斜坡道出运沉箱的方法
【专利摘要】斜坡道出运沉箱的方法，属于一种在无沉箱出运专用船舶和设备情况下，利用气囊完成沉箱出运的施工方法。其特征在于包括以下步骤：1）沉箱出运斜坡道设计与施工；2）出运系统设计与整备；3）台座区平移；4）斜坡道上移动。气囊参与沉箱由陆上到水中转移的全过程，无需大型沉箱出运船舶参与，出运通道无需特殊地基处理，仅利用气囊和简易混凝土斜坡道即可完成沉箱由陆上预制场至水中的转移，具有施工成本低、简便可行、安全可靠的积极效果。
【专利说明】斜坡道出运沉箱的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气囊出运沉箱的施工工艺，特别是属于一种在无沉箱出运专用船舶和设备情况下，利用气囊完成沉箱出运的施工方法。
【背景技术】
[0002]目前在港口工程施工工艺中，关于沉箱出运应用较多的工艺为利用气囊陆上平移沉箱至浮船坞或半潜驳，再由浮船坞、半潜驳完成沉箱下水，或者，利用滑道结合斜架车完成沉箱下水。以上工艺中，利用浮船坞、半潜驳出运沉箱需新建专业的沉箱出运码头，且需要进行大型船舶的调遣使用，施工成本较高；利用滑道结合斜架车工艺则需新建专用的滑道，且滑道的基础需进行特殊处理，同样需花费较大成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的即在于提供一种斜坡道出运沉箱的方法，仅利用气囊和简易设施即可完成沉箱由陆上预制场至水中的转移，以达到施工成本低、简便可行、安全可靠的目的。
[0004]本发明所公开的斜坡道出运沉箱的方法，其特征在于包括以下步骤:
1)、沉箱出运斜坡道设计与施工
步骤1-1:建造沉箱出运斜坡道，斜坡道顶端与沉箱预制场台相接，斜坡道底端标高为I?2小时时间段内低潮位之上0.2?0.3米；斜坡道宽度为沉箱长度两侧各加宽2?4米；斜坡道坡度为5?6% ；
步骤1-2:开挖整理斜坡道底端外延、与拖运通道相连的沉箱起浮坑渠，I?2小时时间段内高潮位时坑渠的水深大于沉箱的浮游稳定吃水；
2)、出运系统设计与整备
步骤2-1:由卷扬机、钢丝绳及滑轮组构成出运系统，为沉箱出运提供驱动或制动力；沉箱捆绑钢丝绳和制动钢丝绳的破断拉力取安全系数为3?4 ;
3)、台座区平移
步骤3-1:在沉箱预制场台下设置顶升地沟，沉箱底部放置4?8条直径I?1.5米的顶升气囊和4?8条行走气囊，利用顶升气囊完成沉箱的顶升，通过行走气囊及由卷扬机、钢丝绳、滑轮组构成的出运系统，完成沉箱由沉箱预制场台到斜坡道顶端的平移；
4)、斜坡道上移动
步骤4-1:利用步骤1-1所建的斜坡道，结合行走气囊及步骤2-1所准备的出运系统，以沉箱的自重在斜坡道方向的分力作为沉箱位移的动力，以出运系统提供的辅助力为制动力，进行沉箱在斜坡道上的移动；
步骤4-2:沉箱到达斜坡道末端后，解除上述出运系统的制动作用，利用沉箱自重在坡道方向的分力为动力，自动溜放至步骤1-2开挖整理的沉箱起浮坑渠，即完成沉箱下水；步骤4-3:随潮位变化，当沉箱起浮坑渠水深达到沉箱浮游稳定吃水后，拖运至沉箱安装位置即可。[0005]本发明所公开的斜坡道出运沉箱的方法，气囊参与沉箱由陆上到水中转移的全过程，无需大型沉箱出运船舶参与，出运通道无需特殊地基处理，仅利用气囊和简易混凝土斜坡道即可完成沉箱由陆上预制场至水中的转移，具有施工成本低、简便可行、安全可靠的积极效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]附图为本发明的工艺布置断面图。其中，
1，沉箱预制场台；2，沉箱；3，气囊；4，过渡段；5，斜坡道；6，水面；7，沉箱起浮坑渠护坡；8，沉箱起浮坑渠。
【具体实施方式】
