一种水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法与流程

本发明涉及一种水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法。

背景技术：

1、水运工程中已有利用快速振沉安装的直径为10～20m的钢制大圆筒来快速形成围堰，提供干作业条件的工程应用。钢制大圆筒1没有顶盖和底板，平面尺度较大并包括圆筒体10、沿圆周均布地固定在圆筒体10的内表面上的竖向加强肋板11、固定在圆筒体10的内表面上部的环向加强板12和固定在圆筒体10的外表面顶部的筒顶环板13(见图1a和图1b)。在涉及水下空间开挖利用海洋工程中，也可采用钢制大圆筒作为维护结构，即先将钢圆筒安装到位后，再通过专业设备挖除筒体内的土体，从而形成水下空间，用来安装水下设备或工程设备。由于海域通航要求，需要钢制大圆筒的顶面与海床面平齐，其优点还有钢制大圆筒不承受上部波浪水流荷载、节省钢材等，但带来了水下安装的困难。已有应用的钢制大圆筒大多采用并联一组振动锤进行水下振沉安装。水下安装给振动锤及油管等配套设施提出更高的要求，且采用传统的安装方法的难度和成本随着深水的增加而增大。为此，有必要提出一种不受水深限制的大圆筒水下安装方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法，它通过引入顶盖并充分利用环境水深实现大圆筒沉贯安装，从而降低了对大型施工设备的投入。

2、本发明的目的是这样实现的：一种水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法，包括以下步骤：

3、步骤一，准备大圆筒的顶盖，并将大圆筒的筒顶环板的边缘向上同轴地延伸一个环板套，该环板套的内周面的下部开设一圈侧面凹槽；筒顶环板的顶面上同轴地开设一圈平面凹槽，侧面凹槽和平面凹槽内均安装柔性止水带；该环板套的上部均布地径向开设若干个环板穿孔；所述顶盖包括直径与所述环板套的内径适配的顶盖板、开设在顶盖板上的泵口、安装在顶盖板上并与泵口对准的泵撬块、若干均布安装在顶盖板上的顶盖吊耳和若干安装在顶盖板的边缘的液压连接机构；所述顶盖板的底面上设有一圈与所述筒顶环板上的一圈平面凹槽对应的平面凸缘，该顶盖板的边缘向上同轴地延伸一个盖板套，该盖板套的外周面的下部设有与所述环板套上的一圈侧面凹槽对应的侧面凸缘，该盖板套的上部均布地径向开设若干与所述环板套上的若干环板穿孔一一对应的盖板穿孔；若干液压连接机构与若干盖板穿孔一一对应地安装在顶盖板上，每个液压连接机构包括安装在顶盖板上的反力架、油缸、销轴和罩壳；所述反力架安装在所述顶盖板的顶面上；所述油缸安装在所述反力架内；所述销轴连接在所述油缸的活塞杆的端头上，该销轴的外端设有直径大于销轴的直径的限位端板；所述罩壳呈倒u形，并且罩壳的内侧壁固定在反力架的外端面上，该罩壳的内侧壁上开设一个与所述盖板穿孔同轴并与所述销轴的直径适配的内侧穿孔，使罩壳通过该内侧穿孔套在所述销轴上，该罩壳的外侧壁上开设一个与内侧穿孔同轴并与所述限位端板的直径适配的外侧穿孔；当罩壳扣套在所述盖板套和环板套上后，所述油缸的活塞杆伸出时，驱动销轴外端的限位端板依次穿过盖板穿孔和环板穿孔后进入罩壳的外侧穿孔中；

4、步骤二，基础起吊前准备，采用卸扣将吊索具与顶盖上的顶盖吊耳相连，利用起重船起吊顶盖，并安装在位于运输驳上的大圆筒的顶部，安装过程中利用大圆筒的顶部环板上的一圈平面凹槽和环板套上的一圈侧面凹槽一一对应地与顶盖板上的一圈平面凸缘和盖板套上的一圈侧面凸缘进行定位；定位完成后放松吊力，无须解钩，使顶盖在自重作用下落于大圆筒的顶部环板上，同步控制若干液压连接机构的油缸的活塞杆伸出，带动所述销轴外端的限位端板依次穿过盖板穿孔和环板穿孔后进入罩壳的外侧穿孔中，实现顶盖与大圆筒的连接；

