大直徑圓筒及沉箱安裝工法

1、 中交四航局2012年11月大直徑圓筒振動下沉工法大直徑圓筒振動下沉工法(SYGF-1-001-2010)(SYGF-1-001-2010)水運工程一級建造師繼續(xù)教育課程水運工程一級建造師繼續(xù)教育課程 介紹介紹工法工法目 錄 二、工藝原理 一、概論 三、施工流程 四、配套設(shè)備 一、概論五、施工要點工法產(chǎn)生背景 大型深水碼頭、水工建筑物的需要 插入式大直徑圓筒結(jié)構(gòu)對深厚軟土地基環(huán)境具有更好的適應(yīng)性，因此一直受到國內(nèi)外業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。 上世紀6080年代，前蘇聯(lián)以及烏克蘭黑海海運設(shè)計院曾開展了大量科學(xué)研究和工程實踐。 1987年大阪修建海上世界級機場(3000萬人次/年，100億美元)，是大直

2、徑圓筒結(jié)構(gòu)進入水工結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的標志性工程，關(guān)西機場于1994年投入使用。是構(gòu)建在復(fù)合地基上的插入式大直徑鋼質(zhì)圓筒岸壁結(jié)構(gòu)的典型案例。 2002年長江口航道整治二期導(dǎo)流堤試驗段4個直徑12m，高22.2m的混凝土結(jié)構(gòu)的大直徑圓筒工程實踐，是我國真正意義上大直徑圓筒振沉工藝的典型案例。 快速成島需求 工法產(chǎn)生背景 大型深水碼頭、水工建筑物的需要大直徑圓筒制作場地大直徑圓筒下沉工作圖日本關(guān)西機場護岸岸壁大直徑圓筒下沉施工 快速成島需求 工法產(chǎn)生背景 大型深水碼頭、水工建筑物的需要日本關(guān)西機場護岸岸壁大直徑圓筒下沉施工日本關(guān)西機場 快速成島需求 工法產(chǎn)生背景 大型深水碼頭、水工建筑物的需要 深厚軟土地基

3、有較好的適應(yīng)性日本關(guān)西機場人工島護岸： 海域水深 16.519.0m。海底地基20m內(nèi)都是淤泥 天津港東突堤護岸試驗段： 淤泥、淤泥質(zhì)沾土10m （砼 12m17m 3個 壓沉） 湛江調(diào)順島電廠護岸工程： 淤泥、淤泥質(zhì)沾土12m （砼 8m8.5m 56個 壓沉)廣州番禺南沙港碼頭工程： 淤泥15m 、水率80% （砼 15m25m 26個壓沉) 長江口航道整治二期工程： 灰黃淤泥、灰黃淤泥質(zhì)粉質(zhì)沾土、灰色粉砂、淤泥 廣州番禺南沙蒲洲堤工程： 黃泥、淤泥24m 、平均含水率大于6584% 港珠澳東、西人工島工程： 淤泥質(zhì)土層、黏性土夾沙層 11m 快速成島需求 工法產(chǎn)生背景 大型深水碼頭、水工

4、建筑物的需要 深厚軟土地基有較好的適應(yīng)性 制造業(yè)的發(fā)展大型船機裝備的誕生 上海港機廠上海港機廠1000t1000t固定臂架起重船固定臂架起重船工法產(chǎn)生背景 主要參數(shù)： 1、主鉤：21250t 2、變幅機構(gòu)的兩組鋼絲繩有一個帶保護機構(gòu)的“聯(lián)通結(jié)構(gòu)”，即：始終保持變輻繩受力均勻。 3、甲板錨機帶有鋼絲繩張力檢測機構(gòu)，能自動調(diào)整各錨機的受力。上救 ”大力號“ 2500t 全回轉(zhuǎn)起重船工法產(chǎn)生背景 廣東打撈局華天龍4000噸全回轉(zhuǎn)起重船工法產(chǎn)生背景世界單吊能力最強的7500噸起重船“南鯨號” “藍鯨”號總長239米，型寬50米，型深20.40米，最大起重能力7500噸。該船是海油工程近幾年重大裝備建造