[0007]附图所示的实施例中，沉箱2整体尺寸为长X宽X高:21.25米X 13.675米Xll米，单重1610吨，干重吃水5.39米，浮游稳定吃水5.49米。潮位时间在I?2小时时间段的高潮位为+4.6米考虑,低潮位为+0.5米。
[0008]沉箱预制场台I标高为+5.5米，即斜坡道顶端标高同样为+5.5米。斜坡道5底端标高为+0.7米。斜坡道宽度为沉箱长度两侧各加宽约3米，共取28米。在该实施例中，为增加作业区域，沉箱预制场台I与斜坡道5之间设置有水平的过渡段4，其标高同样为+5.5米。
[0009]为满足沉箱浮游稳定吃水，坡道底端沉箱起浮坑渠8的底面标高为-2.0米，在潮位为+4.6米时，沉箱起浮位置的水深达到6.6米，可满足沉箱的浮游稳定吃水。
[0010]根据沉箱出运系统的承受能力及沉箱的自重条件，斜坡道坡度为6%。即可满足沉箱出运系统安全系数3.5倍的要求，又能保证沉箱的下坡的速度控制在1-2米/分。坡度过陡，沉箱下坡道的速度及制动系统的安全系数得不到保障，坡度过缓，沉箱在沿斜坡道方向的分力不足以牵引沉箱下坡。
[0011]上述的过渡段4，长10米，宽度28米，采用20厘米厚度水泥稳定土结构；斜坡道5，采用厚度20厘米的C25混凝土结构，长度80米，宽度28米；斜坡道5与沉箱起浮坑渠8之间为沉箱起浮坑渠护坡7，顶标高+0.7米，底标高-2.0米，宽度28米，采用抛填石渣并理坡而成。
[0012]下坡道时，沉箱底部最少有4条直径1.2米的气囊3，此时沉箱后沿的顶升高度控制在0.2米，前沿的顶升高度控制在0.6米。经计算气囊3与坡道的接触总面积为129.16m2，斜坡道的承载力为0.13mPa。
[0013]经计算，沉箱沿斜坡道方向的分力为943.98KN。沉箱沿斜坡道方向移动时的摩擦力为157.50KN。总制动力为786.30KN，单侧制动力为393.15KN。
[0014]出运系统由卷扬机、钢丝绳及滑轮组构成。其中，沉箱捆绑钢丝绳采用Φ65毫米(6X37)钢丝绳，破断拉力为1910.0ΚΝ，安全系数按3.5考虑，其允许拉力为545.71KN，大于单侧制动力393.15KN，可满足使用要求。
[0015]制动采用4倍滑轮组，制动钢丝绳采用Φ28毫米(6X37)钢丝绳，破断拉力417KN，安全系数按3.5考虑，计算其允许拉力为119.14KN，大于钢丝绳所受拉力98.29KN，可满足使用要求。[0016]牵引地锚采用预埋Q235型Φ60毫米圆钢，于斜坡道坡肩向东35米埋设；斜坡道坡肩向西20米设牵引力为8吨的卷扬机。地锚抗剪力310.86KN，所受拉力为100.63KN，安全系数为3.1，可满足使用要求。
[0017]在沉箱预制台上预留四条顶升气囊地沟。顶升气囊沟槽的分布充分考虑沉箱的顶升、出运要求，沉箱使用4条顶升地沟。沟槽底部宽1.60米、深0.25米，沟盖板宽1.94米、高0.3米。沟盖板宽度应小于沟盖板槽宽3厘米，沟盖板的承载力为20t/米2，采用钢筋混凝土结构。
[0018]顶升气囊规格:直径Φ I米，有效工作长度16.65米，设计工作压力0.5mpa，试验压力0.6mpa ;经计算，气囊实际工作压力为0.319mpa，小于设计工作压力，满足使用要求。利用顶升气囊将沉箱抬离地面0.28米后，垫上垫木，并预留出放置行走气囊的位置，顶升气囊放气，使顶升地沟盖板回位，放置行走气囊，准备进行沉箱平移。
[0019]根据沉箱底面尺寸，行走气囊选用纵移滚动气囊，有效长度为21.25米，总长度25米，设计出运高度0.4米；使用6条行走气囊。
[0020]经计算，单条行走气囊承载面宽度为0.942米，实际工作压力为0.21mPa,小于额定工作压力0.4mpa,可满足要求。
