大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法

大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，尤其涉及一種在大直徑筒形結(jié)構(gòu)安裝過程中通過浮吊和振沉設(shè)備實現(xiàn)對筒形結(jié)構(gòu)進行實時糾偏的安裝方法。該安裝方法通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)下放至安裝位通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)進行自沉施工；在自沉施工過程中通過浮吊和振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉糾偏控制和振沉糾偏控制；自沉施工完畢后，通過振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行振沉施工；振沉施工結(jié)束，筒形結(jié)構(gòu)在安裝位安裝完畢。本發(fā)明的方法通過浮吊和振沉設(shè)備在海床上振沉鋼圓筒施工過程中實時對筒形結(jié)構(gòu)的下沉偏位進行自沉糾偏控制和振動糾偏控制。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，尤其涉及一種在大直徑筒形結(jié)構(gòu)安 裝過程中通過浮吊和振沉設(shè)備實現(xiàn)對筒形結(jié)構(gòu)進行實時糾偏的安裝方法。 大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著外海人工島、沿海海堤護岸工程項目的發(fā)展，通過振動下沉大直徑筒 形結(jié)構(gòu)形成圍護結(jié)構(gòu)快速成島、成堤施工工藝日趨成熟，應用前景廣闊。大直徑筒形結(jié)構(gòu)通 過專用振沉設(shè)備采用浮吊吊裝打入海床或河床基礎(chǔ)中，該過程分為自沉及振動下沉兩個階 段。在上述施工過程中，面臨以下困難：（1)在自沉過程中，受水文氣象條件影響筒形結(jié)構(gòu) 難以精確定位；（2)自沉入泥后，受復雜地質(zhì)條件影響筒形結(jié)構(gòu)平面位置及垂直度難以保 證，甚至出現(xiàn)在入泥較深后平面偏位及垂直度出現(xiàn)較大偏差，形成進退兩難的局面；受上述 問題影響，極易影響大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量及進度，進而影響工程建設(shè)總體工期及后 續(xù)工序的施工質(zhì)量。
[0003] 因此，針對上述問題本發(fā)明急需提供一種大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，該安裝方法利用浮吊和振 沉設(shè)備實現(xiàn)筒形結(jié)構(gòu)在安裝過程中實時糾偏的目的。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，所 述安裝方法包括以下步驟：
[0006] S1、通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)下放至安裝位；
[0007] S2、通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)進行自沉施工；
[0008] S3、在自沉施工過程中通過浮吊和振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉糾偏控制和振沉 糾偏控制；
[0009] S4、自沉施工完畢后，通過振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行振沉施工；
[0010] S5、振沉施工結(jié)束，筒形結(jié)構(gòu)在安裝位安裝完畢。
[0011] 在所述步驟S1之前還包括通過浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整的步驟；具體包括 以下步驟：
[0012] 控制浮吊的雙鉤將筒形結(jié)構(gòu)松放至安裝位泥面上；
[0013] 通過測量人員連續(xù)報告姿態(tài)數(shù)據(jù)給操作人員；
[0014] 操作人員根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整；
[0015] 姿態(tài)調(diào)整完畢后，即開始筒形結(jié)構(gòu)的自沉施工。
