專利名稱：移運大體積重型構件下水、水上浮運和構件安裝的方法
技術領域：
本發明涉及一種大體積重型構件運輸和安裝方法，具體是利用氣囊通過斜坡移運大體積重型構件下水、水上浮運及構件安裝的方法。
背景技術：
在港口碼頭及其它水上(如江河、湖海等)土木工程中，因工程建設項目使用功能的要求，經常設計有大型構件，如沉箱、箱涵、大圓筒、蓋板、方塊、卸荷板等。對這些大型構件的施工包括運輸及安裝普遍采用預制安裝的方法，在實現這個過程時，最常用的施工技術方法是用吊船把預制好的構件吊上駁船，用拖輪把駁船拖運至預定安裝地點，再用吊船把構件吊起安裝。這種方法存在兩個缺點1、需要大型的吊船和駁船，而大型吊船和駁船的艘班費很高，形成較高的工程成本；2、大型的吊船和駁船在施工作業時，需占用較大的滿足吊船和駁船作業要求的水域，當現有的施工水域較小時，這個吊裝方法將受到限制。
另外也有通過斜坡移運，水下采用做軌道梁，軌道梁上安放平車軌道，利用平車把構件移運到夠吃水深的地方起浮。但水下做軌道梁及軌道，技術要求高，工程量大，出運的成本高。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明的目的是為了解決在水下斜坡上擺放、固定和滾動氣囊，并移運構件下水，然后在水上浮運和安裝構件的問題，提供一種成本低、制作工藝簡單且操作方便的利用氣囊在出運、安裝構件的方法。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案具體包括如下步驟(1)斜坡建造斜坡由陸上段和水下段組成，斜坡陸上段采用夯實基礎上鋪填塊石，塊石上澆注混凝土的方法；斜坡水下段采用基槽挖泥、拋填塊石、夯實塊石、整平，最后將整平的塊石面層鋪一層鋼板或鋼筋混凝土墊塊的流程方法建造出運斜坡；(2)在構件上安裝助浮氣囊根據構件在水中所需助浮力的大小，確定氣囊的規格和數量；(3)斜坡上擺放和固定氣囊按一定的間距在斜坡上擺好和固定接應氣囊；(4)構件在斜坡上由陸上向水中下移構件進入斜坡前，由卷揚機向前牽引，構件進入斜坡后，靠構件的自重下滑，通過卷揚機向后拉住構件，使構件慢慢下水直至完全浮起；(5)構件浮運經安裝助浮氣囊后的構件總浮力大于自重，在水中不會下沉，因此只需一艘拖輪拖帶即可，在有風浪或潮流的情況下，為安全起見，在構件后拖帶一艘小拖輪，以便控制構件浮運的方向；(6)構件安裝構件拖運至預定地點后，即在構件上系纜連接到四周的卷揚機上，以便通過卷揚機的收放來調整構件在平面上的位置，當構件在平面上的位置達到準確性要求后，即通過氣囊放氣，構件總的浮力減少，當總浮力小于自重時，構件即下沉并安裝到預定位置。
本發明在具體的細節上，可以這樣實現，在步驟(1)中，在斜坡水下段的鋼板或鋼筋混凝土墊塊上預埋固定水下氣囊的拉環；在步驟(3)中，采用預留拉環用麻繩固定水下氣囊；在步驟(4)中，構件靠自重下滑到水下氣囊上部，先用后拉卷揚機的方法拉住構件，再對水下氣囊充氣使其漲破麻繩達到預定壓強撐住構件后，松開卷揚機的鋼絲繩使構件繼續下滑。
與現有技術相比，本發明具有下述的有益效果(1)與傳統運輸和安裝方法比，利用氣囊本身具有滾動、浮力且可以進行浮力調整的特點，因而操作非常方便，并大大降低施工成本。
(2)與采用吊船和駁船相比投入大型設備少，大大降低成本。
(3)與采用吊船和駁船相比對施工水域要求不高，適用范圍廣。
(4)與采用吊船和駁船相比靈活性強，工期短。
(5)與采用軌道梁相比氣囊對斜坡建造要求低，工程量小，工期短，成本低。
