钢护筒式强夯法水下地基加固施工方法与流程

本发明涉及近海及离岸人工岛建设和海洋构筑物建造等工程领域，尤其涉及围堰建造，海底沉管隧道铺设时的水下地基加固处理方法。

背景技术：

强夯法由于其施工设备和施工工艺简单，施工速度快，成本低等优点在地基处理中广泛应用。近海及离岸人工岛建设和海洋构筑物建造过程中，常需要对海底软土地基进行处理，传统水下强夯法，多采用在海底淤泥或软土上铺设碎石或者砂垫层的方法进行强夯。

传统强夯法施工时，由于水阻力作用，夯锤在下落过程中动能损失较多，夯击效果受损；同时对于近海河流入海口区域常见的渗透性差的厚层淤泥质土，孔压消散缓慢，传统强夯法加固深度受限。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能较好地解决水下强夯过程中的水阻问题以及加固深度受限的问题，施工效率高，施工成本低的钢护筒式强夯法水下地基加固施工方法。

本发明公开了一种钢护筒式强夯法水下地基加固施工方法，包括以下步骤：

(1)利用吊装船只将钢护筒吊起安装到预定位置，入泥稳定后，将海上施工船行驶到指定位置，锚泊固定；所述的钢护筒包括筒身，在筒身中间位置的筒壁上开有填料口，所述的填料口与一个倾斜设置的溜槽的出口连通设置；

在所述的海上施工船上安装有管架系统，所述的管架系统包括吊车桥架，安装在吊车桥架上的第一吊车小车通过缆绳与打拔桩机相连，安装在吊车桥架上的第二吊车小车通过缆绳与夯锤相连；所述的第一吊车小车和第二吊车小车在吊车桥架上能够移动；

(2)将钢护筒在设定桩位位置通过打拔桩机打入海底泥平面以下的设计深度，所述的钢护筒的筒身顶面距吊车桥架底面的距离比海底泥平面到设计深度的距离大于2米，所述的填料口的中心线距钢护筒底部的距离大于船体甲板距设计深度的距离；

(3)将钢护筒内水抽干，将钢护筒内淤泥清除，形成无水阻力的夯击条件；

(4)通过管架系统上的第二吊车小车将夯锤放入钢护管内填料口以上位置，通过海上施工船上的输送带向溜槽输送砂料，砂料通过填料口送入钢护筒向筒内填入砂料；

(5)释放夯锤对筒内回填砂料进行夯击，并保证夯锤与缆绳始终连接；

(6)通过打拔桩机上移钢护筒；

(7)重复步骤(4)向钢护筒内重新填入砂料；

(8)释放夯锤进行夯击，并保证夯锤与缆绳始终连接；

(9)重复步骤(6)、(7)、(8)直到钢护筒底部离海底泥平面1米；

(10)通过打拔桩机将钢护筒拔出泥面，移动海上施工船，进行下一个桩体施工。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本方法在钢护筒的防护下可以实现筒内无水作业，发挥夯锤的重力作用，且在护筒的保护下能够保证夯击重锤的垂直度和稳定性。提高了强夯置换法的水下施工效率。此外，钢护筒可插入泥土深部，夯击范围从护筒底部开始，钢护筒下沉深度决定地基加固深度，所以加固深度不受传统强夯法的限制。此外，钢护筒可以重复利用。总之，本发明能较好地解决水下强夯过程中的水阻问题以及加固深度受限的问题，施工效率高，施工成本低，具有很高的工程意义和应用前景。

附图说明

图1为本发明的钢护筒式强夯法水下地基加固施工方法示意图；

图2为图1所示的管架系统的结构示意图；

图3为图1所示的带有填料口的钢护筒结构；

图4为图1所示的夯锤的结构示意图；

图5为钢护筒式强夯法水下地基加固施工方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

如附图所示，本发明公开了钢护筒式强夯法水下地基加固施工方法，包括以下步骤：

(1)利用吊装船只将钢护筒3吊起安装到预定位置，入泥稳定后，将海上施工船1行驶到指定位置，锚泊固定。所述的钢护筒结构如图3所示，包括筒身31，在筒身31中间位置的筒壁上开有填料口33，所述的填料口33与一个倾斜设置的溜槽32的出口连通设置；