[0016] 在所述步驟S1之前還包括通過浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整的步驟；具體包括 以下步驟：
[0017] 控制浮吊的雙鉤將筒形結(jié)構(gòu)松放，直至其自沉入泥；
[0018] 通過測量人員連續(xù)報告姿態(tài)數(shù)據(jù)給操作人員；
[0019] 操作人員根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整；
[0020] 姿態(tài)調(diào)整完畢后，即開始筒形結(jié)構(gòu)的自沉施工。
[0021] 所述步驟S3中還包括如下步驟：
[0022] 通過測量人員連續(xù)報告偏位數(shù)據(jù)給操作人員；
[0023] 操作人員根據(jù)偏位數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉偏位調(diào)整；
[0024] 自沉偏位調(diào)整完畢后，繼續(xù)自沉施工。
[0025] 所述步驟S3中還包括如下步驟：
[0026] 通過測量人員連續(xù)報告偏位數(shù)據(jù)給操作人員；
[0027] 操作人員根據(jù)偏位數(shù)據(jù)控制振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉偏位調(diào)整；
[0028] 振沉偏位調(diào)整完畢后，繼續(xù)自沉施工。
[0029] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點：
[0030] 1、本發(fā)明的方法通過浮吊和振沉設(shè)備在海床上振沉鋼圓筒施工過程中實時對筒 形結(jié)構(gòu)的下沉偏位進行自沉糾偏控制和振動糾偏控制；利用浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)的自沉速 度，可有效保證筒形結(jié)構(gòu)自沉入泥的姿態(tài)穩(wěn)定性和準確性；利用浮吊可通過簡單的控制實 現(xiàn)對筒形結(jié)構(gòu)垂直度的糾偏控制以及安裝深度的控制，操作便捷快速，節(jié)省了施工時間，提 高了施工效率。
[0031] 2、本發(fā)明的方法利用振沉設(shè)備不僅可以完成對筒形結(jié)構(gòu)的振沉安裝過程，而且還 可以作為在筒形結(jié)構(gòu)自沉施工時的輔助糾偏設(shè)備，也就是當筒形結(jié)構(gòu)在自沉過程中遇到海 底土質(zhì)較硬而造成偏位時，即可通過振沉設(shè)備將偏位處的土層破壞，以確保筒形結(jié)構(gòu)恢復 正常位置繼續(xù)順利自沉；操作便捷快速，節(jié)省了施工時間，提高了施工效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0033] 圖1是本發(fā)明的施工流程框圖。

【具體實施方式】
[0034] 參見圖1所示，本發(fā)明的一種大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，包括以下步驟：
[0035] 1、通過浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整；本實施例中所述的浮吊采用雙鉤可變幅扒 桿浮吊，吊裝時，筒形結(jié)構(gòu)筒口左右兩側(cè)各吊點通過鋼絲繩吊掛在浮吊左右勾頭上，以通過 控制浮吊雙鉤的升降實現(xiàn)鋼圓筒左右垂直度的調(diào)整；該浮吊的扒桿的吊點通過吊纜與雙鉤 連接，且該扒桿可以上下仰俯，該扒桿通過變幅實現(xiàn)筒形結(jié)構(gòu)前后垂直度的調(diào)整。本發(fā)明中 所述雙鉤扒桿浮吊的具體結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù)，此處不再對其結(jié)構(gòu)進行過多贅述。
[0036] 具體包括以下步驟：
[0037] 如在平潮時間段作業(yè)，控制浮吊的雙鉤同步將筒形結(jié)構(gòu)松放至筒底距離海底安裝 位泥面以上〇. 5-lm處；通過測量人員連續(xù)報告姿態(tài)數(shù)據(jù)給操作人員；操作人員根據(jù)姿態(tài)數(shù) 據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉前的姿態(tài)調(diào)整；姿態(tài)調(diào)整完畢后，即開始筒形結(jié)構(gòu)的自沉 施工。
