专利名称：一种桶式防波堤基础桶体的搬运及安装工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及港口防护工程，特别涉及一种桶式防波提基础桶体的搬运及安装工艺。
背景技术：
现有近海防波提工程的施工中常常会用到一种新型防波提桶式构件，通常由一个基础桶体和数个上部桶体构成，这种桶式构件的基础桶体通常由钢筋混凝土预制而成，轻则几百吨，重则数千吨。如何将这样的大型结构从预制场地搬运到预埋设地并准确安装就定位是一个难题。传统方法一般采用大型吊装设备将预制件吊装到驳船上，有驳船运送至安装现场，再由船用吊装设备吊放到安装点，然后采用抽真空和加压加载的方式将该结构下沉至泥土中。这种方法一方面采用大型船舶和吊装设备，成本很高，另一方面，施工过程复杂，效率低下，且难以保证安装质量。中国专利CN1730842A公开了一种软基箱筒型基础结构海上气浮拖运和定位下沉安装方法，预制的箱筒型基础结构下水后，向筒体内充气，使结构漂浮于水面，将其拖运至安装地点；在气浮状态下，通过定位驳船或锚旋缆绳进行定位；下沉时，首先放出筒内气体，在结构自重作用下筒体入泥下沉，通过控制各筒的放气速度和放气量来控制结构的下沉速度和偏斜情况，然后通过真空泵抽出筒内气体施加床力，结构继续下沉；再后通过潜水泵抽出筒内水体施加压力，结构继续下沉，直至各筒内的水体全部被抽出，箱筒型基础结构下沉安装完毕。该方法不需要大型起吊和运输船舶，设备简单，下沉速度快，但也存在难以掌握平衡，运载效率低下，不能抗风浪，无法在恶劣天气条件下施工的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明采用一种新型桶式结构的防波提，并提出一种桶式防波提基础桶体的搬运及安装工艺，力求使防波提的建设做到实用、经济、高效。为此，本发明采取的技术方案如下—种桶式防波提基础桶体的搬运及安装工艺，所述桶式防波提由桶式构件和护底结构组成，所述桶式构件由1个带顶板的基础桶体和2个上部桶体组成；基础桶体呈椭圆形，上端设有顶板，下端开口，基础桶体内通过隔板划分9个隔舱，所述隔舱都设有放气阀， 基础桶体外墙内预埋冲水管道，基础桶体底部外侧设用于系结绳索的吊环，2个上部桶体成圆形，座落在基础桶体顶板上，基础桶体的搬运及安装包括1)基础桶体的出运基础桶体在预制场地内预制完成并达到预定强度后，采用专用设备和上船通道将其搬运至半潜驳上，上船作业完成后，将若干浮运气囊安装在基础桶体四周，由拖轮拖运半潜驳到施工现场；2)基础桶体的起浮在防波提内侧靠近中心位置设置下潜坑，基础桶体由拖轮拖带至下潜坑位置就位后，向浮运气囊内充气，半潜驳压水使半潜驳下潜，当半潜驳下潜到满足桶体浮运所要求的水深时，停止半潜驳下潜，继续向气囊充气使桶体浮起，底部离开半潜驳，通过向不同边的浮运气囊缓慢充气来调整圆桶的浮态；3)基础桶体的安装定位采用平板驳作为定位方驳，包括(1)第一个基础桶体安装①定位方驳在基础桶体到达之前使用GPS在安装位置旁定位；②当基础桶体拖运接近定位方驳时，由起锚艇顶推基础桶体向定位方驳靠拢。