5、項目之一，是繼“藍疆”號之后的又一重大主力作業(yè)船舶，2008年7月8日在上海交船。 工法產(chǎn)生背景 主要性能: 起重量： 4650t 跨 距： 35m 吊 高： 80m 吃 水： 4.8 m 總 長： 100m 主尺度： 41m 100m 工法產(chǎn)生背景四航“奮進號” 2600t固定臂架起重船 振華港振華港機機 1600t 1600t 固定臂架固定臂架起重船起重船工法產(chǎn)生背景 快速成島需求 工法產(chǎn)生背景 大型深水碼頭、水工建筑物的需要 深厚軟土地基有較好的適應(yīng)性 制造業(yè)的發(fā)展大型船機裝備的誕生 施工海域環(huán)保的要求 2008年07月02日于珠海桂山島海域拍攝的海豚戲水的照片 工藝配套設(shè)備大型化大型工

6、程船舶、大型振沉裝備 施工作業(yè)機械化、自動化程度高 主體結(jié)構(gòu)為無底、中空的大型圓筒 鋼結(jié)構(gòu)、砼結(jié)構(gòu) 工藝流程簡、操作容易 施工效率高、安全性好 施工質(zhì)量控制比較容易 由于施工工藝簡化，無需進行常規(guī)的基礎(chǔ)處理，施工速度快、建設(shè)周期短，相對來講，降低了施工成本，經(jīng)濟效益顯著。 適用于淤泥或砂質(zhì)地質(zhì)條件下的防波堤、導(dǎo)堤、護岸、碼頭以及深水區(qū)的水工結(jié)構(gòu)物。目 錄 二、工藝原理 一、概論 三、施工流程四、配套設(shè)備 二、工藝原理五、施工要點無底大圓筒結(jié)構(gòu)在水工建筑物中出現(xiàn) ： 大圓筒結(jié)構(gòu)簡單、受力明晰、基礎(chǔ)基本無需處理、施工工序少，吸引了工程技術(shù)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注和研究，并在早期進行了大量的試驗性工程的研究和

7、探索。 作為一種永久性的水工建筑的結(jié)構(gòu)研究，早已取得了可喜的成果。但任何一個設(shè)計出的“實體結(jié)構(gòu)”，必然要有與之相適應(yīng)的施工技術(shù)、工藝裝備相結(jié)合，才具有實現(xiàn)設(shè)計目的的條件。否則“設(shè)計”本身就可能超越了現(xiàn)實、或者實施條件還不成熟。 試驗性項目的“設(shè)計”也是與同時期探討和研究的“施工技術(shù)、工藝裝備”緊密相連的。 從1989年2000年這長達十多年的時間里，我國水運工程的設(shè)計和施工領(lǐng)域就不斷對“大圓筒”進行研究和探索。 由于當時我國的鋼鐵價格相對比較高、裝備制造業(yè)水平還較低，因此筒體的材料基本走“鋼筋混凝土”路線；下沉工藝多考慮重塊壓沉法、真空聯(lián)合壓載法、筒內(nèi)直接掏挖取土下沉法等。 直到2001年長江

8、口航道整治二期工程的方案設(shè)計時，才正式提出了采用大型液壓振動錘下沉大圓筒的工藝方案。但圓筒結(jié)構(gòu)仍采用“砼”。鋼管樁、鋼護筒沉樁工藝 小圓筒 沖擊錘沉樁工藝振動錘沉、拔樁工藝振動錘施打3.2m鋼護筒液壓振動錘武漢天心洲長江大橋主墩樁基鋼護筒 大直徑圓筒插入式大直徑圓筒樁振動下沉工藝 大圓筒 通過多臺振動錘產(chǎn)生的強大高頻（03000r/min）振動力，迫使筒壁周圍的土壤產(chǎn)生“液化、位移、松動“，在大直徑圓筒和錘體系統(tǒng)自重力的作用下，圓筒的筒體切入土層中，并達到設(shè)計的標高。 配重塊目 錄 二、工藝原理 一、概論 三、施工流程四、配套設(shè)備 三、施工流程五、施工要點 選擇滿足工藝實施的大型起重船、運載駁

9、船以及配套的輔助船舶 根據(jù)圓筒振沉需要最大激振力，選型振動設(shè)備 對擬進行施工的水域、航道等進行調(diào)查以及實地考察 作業(yè)現(xiàn)場測量作業(yè) 大圓筒預(yù)制、運輸 大圓筒振動下沉作業(yè) 水域的水深、水下地貌、不明物體等 大型工程船舶進出的航道情況以及避風(fēng)位置 施工水域的風(fēng)、浪、流情況 施工水域的潮汐規(guī)律 確定作業(yè)窗口 按照擬訂的施工工藝，振沉作業(yè)參數(shù)等技術(shù)經(jīng)濟綜合因素，選擇適合本項目大直徑圓筒振動下沉作業(yè)的大型起重船。 選擇能滿足大直徑圓筒裝載能力、水上運輸穩(wěn)性要求、便于從圓筒預(yù)制場地出運駁船。 選擇配套施工作業(yè)的輔助船舶：拖輪、工作船、交通船等振動設(shè)備主要分為電動、液壓兩大類錘，各有優(yōu)缺點長江口河床需采用軟體

