大型沉箱基础振动夯实施工技术应用.pdf
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1、中国港湾建设China Harbour EngineeringApplication of vibration tamping construction technology forlarge caisson foundationSUN Jun-feng,JU Qing-fu(No.5 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Qinhuangdao,Hebei 066002,China)Abstract:In order to conform to the technological development t
2、rend of national mechanization substitution,automation lessmanpower,intelligent unmanned technology,the underwater riprap foundation bed of port engineering projects with constructioncharacteristics such as variable water depth and high precision can achieve a fuller densification effect.The new pro
3、cess ofvibration densification of underwater riprap foundation bed by using high-frequency hydraulic vibration hammer has becomethe trend of the development trend of riprap foundation bed densification.This process has the characteristics of highconstruction efficiency,safety and reliability,easy qu
4、ality control,and low noise.The vibration tamping construction technologyof large caisson foundation has been successfully applied in the Dalanping Project of Qinzhou Port,which can be used as areference for similar engineering construction.Key words:large caisson foundation;foundation vibration tam
5、ping;underwater riprap foundation bed摘要:为顺应国家机械化换人、自动化少人、智能化无人的科技发展潮流,具有变水深、高精度等施工特点的港口工程项目水下抛石基床能够得到更为充分的致密效果,采用高频液压振动锤对水下抛石基床进行振动致密的新工艺已成为抛石基床密实工艺发展的趋势,该工艺具有施工效率高,安全可靠、质量易于控制、噪音小等特点。大型沉箱基础振动夯实施工技术在钦州港大榄坪项目中成功应用,可供类似工程施工借鉴参考。关键词:大型沉箱基础;基础振动夯实;水下抛石基床中图分类号:U655.4文献标志码:B文章编号:2095-7874(2023)09-0039-05d
6、oi:10.7640/zggwjs202309008大型沉箱基础振动夯实施工技术应用孙俊丰,鞠庆富(中交一航局第五工程有限公司,河北秦皇岛066002)第43卷第9期2023年9月Vol.43No.9Sep.2023收稿日期:2023-05-23修回日期:2023-07-26作者简介:孙俊丰(1973),男,河北秦皇岛人,高级工程师,港口航道与海岸工程专业。E-mail:0引言抛石基床作为常用于重力式码头、防波堤和沉管隧道、抛石滑道、斜坡码头、船坞和船闸等水工建筑物的基础形式,具有抗滑稳定性强、经济费用小、承载能力大和耐久性好等优点,基床抛石的密实程度和结构组成对地基承载力具有决定性的作用1。
7、因此,为了确保水下抛石基床具有足够的承载能力,需对抛石基床进行致密化处理。港口工程中构筑物的规模越来越大,水下抛石基床需承受的荷载越来越大,对其承载力的要求也越来越严格。目前已用过的水下抛石基床传统致密方法有自行沉实法、预压法、爆夯法和重锤夯实法。相比于传统方法,利用高频液压振动锤进行水下抛石基床致密的施工工艺具有施工效率高、安全可靠、质量易于控制、噪音小等特点2。此外,高频液压振动锤在抛石基床的夯实过程中不受水流阻力等因素的影响,振动夯实法的应用将越来越广泛。中国港湾建设2023年第9期图3振动模块Fig.3Vibration module1工程概述1.1工程概况钦州港大榄坪南9号、10号泊
