【正文】 的風(fēng)力，箱涵會發(fā)生搖擺。氣囊具有自穩(wěn)性，箱涵傾斜時，傾斜邊的氣囊與箱涵底部的接觸面積增大，氣囊給底部的作用力隨之增加，使箱涵恢復(fù)平衡。 箱涵下水箱涵下水是一個重要、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。箱涵下水的方法與縱(橫)移的過程類同，但要求高、難度大。本工程預(yù)制箱涵的水上運(yùn)輸采用氣囊浮運(yùn)。箱涵下水是一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)平均潮位高lm。修建下水坡道寬30m；長56m，其中水面以上長度約17m；坡度7，坡底標(biāo)高為－。箱梁移到坡道上，擺放好接應(yīng)氣囊，調(diào)整適當(dāng)?shù)臍鈮?，通過牽引把箱涵拖下水。箱涵下滑前面的接應(yīng)氣囊主要起支撐和減速作用，按坡度7，最大的構(gòu)件780噸，產(chǎn)生的下滑力達(dá)到95噸，但由于前邊接應(yīng)氣囊內(nèi)部剪切力和水阻力的作用，己經(jīng)抵消了大部分的力，后方只需考慮1%的牽引力進(jìn)行制動。為減少下滑力過大，亦可以調(diào)整氣囊的氣壓，使構(gòu)件的重心轉(zhuǎn)移，減少下滑力。一、起浮力計算 箱涵下水前應(yīng)進(jìn)行起浮能力計算。浮力計算和助浮氣囊布置：根據(jù)現(xiàn)場的水深條件，箱涵的吃水深度按3米控制。以此作為箱涵下水浮運(yùn)的主要控制指標(biāo)。詳見箱涵基本參數(shù)表4－4。表4－4 箱涵起浮力基本參數(shù)表箱涵類型斷面面 積(混凝土體積()重量(t)箱涵長(m)箱涵寬(m)箱涵高(m)箱涵體積()吃水深(m)助浮后吃水深(m)助浮力(t)箱涵件數(shù)三孔引水15368雙孔引水1532雙孔排水15349單孔引水15535單孔排水155354注：這里的吃水深是指箱涵中填充了氣囊后的。二、箱涵助浮氣囊布局設(shè)計考慮氣囊未能全部填滿空腔，表中的“助浮力”能使箱涵的吃水深度保持在3m位。在箱涵兩側(cè)分別用捆綁帶固定住助浮氣囊，箱涵兩側(cè)底部分別預(yù)埋8個拉環(huán)，其抗拉強(qiáng)度根據(jù)助浮力的大小設(shè)定在10～2OOkN，可用于固定氣囊，亦可用來牽引箱涵橫移、縱移；捆綁帶的抗拉強(qiáng)度不小于200kN，它可使多個氣囊捆在一起，氣囊充氣后，氣囊組會具有良好的剛性。具體見表4－5。 表4－5箱涵類型（t）助浮氣囊規(guī)格填充氣囊規(guī)格直徑（m）長度（m）體積()每側(cè)條數(shù)總數(shù)直徑（m）長度(m)每孔數(shù)量總數(shù)三孔引水291427雙孔引水291418雙孔排水291424單孔引水29149單孔排水291412 箱涵下水流程箱涵下水的過程分四個主要的步聚：一是由水平的縱移通道進(jìn)入傾斜的下水坡道(7度)；二是拆除前拉鋼絲繩和水下擺放移運(yùn)氣囊；三是箱涵由陸上溜放進(jìn)入水中；四是拆除后拉鋼絲繩，系拖帶纜，開始浮運(yùn)。詳細(xì)的工藝流程如下圖：圖4－2 箱涵下水工藝流程圖配備的主要機(jī)具主要有：充氣泵站1座、卷揚(yáng)機(jī)3臺(前拉一臺、后拉2臺)、移運(yùn)氣囊13條(水上8條、水下4條，備用l條)、填充式助浮氣囊每孔9條、側(cè)掛式助浮氣囊10條、拖輪兩艘，交通艇2艘。配備的人員如下：指揮長1名、充氣泵站2人、每臺卷揚(yáng)機(jī)操作員l人共3人、氣囊作業(yè)組20人，潛水員2名，船員12人，其它作業(yè)人員3名。