5、步骤三，基础起吊和定位，逐渐增大起重船的吊力，通过若干顶盖吊耳将大圆筒和顶盖构成的大圆筒基础整体吊起，再按设计坐标通过gps系统对大圆筒基础进行定位；

6、步骤四，自重下沉，先打开顶盖上的泵撬块上的排气排水阀，接着逐渐降低起重船的吊钩将大圆筒基础下放入水中，大圆筒内的水、气会通过排气排水阀自由排出，使大圆筒基础在自重作用下克服阻力实现沉贯；

7、步骤五，吸力沉贯，当起重船的吊装荷载仅为大圆筒基础自重的10％时，并且大圆筒基础不再发生下沉时，认为自重下沉结束，此时放松起重船的吊力，但不解钩，保持起重船的主钩与大圆筒基础同步下放，让大圆筒基础不受吊力；调整阀门管路，启动泵撬块上的水泵，使大圆筒内的水体通过水泵排出，实现大圆筒吸力下沉，下沉过程中实时监测大圆筒基础的内外压差、沉贯速率、沉贯深度和倾斜度，直至大圆筒基础下沉至设计标高；

8、步骤六，顶盖回收，大圆筒基础安装到位后，先同步控制若干液压连接机构的油缸的活塞杆回缩，带动轴销回缩，解除顶盖与大圆筒的连接，再调整管路阀门，使泵撬块实现反向注水，启动水泵向大圆筒内注水，避免在顶盖起吊过程中形成吸力；在保持水泵稳定注水的条件下，起重船缓慢增大吊力起吊顶盖；在启动吊装顶盖的瞬间，由于密封失效，大圆筒的内压差迅速下降至零，此时关闭水泵，缓慢增大起重船的吊力，将顶盖吊出水面。

9、上述的水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法，其中，所述顶盖的顶面上还设有径向加强肋板、内环向加强肋板和外环向加强肋板。

10、本发明的水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法具有以下特点：通过引入能重复使用的顶盖，将无顶盖的大圆筒变为有顶盖的大圆桶，为大圆筒形成密封空间，再利用安装在顶盖上的泵撬块抽水形成内外压力差(吸力)，为实现基础大圆筒的沉贯提供条件。本发明的施工方法更适合于水下作业，能获得吸力与水深成正比，可充分利用环境水深实现大圆筒沉贯安装，另外本发明的施工方法无需大型并联振动锤组，从而降低了对大型施工设备的投入。

技术特征：

1.一种水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法，其特征在于，所述顶盖的顶面上还设有径向加强肋板、内环向加强肋板和外环向加强肋板。

技术总结
本发明公开了一种水下大圆筒基础的吸力沉贯施工方法，包括以下步骤：步骤一，准备顶盖，顶盖包括顶盖板、安装在顶盖板上并与泵口对准的泵撬块、若干安装在顶盖板上的顶盖吊耳和若干安装在顶盖板的边缘的液压连接机构；步骤二，利用起重船起吊顶盖，并利用若干液压连接机构将顶盖安装在大圆筒的顶部；步骤三，基础起吊和定位；步骤四，先打开排气排水阀，接着逐渐降低起重船的吊钩将大圆筒基础下放入水中，使大圆筒基础在自重作用下克服阻力实现沉贯；步骤五，启动水泵，使大圆筒内的水体通过水泵排出并下沉，直至大圆筒基础下沉至设计标高；步骤六，通过水泵向大圆筒内注水，再通过起重船将顶盖吊出水面。本发明能降低对大型施工设备的投入。

技术研发人员：李森,李靖,邱松,苗艳遂,富坤,傅一帆,朱卉,方江进,冉峻名
受保护的技术使用者：中交第三航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31