交通船同时通两根Φ80尼龙缆，连接基础桶体与定位方驳的锚机，拖轮解缆，利用该缆绳的收放，控制基础桶体靠向定位方驳；③基础桶体靠稳后，操作定位方驳的锚机，利用与基础桶体连接的尼龙缆，精确定位基础桶体的轴向位置，垂直轴线方向根据方驳定位点进行定位；(2)其它基础桶体安装①基础桶体拖带到安装位置前，定位方驳在安装位置50 IOOm附近顶流方向摆位；②待拖轮牵引基础桶体靠近定位方驳时交通船通缆到定位方驳上，定位方驳移动到基础桶体旁，然后拖轮解缆脱离；③定位方驳通过收放锚缆进行定位，顶托基础桶体在轴线方向定位，操作锚机收缩两侧缆绳横向定位；4)基础桶体的下沉基础桶体通过GPS精确定位确认无误后，开启浮运气囊阀门放气使基础桶体下沉，符运气囊放气完毕后解开系结绳、抽离气囊，接着打开基础桶体各隔舱的放气阀阀门缓慢放气，当基础桶体下沉至距泥面30cm时，关闭阀门停止放气，通过 GPS确认桶体结构位置满足设计要求后，再次打开阀门排气入土，当桶体结构入土下沉产生倾斜时，通过启闭相应部位的阀门进行调整；使用自吸排污泵排水下沉，桶体下沉小的一侧先启动，下沉大的一侧后排水，通过GPS测量仪器不间断的观测桶顶各测量点高程，通过测斜仪监测倾斜值，通过泵系的调整，随时调整各台泵开关，持续调整桶体下沉速率进行调平和纠偏，当排污泵无水排出并有泥浆出现时关闭；当潮位达到日最低潮时，再次开启排污泵，利用潮位变化减少浮力增加下沉荷载的组合作用检验桶体是否继续下沉，维持30 60min,如果结构保持不动，则下沉结束，为保证试验，如下沉不能达到预定高程，使用高压水泵通过桶体外墙预埋冲水管道冲水减小端阻力，使基础桶体下沉到打设计深度。所述浮运气囊包括对称分布设于所述基础桶体两端的两大型气囊和设于所述基础桶体两侧的小型气囊，所述大型气囊与所述基础桶体具有一致的弧度。 所述大型气囊和所述小型气囊均设有一充气口和一排气阀。使用时将浮运气囊通过绳索系结到所述基础桶体外设的吊环上，使用一空压机通过连接管连接浮运气囊的充气口从而向浮运气囊的气囊室内充气。采用上述技术方案，由于使用半潜驳进行搬运基础桶体，因此使得基础桶体的搬运过程更加平稳快速，而且由于半潜驳的吨位庞大，使得本发明可以在风浪较大的天气下运行，最重要的是，浮运气囊的使用使基础桶体的起浮及安装定位过程能够得到有效控制， 保持基础桶体一直处于平衡状态。
图1是本发明采用的桶式防波提的平视图。图2是本发明中基础桶体的俯视图。图3是本发明施工工艺流程图。图4是本发明基础桶体出运工艺流程图。图5是本发明起浮工艺流程图。图6是本发明中基础桶体拖出半潜驳示意图。图7是本发明中第一个基础桶体定位示意图。图8是本发明中其它基础桶体定位示意图。图9是本发明中基础桶体排水下沉示意图。图10是本发明中基础桶体高压水管道的示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图和实施例，进一步阐述本发明。实施例本实施例中，设计水位如下设计高水位5. 41m(高潮累积频率10 % )设计低水位0. 47m(低潮累积频率90 % )拟建桶式防波提位置水深在_5m左右。如图1，图2所示，本实施例中，每一组桶式构件轴线方向长度为20m，相邻两组基础结构间的安装间距为1. 0m，上部桶体间距IOcm 20cm。基础桶体的尺度为下层椭圆形基础桶体的长轴30m，短轴20m，高度9. Om,外墙壁厚40cm，隔板的壁厚30cm，顶板厚40cm ；上部桶体桶壁厚35cm，桶高15. 28m0每组桶式构件典型总体尺度为长30. Om、宽20. Om、高68m,结构总重2709吨。 结构安装位置处典型泥面标高为-5. OOm,结构下沉到位后的基础桶底标高约为-14. 18m, 防波提设计顶标高为10. 50m。防波提采用块石护底，两侧护底块石均为两层400 600kg的块石，有效宽度为 15. Om。提端头的护底块石范围加大，端头结构周边45m范围内采用两层400 600kg的块石护底。