本發(fā)明涉及海上人工島施工領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法。

背景技術(shù)：

采用鋼圓筒作為護(hù)岸結(jié)構(gòu)，形成護(hù)岸后再進(jìn)行內(nèi)部填海造島是海上人工島施工中的新興技術(shù)。該施工方法具有施工快捷、工廠化制造、對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)。目前公知領(lǐng)域中，如港珠澳大橋人工島護(hù)岸結(jié)構(gòu)所采用的鋼圓筒均為深插式鋼圓筒護(hù)岸結(jié)構(gòu)，深插式鋼圓筒依賴于筒體插入基床深度，保持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，適用于淤泥質(zhì)土或松軟土層厚的地區(qū)。

對(duì)于硬質(zhì)土層地區(qū)，采用淺插式鋼圓筒護(hù)岸結(jié)構(gòu)更為適合。淺插式鋼圓筒利用其重力作用對(duì)島內(nèi)回填區(qū)起到擋土圍護(hù)效果，是未來(lái)發(fā)展人工島建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。然而，在硬質(zhì)土層地區(qū)由于土質(zhì)的特殊性，不能保證鋼圓筒護(hù)岸結(jié)構(gòu)的有效振沉，因此需對(duì)硬質(zhì)基槽進(jìn)行預(yù)處理以進(jìn)行后續(xù)的鋼圓筒沉入施工。

但目前的鋼圓筒護(hù)岸施工技術(shù)均為深插式鋼圓筒，對(duì)于淺插式鋼圓筒施工技術(shù)尚無(wú)先例，對(duì)淺插式鋼圓筒基槽處理技術(shù)更是未有相關(guān)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法，以實(shí)現(xiàn)海上淺插式鋼圓筒基槽處理施工技術(shù)的突破和完善。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法，包括以下步驟：

(1)拖輪拖帶抓斗挖泥船，進(jìn)入預(yù)定開(kāi)挖點(diǎn)附近，抓斗挖泥船船舶中線平行于挖槽軸線，船艏朝向挖泥前進(jìn)的方向，根據(jù)施工水域條件下錨并固定船位,抓斗挖泥船施工采用dgps進(jìn)行定位；

(2)進(jìn)行鋼圓筒基槽開(kāi)挖，具體步驟為：

(a)先縱移挖泥船進(jìn)行縱向分層開(kāi)挖，抓斗在挖泥船縱向開(kāi)挖過(guò)程中前后疊斗，當(dāng)基槽開(kāi)挖長(zhǎng)度超過(guò)抓斗挖泥船一次拋錨所能開(kāi)挖的長(zhǎng)度時(shí)，采用縱向分段開(kāi)挖且段與段之間重疊開(kāi)挖1.5-2m；

在縱向分層開(kāi)挖過(guò)程中，在鋼圓筒基槽邊坡位置處采用由上而下呈階梯狀分層開(kāi)挖，下階梯內(nèi)角處超挖，上階梯外角處欠挖，利用自然塌坡達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡，每一階梯的水平寬度采用dgps測(cè)量控制，并且通過(guò)施工水尺讀取水位數(shù)據(jù)，然后根據(jù)水位數(shù)據(jù)控制每層邊坡開(kāi)挖時(shí)的抓斗下放深度，相鄰上下層的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域；

(b)當(dāng)挖槽寬度超過(guò)挖泥船一次挖寬時(shí)，將挖泥船橫移，然后重復(fù)所述的步驟(a)進(jìn)行下一條鋼圓筒基槽開(kāi)挖施工，每條的開(kāi)挖寬度不超過(guò)挖泥船抓斗吊機(jī)有效工作半徑的2倍，在深水挖槽施工時(shí)，每條的開(kāi)挖挖寬不大于船寬，相鄰的兩條之間重疊開(kāi)挖0.5-1m且相鄰條的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域；

(3)在基槽范圍內(nèi)的水面設(shè)置分段浮漂，然后依次在各個(gè)分段內(nèi)采用皮帶吹砂船向基槽內(nèi)回填砂，在每個(gè)分段內(nèi)回填砂過(guò)程中，皮帶吹砂船不斷移動(dòng)改變拋填位置，在接近設(shè)計(jì)回填標(biāo)高后采用皮帶吹砂船拋砂至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)該施工方法能夠?qū)崿F(xiàn)改變海上鋼圓筒結(jié)構(gòu)硬質(zhì)基槽的基底性質(zhì)，有助于鋼圓筒護(hù)岸結(jié)構(gòu)后續(xù)的振沉施工；