當(dāng)箱涵縱移至出運(yùn)碼頭后方時，即把箱涵座落在擺放好的枕木上，然后進(jìn)行以下各工序的作業(yè)：一、安裝前牽鋼絲繩和后拉鋼絲繩前牽和后拉鋼絲繩一端連接在箱涵頂部吊環(huán)上，另一端連接在滑車上，然后滑車組連接到卷揚(yáng)機(jī)上，通過操作卷揚(yáng)機(jī)來控制箱涵的前牽和后拉。安裝鋼絲繩時要注意避免損壞箱涵的止水帶和助浮氣囊。二、安裝助浮氣囊助浮氣囊包括填充氣囊和側(cè)掛氣囊。安裝氣囊時先預(yù)先疊好再一層一層安裝。充氣時先充上層氣囊，再充下層氣囊，而且一個氣囊不能一次充滿，而應(yīng)待各氣囊均充有一定的氣體，讓各氣囊處于預(yù)定的位置后，再進(jìn)一步把各氣囊充滿。充氣時同時觀測氣壓表，停止充氣。助浮氣囊的安裝詳見圖3－8“取水箱涵填充氣囊、側(cè)掛氣囊安裝示意圖”、圖3－9“排水箱涵填充氣囊、側(cè)掛氣囊安裝示意圖”。填充氣囊充完氣后，再連接一根5m長的高壓氣管，氣管都用管卡緊緊固定在氣囊上，因?yàn)橛袣夤苌显O(shè)有倒牙，因此氣管不會脫落。管子的另一端連接浮子，箱涵下水后氣管能浮出水面便于氣囊補(bǔ)氣和放氣。氣管不宜連接在氣囊遠(yuǎn)離海的一端，以防箱涵下水時，水下移運(yùn)氣囊從箱涵后端突然冒出水面時對氣管造成破壞。三、擺放移運(yùn)氣囊接應(yīng)氣囊按6米的間距擺放，由于氣囊與箱涵的移動速度比為1：2，箱涵移運(yùn)至氣囊上方后，氣囊的間距變成3米，如此箱涵底部有4－5條氣囊支承箱涵。擺放移運(yùn)氣囊使用現(xiàn)有的l噸卷揚(yáng)機(jī)牽引，使用鋼管固定卷揚(yáng)機(jī)橫穿氣囊。氣囊擺放位置要盡量居中，讓兩端超出箱涵的長度要大致相等，同時保證充氣一端的順利操作。當(dāng)現(xiàn)場無合適的條件便于卷揚(yáng)機(jī)作業(yè)時，則采用人工擺放氣囊。氣囊的擺放應(yīng)在箱涵進(jìn)入斜坡前完成，避免在箱涵進(jìn)入斜坡后在箱涵前面擺放氣囊的做法，以防止箱涵后拉系統(tǒng)發(fā)生意外時形成箱涵下沖傷人事件。在水中預(yù)先安裝好定位樁，直接將氣囊固定在定位樁上。氣囊兩頭安有360度旋轉(zhuǎn)快接頭，在快接頭上連接高壓氣管，用管卡緊緊固定，接頭有倒牙，可以防止氣管脫離，氣管大約5m長，另一端連接一個浮子，使之能夠在水面上浮起便于充氣和放氣。四、移運(yùn)氣囊充氣，箱涵頂升，準(zhǔn)備出運(yùn)氣囊充氣要逐次加氣，先充前面的，當(dāng)氣囊有一定的壓力時，再充中間，最后充后面，預(yù)充后再按照前面的順序依次將氣囊加氣，直至氣囊把箱涵頂起離開枕木，即將氣囊的泄氣閥關(guān)閉，停止供氣，拆除枕木。拆除所有的充氣管，再打開各個氣囊的排氣閥，進(jìn)行緩慢放氣，當(dāng)氣囊高度降至移運(yùn)的適宜高度時，關(guān)閉排氣閥，并檢查調(diào)查各個氣囊的壓力基本一致。五、下水牽引箱涵進(jìn)入出運(yùn)碼頭陸上段在指揮長的統(tǒng)一指揮下，啟動前牽卷揚(yáng)機(jī)，拉動箱涵緩慢向前移動。當(dāng)箱涵下面第一個氣囊離箱涵前端空出一定的距離，并且箱涵前端到達(dá)接應(yīng)氣囊(未充氣)上方時，即停止?fàn)恳瑢討?yīng)氣囊進(jìn)行充氣并達(dá)到預(yù)定壓力后，再重新牽引。重復(fù)上面的程序直至箱涵由水平的縱移通道進(jìn)入出運(yùn)碼頭陸上段。拆除前引鋼絲繩。箱涵進(jìn)入出運(yùn)碼頭陸上段后，其下滑力大于摩擦力，不需要前牽引力即能自動下滑。所以應(yīng)在箱涵下水前解除前引鋼絲繩。箱涵進(jìn)入水中箱涵在自重力作用下繼續(xù)下滑進(jìn)入水中，其操作步驟和方法與陸上移運(yùn)類同，但由于水下作業(yè)的特殊性，必須注意以下幾個方面：必須保證出運(yùn)碼頭水下斜坡段的表面平整度，且不能有各種會對氣囊造成損壞的雜物。