本發(fā)明涉及鋼圓筒振沉施工領(lǐng)域，尤其涉及一種振動錘聯(lián)動振沉鋼圓筒的施工工藝。

背景技術(shù)：

大直徑鋼圓筒為海上建造人工島的重要圍堰結(jié)構(gòu)。工程中需要將鋼圓筒插入至海床地基以下數(shù)十米。在目前大直徑鋼圓筒打設(shè)過程中，由于地基土質(zhì)不均勻，存在夾砂的硬土土層，鋼圓筒下沉過程易出現(xiàn)受力不均、應(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)變形等現(xiàn)象，造成鋼圓筒打設(shè)進度慢、定位不準(zhǔn)確、作業(yè)效率低，進而影響施工進度，對個別位置存在較厚砂層的地基，還會發(fā)生因打設(shè)擊振力不足而停工的現(xiàn)象。再者現(xiàn)今存在的振動錘振沉鋼圓筒的工藝比較簡單，無法自成系統(tǒng)，振沉工藝不成熟，振沉效果不好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種振動錘聯(lián)動振沉鋼圓筒的施工工藝。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種振動錘聯(lián)動振沉鋼圓筒的施工工藝，具體步驟為：

(1)施工前工序

基槽開挖：采用耙吸船對施工區(qū)域進行大面積開挖，大面積開挖階段完成后，進行抓斗船基槽、邊坡開挖和掃淺工作；

鋼圓筒制作及運輸：鋼圓筒制作包括片體、分段、總裝三個工序；鋼圓筒制作完成后通過運輸船運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場；

(2)施工現(xiàn)場地層處理

對施工現(xiàn)場的地層狀況進行勘探，根據(jù)地層的具體情況進行前期處理，處理的標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)砂層大于4m，砂層需處理；當(dāng)砂層為2-4m，n值大于20需處理，小于20不處理；當(dāng)砂層為1-2m，n值大于25需處理，小于25不處理；當(dāng)砂層小于1m，不處理；

對需要處理的硬質(zhì)地層采用dsm地基處理方法進行處理，具體的施工方法為：采用dcm船對施工現(xiàn)場的砂層地質(zhì)進行處理，利用處理機系統(tǒng)的鉆頭對砂層進行機械攪拌，使其松散，同時將膨潤土或黃黏土與海水?dāng)嚢瓒傻哪酀{在砂層噴射，進行地質(zhì)改良，降低標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)n值以達到要求；

其中泥漿的配比為：海水：膨潤土＝1：1配置泥漿，比重為1.43g/cm³；或海水：黃黏土＝1：1配置泥漿，比重為1.50g/cm³；

(3)鋼圓筒振沉

運輸船和定位駁定位，定位駁甲板上設(shè)有測量定位系統(tǒng)以及振動錘系統(tǒng)；

起重船起吊定位駁甲板上的振動錘系統(tǒng)至運輸船處的鋼圓筒的上方，用起重船上的錨機絞拉掛在共振梁上的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)共振梁，使液壓夾頭與相應(yīng)擋板靠緊，操縱振動錘及夾頭液壓工作系統(tǒng)，當(dāng)所有夾頭全部夾緊鋼圓筒時，即可起吊鋼圓筒；

起重船移動并根據(jù)鋼圓筒振沉位置進行粗定位，定位完成后落鉤完成鋼圓筒的下沉，鋼圓筒下沉至筒底距泥面0.5-1.0m時，起重機指揮鋼圓筒進行精確定位，定位過程中測量人員實時監(jiān)測并報偏位，直至鋼圓筒位置偏差在15cm以內(nèi)，垂直度偏差≤0.2％，鎖口平面扭角偏差≤2°；

鋼圓筒定位完成后，開始鋼圓筒的自沉，自沉過程中測量人員實時監(jiān)測并報偏位，對鋼圓筒自沉過程進行糾偏，直至鋼圓筒位置偏差在15cm以內(nèi)，垂直度偏差≤0.2％；

當(dāng)鋼圓筒自沉結(jié)束后開錘振沉，直至振沉至設(shè)計標(biāo)高，鋼圓筒振沉完成后立即進行回填，確保24小時內(nèi)筒內(nèi)回填砂完成。