图3显示了本发明的施工工艺流程，本发明实施的具体过程如下1)基础桶体的出运如图4所示，预制的基础桶体达到出运强度后，两侧活动底模通过千斤顶下落后抽出，人工穿气囊，用叉车将横移托盘放入基础桶体下方，充气牵引横移至基础桶体出运专用通道上，而后将中间托盘、纵移气囊放入基础桶体底下进行纵向向码头方向移动，半潜驳靠泊码头搭岸抛锚，通过气囊将基础桶体搬运至甲板上，以拖轮拖带半潜驳至施工现场。具体步骤如下(1)基础桶体起墩横移起墩前检查供气系统，包括空压机运转、供气管道、接头、阀门、压力表等，牵引系统，包括卷扬机、钢丝绳、卸扣、卡环、地垅等，清扫出运通道及沉箱底部的尖锐物。钢丝绳捆绑位置离底模约1. :3m处，调整钢丝绳两侧长度相等，在连接牵引钢丝绳。将气囊和托盘整齐的排列到既定位置，全部气囊穿铺完成后，均衡充气使基础桶体顶起中部底板脱离底模， 而后关闭阀门逐个检查气压表，然后单个气囊充气使气压一致。检查基础桶体底部无杂物和各项准备工作无误后，启动牵引卷扬机组，拉紧牵引钢丝绳横移，牵引至纵移通道后，预先铺好纵移气囊，用装载机推动中间托盘到基础桶体底部。纵向气囊充气后，两侧气囊放气，将底盘和气囊抽出。(2)纵移上船纵移距离较长，出运前同样检查供气、牵引、出运通道等，连接牵引钢丝绳，捆绑溜尾钢丝绳，穿气囊充气起运，移动时牵引钢丝绳受力，启动溜尾卷扬机组使溜尾钢丝绳稍微处于松弛状态，移动过程中注意调整各气囊的顶升高度(前高后低)，保持沉箱的垂直度和平稳性。运行中溜尾钢丝绳跟进，既不与牵引钢丝绳抗衡，又能限制基础桶体前倾。提前摆放前方气囊，当托盘到达气囊位置后开始充气，充气时可以停止牵引待气压达到压强值后在重新牵弓I，后面的气囊即将离开托盘时打开排气阀门。重复以上步骤，直至基础桶体移动到预定位置。上半潜驳前，需提前做好半潜驳搭接和准备工作①整平清理半潜驳放置场地； ②准备好支垫槽钢或枕木；③半潜驳搭接上码头台口 ；④把半潜驳上卷扬机钢丝绳系到牵引绳上。当所有准备工作完成后立即纵移上驳，方法和纵移一样，每有一条气囊压上半潜驳，驳船都反抽压仓水，以调整驳船，当基础桶体移动至停放位置时，调整充气高度支垫槽钢或枕木，支垫完成后气囊放气，抽出气囊抬回场地，解除钢丝绳，清理设备和材料，上船完毕。基础桶体上船完成后将浮运气囊运输到半潜驳上，通过钢丝缆吊挂在基础桶体底部外侧的吊环上，气囊上端悬挂在下层桶顶口，下端拉在下层桶中间位置，悬挂位置每an 埋设一块预埋钢板和焊接吊环。2)基础桶体的起浮如图5，图6所示，拖轮拖运半潜驳至现场后，在下潜坑位置驻位，载有空压机等设备的自航驳靠泊，展开装在空压机上的橡胶软管口与浮运气囊连接、系好基础桶体控制锚缆，涨潮后半潜驳开始下潜，而后气囊充气、基础桶体上浮，由拖轮拖带基础桶体离开半潜驳。(1)充气管道连接浮运气囊①将橡胶软管接口从自航驳拉至基础桶体四周，然后分别接上气囊充气口，施工过程中应避免严重磨损，及弯折现象，并保证胶管平顺，确保充气时气流通畅。②充气管道接好后，依次检查带有编号的胶管与相应的空压机接口对接情况，保证接口气闭严密，编号对应正确。③将空压机按编号依次打开充气试验，检验相应编号胶管内气体流动是否正常。 发现异常时，应对胶管及管件连接处检查和维修。全部正常后，关闭空压机，等待下一步充气施工。(2)连接控制缆绳①在4个基础桶体预埋的吊点上系好缆绳。并通缆到半潜驳墙上相应位置的系船柱。②当4根控制缆全部连接完毕后，进行下步施工。③对半潜驳甲板进行清理。