8、位工程位于广西钦州保税港区8号泊位南侧延长线上,为2个新建10万吨级自动化集装箱泊位,年设计吞吐能力为161万TEU。泊位总长度783 m,码头主体为沉箱重力式结构,基床为10100 kg块石基础,基床底标高-19 m,顶标高-18 m,厚1 m,坐落于中风化泥岩上3,如图1所示。1.2施工环境1.2.1风况全年常风向为N、频率为26%,次常风向为NNE、频率为9.2%;强风向为N,最大风速为31m/s;多年平均风速为3.8 m/s。风速逸6级大风日数多年平均为34 d,风速逸8级大风日数多年平均为7 d。每年511月受台风影响,其中79月较为集中。影响本地区的台风每年24次。1.2.2水文本
9、地区潮型为不正规全日潮。主要特征表现为:大潮汛时潮汐1 d 1次涨落,小潮汛时1 d 2次涨落,据资料统计,每月1 d 1次涨落天数约为19耀25 d。1.2.3波浪本海区波浪以风浪为主,常浪向SSW向、频率占17.67%,其次NNE向、频率为17.2%;强浪向为ESE向,次强浪向为SSW向和NE向;本海区实测最大波高为3.4 m,实测最大周期为6.8 s。据统计本区H1/10小于0.5 m发生频率为66.37%,小于1.0 m发生频率为96.21%,大于1.5 m波高出现频率仅为1.1%。1.2.4潮流钦州港区水域以全日潮为主,涨、落潮相对缓慢,一般涨潮历时长于落潮历时,落潮流速大于涨潮流速
10、,潮流特征有利于向外海输沙。本码头所在大榄坪南作业区前沿水流归顺,涨、落潮沿岸往复,水流集中,流速相对较大,落潮时流速最大在1 m/s左右,而横向流速分量小,有利于船舶航行安全。2施工设备砂桩1号振平船主要由母体船、振平结构、测控系统及其他辅助系统组成。砂桩1号振平船及振平船平面布置见图2。2.1母船母船船长55 m,宽25 m,型深4 m,吃水2.2m,一次船位整平有效长度10.5 m,最大整平水深26 m。2.2振平结构振平结构主要由振动模块、台车模块、轨道模块组成。振平结构距船首20.6 m,距船尾20.5m,基座长14 m,宽5.4 m,高0.85 m;移动台车带锤部分长3.3 m,宽
11、3.1 m,高4.35 m;不带锤部分长8.7 m,宽2.2 m,高2.10 m。1)振动模块振动模块主要包括振动管、振动锤、夯板等,见图3。图2砂桩1号振平船Fig.2Sand pile No.1 leveling vessel振动模块振动管振动锤夯板图1码头结构断面图Fig.1Cross-sectional view of the terminal structure1 5001 00015 80010100 kg块石基床50100 kg块石-17.3-16.3-19.0-18.0二片石垫层厚1.0 m二片石垫层厚1.0 m二片石垫层厚1.0 m回填块石1100 kg含泥量10%回填块石1
12、100 kg含泥量10%回填块石1100 kg含泥量10%18 30040窑窑2023年第9期振动锤参数:激振力230 t;振动质量约42 t(锤加振动管总质量);单位面积最大激振力为46t;振幅为2.5 mm。2)台车模块台车模块包括振动管约束结构、台车主体结构、提升卷扬机、配重、换锤位卷扬机等,见图4。3)轨道模块轨道采用C形结构,间距5 m,有效长度10m;轨道根据甲板载荷情况设置4个轨道靴,以便能够承受夯平结构受力;轨道通过甲板设置的5个锁固点进行固定。2.3测控及其他辅助系统测控系统包含船舶定位、锤位控制、标高控制。辅助系统包含综合降温措施、综合报警系统、PLC自动控制系统、GPS减
13、震器设计、综合防水措施等。3施工技术1)深水基床抛石振平施工工艺通过深水抛石振动夯平技术研究应用,实现安全、环保、优质、高效、低耗完成25 m水深、1 m厚度水下基床抛石振平施工。深水基床抛石振平施工主要包括:基床底层抛石网格划分、施工船舶定位、溜槽抛石、二片石抛填、夯平施工、夯平网格划分、落锤、提锤、移动台车4。2)深水振动夯平关键技术参数试验研究针对工程规模及质量要求,对现有船机设备“砂桩1号”进行深水域薄基床的关键技术参数试夯研究,通过测量仪器标定、定位软件调试、锚系探查、基床抛石网格划分尺寸、振平系统测试、振平网格划分及搭接尺寸,明确窗口期、测量精度、振平时间及夯沉率、振平系统运行情况
14、及需优化解决问题等,确定振平施工参数5。3)沉箱基床抛石振夯船施工规程及验收标准进一步规范水工项目沉箱基床抛石夯平船施工组织与管理,确保施工质量和水上作业安全,编制企业施工规程及验收标准6,为行业编制修编提供参考。4实施要点4.1实施原理将振平船振平工艺与传统重锤夯实工艺进行结果对比,验证振平工艺的可行性,并确定振平工艺的参数。4.2典型施工的参数预设典型施工时按照以往施工经验及施工资料,参数设定如下:1)抛填标高的控制块石振平后压缩量为10%,块石抛填时预留10%振沉量。2)振平搭接量相邻振点搭接量为1 m,相邻断面搭接量为0.5 m。3)振平标高控制在前期块石抛填预留出10%振沉量情况下,
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