每一件箱涵下水前都必須做好這一項(xiàng)工作，這一項(xiàng)工作通過潛水員來進(jìn)行檢查。箱涵完全起浮前如果發(fā)生栽頭、觸底，將是非常難處理的的問題，而箱涵栽頭、觸底的現(xiàn)象只會在氣囊破損漏氣的情況下才會發(fā)生，所以在箱涵下水過程中，必須保證自始至終有4條以上的氣囊支承箱涵。當(dāng)萬一有某一條氣囊漏氣時，尚有3條以上氣囊支承箱涵，能保證箱涵保持平衡狀態(tài)。此時箱涵必須馬上停車，對漏氣的氣囊進(jìn)行維修。如果氣囊無法維修，則必須更換氣囊，更換氣囊主要由潛水員完成，但潛水員絕對不能潛入箱涵底部，只能通過水下潛水員穿線，陸上卷揚(yáng)機(jī)拖拉的方法擺放氣囊。如此處置妥當(dāng)之后，才能繼續(xù)溜放箱涵。箱涵開始入水后，禁止任何人員，船機(jī)停留、經(jīng)過箱涵后方水域，防止移運(yùn)氣囊從水中冒起時掀翻船機(jī)，造成船壞人傷(亡)事故的發(fā)生。箱涵完全起浮前，必須系好拖纜，箱涵完全起浮后，才能解除后拉鋼絲繩，以防箱涵起浮后無足夠的牽引系統(tǒng)，引起箱涵在風(fēng)流壓作用下漂流，造成箱涵靠岸擱淺、損壞氣囊，甚至碰撞海上其它船舶的安全事故。 箱涵浮運(yùn) 概述由于施工現(xiàn)場附近海域海灘平緩，大型船舶如500t浮吊，2000t駁船、萬噸半潛駁航行作業(yè)困難或不具備作業(yè)條件。通過現(xiàn)場詳細(xì)考查和周密分析，決定采取水上浮運(yùn)的方法將大型構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場，然后采用氣囊放氣的方法沉放施工。構(gòu)件浮運(yùn)主要利用海水浮力將構(gòu)件浮起，通過分析起浮方式有兩種，一種為將箱涵兩端封口后起浮，安放好后潛水員水下拆除，一種為氣囊充氣起浮，安放好后放氣抽出膠囊。通過周密分析、計算和試驗(yàn)，決定采用膠囊充氣浮運(yùn)，其主要優(yōu)點(diǎn)有：原理簡單，施工方便，一般不需要潛水員水下作業(yè)。發(fā)生意外，中途沉管后，可采取補(bǔ)救措施即給備用膠囊充氣，可繼續(xù)起浮浮運(yùn)，而采用封端口時若發(fā)生意外中途沉管后難以處理。沉放時接口容易處理，安放質(zhì)量好，并可隨時充氣再次安放，因膠囊端頭沒有伸出涵箱，對涵箱安放的端頭處理沒有影響。碰到臺風(fēng)或其它突發(fā)事件可隨時放氣沉放，安全后可再次充氣繼續(xù)浮運(yùn)和其它工序的施工。滿足水深要求的水域不需特別大，僅沿挖好的基槽拖運(yùn)即可，不需要加寬基槽。表4－6 箱涵浮運(yùn)、陳放船機(jī)設(shè)備配置表序號船機(jī)或設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量備注1加氣泵站1座用于浮運(yùn)氣囊充氣起浮，在臨時碼頭岸邊設(shè)置2拖輪600hp1艘用于拖運(yùn)箱涵3工作船1艘4錨艇1艘5交通快艇1艘6方駁400t1艘配5t卷揚(yáng)機(jī)7其它配套設(shè)備 見圖4－3，箱涵浮運(yùn)和安裝放工藝流程框圖：. 圖4－3 箱涵浮運(yùn)、安裝工程圖 箱涵起浮試驗(yàn)和計算一、概述：將氣囊放入混凝土構(gòu)件孔中充氣(如不滿足，外掛助浮氣囊)，當(dāng)氣囊的充氣體積(排水量)十構(gòu)件自身浮力構(gòu)件的自身重量時，構(gòu)件即會浮在水面。將構(gòu)件牽引浮運(yùn)至安裝位置，將氣囊放氣，構(gòu)件即沉入水中，然后將氣囊抽出，以備下次再用。