海上挤密砂桩工法及其在港珠澳大桥岛隧工程的应用
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港湾砂桩1船施工工艺文章以港珠澳大桥西人工岛岛隧工程打设挤密砂桩为例,列出了港湾砂桩1船的打桩流程;总结了打设方法、操作要点和质量控制关键;并结合工程实例,对砂量损耗系数和工效进行了计算、分析。
标签:港湾砂桩1船;挤密砂桩;质量控制;砂量损耗系数;工效引言港湾砂桩1船是挤密砂桩船,挤密砂桩法是在软基上用振动锤把砂管沉入到要求的深度,填入中粗砂并向下挤压使砂桩扩径,使其周围地基发生侧向挤压而使地基密实的一种加固方法。
其加固原理如下:挤密置换作用:一是通过冲击振动对周围土体产生横向挤压力,使土层的孔隙比减小,密实度增加;二是密实的砂桩桩体取代了同体积的软弱土,形成复合地基,使承载力提高,地基沉降变小。
排水固结作用:砂桩就象砂井一样是一种良好的排水通道,能加速孔隙水压力的消散,加快地基的固结沉降速率,从而提高复合地基的强度。
港湾砂桩1船主要性能参数如表1:船机设备配置如表2:文章以港珠澳大桥西人工岛岛隧工程挤密砂桩为实例,详细的分析了港湾砂桩1船的施工工艺。
1 地质情况各岩土层特征描述如下:①1淤泥(Q4m):灰色,流塑状,个别钻孔呈流动状,高塑性,含有机质,有臭味,局部混少许粉砂,平均标贯击数N<1击。
该层厚达3.50m~5.0m。
①3淤泥質粘土(Q4al):褐灰色,流塑~软塑状,中塑性,局部夹粉细砂薄层和少量贝壳碎屑,平均标贯击数N=1.8击。
该层厚达11.5m~13.0m。
③3粉质粘土(Q3m+al):褐灰色,灰黄色,可塑状~硬塑状,中塑性,混粉细砂,局部夹粉砂薄层和腐殖质。
平均标贯击数N=8.8击。
该层厚0.0m~4.5m。
各土层土质较软,流动性大。
为防止回淤,在原泥面上抛填4m的中粗砂和1.5m的碎石垫层,打设砂桩时要穿透中粗砂和碎石垫层。
2 基本打桩流程(见图1)3 打设方法及操作要点3.1 打设前准备工作每天开工前要检查套管水阀、气阀,确保套管外喷水管及侧打气气管畅通;检查移动斗门、固定斗门、囤砂斗门开闭情况,确保开闭自如;传送带空载运转正常;检查水锤自动是否正常;检查绞车钢丝绳状况,绞机附近管路是否有渗漏现象;检查振动锤电缆位置,确保电缆安全;要求供砂船做好供砂准备;开启自动平衡调载系统。
说明港珠澳大桥采用桥岛隧相结合方式建造的主要原因说到港珠澳大桥,那真是让人眼前一亮,想象一下,一座大桥横跨大海,把香港、珠海和澳门三地连接起来,真的是一项了不起的工程!但是,要在这么宽广的海域上修桥,可不是简单的事,尤其是面对潮水、风浪以及航道的压力,怎么建才行呢?于是乎,港珠澳大桥就用了一个特别的建造方法——桥岛隧道相结合,这也是它的独特之处。
说白了,这桥并不是全桥都在水面上,而是有些地方在水下,还有些地方藏在岛里。
听起来是不是有点神奇?其实背后的原因也挺有趣的,咱们一块来聊聊。
咱们得知道,港珠澳大桥的建设可不是光光为了好看,它可要考虑很多实际问题。
比如,这大桥修在海上,海上的风浪、潮汐变化可不比陆地上稳定,尤其是在一些航道交汇的地方,大船来往频繁,想要让它们也能顺畅通行,就得有点“心思”。
所以啊,桥岛隧道的结合就显得非常聪明。
把桥修在水上,把隧道修在水下,这样既能保持交通通畅,又能避免船只撞到桥梁或者被大浪影响。
就好像是,你家门口有条路,车流很大,直接修个地下车库,大家都能走得顺畅,效率也高。
再说了,海底隧道这一部分,也确实是个挑战。
大家知道,海底可是有多深呢?不是说你随便在海里挖个洞就能通车的。
港珠澳大桥的隧道部分,设计上就要考虑到海底的土质、海水的压力,还有潜在的地震或者其他自然灾害的风险。
把隧道埋在海底,稳稳当当的,能减少受风浪影响,船只经过的时候也不怕碰到啥大桥的柱子了,安全系数一下子提高了。
至于桥梁的部分,那更是考验了工程师们的智慧。
要让桥梁不仅美观,而且能经受住风暴、雷电等各种自然力量的考验。
毕竟,海面上的风可不像陆地上那么温和,强风、大浪的折腾下,桥梁要有足够的韧性,才能不被吹倒,也不被摧毁。
桥上还能让车流顺畅通过,不堵车,这可真得靠得住的设计了。