圖1為本發明的操作流程圖；圖2為構件有空腔時的氣囊安裝示意圖；圖3為構件無空腔時的氣囊安裝示意圖；圖4為構件移動到斜坡前的示意圖；圖5為構件移動到斜坡陸上段的示意圖；圖6為構件移動到斜坡水下段的示意圖；圖7為構件移動到水中浮起的示意圖；圖8為圖6中A部放大示意圖；圖9為圖6中B部放大示意圖；圖10為構件安裝平面示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述但不構成對本發明的任何限制如圖1到圖10所示，本發明公開了一種利用氣囊通過斜坡移運大體積重型構件下水，然后在水上浮運和安裝構件的方法，包括如下步驟(1)斜坡建造，如圖4所示，斜坡由陸上段和水下段組成，斜坡陸上段1采用夯實基礎上鋪填塊石，塊石上澆注混凝土的方法；斜坡水下段2一般采用基槽挖泥、拋填塊石、夯實塊石、整平，最后將整平的塊石面層鋪一層鋼板或混凝土墊塊的流程方法建造出運斜坡，并在鋼板或鋼筋混凝土墊塊上預埋固定水下氣囊的拉環3。
(2)在構件上安裝助浮氣囊根據構件6在水中所需助浮力的大小，確定氣囊9的規格和數量；物件下水前，預先安裝好助浮氣囊，并充好氣，以便在構件下水時具有足夠的浮力。
助浮氣囊的規格大小和數量通過計算而定。設構件的自重為G，自身的浮力為F構件，則助浮力F氣囊＝G-F構件，因為水的比重為1.0，所以所需助浮氣囊的總體積V＝F氣囊/g＝(G-F構件)/g，根據每條氣囊的體積，即可計算所需的氣囊數量。氣囊的大小根據構件的大小和形狀而定。
如圖2所示，當構件6有前后(或左右)貫穿的空腔時，可把氣囊9安裝在構件空腔里，比如箱涵；如圖3所示，當構件無前后(左右)貫穿的空腔或為實腔時，可把助浮氣囊9用捆綁帶10裝在構件前后(或左右)兩側，比如沉箱、方塊、卸荷板、大圓筒等，為便于拖運，一般安裝在構件的左右兩側。
(3)斜坡上擺放接應氣囊如圖4所示，按設計位置陸上擺好接應氣囊4。對于水下的接應氣囊，為了防止氣囊在水流、波浪及氣囊自身浮力下的漂移，必須采用固定的方法。方法之一如圖8、9，用麻繩5固定水下氣囊4，當構件下滑到水下氣囊上方時，水下氣囊充氣漲破麻繩5(如圖9)，氣囊即可以隨構件一起向下滾動；(4)構件在斜坡上由陸上向水中下移如圖5、6、7所示，構件6進入斜坡前，由卷揚機7向前牽引，構件6進入斜坡后，靠構件的自重下滑，通過卷揚機7向后拉住構件，使構件慢慢下水直至完全浮起；(5)構件浮運經安裝助浮氣囊9后的構件6總浮力大于自重，在水中不會下沉，因此只有需一艘拖輪拖帶即可，而無需大型的吊船和駁船。在有風浪或潮流的情況下，為安全起見，在構件后拖帶一艘小拖輪，以便控制構件浮運的方向。
拖輪通過計算拖帶力確定，拖帶力按以下計算F＝K·A·rw·V2/2g式中A＝B(T+δ)B——構件寬度(m)；T——構件吃水(m)；δ——浮運時涌水高度(m)；rw＝10.25KN/m3k為擋水形狀系數，對矩形取k＝1.0。
(6)構件安裝構件拖運至預定地點后，即在構件6上系纜連接到四周的卷揚機上，如圖10所示，以便通過卷揚機11收放來調整構件6在平面上的位置，卷揚機的布局位置和規格數量視實際條件而定。卷揚機平面位置確定的原則是能夠使構件在平面位置上前后左右移動，使其平面位置符合預定的要求。卷揚機規格和數量視構件的大小而定，規格一般為3~10噸，數量一般為5~8臺，分布于構件四周各個方向。
如果安裝現場有陸域(包括高于水面的可靠構造物)可利用，那么卷揚機盡量布置在陸域，以方便操作。如果無陸域可利用，則用駁船12停泊于預定位置，在船上安裝卷揚機也能起到相同的作用，達到相同的目的。
這樣的安裝方法中所用駁船與吊船安裝方法用所用駁船有著本質的區別。本安裝方法所用駁船僅是供安裝卷揚機用，所需噸位小。而吊船安裝方法所用駁船是裝載構件用，所需噸位大，所以，即使不把吊船計算在內，單獨是裝載構件的駁船，其艘班費用也相當高昂。這也是本施工方法的優勢所在。