采用dsm地基處理方法對硬質(zhì)地層進行處理時，在dcm船工作過程中，驅(qū)動電機驅(qū)動處理機傳動軸、攪拌軸和鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時處理機依靠自身重力和攪拌軸鉆頭的切削力的共同作用下貫入，過程中噴漿口處不斷噴射出泥漿，泥漿和原土通過設(shè)置在攪拌軸上的攪拌翼攪拌，降低標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)n值以達到要求。

采用dsm地基處理方法對硬質(zhì)地層進行處理時，dcm船通過實時測量定位，使處理機中心與點位的中心重合；將攪拌好的泥漿儲存至處理機儲存罐內(nèi)，經(jīng)輸送泵將泥漿輸送至處理機噴頭處進行噴漿處理，采取1.5m/min的速度進行鉆頭正轉(zhuǎn)貫入，每臺輸送泵流量為300l/min，共4臺；當(dāng)鉆頭開始進入夾砂層時，降低貫入速度至1m/min；當(dāng)鉆頭到達夾砂層底部，著底處理2min，開始反轉(zhuǎn)提起，提升速度為1-1.5m/min，采用上噴漿孔邊提起邊噴漿，直至離開泥面，完成夾砂層處理作業(yè)。

所述測量定位系統(tǒng)由兩臺gps接收機、液位傳感器、紅外信號反射棱鏡、兩臺自動跟蹤全站儀、微機集成系統(tǒng)組成；在定位駁上安置兩臺gps接收機、兩臺自動跟蹤全站儀，在鋼圓筒共振梁上安裝液位傳感器和紅外信號反射棱鏡；gps接收機實時獲取網(wǎng)絡(luò)gpsrtk固定解或單參考站gpsrtk固定解，自動跟蹤全站儀實時測量鋼圓筒的位置，液位傳感器實時監(jiān)測鋼圓筒的姿態(tài)；微機集成系統(tǒng)采集gps實時三維坐標(biāo)、自動跟蹤全站儀測角和測距數(shù)據(jù)以及液位傳感器數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)計算、處理并在屏幕上顯示出鋼圓筒偏位和姿態(tài)，指導(dǎo)鋼圓筒定位和糾偏，并監(jiān)控振沉過程。

所述振動錘系統(tǒng)采用大型鋼圓筒振沉用共振裝置，共振梁上設(shè)有12組振動錘。

鋼圓筒自沉過程中緩慢落鉤，同時收緊定位方駁錨纜，起重船及時仰俯扒桿，以確保鉤頭垂直吊鋼圓筒；如果鋼圓筒在自沉過程中，筒體傾斜超過0.2％時，立即停鉤，采取松緊錨纜調(diào)整船位、升降左右鉤頭、前后仰俯扒桿、反復(fù)上拔和下沉的措施交替重復(fù)使用，直至筒位傾斜≤0.2％，繼續(xù)下沉。

鋼圓筒振沉施工前，對原泥面標(biāo)高進行檢測，確保高差控制在1m以內(nèi)，坡度控制在3％以內(nèi)，然后進行鋼圓筒振沉施工。

鋼圓筒振沉過程中，起重船吊重控制在600-1500t，動力柜轉(zhuǎn)速控制在1200rpm；隨著入泥深度增加，減少吊重，穩(wěn)定動力柜轉(zhuǎn)速不超過1500rpm；鋼圓筒振沉前，對地質(zhì)資料進行分析，3m厚以上的夾砂層，采取點振措施，具體方法為：鋼圓筒筒底進入夾砂層后，進行點振，每次點振時間不超過20s，記錄鋼圓筒下沉速率，以判斷鋼圓筒振沉是否產(chǎn)生砂層密實效應(yīng)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可改變原天然地基的土體性質(zhì)，打破硬土層，減少鋼圓筒或類似基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物的打設(shè)阻力，減少打設(shè)過程的不均勻受力，提高可打入性；本發(fā)明可以處理較復(fù)雜地基，不受地質(zhì)條件限制，可以擴大鋼圓筒或類似基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物的使用范圍；本發(fā)明采用振動錘聯(lián)動的振沉工藝，及時監(jiān)測、糾偏，是一套效率高、科學(xué)合理的振沉工藝。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基槽開挖施工流程圖；

圖2為本發(fā)明的鋼圓筒振沉施工流程圖；

以下將結(jié)合本發(fā)明的實施例參照附圖進行詳細(xì)敘述。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