大家想象一下,如果这座桥全是高高的桥墩,那不光是对车主来说不方便,船只也得绕着走,得绕个大圈子,还不够效率嘛。
哦,还有一点不得不提,岛屿的设计也是大有来头。
港珠澳大桥东人工岛工程深厚软基处理综合技术
孙洪春;张焕
【期刊名称】《中国港湾建设》
【年(卷),期】2015(000)011
【摘要】港珠澳大桥东人工岛软基处理具有厚度大、水深深、环保要求高等特点。
工程综合运用了开挖换填法、排水固结法、水下挤密砂桩、高压喷射注浆法等软基处理技术。
工程施工中解决了超深塑料排水板打设、深水区高置换率挤密砂桩施工、高固结土中超深高压喷射注浆复合地基施工等技术难题。
软基处理后人工岛地基沉降、沉管隧道过渡段地基处理、施工环保等均取得良好效果。
【总页数】5页(P15-19)
【作者】孙洪春;张焕
【作者单位】中交三航局第二工程有限公司,上海 200122;中铁二院广东港航勘察设计有限责任公司,广东广州 510335
【正文语种】中文
【中图分类】U655.544
【相关文献】
1.港珠澳大桥东西人工岛上建筑结构r创新技术及质量控制 [J], 王彦林
2.BIM技术在建筑给排水设计中的应用r——以港珠澳大桥东人工岛主体建筑为例[J], 陈海琪
3.港珠澳大桥东人工岛敞开段清水混凝土模板施工技术 [J], 张奎;吴海章;陈传正
4.珠三角地区人工岛绿化树种选择与工程措施——以港珠澳大桥珠澳口岸人工岛景
观工程为例 [J], 董政
5.BIM技术在港珠澳大桥东人工岛室外水电管线预埋工程中的应用 [J], 钟明乾;刘宇
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1.港珠澳大桥概略港珠澳大桥海中主体工程长29.6km。
整体河势东冲西淤。
其中东侧的一段按照30万吨油轮通航预留,且受香港机场飞行限高的控制,因此采用6.7km长的沉管隧道方案。
为了接上桥梁,隧道两头建造了两个人工岛。
工程于2011年1月批准开工,于2018年2月交工验收。
☝港珠澳大桥地理和经济环境及主体工程概况桥梁方面•上部结构用钢量超过40万吨,创造了世界桥梁工程的新记录;•桩基础创新地采用钢管复合结构,提高了桥墩的抗撞击能力;•非通航孔桥的桥墩采用工厂化预制,整体化安装,实现了外海桥梁的装配化施工,让工期、安全更有保障;•桥塔分别采用中国结、海豚和风帆的创意。
其中的海豚塔高达百米,重量超过2600t;独特的创意,结合现代化的工法,给港珠澳大桥留下了厚重的文化氛围。
☝港珠澳大桥主体段桥梁(a)远眺桥梁; (b)青州航道桥中国结; (c)江海桥海豚塔安装; (d)东人工岛接桥隧; (e)隧道内视岛隧方面•建设规模超大;•世界首次将沉管隧道埋入海床面以下超过20m;•建设条件复杂:珠江口夏季受台风、强对流天气和汛期的影响,秋冬季受季风的影响,日过往船舶高达4000艘。
岛-隧工程穿过中华白海豚核心保护区,环保要求高。
在上述工作条件下,连续地完成了超过6km长的沉管隧道的水下基础与管节预制和安装。
2.快速和可靠的成岛技术由于人工岛下方的软土层厚30m,预计人工岛需要3年的时间建设,留给后续隧道建设时间不足。
对于人工岛的基础,软土具有利弊兼有的两面性;采用传统的筑岛方法将软土改良或移除,再填上砂石,需投入巨大的工程量是其不利的一面;软土易插入和不透水特性是有利的一面,可以被利用。
☝东人工岛最后一个钢圆筒的打设将22m直径,高约50m,壁厚仅1.6cm的钢圆筒插入软土约30m深,连续地插入约60个钢圆筒,就围成一个环岛,插入120个,就围成两个环岛。
同时用整体式副格连接相邻的钢圆筒,并深插入至软土的不透水层,就可形成低渗透率的临时岛壁,从而为岛内的超载排水作业提供了条件。
港珠澳大桥岛隧工程技术综述发表时间:2020-05-14T17:14:02.013Z 来源:《基层建设》2020年第3期作者:欧阳俊峰[导读] 摘要:港珠澳大桥岛隧工程是连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道。
