大直径圆筒及沉箱安装工法解析

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1、 中交四航局 2012年11月 大直径圆筒振动下沉工法 (SYGF-1-001-2010) 水运工程一级级建造师继续师继续 教育课课程 介绍绍工法 目 录 二、工艺原理 一、概论 三、施工流程 四、配套设备 一、概论 五、施工要点 工法产生背景 大型深水码头、水工建筑物的需要 插入式大直径圆筒结构对深厚软土地基环境具有更好的适应性，因此一直受到国内 外业界人士的广泛关注。 上世纪6080年代，前苏联以及乌克兰黑海海运设计院曾开展了大量科学研究和工 程实践。 1987年大阪修建海上世界级机场(3000万人次/年，100亿美元)，是大直径圆筒结构 进入水工结构领域的标志性工程，关西机场于1994年

2、投入使用。是构建在复合地基上的 插入式大直径钢质圆筒岸壁结构的典型案例。 2002年长江口航道整治二期导流堤试验段4个直径12m，高22.2m的混凝土结构的 大直径圆筒工程实践，是我国真正意义上大直径圆筒振沉工艺的典型案例。 快速成岛需求 工法产生背景 大型深水码头、水工建筑物的需要 大直径圆筒制作场地 大直径圆筒下沉工作图 日本关西机场护岸岸壁大 直径圆筒下沉施工 快速成岛需求 工法产生背景 大型深水码头、水工建筑物的需要 日本关西机场护岸岸壁大 直径圆筒下沉施工 日本关西机场 快速成岛需求 工法产生背景 大型深水码头、水工建筑物的需要 深厚软土地基有较好的适应性 日本关西机场人工岛护岸：

3、海域水深 16.519.0m。海底地基20m内都是淤泥 天津港堤护岸试验段： 淤泥、淤泥质沾土10m （砼 12m17m 3个 压沉） 湛江调顺岛电厂护岸工程： 淤泥、淤泥质沾土12m （砼 8m8.5m 56个 压沉) 广州番禺南沙港码头工程： 淤泥15m 、水率80% （砼 15m25m 26个压沉) 长江口航道整治二期工程： 灰黄淤泥、灰黄淤泥质粉质沾土、灰色粉砂、淤泥 广州番禺南沙蒲洲堤工程： 黄泥、淤泥24m 、平均含水率大于6584% 港珠澳东、西人工岛工程： 淤泥质土层、黏性土夹沙层 11m 快速成岛需求 工法产生背景 大型深水码头、水工建筑物的需要 深厚软土地基有较好的适应性

4、制造业的发展大型船机装备的诞生 上海港机厂1000t 固定臂架起重船 工法产生背景 主要参数： 1、主钩：21250t 2、变幅机构的两组钢丝绳有一个带 保护机构的“联通结构”，即：始终保 持变辐绳受力均匀。 3、甲板锚机带有钢丝绳张力检测机 构，能自动调整各锚机的受力。 上救 ”大力号“ 2500t 全回转起重船 工法产生背景 广东打捞局华天龙4000吨全回转起重船 工法产生背景 世界单吊能力最强的7500吨起重船“南鲸号” “蓝鲸”号总长239米，型宽50 米，型深20.40米，最大起重能力 7500吨。该船是海油工程近几年 重大装备建造项目之一，是继“蓝 疆”号之后的又一重大主力作业船

5、舶，2008年7月8日在上海交船。 工法产生背景 主要性能: 起重量： 4650t 跨 距： 35m 吊 高： 80m 吃 水： 4.8 m 总 长： 100m 主尺度： 41m 100m 工法产生背景 四航“奋进号” 2600t固定臂架起重船 振华华港 机 1600t 固定臂架 起重船 工法产生背景 快速成岛需求 工法产生背景 大型深水码头、水工建筑物的需要 深厚软土地基有较好的适应性 制造业的发展大型船机装备的诞生 施工海域环保的要求 2008年07月02日于珠海桂山岛海域拍摄的海豚戏水的照片 结结结结构与工构与工艺艺艺艺特点特点 工艺配套设备大型化大型工程船舶、大型振沉装备 施工作业机械

6、化、自动化程度高 主体结构为无底、中空的大型圆筒 钢结构、砼结构 工艺流程简、操作容易 施工效率高、安全性好 施工质量控制比较容易 适用范适用范围围围围及效益分析及效益分析 由于施工工艺简化，无需进行常规的基础处理，施工速度快、 建设周期短，相对来讲，降低了施工成本，经济效益显著。 适用于淤泥或砂质地质条件下的防波堤、导堤、护岸、码头以 及深水区的水工结构物。 目 录 二、工艺原理 一、概论 三、施工流程 四、配套设备 二、工艺原理 五、施工要点 工艺原理工艺原理 无底大圆筒结构在水工建筑物中出现 ： 大圆筒结构简单、受力明晰、基础基本无需处理、施工工序少，吸引 了工程技术领域的广泛关注和研究

7、，并在早期进行了大量的试验性工程的 研究和探索。 作为一种永久性的水工建筑的结构研究，早已取得了可喜的成果。但 任何一个设计出的“实体结构”，必然要有与之相适应的施工技术、工艺 装备相结合，才具有实现设计目的的条件。否则“设计”本身就可能超越 了现实、或者实施条件还不成熟。 试验性项目的“设计”也是与同时期探讨和研究的“施工技术、工艺 装备”紧密相连的。 工艺原理工艺原理 从1989年2000年这长达十多年的时间里，我国水运工程的设计和 施工领域就不断对“大圆筒”进行研究和探索。 由于当时我国的钢铁价格相对比较高、装备制造业水平还较低，因此 筒体的材料基本走“钢筋混凝土”路线；下沉工艺多考虑重