10、排護底結(jié)構(gòu)4臺APE400型液壓錘振沉砼大圓筒港珠澳大橋人工島施工8臺APE600型液壓錘振沉大圓筒目 錄 二、工藝原理 一、概論 三、施工流程四、配套設(shè)備 四、配套設(shè)備五、施工要點 振沉作業(yè)起重船選擇 目前大直徑圓筒的重量一般都在200600噸左右，配套的振動單元總重量100300噸左右。起重船的起重能力： （筒體重量+錘體單元重量） k= 起重能力 k 1.31.5 動載系數(shù)、動側(cè)摩阻力系數(shù)、起重船的 起重能力儲備系數(shù)等綜合因數(shù)。 由于固定臂架起重船結(jié)構(gòu)相對簡單，結(jié)構(gòu)剛性好，作業(yè)跨度較大，吃水較淺、經(jīng)濟性也好，比較適合。 振動錘的選擇 電動錘： 配套簡單，能量轉(zhuǎn)換效率比較高，可采用自備電站

11、或外部電源供電，控制系統(tǒng)比較簡捷，但錘體的體積相對比較大，對環(huán)境無油污的污染源。，一般不能進行貼近水面的振沉，更不能在水下工作。 液壓錘： 配套相對比電動錘復(fù)雜些，能量轉(zhuǎn)換效率比較低，自備液壓動力單元功率比較大，但錘體體積比較小，控制系統(tǒng)現(xiàn)也比較成熟，管路系統(tǒng)多，管路破損時有油污瀉漏?？蛇M行水下振沉作業(yè)。 國內(nèi)大大直徑圓筒振沉作業(yè)一般選用-液壓錘 APE400液壓錘動力單元柴油機功率1100HP 振動單元設(shè)計上吊具APE400振動錘振動梁液壓夾具連接螺栓由于是多臺振動錘工作 同步器液壓振動錘同步器電動振動錘同步器上吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計圖目 錄 二、工藝原理 一、概論 三、施工流程四、配套設(shè)備五、施工要

12、點 五、施工要點 鋼筋混凝土圓筒預(yù)制 鋼筋混凝土圓筒底胎膜鋼筋混凝土圓筒底胎膜 鋼筋混凝土圓筒鋼筋綁扎鋼筋混凝土圓筒鋼筋綁扎 鋼筋混凝土圓筒預(yù)制 鋼筋混凝土圓筒鋼筋鋼筋混凝土圓筒鋼筋 鋼筋混凝土圓筒混凝土澆注鋼筋混凝土圓筒混凝土澆注 鋼筋混凝土圓筒制作 鋼筋混凝土圓筒夾持部位的鋼板鋼筋混凝土圓筒夾持部位的鋼板 鋼筋混凝土圓筒布設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋼筋混凝土圓筒布設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線 鋼筋混凝土圓筒制作 鋼筋混凝土圓筒拆模鋼筋混凝土圓筒拆模 成型的鋼筋混凝土圓筒成型的鋼筋混凝土圓筒 分瓣制造，立式拼裝 鋼圓筒制作筒體拼裝場地 鋼圓筒制作筒瓣卷壓成型筒瓣的環(huán)、豎肋焊接 鋼圓筒制作筒瓣拼裝筒瓣豎縫焊接 鋼圓筒制作筒體分節(jié)制造后的對接圓筒裝駁待運 大圓筒運輸砼大直徑圓筒運輸鋼質(zhì)大直徑圓筒運輸 大圓筒振沉電動錘振動下沉砼大圓筒夾持起吊砼圓筒液壓錘振動下沉 大圓筒振沉鋼質(zhì)大圓筒夾持起吊鋼質(zhì)圓筒液壓錘振動下沉 大圓筒振沉鋼質(zhì)大直徑圓筒液壓錘振動下沉 大圓筒振沉 港珠澳大橋西人工島島壁大圓筒結(jié)構(gòu) 施工安全要點 1 1、大型鋼結(jié)構(gòu)的制作、拼裝、焊接、吊裝的施工安全、大型鋼結(jié)構(gòu)的制作、拼裝、焊接、吊裝的施工安全 2 2、水上大型結(jié)構(gòu)件的運輸安全，水流、突風(fēng)、季風(fēng)、臺風(fēng)、水上大型