海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法与流程

本发明涉及海上人工岛施工领域，具体来说涉及一种海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法。

背景技术：

采用钢圆筒作为护岸结构，形成护岸后再进行内部填海造岛是海上人工岛施工中的新兴技术。该施工方法具有施工快捷、工厂化制造、对环境影响小等特点。目前公知领域中，如港珠澳大桥人工岛护岸结构所采用的钢圆筒均为深插式钢圆筒护岸结构，深插式钢圆筒依赖于筒体插入基床深度，保持整体结构的稳定性，适用于淤泥质土或松软土层厚的地区。

对于硬质土层地区，采用浅插式钢圆筒护岸结构更为适合。浅插式钢圆筒利用其重力作用对岛内回填区起到挡土围护效果，是未来发展人工岛建设的关键技术。然而，在硬质土层地区由于土质的特殊性，不能保证钢圆筒护岸结构的有效振沉，因此需对硬质基槽进行预处理以进行后续的钢圆筒沉入施工。

但目前的钢圆筒护岸施工技术均为深插式钢圆筒，对于浅插式钢圆筒施工技术尚无先例，对浅插式钢圆筒基槽处理技术更是未有相关研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法，以实现海上浅插式钢圆筒基槽处理施工技术的突破和完善。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法，包括以下步骤：

(1)拖轮拖带抓斗挖泥船，进入预定开挖点附近，抓斗挖泥船船舶中线平行于挖槽轴线，船艏朝向挖泥前进的方向，根据施工水域条件下锚并固定船位,抓斗挖泥船施工采用dgps进行定位；

(2)进行钢圆筒基槽开挖，具体步骤为：

(a)先纵移挖泥船进行纵向分层开挖，抓斗在挖泥船纵向开挖过程中前后叠斗，当基槽开挖长度超过抓斗挖泥船一次抛锚所能开挖的长度时，采用纵向分段开挖且段与段之间重叠开挖1.5-2m；

在纵向分层开挖过程中，在钢圆筒基槽边坡位置处采用由上而下呈阶梯状分层开挖，下阶梯内角处超挖，上阶梯外角处欠挖，利用自然塌坡达到设计边坡，每一阶梯的水平宽度采用dgps测量控制，并且通过施工水尺读取水位数据，然后根据水位数据控制每层边坡开挖时的抓斗下放深度，相邻上下层的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域；

(b)当挖槽宽度超过挖泥船一次挖宽时，将挖泥船横移，然后重复所述的步骤(a)进行下一条钢圆筒基槽开挖施工，每条的开挖宽度不超过挖泥船抓斗吊机有效工作半径的2倍，在深水挖槽施工时，每条的开挖挖宽不大于船宽，相邻的两条之间重叠开挖0.5-1m且相邻条的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域；

(3)在基槽范围内的水面设置分段浮漂，然后依次在各个分段内采用皮带吹砂船向基槽内回填砂，在每个分段内回填砂过程中，皮带吹砂船不断移动改变抛填位置，在接近设计回填标高后采用皮带吹砂船抛砂至设计标高。

本发明的有益效果是：

(1)该施工方法能够实现改变海上钢圆筒结构硬质基槽的基底性质，有助于钢圆筒护岸结构后续的振沉施工；

(2)采用dgps进行定位有利于对基槽开挖位置进行定位，保证开挖位置的正确；

(3)抓斗挖泥船船位平行于挖槽轴线布置，船艏朝向挖泥前进的方向，有利于抓斗挖泥船在施工过程中的移动；

(4)每条每层在开挖的过程中，保证有重叠开挖的区域，可防止出现欠挖或漏挖的现象，提高施工质量；

(5)采用抓斗挖泥船进行施工，既能保证施工需求，又能有效降低施工费用；

(6)基槽回填砂在回填前在水面设置分段浮漂，可确定施工区域，保证回填的准确性。

附图说明

图1为采用本发明的海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法基槽开挖示意图；

图2为采用本发明的海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法抓斗挖泥船和泥驳船位示意图；

图3为采用本发明的海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法边坡开挖分层阶梯开挖法示意图；

图4为采用本发明的海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法的吹填砂示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明加以详细说明。