[0038] 本實施例中所述姿態(tài)數(shù)據(jù)報告的順序及內(nèi)容為：筒形結(jié)構(gòu)平面扭角（即浮吊船 面）、左右和前后垂直度、平面偏位。進行平面偏位調(diào)整時，需要考慮到大質(zhì)量大尺寸筒形結(jié) 構(gòu)移動時因慣性而導致的滯后效應。調(diào)整平面扭角主要通過輕幅度旋轉(zhuǎn)浮吊完成；左右垂 直度調(diào)整通過升降左右鉤頭調(diào)整，前后垂直度則通過俯仰浮吊扒桿調(diào)整。筒形結(jié)構(gòu)的筒體 正位后，隨即可開始入泥自沉。自沉時主要通過控制筒形結(jié)構(gòu)的垂直度以使筒形結(jié)構(gòu)在偏 位滿足設(shè)計要求下順利自沉。
[0039] 如在潮流較大時間段作業(yè)，控制浮吊的雙鉤同步將筒形結(jié)構(gòu)松放至筒體自沉入 泥，此時筒底在安裝位處入泥〇.5-lm之間；通過測量人員連續(xù)報告姿態(tài)數(shù)據(jù)給操作人員； 操作人員根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉前的姿態(tài)調(diào)整；姿態(tài)調(diào)整完畢后，即 開始筒形結(jié)構(gòu)的自沉施工。
[0040] 姿態(tài)調(diào)整時，操作人員及時就調(diào)整結(jié)果反饋給起重指揮，如"是否調(diào)整完畢"等，起 重指揮再依據(jù)測量人員報告偏位變化相應采取下一步措施。若浮吊已進行了對應姿態(tài)調(diào) 整后，姿態(tài)偏位情況無明顯改善，則緩慢起升筒形結(jié)構(gòu)直至偏位出現(xiàn)向好趨勢，中止上拔過 程，靜待l-2min。通過重復上述過程，最終確定筒形結(jié)構(gòu)的姿態(tài)正位后開始自沉施工。
[0041] 2、通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)下放至安裝位；
[0042] 3、通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)進行入泥自沉施工；在此過程中浮吊逐漸放纜松鉤以 減小浮吊力，在筒形結(jié)構(gòu)自重與浮吊力的合力作用下，筒形結(jié)構(gòu)開始自沉，隨著自沉深度變 大，合力逐漸變小，直到自沉結(jié)束，合力為零；以此防止筒形結(jié)構(gòu)因自重過大而導致的下沉 過快。
[0043] 4、在自沉施工過程中通過浮吊和振沉設(shè)備隨時對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉糾偏控制和 振沉糾偏控制；本實施例中所述的振沉設(shè)備采用由多個安裝在筒形結(jié)構(gòu)上端口的振動錘組 成的振動錘組；關(guān)于振動錘組的具體結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù)，此處不再過多贅述。
[0044] 當自沉過程出現(xiàn)偏位而需要進行自沉糾偏控制時，通過測量人員連續(xù)報告偏位數(shù) 據(jù)給操作人員；在接到偏位數(shù)據(jù)后，操作人員立即通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)中止自沉，并根據(jù) 偏位數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉偏位調(diào)整；自沉偏位調(diào)整完畢后，繼續(xù)自沉施工。
[0045] 入泥自沉施工開始后，潮流對圓筒偏位的影響減弱到可忽略不計。自沉施工過程 中，由于吊重的逐漸減輕，浮吊上浮而至扒桿相對上揚，同時由于圓筒自沉區(qū)域地質(zhì)分布的 差別等，難以避免的造成筒形結(jié)構(gòu)的垂直度甚至偏位出現(xiàn)變化。若地質(zhì)情況較好，如均為淤 泥質(zhì)均勻地層，隨著自沉的進行，入泥深度的增加，雙鉤吊重的遞減呈現(xiàn)較為均勻連續(xù)的趨 勢。此時，只需根據(jù)測量人員報告的偏位情況作出相應調(diào)整即可。值得注意的是，吊重每下 降一定程度后或筒體前后出現(xiàn)明顯傾斜變化時，應停止下沉，并調(diào)整扒桿變幅。此外，由于 浮吊左右鉤頭起降速率存在固有差別，左右鉤的松鉤過程自然而然的導致左右傾斜，應及 時調(diào)整。如垂直度的調(diào)整不及時，甚至容易引起筒體平面偏位朝傾斜方向加劇的后果。
[0046] 當出現(xiàn)自沉偏位而需要振沉糾偏控制時，通過測量人員連續(xù)報告偏位數(shù)據(jù)給操作 人員；在接到偏位數(shù)據(jù)后，操作人員立即通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)中止自沉，并根據(jù)偏位數(shù)據(jù) 控制振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行振沉偏位調(diào)整；振沉偏位調(diào)整完畢后，繼續(xù)自沉施工。