中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州 510230摘要:港珠澳大桥岛隧工程是连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道。
本篇综合介绍了其中人工海岛和沉管隧道工程的总体布置和技术要求;其次介绍了人工海岛建造技术、隧道的地质勘查和基础处理、沉管管节工厂化预制、水下挤密砂桩;管节接头防水技术、管节浮运与沉放等。
关键词:人工海岛;沉管隧道;1 项目概况港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域,是连接香港、珠海、澳门的大型跨海通道工程,是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程。
港珠澳大桥起自香港口岸,跨越粤港分界线,下穿拱北口岸,止于南屏镇洪湾,线路总长约为55km。
主体工程长约29. 6km,采用桥隧结合方案,穿越伶仃西航道和铜鼓航道段6.7km 采用隧道方案,其余路段约22.9km采用桥梁方案,主体工程隧道两端各设置1个海中人工岛。
主要技术指标: 公路等级为高速公路,设计速度为100km /h,双向六车道;设计使用寿命120年;建筑限界: 桥面标准宽度33. 1m,隧道2×14.25m,净高5.1m。
设计汽车荷载按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2004 汽车荷载提高25%用于设计计算,同时满足香港《道路及铁路结构设计手册》中规定的活荷载要求。
抗风设计标准: 运营阶段设计重现期120年,施工期重现期 30 年。
地震设防标准: 地震基本烈度为7度;结构防水等级为一级;主体结构耐火等级按一级隧道设计,采用RABT标准升温曲线测试的耐火极限不低于2h。
2 工程主要技术特点2.1 人工海岛的主要技术特点根据主体工程总体布置,隧道两端各设置长度为625m的海中人工岛,两岛间平面距离约5.6km,人工岛平面呈耗贝形,横向最宽处约215 m。
结合港珠澳大桥香港人工岛工程实际浅述地基加固方式1、地基加固原因建筑物施工之前如果地基为软土地基,或非软土地基但局部承载力达不到设计要求,易造成建筑后地基不均匀沉降、滑移,造成建筑物倾倒、变形拉裂、功能丧失等事故。
故需要对地基进行处理,提高其固结度和抗剪强度,确保地基承载力满足设计要求。
本工程为筑岛工程,岛四周海堤的稳定性、岛内回填土是否满足设计要求的小于50cm的工后残余沉降,均取决于下部地基是否有效加固。
2、地基处理基本方式目前对地基加固的几种基本方式主要有:(1)换填法对于地基承载力不够或稳定性不好的地方,将基底下地基持力层或主要受力层换土,换成砂石或灰土,使地基承载力提高,沉降量减少,且砂石利于排水。
优点分析:工期短,工艺简单、效果可靠;缺点:增加开挖、回填量,经济性差,只适用于浅层地基。
(2)夯实法通过强夯、压路机碾压和振动压实、小型打夯机打夯等方式,使土体密实,加固浅层地基。
其中强夯法施工时,选用几百剩余上千kN的锤,自高度10m以上高度落下,其夯击能量很大,较普通夯、碾压,不仅能使土体孔隙比显著减少,强大的能力还可以破坏土粒微观结构,产生进一步的体积压缩,使土更密实;同时对含水量较大的粘土,还会产生明显的排水固结,对含水量大的砂土会产生液化、排水,砂土颗粒重新排列、更加密实。
强夯加固有效深度也较普通夯、碾压要大,其加固深度可按经验公式估算:z=α式中:M是锤重,kN;H是落距m;α是经验系数,一般取0.4~0.75优点分析:工艺简单;加固效果显著;工效高,施工速度快;节省材料、施工费用低,经济性佳;缺点:加固深度有限,强夯最深加固深度10m左右;强夯法噪音大、震波对邻近建筑物有一定影响,城市建筑物和人口密集区,不宜使用;淤泥或淤泥质软粘土不适宜。
(3)加载排水固结法加载排水固结法机理:在压缩性高、含水量大、孔隙比大、软土较厚的土层中设置竖向及径向排水通道,上部采用堆载或真空预压等方式加载,在上部荷载的作用下,使深厚、饱和软土地基中孔隙水逐步排出,加快了地基的沉降与固结,以达到提高地基承载力的目的。