如附图所示的本发明的海上浅插式钢圆筒基槽开挖换填施工方法，包括以下步骤：

(1)拖轮拖带抓斗挖泥船1，优选的采用绑拖方式，进入预定开挖点附近，抓斗挖泥船1船舶中线平行于挖槽轴线，船艏朝向挖泥前进的方向，根据施工水域条件下锚并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps进行定位；

(2)进行钢圆筒基槽开挖，具体步骤为：

(a)先纵移挖泥船进行纵向分层开挖，抓斗在挖泥船1纵向开挖过程中前后叠斗，当基槽开挖长度超过抓斗挖泥船1一次抛锚所能开挖的长度时，采用纵向分段开挖且段与段之间重叠开挖1.5-2m。这样可以防止漏挖、留埂并使槽底平整。分段的长度取决于定位边缆长度和水流流向，优选的顺流施工分段的长度取艏边缆起始长度的75％。分层开挖的分层数量根据实际开挖深度划分，以利于边坡坡比的稳定和过渡段坡比的形成。

在纵向分层开挖过程中，在钢圆筒基槽边坡位置处采用由上而下呈阶梯状分层开挖，下阶梯内角处4超挖，上阶梯外角处5欠挖，利用自然塌坡达到设计边坡。每一阶梯的水平宽度采用dgps测量控制。由于潮位浪高的变化，通过施工水尺读取水位数据，然后根据水位数据控制每层边坡开挖时的抓斗下放深度，相邻上下层的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域，控制施工质量。

(b)当挖槽宽度超过挖泥船一次挖宽时，将挖泥船横移，然后重复所述的步骤(阿)进行下一条钢圆筒基槽开挖施工，每条的开挖宽度不超过挖泥船抓斗吊机有效工作半径的2倍，在深水挖槽施工时，每条的开挖挖宽不大于船宽；为防止相邻的两条之间出现浅点，相邻的两条之间重叠开挖0.5-1m且相邻条的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域。

(3)在基槽范围内的水面设置分段浮漂，然后依次在各个分段内采用皮带吹砂船3向基槽内回填砂，在每个分段内回填砂过程中，皮带吹砂船3不断移动改变抛填位置，在接近设计回填标高后采用皮带吹砂船3抛砂至设计标高。以严格控制一次在同一范围内抛填厚度过厚，导致对原海床面淤泥产生扰动及形成厚度较大(2m以上)的淤泥包。

实施例1

(1)拖轮采用绑拖方式拖带抓斗挖泥船1，进入预定开挖点附近，抓斗挖泥船1船舶中线平行于挖槽轴线，船艏朝向挖泥前进的方向，根据施工水域条件下锚并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps进行定位；

(2)进行钢圆筒基槽开挖，具体步骤为：

(a)先纵移挖泥船进行纵向分3层开挖，抓斗在挖泥船1纵向开挖过程中前后叠斗，由于基槽开挖长度超过抓斗挖泥船1一次抛锚所能开挖的长度，采用纵向分段开挖且段与段之间重叠开挖1.5m。顺流施工分段的长度取艏边缆起始长度的75％。

在纵向分层开挖过程中，在钢圆筒基槽边坡位置处采用由上而下呈阶梯状分层开挖，下阶梯内角处4超挖，上阶梯外角处5欠挖，利用自然塌坡达到设计边坡。每一阶梯的水平宽度采用dgps测量控制。由于潮位浪高的变化，通过施工水尺读取水位数据，然后根据水位数据控制每层边坡开挖时的抓斗下放深度，相邻上下层的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域，控制施工质量。

(b)由于挖槽宽度超过挖泥船一次挖宽时，将挖泥船横移，然后重复所述的步骤(阿)进行下一条钢圆筒基槽开挖施工，每条的开挖宽度不超过挖泥船抓斗吊机有效工作半径的2倍，在深水挖槽施工时，每条的开挖挖宽不大于船宽；相邻的两条之间重叠开挖0.5m且相邻条的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域。

(3)在基槽范围内的水面设置分段浮漂，然后依次在各个分段内采用皮带吹砂船3向基槽内回填砂，在每个分段内回填砂过程中，皮带吹砂船3不断移动改变抛填位置，在接近设计回填标高后采用皮带吹砂船3抛砂至设计标高。