具體實施例1：

如圖1和圖2所示，一種振動錘聯(lián)動振沉鋼圓筒的施工工藝，具體步驟為：

(1)施工前工序

基槽開挖：采用耙吸船對施工區(qū)域進行大面積開挖，大面積開挖階段完成后，進行抓斗船基槽、邊坡開挖和掃淺工作；

鋼圓筒制作及運輸：鋼圓筒制作包括片體、分段、總裝三個工序；鋼圓筒制作完成后通過運輸船運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場；

(2)施工現(xiàn)場地層處理

當(dāng)砂層為5m時，采用dsm地基處理方法進行處理，具體的施工方法為：采用dcm船對施工現(xiàn)場的砂層地質(zhì)進行處理，利用處理機系統(tǒng)的鉆頭對砂層進行機械攪拌，使其松散，同時將膨潤土與海水?dāng)嚢瓒傻哪酀{在砂層噴射，進行地質(zhì)改良，降低標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)n值以達到要求；

其中泥漿的配比為：海水：膨潤土＝1：1配置泥漿，比重為1.43g/cm³；

(3)鋼圓筒振沉

運輸船和定位駁定位，定位駁甲板上設(shè)有測量定位系統(tǒng)以及振動錘系統(tǒng)；

起重船起吊定位駁甲板上的振動錘系統(tǒng)至運輸船處的鋼圓筒的上方，用起重船上的錨機絞拉掛在共振梁上的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)共振梁，使液壓夾頭與相應(yīng)擋板靠緊，操縱振動錘及夾頭液壓工作系統(tǒng)，當(dāng)所有夾頭全部夾緊鋼圓筒時，即可起吊鋼圓筒；

起重船移動并根據(jù)鋼圓筒振沉位置進行粗定位，定位完成后落鉤完成鋼圓筒的下沉，鋼圓筒下沉至筒底距泥面0.5m時，起重機指揮鋼圓筒進行精確定位，定位過程中測量人員實時監(jiān)測并報偏位，直至鋼圓筒位置偏差在15cm，垂直度偏差為0.2％，鎖口平面扭角偏差為2°；

鋼圓筒定位完成后，開始鋼圓筒的自沉，自沉過程中測量人員實時監(jiān)測并報偏位，對鋼圓筒自沉過程進行糾偏，直至鋼圓筒位置偏差在15cm，垂直度偏差為0.2％；

當(dāng)鋼圓筒自沉結(jié)束后開錘振沉，直至振沉至設(shè)計標(biāo)高，鋼圓筒振沉完成后立即進行回填，確保24小時筒內(nèi)回填砂完成。

采用dsm地基處理方法對硬質(zhì)地層進行處理時，在dcm船工作過程中，驅(qū)動電機驅(qū)動處理機傳動軸、攪拌軸和鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時處理機依靠自身重力和攪拌軸鉆頭的切削力的共同作用下貫入，過程中噴漿口處不斷噴射出泥漿，泥漿和原土通過設(shè)置在攪拌軸上的攪拌翼攪拌，降低標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)n值以達到要求。

采用dsm地基處理方法對硬質(zhì)地層進行處理時，dcm船通過實時測量定位，使處理機中心與點位的中心重合；將攪拌好的泥漿儲存至處理機儲存罐內(nèi)，經(jīng)輸送泵將泥漿輸送至處理機噴頭處進行噴漿處理，采取1.5m/min的速度進行鉆頭正轉(zhuǎn)貫入，每臺輸送泵流量為300l/min，共4臺；當(dāng)鉆頭開始進入夾砂層時，降低貫入速度至1m/min；當(dāng)鉆頭到達夾砂層底部，著底處理2min，開始反轉(zhuǎn)提起，提升速度為1m/min，采用上噴漿孔邊提起邊噴漿，直至離開泥面，完成夾砂層處理作業(yè)。

所述測量定位系統(tǒng)由兩臺gps接收機、液位傳感器、紅外信號反射棱鏡、兩臺自動跟蹤全站儀、微機集成系統(tǒng)組成；在定位駁上安置兩臺gps接收機、兩臺自動跟蹤全站儀，在鋼圓筒共振梁上安裝液位傳感器和紅外信號反射棱鏡；gps接收機實時獲取網(wǎng)絡(luò)gpsrtk固定解或單參考站gpsrtk固定解，自動跟蹤全站儀實時測量鋼圓筒的位置，液位傳感器實時監(jiān)測鋼圓筒的姿態(tài)；微機集成系統(tǒng)采集gps實時三維坐標(biāo)、自動跟蹤全站儀測角和測距數(shù)據(jù)以及液位傳感器數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)計算、處理并在屏幕上顯示出鋼圓筒偏位和姿態(tài)，指導(dǎo)鋼圓筒定位和糾偏，并監(jiān)控振沉過程。