(3)基础桶体起浮①待涨潮时，开始向水仓压载缓慢下沉，并注意控制好船体的平衡。下潜时应密切注意船底雷达，当半潜驳的船底钢板离泥面还有1. Om的距离时，立即停止充水下沉。②下潜到位后，打开空压机同时向浮运气囊的各个气囊内充气。③充气过程中，密切关注各舱气压是否平衡及基础结构状态。在基础结构浮起的瞬间，停止充气，并仔细观察结构偏斜情况，然后及时调节各气囊充气量，将基础结构调平。④基础结构浮起时，及时控制好驳船与基础结构连接的4根绳缆，避免基础结构在水流的推动下撞向塔楼。⑤当基础结构状态稳定后，则继续缓慢向气囊内充气令其浮起至基础桶体吃水7m 位置。(4)基础结构移出半潜驳①半潜驳下潜前预先把拖轮拖缆与基础桶体接好。②充气起浮稳定后，开动锚机缓慢将基础桶体移出半潜驳，移动过程中拖轮缓慢加力带紧缆绳，同时收缩塔桶上与半潜驳连接的绳缆，控制基础桶体，确保拖轮缓慢并平稳的将基础桶体牵出半潜驳。③待基础桶体完全移出半潜驳后，将4根控制缆松开，拖轮拖运基础桶体缓慢的驶向定位方驳。为确保起浮拖运过程的安全，航速不大于2节，拖运过程中1艘监护船护航，注意观察基础桶壁上的水位刻度线，当发现结构倾斜严重时，根据倾斜方向及时通过自航驳上空压机对相应的气囊进行补气。3)基础桶体的安装定位(1)第一个基础桶体安装，如图7所示①定位方驳在基础桶体到达之前使用GPS在安装位置旁定位。②当基础桶体拖运接近定位方驳时，交通船同时通两根Φ80尼龙缆，连接基础桶体与定位方驳的锚机，拖轮解缆，利用该缆绳的收放，控制基础桶体靠向定位方驳。③基础桶体靠稳后，操作定位方驳的锚机，利用与基础桶体连接的尼龙缆，精确定位基础桶体的轴向位置，垂直轴线方向根据方驳定位点进行定位。(2)其它基础桶体安装，如图8所示①基础桶体拖带到安装位置前，定位方驳在安装位置50 IOOm附近顶流方向摆位。②待拖轮牵引基础桶体靠近定位方驳时交通船通缆到定位方驳上，定位方驳移动到基础桶体旁，然后拖轮解缆脱离。③定位方驳通过收放锚缆进行定位，顶托基础桶体在轴线方向定位，操作锚机收缩两侧缆绳横向定位。4)基础桶体的下沉(1)气囊排气下沉①当基础桶体定位确认无误后，打开围在基础桶体四周浮运气囊的排气阀阀门开始排气，排气应缓慢均衡进行，下沉过程中随时根据下沉的均衡性调整各个气囊的排气量， 使基础桶体结构各个方向下沉基本一致。
②下沉过程中当浮运气囊气体排空后刃脚接近泥面时，解除浮运气囊，用交通船拖出，再次通过GPS精确定位，通过二维测倾仪检查基础桶体结构垂直度，确认满足设计要求后，打开基础桶体上的阀门排气，使基础桶体入土下沉。如果潮位已较低，气囊排空时基础桶体已经入土，控制下沉时应在刃脚接泥面30cm时进行一次精确定位，然后控制基础桶体缓慢下沉。③由于原泥面的高差及土质不均，基础桶体入土下沉会产生倾斜位移。通过测倾仪监控侧倾情况，如发现超过要求，应关闭相应部位的阀门进行调整，确保基础桶体顺直平稳的完成第一阶段下沉。(2)排水下沉，如图9所示①完成上述工作后，当基础桶体内水体顶托基础桶体顶板时，进行排水下沉，基础结构下沉小的一侧先打开排污泵，下沉大的一侧后启动，不间断的观测桶壁水位刻度线，随时反馈，通过泵系的控制，随时调整各台泵开关，确保结构的平衡下沉，直至接近设计标高。②当自吸式排污泵出口处无水排出并有泥浆出现，即可关闭各排污泵。③当潮位达到日最低潮时，再次开启泵系，通过自重和桶内水重力的组合作用检验桶体结构是否继续下沉，维持30 60分钟，如果结构保持不动，下沉结束。④为保证下沉达到设计标高桶体外墙预埋高压水管道，如图10所示，如地质等原因造成自重和排水下沉不能达到预定高程，则使用高压水泵冲水减小端阻力，使基础桶体下沉到打设计深度。