當構件在平面上的位置達到準確性要求后，即通過氣囊放氣，構件總的浮力減少，當總浮力小于自重時，構件即下沉，在下沉過程中，觀測構件是否偏離預定位置。如果偏離，則通過卷揚機收放來調整。下沉完成后，再次觀測位置是否準確，如果沒達到設計要求，則氣囊充氣、構件上浮，調整位置后重新沉放。如此便能使構件安裝到預定的位置上。構件沉放至預定位置后，把構件上的氣囊全部放氣，解除下來。同時各卷揚機解纜，即完成了構件的安裝工作。
采用本發明的技術方案，建造基礎處理比較簡單的斜坡，斜坡上采用預留的拉環及麻繩固定水下氣囊，再通過卷揚機后拉把水下斜坡移運構件變為與陸上平地平移構件相似的移運方法解決在水下斜坡上移運構件下水的問題，本發明可以大大降低建造出運斜坡道的成本及技術要求。
同時，本發明利用了氣囊本身具有浮力的特點，將氣囊安裝在構件上后，在水上用拖輪拖運并在預定的位置上進行安裝，安裝時慢慢對氣囊放氣，使得構件緩慢下沉并用卷揚機來控制安裝的進程，操作起來非常方便，相比于傳統的水上運輸及安裝的方法，大大降低施工成本。
權利要求
1.一種移運大體積重型構件下水、水上浮運和構件安裝的方法，其特征包括如下步驟(1)斜坡建造斜坡由陸上段和水下段組成，斜坡陸上段采用夯實基礎上鋪填塊石，塊石上澆注混凝土的方法；斜坡水下段采用基槽挖泥、拋填塊石、夯實塊石、整平，最后在整平的塊石面層鋪一層鋼板或鋼筋混凝土墊塊的流程方法建造出運斜坡；(2)在構件上安裝助浮氣囊根據構件在水中所需助浮力的大小，確定氣囊的規格和數量；(3)在斜坡上擺放和固定氣囊按一定的間距在斜坡上擺放和固定好接應氣囊；(4)構件在斜坡上由陸上向水中下移構件進入斜坡前，由卷揚機向前牽引，構件進入斜坡后，靠構件的自重下滑，通過卷揚機向后拉住構件，使構件慢慢下水直至完全浮起；(5)構件浮運經安裝助浮氣囊后的構件總浮力大于自重，在水中不會下沉，因此只需一艘拖輪拖帶即可，在有風浪或潮流的情況下，為安全起見，在構件后拖帶一艘小拖輪，以便控制構件浮運的方向；構件在水下繼續滾動向前并達到吃水深度后自動起浮或達到預定的位置后由吊船起吊；(6)構件安裝構件拖運至預定地點后，即在構件上系纜連接到四周的卷揚機上，以便通過卷揚機的收放來調整構件在平面上的位置，當構件在平面上的位置達到準確性要求后，即通過氣囊放氣，構件總的浮力減少，當總浮力小于自重時，構件即下沉并安裝到預定位置。
2.根據權利要求1所述的移運大體積重型構件下水、水上浮運和構件安裝的方法，其特征在于在步驟(1)中，在斜坡水下段的鋼板或鋼筋混凝土墊塊上預埋固定水下氣囊的拉環；在步驟(3)中，采用預留拉環用麻繩固定水下氣囊；在步驟(4)中，靠構件的自重下滑到水下氣囊上部，先用后拉卷揚機的方法拉住構件，再對水下氣囊充氣使其漲破麻繩達到預定壓強撐住構件后，松開卷揚機的鋼絲繩使構件繼續下滑。
3.根據權利要求1所述的移運大體積重型構件下水、水上浮運和構件安裝的方法，其特征在于在步驟(2)中的大體積重型構件為前后或左右貫穿的空腔時，可把氣囊安裝在構件空腔里。
4.根據權利要求1所述的利用氣囊在水上運輸、安裝構件的方法，其特征在于在步驟(2)中的構件為實心時，可把氣囊安裝在構件前后或左右兩側，且最好安裝在構件的左右兩側。
全文摘要
本發明提供了一種利用氣囊將大體積重型構件通過斜坡從陸上移運到水中，并在水上浮運和安裝構件的方法，包括如下步驟(1)斜坡建造；(2)在構件上安裝助浮氣囊；(3)斜坡上擺放、固定和滾動氣囊；(4)將大體積重型構件通過斜坡由陸上移運到水中并起浮；(5)水上構件浮運；(6)水上構件安裝。采用本發明的技術方案，具有簡單方便、靈活、快速、投入機械設備少和大大降低施工成本等特點。
文檔編號B63B38/00GK1763314SQ200510072038
公開日2006年4月26日 申請日期2005年5月26日 優先權日2005年5月26日
發明者王煒, 趙之順, 譚世森, 鄭維武, 謝紹富, 譚清宗 申請人:廣東省航盛工程有限公司