[0047] 若地質(zhì)情況較為復雜，主要表現(xiàn)為安裝位較淺深度內(nèi)土質(zhì)軟硬分布不均或堅硬土 層分布較淺，則易導致筒形結(jié)構(gòu)的筒體自沉較淺便發(fā)生傾斜，甚至滑移。當需要振沉糾偏控 制時，從測量偏位數(shù)據(jù)反映則表現(xiàn)為偏位數(shù)據(jù)陡然增大，從雙鉤吊重反映則表現(xiàn)為左右鉤 頭吊重出現(xiàn)較大差值，具體差值由筒體自重及地質(zhì)土層分布情況而有所不同。此時，如按照 自沉糾偏方式進行調(diào)整，如偏位出現(xiàn)恢復垂直度能夠滿足設(shè)計要求的變化，則無需上拔筒 體，既可直接進行振動糾偏。振動糾偏控制大體可分為靜態(tài)糾偏及動態(tài)糾偏，即振動不上拔 糾偏和振動上拔糾偏。其中靜態(tài)糾偏為地質(zhì)情況十分惡劣的情況采取的分解糾偏環(huán)節(jié)，精 細控制，過程相對繁瑣；動態(tài)糾偏為地質(zhì)情況較為惡劣情況下，通過在振沉過程中，發(fā)出糾 偏指令，動態(tài)完成糾偏及振沉過程。
[0048] 對于軟硬不均的土質(zhì)或土層呈傾斜分布所造成的筒體傾斜，糾偏過程主要通過不 松鉤振沉、振動下沉、升降單個鉤頭、仰俯扒桿等措施相結(jié)合，最終使偏位參數(shù)滿足設(shè)計要 求。具體振沉糾偏控制過程如下：
[0049] 中止筒形結(jié)構(gòu)自沉后，保持兩鉤自沉結(jié)束時吊重差值，起升至筒身與振沉設(shè)備組 合體的總吊重的3/4。
[0050] 依據(jù)測量監(jiān)測前后垂直度數(shù)據(jù)，調(diào)整扒桿進行變幅；如筒體向后側(cè)傾斜，則適當降 低扒桿變幅，反之亦反。
[0051] 以上步驟完成后，開啟振動錘進行不松鉤振沉；不松鉤振沉一般需持續(xù)l_2min以 觀察偏位變化，此過程應用測量工具不間斷報告偏位數(shù)據(jù)以及浮吊駕駛室顯示的雙鉤吊重 變化，從而決定是否松鉤。
[0052] 如偏位趨勢向好或吊重增加，則說明振動錘產(chǎn)生的高頻振動已破壞土體（受振動 部分土體硬度變小且相對均勻），此時，可緩慢松鉤開始振動下沉。
[0053] 振動下沉過程中，可依據(jù)測量報告的筒體左右垂直度，動態(tài)調(diào)整左右鉤吊重；例如 筒體呈右傾斜，則保持右鉤不松，左鉤按照50t -級緩慢松鉤，反之亦反；直至筒形結(jié)構(gòu)的 垂直度滿足施工要求，繼續(xù)雙鉤同步減輕吊重；此外，若自沉速率較快，且筒體向前傾斜，在 保證垂直度及平面偏位可控的前提下，可通過迅速減輕雙鉤吊重利用浮吊上浮，扒桿上揚 的特點控制前后垂直度變化。若出現(xiàn)垂直度傾斜明顯增大且超出設(shè)計允許范圍，則應立即 停止振動下沉，并重復上述過程，重新進行糾偏。若平面偏位出現(xiàn)恢復垂直度依然難以滿足 設(shè)計要求的情況，應立刻中止自沉，浮吊直接上拔或通過振動錘輔助上拔筒形結(jié)構(gòu)，并依據(jù) 偏位變化趨勢余留變化量重新進行自沉施工。通過此過程至筒形結(jié)構(gòu)入泥8m-10m后，偏位 情況基本固定，不會再發(fā)生較大變化，振沉糾偏完成。
[0054] 另外，對于不同土質(zhì)以及同一種土質(zhì)不同的軟硬度，振動下沉終吊重的選擇對振 沉及糾偏的效果亦存在較大影響。如對于較軟的土質(zhì)，兩鉤吊重可緩慢下降，最終維持在振 沉設(shè)備吊具吊重左右即可。這樣的選擇可避免振沉設(shè)備緩沖裝置出現(xiàn)損壞，同時也使得下 沉的速率維持在合理的區(qū)間；對于較硬的土質(zhì)，在偏位情況可控的前提下，宜快速松鉤，最 終吊重維持在較低范圍即可。這樣的選擇有利于提高靜定荷載（這里指落在振動錘組上的 荷載）以增加打樁力（打樁力為靜定荷載與激振力之和），自然有利于提升下沉速率。
[0055] 此外，如振沉設(shè)備為液壓式振動錘，其動力柜發(fā)動機轉(zhuǎn)速的選擇同樣是影響振沉 及糾偏效果的一個關(guān)鍵因素。對于流塑狀淤泥質(zhì)土及可塑狀粘土動力柜轉(zhuǎn)速一般可選用較 低轉(zhuǎn)速；對于軟塑狀粘土及中密的中粗砂層，轉(zhuǎn)速宜提高以增加激振力；但是，片面的提高 動力柜轉(zhuǎn)速以提高激振力能取得的效果十分有限，其原因為：
[0056] 筒形結(jié)構(gòu)因為尺寸過大，一般可視為薄壁結(jié)構(gòu)，剛度并不大，過高提高轉(zhuǎn)速后，激 振力因筒體的徑向高頻顫抖而大量損失，實際傳遞至筒底液化土體的力反而較?。ㄕ惩敛?能液化）；