采用本方法有效保证了基槽开挖的准确性，为后续工程施工提供保证。

实施例2

(1)拖轮采用绑拖方式拖带抓斗挖泥船1，进入预定开挖点附近，抓斗挖泥船1船舶中线平行于挖槽轴线，船艏朝向挖泥前进的方向，根据施工水域条件下锚并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps进行定位；

(2)进行钢圆筒基槽开挖，具体步骤为：

(a)先纵移挖泥船进行纵向分3层开挖，抓斗在挖泥船1纵向开挖过程中前后叠斗，由于基槽开挖长度超过抓斗挖泥船1一次抛锚所能开挖的长度，采用纵向分段开挖且段与段之间重叠开挖2m。顺流施工分段的长度取艏边缆起始长度的75％。

在纵向分层开挖过程中，在钢圆筒基槽边坡位置处采用由上而下呈阶梯状分层开挖，下阶梯内角处4超挖，上阶梯外角处5欠挖，利用自然塌坡达到设计边坡。每一阶梯的水平宽度采用dgps测量控制。由于潮位浪高的变化，通过施工水尺读取水位数据，然后根据水位数据控制每层边坡开挖时的抓斗下放深度，相邻上下层的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域，控制施工质量。

(b)由于挖槽宽度超过挖泥船一次挖宽时，将挖泥船横移，然后重复所述的步骤(阿)进行下一条钢圆筒基槽开挖施工，每条的开挖宽度不超过挖泥船抓斗吊机有效工作半径的2倍，在深水挖槽施工时，每条的开挖挖宽不大于船宽；相邻的两条之间重叠开挖1m且相邻条的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域。

(3)在基槽范围内的水面设置分段浮漂，然后依次在各个分段内采用皮带吹砂船3向基槽内回填砂，在每个分段内回填砂过程中，皮带吹砂船3不断移动改变抛填位置，在接近设计回填标高后采用皮带吹砂船3抛砂至设计标高。

采用本方法有效保证了基槽开挖的准确性，为后续工程施工提供保证。

实施例3

(1)拖轮采用绑拖方式拖带抓斗挖泥船1，进入预定开挖点附近，抓斗挖泥船1船舶中线平行于挖槽轴线，船艏朝向挖泥前进的方向，根据施工水域条件下锚并固定船位,抓斗挖泥船1施工采用dgps进行定位；

(2)进行钢圆筒基槽开挖，具体步骤为：

(a)先纵移挖泥船进行纵向分3层开挖，抓斗在挖泥船1纵向开挖过程中前后叠斗，由于基槽开挖长度超过抓斗挖泥船1一次抛锚所能开挖的长度，采用纵向分段开挖且段与段之间重叠开挖1.8m。顺流施工分段的长度取艏边缆起始长度的75％。

在纵向分层开挖过程中，在钢圆筒基槽边坡位置处采用由上而下呈阶梯状分层开挖，下阶梯内角处4超挖，上阶梯外角处5欠挖，利用自然塌坡达到设计边坡。每一阶梯的水平宽度采用dgps测量控制。由于潮位浪高的变化，通过施工水尺读取水位数据，然后根据水位数据控制每层边坡开挖时的抓斗下放深度，相邻上下层的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域，控制施工质量。

(b)由于挖槽宽度超过挖泥船一次挖宽时，将挖泥船横移，然后重复所述的步骤(阿)进行下一条钢圆筒基槽开挖施工，每条的开挖宽度不超过挖泥船抓斗吊机有效工作半径的2倍，在深水挖槽施工时，每条的开挖挖宽不大于船宽；相邻的两条之间重叠开挖0.7m且相邻条的边坡在开挖的过程中具有重叠开挖的区域。

(3)在基槽范围内的水面设置分段浮漂，然后依次在各个分段内采用皮带吹砂船3向基槽内回填砂，在每个分段内回填砂过程中，皮带吹砂船3不断移动改变抛填位置，在接近设计回填标高后采用皮带吹砂船3抛砂至设计标高。

采用本方法有效保证了基槽开挖的准确性，为后续工程施工提供保证。