(2)采用dgps進(jìn)行定位有利于對(duì)基槽開(kāi)挖位置進(jìn)行定位，保證開(kāi)挖位置的正確；

(3)抓斗挖泥船船位平行于挖槽軸線布置，船艏朝向挖泥前進(jìn)的方向，有利于抓斗挖泥船在施工過(guò)程中的移動(dòng)；

(4)每條每層在開(kāi)挖的過(guò)程中，保證有重疊開(kāi)挖的區(qū)域，可防止出現(xiàn)欠挖或漏挖的現(xiàn)象，提高施工質(zhì)量；

(5)采用抓斗挖泥船進(jìn)行施工，既能保證施工需求，又能有效降低施工費(fèi)用；

(6)基槽回填砂在回填前在水面設(shè)置分段浮漂，可確定施工區(qū)域，保證回填的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1為采用本發(fā)明的海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法基槽開(kāi)挖示意圖；

圖2為采用本發(fā)明的海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法抓斗挖泥船和泥駁船位示意圖；

圖3為采用本發(fā)明的海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法邊坡開(kāi)挖分層階梯開(kāi)挖法示意圖；

圖4為采用本發(fā)明的海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法的吹填砂示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明。

如附圖所示的本發(fā)明的海上淺插式鋼圓筒基槽開(kāi)挖換填施工方法，包括以下步驟：

(1)拖輪拖帶抓斗挖泥船1，優(yōu)選的采用綁拖方式，進(jìn)入預(yù)定開(kāi)挖點(diǎn)附近，抓斗挖泥船1船舶中線平行于挖槽軸線，船艏朝向挖泥前進(jìn)的方向，根據(jù)施工水域條件下錨并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps進(jìn)行定位；

(2)進(jìn)行鋼圓筒基槽開(kāi)挖，具體步驟為：

(a)先縱移挖泥船進(jìn)行縱向分層開(kāi)挖，抓斗在挖泥船1縱向開(kāi)挖過(guò)程中前后疊斗，當(dāng)基槽開(kāi)挖長(zhǎng)度超過(guò)抓斗挖泥船1一次拋錨所能開(kāi)挖的長(zhǎng)度時(shí)，采用縱向分段開(kāi)挖且段與段之間重疊開(kāi)挖1.5-2m。這樣可以防止漏挖、留埂并使槽底平整。分段的長(zhǎng)度取決于定位邊纜長(zhǎng)度和水流流向，優(yōu)選的順流施工分段的長(zhǎng)度取艏邊纜起始長(zhǎng)度的75％。分層開(kāi)挖的分層數(shù)量根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖深度劃分，以利于邊坡坡比的穩(wěn)定和過(guò)渡段坡比的形成。

在縱向分層開(kāi)挖過(guò)程中，在鋼圓筒基槽邊坡位置處采用由上而下呈階梯狀分層開(kāi)挖，下階梯內(nèi)角處4超挖，上階梯外角處5欠挖，利用自然塌坡達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。每一階梯的水平寬度采用dgps測(cè)量控制。由于潮位浪高的變化，通過(guò)施工水尺讀取水位數(shù)據(jù)，然后根據(jù)水位數(shù)據(jù)控制每層邊坡開(kāi)挖時(shí)的抓斗下放深度，相鄰上下層的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域，控制施工質(zhì)量。

(b)當(dāng)挖槽寬度超過(guò)挖泥船一次挖寬時(shí)，將挖泥船橫移，然后重復(fù)所述的步驟(阿)進(jìn)行下一條鋼圓筒基槽開(kāi)挖施工，每條的開(kāi)挖寬度不超過(guò)挖泥船抓斗吊機(jī)有效工作半徑的2倍，在深水挖槽施工時(shí)，每條的開(kāi)挖挖寬不大于船寬；為防止相鄰的兩條之間出現(xiàn)淺點(diǎn)，相鄰的兩條之間重疊開(kāi)挖0.5-1m且相鄰條的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域。

