣囊，有效長度為21.25米，總長度25米，設(shè)計(jì)出運(yùn)高度0.4米；使用6條行走氣囊。
[0020]經(jīng)計(jì)算，單條行走氣囊承載面寬度為0.942米，實(shí)際工作壓力為0.21mPa,小于額定工作壓力0.4mpa,可滿足要求。
[0021]工作過程中，首先由兩邊卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩結(jié)合滑輪組牽引沉箱前移，其后用兩部卷揚(yáng)機(jī)牽制。緩慢牽引沉箱前移，塞入第一個(gè)備用氣囊，充氣打壓至施工要求，再開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)牽引沉箱平移，塞入備用第二個(gè)氣囊充氣打壓至施工要求，并每次將滾出沉箱后方的氣囊用塔吊移至沉箱前側(cè)作為備用氣囊，重復(fù)以上操作，直至沉箱前移至斜坡道上預(yù)定位置。然后，拆除牽引系統(tǒng)，沉箱下坡道靠沉箱自身重力沿斜坡方向分力作為動(dòng)力，采用氣囊平移。
[0022]沉箱下斜坡道過程中，統(tǒng)一控制兩邊制動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的收放，以防止沉箱在平移過程中跑偏。如果沉箱在平移過程中跑偏，應(yīng)及時(shí)通過調(diào)整氣囊的擺放位置，從而調(diào)整沉箱的位置。
[0023]沉箱平移至斜坡道末端后，放松制動(dòng)鋼絲繩，調(diào)整氣囊，放氣至20厘米高度，前側(cè)底標(biāo)高+0.7米。對沉箱標(biāo)高進(jìn)行測量并記錄。
[0024]在等待潮水水面6上漲的過程中，受浮力影響，氣囊將抬升沉箱，每半小時(shí)測量沉箱高度，并及時(shí)對沉箱氣囊氣壓進(jìn)行調(diào)整，保持沉箱高度穩(wěn)定。
[0025]為使沉箱浮游穩(wěn)定，后倉可加水0.5米。
[0026]待潮水水面6漲至+4.0米時(shí)，逐漸放松制動(dòng)鋼絲繩，利用沉箱在斜坡道方向的分力使沉箱繼續(xù)向前移動(dòng)至沉箱底剩余2個(gè)氣囊位置，此時(shí)沉箱前端到達(dá)底標(biāo)高為-2.0米處，然后拆除鋼絲繩及滑輪組，待潮水水面達(dá)到+4.6米標(biāo)高，沉箱前端位置處水深達(dá)到6.6米，沉箱前端已起浮，利用拖輪拖帶沉箱，使沉箱后端徹底脫離斜坡道，沉箱起浮完成，由拖輪沿拖運(yùn)通道將沉箱拖至沉箱存放場進(jìn)行存放。
【權(quán)利要求】
1.一種斜坡道出運(yùn)沉箱的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)、沉箱出運(yùn)斜坡道設(shè)計(jì)與施工: 步驟1-1:建造沉箱(2)出運(yùn)斜坡道(5)，斜坡道頂端與沉箱預(yù)制場臺(tái)(I)相接，斜坡道底端標(biāo)高為I?2小時(shí)時(shí)間段內(nèi)低潮位之上0.2?0.3米；斜坡道寬度為沉箱長度兩側(cè)各加寬2?4米；斜坡道坡度為5?6% ； 步驟1-2:開挖整理斜坡道底端外延、與拖運(yùn)通道相連的沉箱起浮坑渠(8)，I?2小時(shí)時(shí)間段內(nèi)高潮位時(shí)坑渠的水深大于沉箱的浮游穩(wěn)定吃水； 2)、出運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整備: 步驟2-1:由卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩及滑輪組構(gòu)成出運(yùn)系統(tǒng)，為沉箱出運(yùn)提供驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)力；沉箱捆綁鋼絲繩和制動(dòng)鋼絲繩的破斷拉力取安全系數(shù)為3?4 ; 3)、臺(tái)座區(qū)平移: 步驟3-1:在沉箱預(yù)制場臺(tái)下設(shè)置頂升地溝，沉箱底部放置4?8條直徑I?1.5米的頂升氣囊和4?8條行走氣囊，利用頂升氣囊完成沉箱的頂升，通過行走氣囊及由卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、滑輪組構(gòu)成的出運(yùn)系統(tǒng)，完成沉箱由沉箱預(yù)制場臺(tái)到斜坡道頂端的平移； 4)、斜坡道上移動(dòng): 步驟4-1:利用步驟1-1所建的斜坡道，結(jié)合行走氣囊及步驟2-1所準(zhǔn)備的出運(yùn)系統(tǒng)，以沉箱的自重在斜坡道方向的分力作為沉箱位移的動(dòng)力，以出運(yùn)系統(tǒng)提供的輔助力為制動(dòng)力，進(jìn)行沉箱在斜坡道上的移動(dòng)； 步驟4-2:沉箱到達(dá)斜坡道末端后，解除上述出運(yùn)系統(tǒng)的制動(dòng)作用，利用沉箱自重在坡道方向的分力為動(dòng)力，自動(dòng)溜放至步驟1-2開挖整理的沉箱起浮坑渠，即完成沉箱下水； 步驟4-3:隨潮位變化，當(dāng)沉箱起浮坑渠水深達(dá)到沉箱浮游穩(wěn)定吃水后，拖運(yùn)至沉箱安裝位置即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜坡道出運(yùn)沉箱的方法，其特征在于，所述的斜坡道頂端與沉箱預(yù)制場臺(tái)(I)相接是通過兩者之間水平的過渡段(4)實(shí)現(xiàn)的。
【文檔編號(hào)】E02D15/08GK103774672SQ201210416440
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月27日
【發(fā)明者】胡順建, 解冬, 韓邦峰, 胡小文, 徐帥 申請人:山東港灣建設(shè)集團(tuán)有限公司