大直径圆筒振动下沉工法

中交四航局2012年11月大直径圆筒振动下沉工法(SYGF-1-001-2010)水运工程一级建造师介绍工法目录二、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60～80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

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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：

海域水深16.5～19.0m。海底地基20m内都是淤泥

天津港东突堤护岸试验段：

淤泥、淤泥质沾土>10m

（砼12m×17m3个压沉）

湛江调顺岛电厂护岸工程：淤泥、淤泥质沾土>12m

（砼8m×8.5m56个压沉)广州番禺南沙港码头工程：淤泥>15m、水率>80%（砼15m×25m26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65～84%

港珠澳东、西人工岛工程：淤泥质土层、黏性土夹沙层>

11m

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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、主钩：2×1250t2、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单吊能能力最最强的的7500吨起重重船““南鲸鲸号””“蓝鲸鲸”号号总长长239米，型型宽50米，型型深20.40米，最最大起起重能能力7500吨。该该船是是海油油工程程近几几年重重大装装备建建造项项目之之一，，是继继“蓝蓝疆””号之之后的的又一一重大大主力力作业业船舶舶，2008年7月8日在上上海交交船。。工法产产生背背景主要性性能:起重量量：4×650t跨距距：35m吊高高：80m吃水水：4.8m总长长：100m主尺度度：41m××100m工法产产生背背景四航““奋进进号””2600t固定臂臂架起起重船船振华港港机1600t固定臂臂架起起重船船工法产生生背景◆快速成岛岛需求工法产生生背景◆大型深水水码头、、水工建建筑物的的需要◆深厚软土土地基有有较好的的适应性性◆制造业的的发展——大型船机机装备的的诞生◆施工海域域环保的的要求2008年07月02日于珠海海桂山岛岛海域拍拍摄的海海豚戏水水的照片结构与工工艺特点点◆工艺配套套设备大大型化——大型工程程船舶、、大型振振沉装备备◆施工作业业机械化化、自动动化程度度高◆主体结构构为无底底、中空空的大型圆筒——钢结构、、砼结构构◆工艺流程程简、操操作容易易◆施工效率率高、安安全性好好◆施工质量量控制比比较容易易适用范围围及效益益分析◆由于施工工工艺简简化，无无需进行行常规的的基础处处理，施施工速度度快、建建设周期期短，相相对来讲讲，降低低了施工工成本，，经济效效益显著著。◆适用于淤淤泥或砂砂质地质质条件下下的防波波堤、导导堤、护护岸、码码头以及及深水区区的水工工结构物物。目录录二、工艺原理一、概论三、施工流程四、配套设备二、工艺原理五、施工要点工艺原理理无底大圆圆筒结构构在水工工建筑物物中出现现：大圆筒结结构简单单、受力力明晰、、基础基基本无需需处理、、施工工工序少，，吸引了了工程技技术领域域的广泛泛关注和和研究，，并在早早期进行行了大量量的试验验性工程程的研究究和探索索。作为一种种永久性性的水工工建筑的的结构研究究，早已取取得了可可喜的成成果。但但任何一一个设计计出的““实体结结构”，，必然要要有与之之相适应应的施工工技术、、工艺装装备相结结合，才才具有实现设计计目的的条件。否则““设计””本身就就可能超超越了现现实、或或者实施施条件还还不成熟熟。试验性项项目的““设计””也是与与同时期期探讨和和研究的的“施工工技术、、工艺装装备”紧紧密相连连的。