(3)在基槽范圍內(nèi)的水面設(shè)置分段浮漂，然后依次在各個(gè)分段內(nèi)采用皮帶吹砂船3向基槽內(nèi)回填砂，在每個(gè)分段內(nèi)回填砂過(guò)程中，皮帶吹砂船3不斷移動(dòng)改變拋填位置，在接近設(shè)計(jì)回填標(biāo)高后采用皮帶吹砂船3拋砂至設(shè)計(jì)標(biāo)高。以嚴(yán)格控制一次在同一范圍內(nèi)拋填厚度過(guò)厚，導(dǎo)致對(duì)原海床面淤泥產(chǎn)生擾動(dòng)及形成厚度較大(2m以上)的淤泥包。

實(shí)施例1

(1)拖輪采用綁拖方式拖帶抓斗挖泥船1，進(jìn)入預(yù)定開(kāi)挖點(diǎn)附近，抓斗挖泥船1船舶中線平行于挖槽軸線，船艏朝向挖泥前進(jìn)的方向，根據(jù)施工水域條件下錨并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps進(jìn)行定位；

(2)進(jìn)行鋼圓筒基槽開(kāi)挖，具體步驟為：

(a)先縱移挖泥船進(jìn)行縱向分3層開(kāi)挖，抓斗在挖泥船1縱向開(kāi)挖過(guò)程中前后疊斗，由于基槽開(kāi)挖長(zhǎng)度超過(guò)抓斗挖泥船1一次拋錨所能開(kāi)挖的長(zhǎng)度，采用縱向分段開(kāi)挖且段與段之間重疊開(kāi)挖1.5m。順流施工分段的長(zhǎng)度取艏邊纜起始長(zhǎng)度的75％。

在縱向分層開(kāi)挖過(guò)程中，在鋼圓筒基槽邊坡位置處采用由上而下呈階梯狀分層開(kāi)挖，下階梯內(nèi)角處4超挖，上階梯外角處5欠挖，利用自然塌坡達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。每一階梯的水平寬度采用dgps測(cè)量控制。由于潮位浪高的變化，通過(guò)施工水尺讀取水位數(shù)據(jù)，然后根據(jù)水位數(shù)據(jù)控制每層邊坡開(kāi)挖時(shí)的抓斗下放深度，相鄰上下層的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域，控制施工質(zhì)量。

(b)由于挖槽寬度超過(guò)挖泥船一次挖寬時(shí)，將挖泥船橫移，然后重復(fù)所述的步驟(阿)進(jìn)行下一條鋼圓筒基槽開(kāi)挖施工，每條的開(kāi)挖寬度不超過(guò)挖泥船抓斗吊機(jī)有效工作半徑的2倍，在深水挖槽施工時(shí)，每條的開(kāi)挖挖寬不大于船寬；相鄰的兩條之間重疊開(kāi)挖0.5m且相鄰條的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域。

(3)在基槽范圍內(nèi)的水面設(shè)置分段浮漂，然后依次在各個(gè)分段內(nèi)采用皮帶吹砂船3向基槽內(nèi)回填砂，在每個(gè)分段內(nèi)回填砂過(guò)程中，皮帶吹砂船3不斷移動(dòng)改變拋填位置，在接近設(shè)計(jì)回填標(biāo)高后采用皮帶吹砂船3拋砂至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

采用本方法有效保證了基槽開(kāi)挖的準(zhǔn)確性，為后續(xù)工程施工提供保證。

實(shí)施例2

(1)拖輪采用綁拖方式拖帶抓斗挖泥船1，進(jìn)入預(yù)定開(kāi)挖點(diǎn)附近，抓斗挖泥船1船舶中線平行于挖槽軸線，船艏朝向挖泥前進(jìn)的方向，根據(jù)施工水域條件下錨并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps進(jìn)行定位；

(2)進(jìn)行鋼圓筒基槽開(kāi)挖，具體步驟為：

(a)先縱移挖泥船進(jìn)行縱向分3層開(kāi)挖，抓斗在挖泥船1縱向開(kāi)挖過(guò)程中前后疊斗，由于基槽開(kāi)挖長(zhǎng)度超過(guò)抓斗挖泥船1一次拋錨所能開(kāi)挖的長(zhǎng)度，采用縱向分段開(kāi)挖且段與段之間重疊開(kāi)挖2m。順流施工分段的長(zhǎng)度取艏邊纜起始長(zhǎng)度的75％。