水下挤密砂桩运用于海上风电基础施工的工艺及质量控制摘要:水下压缩砂桩是指利用专用船舶通过振动桩套管、管内压力、打桩套管等特殊工艺,将砂材推到水下基础上而形成的密集的批量堆。
水上密沙堆已在洋山心水港工程、香港州澳大利亚大桥人工岛工程、海湾南海珍珠人工岛等成功应用。
水密砂桩不仅可用于松散的沙基处理,还可用于粘性土地基处理,从而迅速提高承载力,缩短施工进度,减少施工后沉降,在软弱的基础上建立重力基础结构的条件,以水密砂桩加固海上风力重力基础是当前海上风力发电趋势和新的研究方向。
基于此,本论文研究了海上风力基础施工中使用的水下压缩砂桩技术与质量控制,以下讨论仅供参考。
关键词:水下挤密砂桩;海上风电基础;施工工艺;质量控制引言海上风力发电站建设中海洋水文、气候条件和海底地质条件非常复杂,风力发电机基础设计和建设存在很多技术困难,因此必须从基础到基础设计做出决定,在满足风扇垂直度要求的前提下,根据成本和方案可行性进行比较调查。
1水下挤密砂桩运用于海上风电基础施工工艺1.1砂料供应及检验水下挤密砂桩用砂采用2艘2000t运砂船从码头运输到现场。
水下挤密砂桩用砂质量要求:桩体材料宜采用粗砂、中砂等,最大粒径不宜大于5mm,含泥量不宜大于5%。
砂料运输到现场后,根据船型及装备状况采用相应的上料方式:自行配置上料吊机的水下挤密砂桩船,砂驳直接靠泊在水下挤密砂桩船一侧,由水下挤密砂桩船抓斗吊机将砂料分批装入储料斗;未配置抓斗吊机的水下挤密砂桩船另行配置1艘上料抓斗船协助上料。
1.2施工前泥面标高测量泥面标高测量可采用两种方式:一是采用GPS无验潮测量技术进行水下地形测量,绘制水下地形图,以此确定泥面标高。
二是通过船前设置的测深仪测量所打砂桩位置的海底泥面标高并通过信号传输装置传送到控制室自动记录。
根据砂桩长度,输入砂桩的桩底及桩顶标高(泥面标高)数据,计算相关参数。
1.3桩位计算及沉桩定位基于施工前设计研究中的文件位图和控制点的坐标,计算每个水下压缩沙文件的文件中心坐标,并导入水下压缩沙文件船舶GPS定位系统。
砂桩成桩参数分析莫日雄;杨胜【摘要】根据港珠澳大桥岛隧工程东人工岛砂桩施工管理的经验,提出确定相关施工参数的方法,所得参数对成桩质量起到重要作用.经检验,成桩质量满足设计要求,所提方法切实可行,可供类似工程参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P194-197)【关键词】砂桩;施工参数;工程质量【作者】莫日雄;杨胜【作者单位】中交三航局第二工程有限公司,上海200122;中交三航局第二工程有限公司,上海200122【正文语种】中文【中图分类】TU473.11 工程概况港珠澳大桥岛隧工程东人工岛的砂桩处理区域宽度45.1~65.4 m,桩底高程-31.0~-43.0 m。
砂桩施工总体布置分为19个区域, C1~C4和C6~C19区域挤密砂桩矩形布置,置换率25.6%,桩底高程-31.0 m;排水砂井位于挤密砂桩下部,与挤密砂桩同心,桩径1.0 m,布置形式与挤密砂桩相同,置换率10%。
C5区域挤密砂桩置换率62.0%,正方形布置,间距1.8 m。
桩位平面布置及断面结构如图1~2所示。
图1 砂桩平面布置图2 砂桩断面结构设计要求:1)置换率25.6%区域,平均标贯击数不小于15击;2)置换率62.0%区域,平均标贯击数不小于20击;3)桩顶2.0 m范围内平均标贯击数不小于8击;4)砂料采用中粗砂,黏粒含量不宜大于3%,每段桩体的填料量及每根桩的填料总量不小于设计值。
2 施工流程施工流程见图3。
图3 施工流程3 成桩参数施工区域不同,即水域条件不同,地质条件差异较大,且桩径也不同,故在施工前(特别是新造砂桩船)需确定相关的施工参数,以使成桩质量满足设计要求。
3.1 甲板到水面的距离桩底高程=水面高程-桩管的入水深度,而水面高程=船上GPS高程-船型参数GPS 到甲板的距离-甲板到水面的距离。
其中,船上GPS高程由其本身可测得,船型参数GPS到甲板的距离为造船时确定,桩管的入水深度可由钢丝绞车的编码器根据绞车的转数及钢丝绳的滚装半径换算出钢丝绳的收、放长度而得,故只需确定甲板到水面的距离即可实时反映桩底高程。