[0021]工作过程中，首先由两边卷扬机通过钢丝绳结合滑轮组牵引沉箱前移，其后用两部卷扬机牵制。缓慢牵引沉箱前移，塞入第一个备用气囊，充气打压至施工要求，再开动卷扬机牵引沉箱平移，塞入备用第二个气囊充气打压至施工要求，并每次将滚出沉箱后方的气囊用塔吊移至沉箱前侧作为备用气囊，重复以上操作，直至沉箱前移至斜坡道上预定位置。然后，拆除牵引系统，沉箱下坡道靠沉箱自身重力沿斜坡方向分力作为动力，采用气囊平移。
[0022]沉箱下斜坡道过程中，统一控制两边制动卷扬机的收放，以防止沉箱在平移过程中跑偏。如果沉箱在平移过程中跑偏，应及时通过调整气囊的摆放位置，从而调整沉箱的位置。
[0023]沉箱平移至斜坡道末端后，放松制动钢丝绳，调整气囊，放气至20厘米高度，前侧底标高+0.7米。对沉箱标高进行测量并记录。
[0024]在等待潮水水面6上涨的过程中，受浮力影响，气囊将抬升沉箱，每半小时测量沉箱高度，并及时对沉箱气囊气压进行调整，保持沉箱高度稳定。
[0025]为使沉箱浮游稳定，后仓可加水0.5米。
[0026]待潮水水面6涨至+4.0米时，逐渐放松制动钢丝绳，利用沉箱在斜坡道方向的分力使沉箱继续向前移动至沉箱底剩余2个气囊位置，此时沉箱前端到达底标高为-2.0米处，然后拆除钢丝绳及滑轮组，待潮水水面达到+4.6米标高，沉箱前端位置处水深达到6.6米，沉箱前端已起浮，利用拖轮拖带沉箱，使沉箱后端彻底脱离斜坡道，沉箱起浮完成，由拖轮沿拖运通道将沉箱拖至沉箱存放场进行存放。
【权利要求】
1.一种斜坡道出运沉箱的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)、沉箱出运斜坡道设计与施工: 步骤1-1:建造沉箱(2)出运斜坡道(5)，斜坡道顶端与沉箱预制场台(I)相接，斜坡道底端标高为I?2小时时间段内低潮位之上0.2?0.3米；斜坡道宽度为沉箱长度两侧各加宽2?4米；斜坡道坡度为5?6% ； 步骤1-2:开挖整理斜坡道底端外延、与拖运通道相连的沉箱起浮坑渠(8)，I?2小时时间段内高潮位时坑渠的水深大于沉箱的浮游稳定吃水； 2)、出运系统设计与整备: 步骤2-1:由卷扬机、钢丝绳及滑轮组构成出运系统，为沉箱出运提供驱动或制动力；沉箱捆绑钢丝绳和制动钢丝绳的破断拉力取安全系数为3?4 ; 3)、台座区平移: 步骤3-1:在沉箱预制场台下设置顶升地沟，沉箱底部放置4?8条直径I?1.5米的顶升气囊和4?8条行走气囊，利用顶升气囊完成沉箱的顶升，通过行走气囊及由卷扬机、钢丝绳、滑轮组构成的出运系统，完成沉箱由沉箱预制场台到斜坡道顶端的平移； 4)、斜坡道上移动: 步骤4-1:利用步骤1-1所建的斜坡道，结合行走气囊及步骤2-1所准备的出运系统，以沉箱的自重在斜坡道方向的分力作为沉箱位移的动力，以出运系统提供的辅助力为制动力，进行沉箱在斜坡道上的移动； 步骤4-2:沉箱到达斜坡道末端后，解除上述出运系统的制动作用，利用沉箱自重在坡道方向的分力为动力，自动溜放至步骤1-2开挖整理的沉箱起浮坑渠，即完成沉箱下水； 步骤4-3:随潮位变化，当沉箱起浮坑渠水深达到沉箱浮游稳定吃水后，拖运至沉箱安装位置即可。
2.根据权利要求1所述的斜坡道出运沉箱的方法，其特征在于，所述的斜坡道顶端与沉箱预制场台(I)相接是通过两者之间水平的过渡段(4)实现的。
【文档编号】E02D15/08GK103774672SQ201210416440
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月27日 优先权日:2012年10月27日
【发明者】胡顺建, 解冬, 韩邦峰, 胡小文, 徐帅 申请人:山东港湾建设集团有限公司