所述振動錘系統(tǒng)采用大型鋼圓筒振沉用共振裝置，共振梁上設(shè)有12組振動錘。

鋼圓筒自沉過程中緩慢落鉤，同時收緊定位方駁錨纜，起重船及時仰俯扒桿，以確保鉤頭垂直吊鋼圓筒；如果鋼圓筒在自沉過程中，筒體傾斜為0.2％，立即停鉤，采取松緊錨纜調(diào)整船位、升降左右鉤頭、前后仰俯扒桿、反復(fù)上拔和下沉的措施交替重復(fù)使用，直至筒位傾斜為0.1％，繼續(xù)下沉。

鋼圓筒振沉施工前，對原泥面標(biāo)高進行檢測，確保高差控制在1m，坡度控制在3％，然后進行鋼圓筒振沉施工。

鋼圓筒振沉過程中，起重船吊重控制在600t，動力柜轉(zhuǎn)速控制在1200rpm；隨著入泥深度增加，減少吊重，穩(wěn)定動力柜轉(zhuǎn)速為1500rpm；鋼圓筒振沉前，對地質(zhì)資料進行分析，3m厚的夾砂層，采取點振措施，具體方法為：鋼圓筒筒底進入夾砂層后，進行點振，每次點振時間為18s，記錄鋼圓筒下沉速率，以判斷鋼圓筒振沉是否產(chǎn)生砂層密實效應(yīng)。

具體實施例2：

一種振動錘聯(lián)動振沉鋼圓筒的施工工藝，具體步驟為：

(1)施工前工序

基槽開挖：采用耙吸船對施工區(qū)域進行大面積開挖，大面積開挖階段完成后，進行抓斗船基槽、邊坡開挖和掃淺工作；

鋼圓筒制作及運輸：鋼圓筒制作包括片體、分段、總裝三個工序；鋼圓筒制作完成后通過運輸船運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場；

(2)施工現(xiàn)場地層處理

當(dāng)砂層為3m，n值為22時，采用dsm地基處理方法進行處理，具體的施工方法為：采用dcm船對施工現(xiàn)場的砂層地質(zhì)進行處理，利用處理機系統(tǒng)的鉆頭對砂層進行機械攪拌，使其松散，同時將黃黏土與海水?dāng)嚢瓒傻哪酀{在砂層噴射，進行地質(zhì)改良，降低標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)n值以達到要求；

其中泥漿的配比為：海水：黃黏土＝1：1配置泥漿，比重為1.50g/cm³；

(3)鋼圓筒振沉

運輸船和定位駁定位，定位駁甲板上設(shè)有測量定位系統(tǒng)以及振動錘系統(tǒng)；

起重船起吊定位駁甲板上的振動錘系統(tǒng)至運輸船處的鋼圓筒的上方，用起重船上的錨機絞拉掛在共振梁上的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)共振梁，使液壓夾頭與相應(yīng)擋板靠緊，操縱振動錘及夾頭液壓工作系統(tǒng)，當(dāng)所有夾頭全部夾緊鋼圓筒時，即可起吊鋼圓筒；

起重船移動并根據(jù)鋼圓筒振沉位置進行粗定位，定位完成后落鉤完成鋼圓筒的下沉，鋼圓筒下沉至筒底距泥面1.0m時，起重機指揮鋼圓筒進行精確定位，定位過程中測量人員實時監(jiān)測并報偏位，直至鋼圓筒位置偏差在13cm，垂直度偏差為0.1％，鎖口平面扭角偏差為1°；

鋼圓筒定位完成后，開始鋼圓筒的自沉，自沉過程中測量人員實時監(jiān)測并報偏位，對鋼圓筒自沉過程進行糾偏，直至鋼圓筒位置偏差在10cm，垂直度偏差為0.1％；