工艺原理理从1989年～2000年这长达达十多年年的时间间里，我我国水运运工程的的设计和和施工领领域就不不断对““大圆筒筒”进行行研究和和探索。。由于当时时我国的的钢铁价价格相对对比较高高、装备备制造业业水平还还较低，，因此筒筒体的材材料基本本走“钢钢筋混凝凝土”路路线；下下沉工艺艺多考虑虑重块压沉沉法、真真空联合合压载法法、筒内内直接掏掏挖取土土下沉法等等。直到2001年长江口口航道整整治二期期工程的的方案设设计时，，才正式式提出了了采用大型液压压振动锤锤下沉大圆圆筒的工工艺方案案。但圆圆筒结构构仍采用用“砼””。工艺原理理钢管桩、、钢护筒筒沉桩工工艺——小圆筒冲击锤沉沉桩工艺艺振动锤沉沉、拔桩桩工艺振动锤施施打3.2m钢护筒液压振动动锤武汉天心心洲长江江大桥主主墩桩基基钢护筒筒大直径圆圆筒工艺原理理插入式大大直径圆圆筒桩振振动下沉沉工艺——大圆筒通过多台台振动锤锤产生的的强大高频（0～3000r/min）振动力力，迫使使筒壁周周围的土土壤产生生“液化、位移、、松动““，在大大直径圆圆筒和锤锤体系统统自重力力的作用用下，圆圆筒的筒筒体切入入土层中中，并达达到设计计的标高高。配重块目录录二、工艺原理一、概论三、施工流程四、配套设备三、施工流程五、施工要点施工流程程◆选择满足足工艺实实施的大大型起重重船、运运载驳船船以及配配套的辅辅助船舶舶◆根据圆筒筒振沉需需要最大大激振力力，选型型振动设设备◆对拟进行行施工的的水域、、航道等等进行调调查以及及实地考考察◆作业现场场测量作作业◆大圆筒预预制、运运输◆大圆筒振振动下沉沉作业水域的水水深、水水下地貌貌、不明明物体等等大型工程程船舶进进出的航航道情况况以及避避风位置置施工水域域的风、、浪、流流情况施工水域域的潮汐汐规律确定作业业窗口按照拟订订的施工工工艺，，振沉作作业参数数等技术术经济综综合因素素，选择择适合本本项目大大直径圆圆筒振动动下沉作作业的大大型起重重船。选择能满满足大直直径圆筒筒装载能能力、水水上运输输稳性要要求、便便于从圆圆筒预制制场地出出运驳船船。选择配套套施工作作业的辅辅助船舶舶：拖轮轮、工作作船、交交通船等等振动设备备主要分分为电动动、液压压两大类类锤，各各有优缺缺点施工流程程长江口河河床需采采用软体体排护底底结构4台APE400型液压锤振沉砼大圆筒施工流程程港珠澳大大桥人工工岛施工工8台APE600型液压锤振沉大圆筒目录录二、工艺原理一、概论三、施工流程四、配套设备四、配套设备五、施工要点配套设备备◆振沉作业业起重船船选择目前大直直径圆筒筒的重量量一般都都在200～600吨左右，配套套的振动单元元总重量100～300吨左右。起重重船的起重能能力：（筒体重量+锤体单元重量量）×k=起重能力k——1.3～1.5动载系数、动动侧摩阻力系系数、起重船船的起重能力储备备系数等综合合因数。由于固定臂架架起重船结构构相对简单，，结构刚性好好，作业跨度度较大，吃水水较浅、经济济性也好，比比较适合。配套设备配套设备◆振动锤的选择择电动锤：配套简单，能能量转换效率率比较高，可可采用自备电电站或外部电电源供电，控控制系统比较较简捷，但锤锤体的体积相相对比较大，，对环境无油油污的污染源源。，一般不不能进行贴近近水面的振沉沉，更不能在在水下工作。。液压锤：配套相对比电电动锤复杂些些，能量转换换效率比较低低，自备液压压动力单元功功率比较大，，但锤体体积积比较小，控控制系统现也也比较成熟，，管路系统多多，管路破损损时有油污泻泻漏。可进行行水下振沉作作业。国内大大直径径圆筒振沉作作业一般选用用-----液压锤配套设备APE400液压锤动力单元柴油机功率1100HP配套设备◆振动单元设计计上吊具APE400振动锤振动梁液压夹具连接螺栓配套设备由于是多台振振动锤工作——同步器液压振动锤同同步器电动振动锤同同步器配套设备上吊架结构设设计图目录二、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圆筒预制钢筋混凝土圆圆筒底胎膜钢筋混凝土圆圆筒钢筋绑扎扎钢筋混凝土圆圆筒预制钢筋混凝土圆圆筒钢筋钢筋混凝土圆圆筒混凝土浇