[0057] 土體液化存在固有頻率，只有當振動錘激振頻率接近土體固有頻率時才能產(chǎn)生明 顯液化效果，因此合適的頻率而不只是片面的提高頻率能夠改善振沉效率；
[0058] 對于大部分可塑或硬塑狀粘土，由于其粘性較好，在某種意義上類似于彈性土質(zhì)， 提高振動錘的振幅而不只是頻率才能破壞土體。而振幅只和總振動質(zhì)量及偏心力矩有關(guān)。
[0059] 5自沉施工完畢后，通過振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行振沉施工；可調(diào)整扒桿變幅及 左右吊鉤的吊重后直接開啟振沉設(shè)備將筒形結(jié)構(gòu)振沉到安裝位上直至其深度符合設(shè)計泥 面。振沉施工結(jié)束，筒形結(jié)構(gòu)在安裝位安裝完畢。
【權(quán)利要求】
1. 一種大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于：所述安裝方法包括以下步驟： 51、 通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)下放至安裝位； 52、 通過浮吊控制筒形結(jié)構(gòu)進行自沉施工； 53、 在自沉施工過程中通過浮吊和振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉糾偏控制和振沉糾偏 控制； 54、 自沉施工完畢后，通過振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行振沉施工； 55、 振沉施工結(jié)束，筒形結(jié)構(gòu)在安裝位安裝完畢。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于：在所述步驟S1之 前還包括通過浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整的步驟；具體包括以下步驟： 控制浮吊的雙鉤將筒形結(jié)構(gòu)松放至安裝位泥面上； 通過測量人員連續(xù)報告姿態(tài)數(shù)據(jù)給操作人員； 操作人員根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整； 姿態(tài)調(diào)整完畢后，即開始筒形結(jié)構(gòu)的自沉施工。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于：在所述步驟S1之 前還包括通過浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整的步驟；具體包括以下步驟： 控制浮吊的雙鉤將筒形結(jié)構(gòu)松放，直至其自沉入泥； 通過測量人員連續(xù)報告姿態(tài)數(shù)據(jù)給操作人員； 操作人員根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行姿態(tài)調(diào)整； 姿態(tài)調(diào)整完畢后，即開始筒形結(jié)構(gòu)的自沉施工。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于：所述步驟S3中還 包括如下步驟： 通過測量人員連續(xù)報告偏位數(shù)據(jù)給操作人員； 操作人員根據(jù)偏位數(shù)據(jù)控制浮吊對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉偏位調(diào)整； 自沉偏位調(diào)整完畢后，繼續(xù)自沉施工。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑筒形結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于：所述步驟S3中還 包括如下步驟： 通過測量人員連續(xù)報告偏位數(shù)據(jù)給操作人員； 操作人員根據(jù)偏位數(shù)據(jù)控制振沉設(shè)備對筒形結(jié)構(gòu)進行自沉偏位調(diào)整； 振沉偏位調(diào)整完畢后，繼續(xù)自沉施工。
【文檔編號】E02B17/00GK104110019SQ201410311708
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】林鳴, 孟凡利, 孔令磊, 張怡戈, 劉昊檳, 豐貫凌, 沈家海, 楊潤來, 李建明, 靳勝, 劉明, 孟令月 申請人:中交一航局第一工程有限公司, 中交第一航務(wù)工程局有限公司