在縱向分層開(kāi)挖過(guò)程中，在鋼圓筒基槽邊坡位置處采用由上而下呈階梯狀分層開(kāi)挖，下階梯內(nèi)角處4超挖，上階梯外角處5欠挖，利用自然塌坡達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。每一階梯的水平寬度采用dgps測(cè)量控制。由于潮位浪高的變化，通過(guò)施工水尺讀取水位數(shù)據(jù)，然后根據(jù)水位數(shù)據(jù)控制每層邊坡開(kāi)挖時(shí)的抓斗下放深度，相鄰上下層的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域，控制施工質(zhì)量。

(b)由于挖槽寬度超過(guò)挖泥船一次挖寬時(shí)，將挖泥船橫移，然后重復(fù)所述的步驟(阿)進(jìn)行下一條鋼圓筒基槽開(kāi)挖施工，每條的開(kāi)挖寬度不超過(guò)挖泥船抓斗吊機(jī)有效工作半徑的2倍，在深水挖槽施工時(shí)，每條的開(kāi)挖挖寬不大于船寬；相鄰的兩條之間重疊開(kāi)挖1m且相鄰條的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域。

(3)在基槽范圍內(nèi)的水面設(shè)置分段浮漂，然后依次在各個(gè)分段內(nèi)采用皮帶吹砂船3向基槽內(nèi)回填砂，在每個(gè)分段內(nèi)回填砂過(guò)程中，皮帶吹砂船3不斷移動(dòng)改變拋填位置，在接近設(shè)計(jì)回填標(biāo)高后采用皮帶吹砂船3拋砂至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

采用本方法有效保證了基槽開(kāi)挖的準(zhǔn)確性，為后續(xù)工程施工提供保證。

實(shí)施例3

(1)拖輪采用綁拖方式拖帶抓斗挖泥船1，進(jìn)入預(yù)定開(kāi)挖點(diǎn)附近，抓斗挖泥船1船舶中線平行于挖槽軸線，船艏朝向挖泥前進(jìn)的方向，根據(jù)施工水域條件下錨并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps進(jìn)行定位；

(2)進(jìn)行鋼圓筒基槽開(kāi)挖，具體步驟為：

(a)先縱移挖泥船進(jìn)行縱向分3層開(kāi)挖，抓斗在挖泥船1縱向開(kāi)挖過(guò)程中前后疊斗，由于基槽開(kāi)挖長(zhǎng)度超過(guò)抓斗挖泥船1一次拋錨所能開(kāi)挖的長(zhǎng)度，采用縱向分段開(kāi)挖且段與段之間重疊開(kāi)挖1.8m。順流施工分段的長(zhǎng)度取艏邊纜起始長(zhǎng)度的75％。

在縱向分層開(kāi)挖過(guò)程中，在鋼圓筒基槽邊坡位置處采用由上而下呈階梯狀分層開(kāi)挖，下階梯內(nèi)角處4超挖，上階梯外角處5欠挖，利用自然塌坡達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。每一階梯的水平寬度采用dgps測(cè)量控制。由于潮位浪高的變化，通過(guò)施工水尺讀取水位數(shù)據(jù)，然后根據(jù)水位數(shù)據(jù)控制每層邊坡開(kāi)挖時(shí)的抓斗下放深度，相鄰上下層的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域，控制施工質(zhì)量。

(b)由于挖槽寬度超過(guò)挖泥船一次挖寬時(shí)，將挖泥船橫移，然后重復(fù)所述的步驟(阿)進(jìn)行下一條鋼圓筒基槽開(kāi)挖施工，每條的開(kāi)挖寬度不超過(guò)挖泥船抓斗吊機(jī)有效工作半徑的2倍，在深水挖槽施工時(shí)，每條的開(kāi)挖挖寬不大于船寬；相鄰的兩條之間重疊開(kāi)挖0.7m且相鄰條的邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中具有重疊開(kāi)挖的區(qū)域。

(3)在基槽范圍內(nèi)的水面設(shè)置分段浮漂，然后依次在各個(gè)分段內(nèi)采用皮帶吹砂船3向基槽內(nèi)回填砂，在每個(gè)分段內(nèi)回填砂過(guò)程中，皮帶吹砂船3不斷移動(dòng)改變拋填位置，在接近設(shè)計(jì)回填標(biāo)高后采用皮帶吹砂船3拋砂至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

采用本方法有效保證了基槽開(kāi)挖的準(zhǔn)確性，為后續(xù)工程施工提供保證。