當(dāng)鋼圓筒自沉結(jié)束后開錘振沉，直至振沉至設(shè)計標(biāo)高，鋼圓筒振沉完成后立即進行回填，確保20小時筒內(nèi)回填砂完成。

采用dsm地基處理方法對硬質(zhì)地層進行處理時，在dcm船工作過程中，驅(qū)動電機驅(qū)動處理機傳動軸、攪拌軸和鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時處理機依靠自身重力和攪拌軸鉆頭的切削力的共同作用下貫入，過程中噴漿口處不斷噴射出泥漿，泥漿和原土通過設(shè)置在攪拌軸上的攪拌翼攪拌，降低標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)n值以達到要求。

采用dsm地基處理方法對硬質(zhì)地層進行處理時，dcm船通過實時測量定位，使處理機中心與點位的中心重合；將攪拌好的泥漿儲存至處理機儲存罐內(nèi)，經(jīng)輸送泵將泥漿輸送至處理機噴頭處進行噴漿處理，采取1.5m/min的速度進行鉆頭正轉(zhuǎn)貫入，每臺輸送泵流量為300l/min，共4臺；當(dāng)鉆頭開始進入夾砂層時，降低貫入速度至1m/min；當(dāng)鉆頭到達夾砂層底部，著底處理2min，開始反轉(zhuǎn)提起，提升速度為1.5m/min，采用上噴漿孔邊提起邊噴漿，直至離開泥面，完成夾砂層處理作業(yè)。

所述測量定位系統(tǒng)由兩臺gps接收機、液位傳感器、紅外信號反射棱鏡、兩臺自動跟蹤全站儀、微機集成系統(tǒng)組成；在定位駁上安置兩臺gps接收機、兩臺自動跟蹤全站儀，在鋼圓筒共振梁上安裝液位傳感器和紅外信號反射棱鏡；gps接收機實時獲取網(wǎng)絡(luò)gpsrtk固定解或單參考站gpsrtk固定解，自動跟蹤全站儀實時測量鋼圓筒的位置，液位傳感器實時監(jiān)測鋼圓筒的姿態(tài)；微機集成系統(tǒng)采集gps實時三維坐標(biāo)、自動跟蹤全站儀測角和測距數(shù)據(jù)以及液位傳感器數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)計算、處理并在屏幕上顯示出鋼圓筒偏位和姿態(tài)，指導(dǎo)鋼圓筒定位和糾偏，并監(jiān)控振沉過程。

所述振動錘系統(tǒng)采用大型鋼圓筒振沉用共振裝置，共振梁上設(shè)有12組振動錘。

鋼圓筒自沉過程中緩慢落鉤，同時收緊定位方駁錨纜，起重船及時仰俯扒桿，以確保鉤頭垂直吊鋼圓筒；如果鋼圓筒在自沉過程中，筒體傾斜為0.2％時，立即停鉤，采取松緊錨纜調(diào)整船位、升降左右鉤頭、前后仰俯扒桿、反復(fù)上拔和下沉的措施交替重復(fù)使用，直至筒位傾斜為0.1％，繼續(xù)下沉。

鋼圓筒振沉施工前，對原泥面標(biāo)高進行檢測，確保高差控制在0.5m，坡度控制在2％，然后進行鋼圓筒振沉施工。

鋼圓筒振沉過程中，起重船吊重控制在1500t，動力柜轉(zhuǎn)速控制在1200rpm；隨著入泥深度增加，減少吊重，穩(wěn)定動力柜轉(zhuǎn)速為1300rpm；鋼圓筒振沉前，對地質(zhì)資料進行分析，3m厚的夾砂層，采取點振措施，具體方法為：鋼圓筒筒底進入夾砂層后，進行點振，每次點振時間為15s，記錄鋼圓筒下沉速率，以判斷鋼圓筒振沉是否產(chǎn)生砂層密實效應(yīng)。

本發(fā)明可改變原天然地基的土體性質(zhì)，打破硬土層，減少鋼圓筒或類似基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物的打設(shè)阻力，減少打設(shè)過程的不均勻受力，提高可打入性；本發(fā)明可以處理較復(fù)雜地基，不受地質(zhì)條件限制，可以擴大鋼圓筒或類似基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物的使用范圍；本發(fā)明采用振動錘聯(lián)動的振沉工藝，及時監(jiān)測、糾偏，是一套效率高、科學(xué)合理的振沉工藝。

上面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。