8、块压沉法、真 空联合压载法、筒内直接掏挖取土下沉法等。 直到2001年长江口航道整治二 期工程的方案设计时，才正式提出了 采用大型液压振动锤下沉大圆筒的工 艺方案。但圆筒结构仍采用“砼”。 工艺原理工艺原理 钢管桩、钢护筒沉桩工艺 小圆筒 冲击锤沉桩工艺 振动锤沉、拔桩工艺 振动锤施打 3.2m钢护筒 液压振 动 锤 武汉天心洲长江大桥主墩桩基钢护筒 大直径圆筒 工艺原理工艺原理 插入式大直径圆筒桩振动下沉工艺 大圆筒 通过多台振动锤产生的强大高频（03000r/min）振动力，迫使筒壁周 围的土壤产生“液化、位移、松动“，在大直径圆筒和锤体系统自重力的作 用下，圆筒的筒体切入土层中，并达到设

9、计的标高。 配重 块 目 录 二、工艺原理 一、概论 三、施工流程 四、配套设备 三、施工流程 五、施工要点 施工流程施工流程 选择满足工艺实施的大型起重船、运载驳船以及配套的辅助船舶 根据圆筒振沉需要最大激振力，选型振动设备 对拟进行施工的水域、航道等进行调查以及实地考察 作业现场测量作业 大圆筒预制、运输 大圆筒振动下沉作业 水域的水深、水下地貌、不明物体等 大型工程船舶进出的航道情况以及避风位置 施工水域的风、浪、流情况 施工水域的潮汐规律 确定作业窗口 按照拟订的施工工艺，振沉作业参数等技术经济综合因素，选 择适合本项目大直径圆筒振动下沉作业的大型起重船。 选择能满足大直径圆筒装载能力

10、、水上运输稳性要求、便于从 圆筒预制场地出运驳船。 选择配套施工作业的辅助船舶：拖轮、工作船、交通船等 振动设备主要分为电动、液压两大类锤，各有优缺点 施工流程施工流程 长江口河床需采用软体排护底结构 4台 APE 400 型 液 压 锤 振 沉 砼 大 圆 筒 施工流程施工流程 港珠澳大桥人工岛施工 8台 APE 600 型 液 压 锤 振 沉 大 圆 筒 目 录 二、工艺原理 一、概论 三、施工流程 四、配套设备 四、配套设备 五、施工要点 配套配套设备设备设备设备 振沉作业起重船选择 目前大直径圆筒的重量一般都在200600吨左右，配套的振动单元总 重量100300吨左右。起重船的起重能

11、力： （筒体重量+锤体单元重量） k= 起重能力 k 1.31.5 动载系数、动侧摩阻力系数、起重船的 起重能力储备系数等综合因数。 由于固定臂架起重船结构相对简单，结构刚性好，作业跨度较大，吃 水较浅、经济性也好，比较适合。 配套配套设备设备设备设备 配套配套设备设备设备设备 振动锤的选择 电动锤： 配套简单，能量转换效率比较高，可采用自备电站或外部电源供 电，控制系统比较简捷，但锤体的体积相对比较大，对环境无油污的 污染源。，一般不能进行贴近水面的振沉，更不能在水下工作。 液压锤： 配套相对比电动锤复杂些，能量转换效率比较低，自备液压动力 单元功率比较大，但锤体体积比较小，控制系统现也比较

12、成熟，管路 系统多，管路破损时有油污泻漏。可进行水下振沉作业。 国内大大直径圆筒振沉作业一般选用-液压锤 配套配套设备设备设备设备 APE400液压锤 动力单元 柴油机功率1100HP 配套配套设备设备设备设备 振动单元设计 上吊具 APE400 振动锤 振动梁 液压 夹具 连接螺 栓 配套配套设备设备设备设备 由于是多台振动锤工作 同步器 液压振动锤同步器电动振动锤同步器 配套配套设备设备设备设备 上吊架结构设计图 目 录 二、工艺原理 一、概论 三、施工流程 四、配套设备 五、施工要点 五、施工要点 钢筋混凝土圆筒预制 钢筋混凝土圆筒底胎膜 钢筋混凝土圆筒钢筋绑扎 钢筋混凝土圆筒预制 钢筋

13、混凝土圆筒钢筋 钢筋混凝土圆筒混凝土浇注 钢筋混凝土圆筒制作 钢筋混凝土圆筒夹持部位的钢板 钢筋混凝土圆筒布设预应力钢绞线 钢筋混凝土圆筒制作 钢筋混凝土圆筒拆模 成型的钢筋混凝土圆筒 分瓣制造，立式拼装 钢圆筒制作 筒体拼装场地 钢圆筒制作 筒瓣卷压成型 筒瓣的环、竖肋焊接 钢圆筒制作 筒瓣拼装 筒瓣竖缝焊接 钢圆筒制作 筒体分节制造后的对接 圆筒装驳待运 大圆筒运输 砼大直径圆筒运输 钢质大直径圆筒运输 大圆筒振沉 电动锤振动下沉 砼大圆筒夹持起吊 砼圆筒液压锤振动下沉 大圆筒振沉 钢质大圆筒夹持起吊 钢质圆筒液压锤振动下沉 大圆筒振沉 钢质大直径圆筒液压锤振动下沉 大圆筒振沉 港珠澳大桥西人工岛岛壁大圆筒结构 施工安全要点 1、大型钢结构的制作、拼装、焊接、吊装的施工安全 2、水上大型结构件的运输安全，水流、突风、季风、台风 3、大功率的液压系统，压力油流量大、油管多、接头多、油管随动装置 6、起重设备的吊具与结构件之间通过液压夹头 4、起重船施工安全作业要点 5、水上施工安全作业要点 - 夹持吊装 谢 谢！