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种桶式防波提基础桶体的搬运及安装工艺，所述桶式防波提由桶式构件和护底结构组成，所述桶式构件由1个带顶板的基础桶体和2个上部桶体组成；基础桶体呈椭圆形， 上端设有顶板，下端开口，基础桶体内通过隔板划分9个隔舱，所述隔舱都设有放气阀，基础桶体外墙内预埋冲水管道，基础桶体底部外侧设用于系结绳索的吊环，2个上部桶体成圆形，桶体座落在基础桶体顶板上，基础桶体的搬运及安装包括1)基础桶体的出运基础桶体在预制场地内预制完成并达到预定强度后，采用专用设备和上船通道将其搬运至半潜驳上，上船作业完成后，将若干浮运气囊安装在基础桶体四周，由拖轮拖运半潜驳到施工现场；2)基础桶体的起浮在防波提内侧靠近中心位置设置下潜坑，基础桶体由拖轮拖带至下潜坑位置就位后，向浮运气囊内充气，半潜驳压水使半潜驳下潜，当半潜驳下潜到满足桶体浮运所要求的水深时，停止半潜驳下潜，继续向气囊充气使桶体浮起，底部离开半潜驳， 通过向不同边的浮运气囊缓慢充气来调整圆桶的浮态；3)基础桶体的安装定位采用平板驳作为定位方驳，包括(1)第一个基础桶体安装①定位方驳在基础桶体到达之前使用GPS在安装位置旁定位；②当基础桶体拖运接近定位方驳时，交通船同时通两根Φ80尼龙缆，连接基础桶体与定位方驳的锚机，拖轮解缆，利用该缆绳的收放，控制基础桶体靠向定位方驳；③基础桶体靠稳后，操作定位方驳的锚机，利用与基础桶体连接的尼龙缆，精确定位基础桶体的轴向位置，垂直轴线方向根据方驳定位点进行定位；(2)其它基础桶体安装①基础桶体拖带到安装位置前，定位方驳至在安装位置50 IOOm附近顶流方向摆位；②待拖轮牵引基础桶体靠近定位方驳时交通船通缆到定位方驳上，定位方驳移动到基础桶体旁，然后拖轮解缆脱离；③定位方驳通过收放锚缆进行定位，顶托基础桶体在轴线方向定位，操作锚机收缩两侧缆绳横向定位；4)基础桶体的下沉基础桶体通过GPS精确定位确认无误后，开启浮运气囊阀门放气使基础桶体下沉，符运气囊放气完毕后解开系结绳、抽离气囊，接着打开基础桶体各隔舱的放气阀阀门缓慢放气，当基础桶体下沉至距泥面30cm时，关闭阀门停止放气，通过GPS确认桶体结构位置满足设计要求后，再次打开阀门排气入土，当桶体结构入土下沉产生倾斜时，通过启闭相应部位的阀门进行调整；使用自吸排污泵排水下沉，桶体下沉小的一侧先启动，下沉大的一侧后排水，通过GPS测量仪器不间断的观测桶顶各测量点高程，通过测斜仪监测倾斜值，通过泵系的调整，随时调整各台泵开关，持续调整桶体下沉速率进行调平和纠偏，当排污泵无水排出并有泥浆出现时关闭；当潮位达到日最低潮时，再次开启排污泵，利用潮位变化减少浮力增加下沉荷载的组合作用检验桶体是否继续下沉，维持30 60min， 如果结构保持不动，则下沉结束，为保证试验，如下沉不能达到预定高程，使用高压水泵通过桶体外墙预埋冲水管道冲水减小端阻力，使基础桶体下沉到打设计深度。
2.根据权利要求1所述的桶式防波提基础桶体的搬运及安装工艺，其特征在于，所述浮运气囊包括气囊室，所述气囊室一端设有一充气口，另一端设有排气阀。
全文摘要
本发明公开了一种桶式防波堤基础桶体的搬运及安装工艺，通过拖轮和半潜驳将基础桶体拖运至施工现场，在基础桶体上安装浮运气囊，通过向浮运气囊充气来调整基础桶体的平衡，通过浮运气囊的放气来使基础桶体下沉。采用上述技术方案，由于使用半潜驳进行搬运基础桶体，因此使得基础桶体的搬运过程更加平稳快速，而且由于半潜驳的吨位庞大，使得本发明可以在风浪较大的天气下运行，浮运气囊的使用使基础桶体的起浮及安装定位过程能够得到有效控制，保持基础桶体一直处于平衡状态。
文档编号E02D15/08GK102322062SQ201110165318
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者夏俊桥, 曹义国, 王培根, 舒方法, 葛存榴, 郑荣平, 金建昌 申请人:中交第三航务工程局有限公司