二、起浮計算經(jīng)過箱涵利用氣囊起浮的理論，通過對各種構(gòu)件的自身浮力、自重、以及氣囊的浮力計算，論證了構(gòu)件起浮的氣囊的個數(shù)、充氣量的要求，充氣的氣囊對箱涵構(gòu)件硅壁的影響，氣囊充氣量與箱涵構(gòu)件的起浮的線性關(guān)系。 表4－7 箱涵基本技術(shù)參數(shù)箱涵類型斷面面積()混凝土體積()重量(t)箱涵長(m)箱涵寬(m)箱涵高(m)箱涵體積()吃水深(m)助浮后吃水深(m)助浮力(t)三孔引水153雙孔引水153雙孔排水153單孔引水1553單孔排水1553表4－8 箱涵的助浮、填充氣囊布局箱涵類型助浮力助浮氣囊規(guī)格填充氣囊規(guī)格（t）直徑(m)長度(m)體積()每側(cè)條數(shù)總數(shù)直徑(m)長度(m)每孔數(shù)量總數(shù)三孔引水2927雙孔引水2918雙孔排水2924單孔引水299單孔排水2912考慮氣囊未能全部填滿空腔，表中的“助浮力”能使箱涵的吃水深度保持在3m位，在箱涵兩側(cè)分別用捆綁帶固定住助浮氣囊(見附圖)，箱涵兩側(cè)底部分別預(yù)埋8個拉環(huán)，其抗拉強(qiáng)度根據(jù)助浮力的大小設(shè)定在10～2OOkN，可用于固定氣囊，亦可用來牽引箱涵橫移、縱移；捆綁帶的抗拉強(qiáng)度不小于200kN，它可使多個氣囊捆在一起，氣囊充氣后，氣囊組會具有良好的剛性。具體見圖4－11《引水箱函助浮、填充氣囊布局示意圖》、圖4－12《排水箱函填充助浮氣囊布局示意圖》。三、試驗(yàn)論證做內(nèi)孔長8m，寬2m，(相當(dāng)于A構(gòu)件一孔尺寸的1/2)模具，共兩層，每層3只，先充下層氣囊，氣囊開始鼓起并互相靠擾時暫停，再充上層氣囊，氣囊鼓起并相互靠擾時暫行，再充下層、上層，循環(huán)均勻充氣2－3次，，氣囊與模具四壁己密切接觸，氣囊相互之間也己塞的很緊，只有模具四角和氣囊之間有很小空隙。充填量能達(dá)到95%以上。四、結(jié)論通過試驗(yàn)證明，試驗(yàn)結(jié)果與理論計算基本相符，所以混凝土構(gòu)件采用氣囊浮運(yùn)和安裝是完全可行的，而且是安全可靠的。臨時碼頭與沉放現(xiàn)場相距約3km，計劃1小時拖到，平均船速3km/小時。根據(jù)有關(guān)資料，本海區(qū)的海流以潮流為主，潮流為不規(guī)則半日潮流，最大值即v=。拖帶力按下式計算。式中：A=B(T+)B—構(gòu)件寬度(m)，即B=；T—構(gòu)件吃水(m)；—浮運(yùn)時涌水高度(m)；浮運(yùn)時按構(gòu)件前端被水覆蓋，即T+=k為擋水形狀系數(shù)，對矩形取k=。 拖纜和拖輪選擇為保護(hù)構(gòu)件，便于施工，本方案的拖纜擬采用合成纖維的尼龍纜或錦綸纜。根據(jù)公式： 式中：Ps－安全強(qiáng)度；W－重量；D－纖維纜直徑(mm)；g－；K－安全系數(shù)；KK2－分別為重量和強(qiáng)度系數(shù)見表4－9。 表4－9 各種合成纖維纜的KK2系數(shù)表系數(shù)白棕錦綸滌綸乙綸丙綸維尼綸強(qiáng)度系數(shù)K2～重量系數(shù)K1～取安全系數(shù)K＝6時，按錦綸K2＝ ，K1=則拖帶力X安全系數(shù)＝＝223(KW)取破斷力達(dá)235KN的8股錦綸纜，(直徑d=50mm)則Ps=(KN)F，W=302(kg/200m)。根據(jù)有關(guān)船舶資料顯示：，考慮到本工程距離短，故選用我們600hp的拖輪。 浮運(yùn)航道的選擇水深要求箱涵的吃水深度和出運(yùn)保證率決定航道的深度。()，根據(jù)進(jìn)度要求，出運(yùn)保證率必須達(dá)到75%，對應(yīng)的潮位為－，所以浮運(yùn)航道的底高程應(yīng)為(－