在所述的海上施工船1上安装有管架系统2，所述的管架系统2包括吊车桥架21，安装在吊车桥架21上的第一吊车小车22通过缆绳与打拔桩机24相连，安装在吊车桥架21上的第二吊车小车23通过缆绳41与夯锤4相连；所述的第一吊车小车和第二吊车小车在吊车桥架21上能够移动，所述的第一吊车小车和第二吊车小车与吊车桥架21连接采用现有的轨道结构即可。通过第一吊车小车22、第二吊车小车23在吊车桥架21上来回移动分别控制打拔桩机23和夯锤4的位置。

(2)将钢护筒3在设定桩位位置通过打拔桩机23打入海底泥平面以下的设计深度，所述的钢护筒的筒身顶面距吊车桥架21底面的距离比海底泥平面到设计深度的距离大于2米。所述的填料口33的中心线距钢护筒3底部的距离大于船体甲板距设计深度的距离。

打入海底面的深度需根据实际土层状况确定，保证钢护筒3具有足够的稳定性且海水不能从底部流进护筒内部。见图5中的步骤①；

(3)将钢护筒3内水抽干，将钢护筒3内淤泥清除，形成无水阻力的夯击条件。见图5中的步骤②；

(4)通过管架系统2上的第二吊车小车23将夯锤放入钢护管3内填料口33以上位置(在填料口33上部保留一段长度的钢护筒，夯锤上移时不允许超出护筒上边。为增加夯击能，可适度提高夯锤在筒体内位置，以保证不影响填料，同时确保夯锤不会脱出护筒)，通过海上施工船1上的输送带向溜槽32输送砂料，砂料通过填料口33送入钢护筒3向筒内填入砂料，见图4中的步骤③；优选的所述的夯锤4采用流线型锤身42主要是为了防止夯锤锤击后，脱出护筒，回拉过程中卡住护筒底边。

(5)释放夯锤对筒内回填砂料进行夯击，并保证夯锤4与缆绳始终连接，见图5中的步骤④；

(6)通过打拔桩机23上移钢护筒3，见图5中的步骤⑤；

(7)重复步骤(4)向钢护筒3内重新填入砂料，见图5中的步骤⑥；

(8)释放夯锤进行夯击，并保证夯锤4与缆绳始终连接，见图5中的步骤⑦；

(9)重复步骤(6)、(7)、(8)直到钢护筒底部离海底泥平面1米；

(10)通过打拔桩机23将钢护筒拔出泥面，移动海上施工船，进行下一个桩体施工。

技术特征：

技术总结
本发明公开了钢护筒式强夯法水下地基加固施工方法，包括以下步骤：(1)利用吊装船只将钢护筒吊起安装到预定位置，入泥稳定后，将海上施工船行驶到指定位置固定；(2)通过打拔桩机将钢护筒打到设计深度；(3)将钢护筒内水抽干；(4)通过管架系统上的第二吊车小车将夯锤放入钢护管上部，用溜槽向钢护筒内填入砂料；(5)释放夯锤对筒内回填砂料进行夯击；(6)通过打拔桩机上移钢护筒；(7)向钢护筒内重新填入砂料；(8)释放夯锤进行夯击；(9)重复步骤(6)、(7)、(8)直到钢护筒底部离海底泥平面1米；(10)通过打拔桩机将钢护筒拔出泥面，移动海上施工船，进行下一个桩体施工。本发明可实现强夯法的水下施工作业。

技术研发人员：郭伟;庄道坤;孙立强;李亚昕;陈诚;李嘉骏;蔡旺
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2019.02.28
技术公布日：2019.06.11