本發(fā)明涉及一種海上人工島施工工藝，尤其涉及一種海上格型鋼板樁大圓筒施工時采用將場外陸域預(yù)拼裝的1/4圓筒現(xiàn)場拼接為整圓，然后分組振沉到位的方法。

背景技術(shù)：
人工島一般為在近岸淺海水域中人工建造的陸地，作為進(jìn)行海上作業(yè)或其他用途的場所，大多有棧橋或海底隧道與岸相連?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)達(dá)的沿海國家，濱海一帶人口密集、城市擁擠，使得進(jìn)一步發(fā)展和建設(shè)新企業(yè)及公用設(shè)施受到很大限制，原有城市本身的居住、交通、噪聲、水與空氣污染等問題也很難解決。因此，興建人工島，改變或改善了上述難題。人工島是利用海洋空間的方式之一，也是一種新興的海洋工程。中國港珠澳大橋香港人工島(HKBCF)是港珠澳大橋香港連接線的一個重要組成部分，經(jīng)過赤臘角機(jī)場連接屯門及大嶼山，占地面積約150萬平米。該人工島填海工程作為港珠澳大橋配套工程，工程的進(jìn)度、質(zhì)量和安全關(guān)系到整個大橋的建設(shè)與發(fā)展，順利的實(shí)施本項(xiàng)目，對整個港珠澳大橋的建設(shè)有著堅實(shí)的鋪墊作用。參見圖1和圖2，該人工島100為在格型鋼板樁大圓筒101加防波堤102形成的圍堰內(nèi)回填填料而成，占地面積約150萬平米。其格型鋼板樁島壁結(jié)構(gòu)軸線長度約5.1km，共有格型鋼板樁大圓筒(101a)134只，直徑分別為26.9m和31.194m。主格101a(即格型鋼板樁大圓筒)與主格相連的副格101b共133組，分別為：①直徑26.9m主格之間的副格直徑為10.976m，共55組(110片)，單片副格由33塊鋼板樁組成；②直徑31.194m主格之間的副格直徑為15.96m，共77組(154片)，單片副格由46塊鋼板樁組成；③直徑26.9m主格與直徑31.194m主格之間的副格直徑為16.296m，共1組(2片)，單片副格由47塊鋼板樁組成。同時，本工程采用YSP-FXL型直腹式鋼板樁，材質(zhì)為S355，長度23.6～37.1m，其公稱寬度為500mm，腹板厚度為12.7mm，轉(zhuǎn)角為10°，理論重量為77.2kg/m。在進(jìn)行格型鋼板樁大圓筒施工前，應(yīng)首先完成碎石墊層、土工布和碎石樁的施工，待碎石樁施工一段作業(yè)面后方可進(jìn)行格型鋼板樁大圓筒的施工，格型鋼板樁大圓筒安裝完成后，應(yīng)24小時內(nèi)進(jìn)行筒內(nèi)填料回填工作。兩只相鄰格型鋼板樁大圓筒主格安裝完成并回填完成后，方可進(jìn)行副格施工。上述工程在施工過程中主要有五大難點(diǎn)：1)施工區(qū)域限高。2)水深淺。3)地質(zhì)條件差，使得樁長較長。4)完全離岸作業(yè)，海上環(huán)保要求高。5)工期緊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對通過在格型鋼板樁大圓筒加防波堤形成的圍堰內(nèi)回填填料而形成的人工島在施工過程中，在面臨“上下左右都受限制”的現(xiàn)場施工條件(即施工區(qū)域限高、水深淺、地質(zhì)條件差、海上環(huán)保要求高)時，難以在較緊的工期內(nèi)按時完成的問題，本發(fā)明提供一種格型鋼板樁大圓筒主格1/4陸域預(yù)拼、水上散打的格型鋼板樁大圓筒主格施工工藝。該工藝能夠在上述的“上下左右都受限制”的現(xiàn)場施工條件下，以較快、較低施工成本的完成陸域形成工程中的格型鋼板樁圍堤的施工。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種格型鋼板樁大圓筒主格1/4陸域預(yù)拼、水上散打方法，所述方法包括如下步驟：(1)陸域預(yù)拼首先在內(nèi)陸預(yù)拼場地進(jìn)行鋼板樁和合攏樁進(jìn)行加工，接著在運(yùn)輸船上預(yù)先拼裝主格板樁1/4圓筒，得到相應(yīng)的1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，并將加工好的合攏樁放置于運(yùn)輸船上；(2)水上運(yùn)輸利用拖船將安置有1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片和合攏樁的運(yùn)輸船拖運(yùn)至施工現(xiàn)場；(3)現(xiàn)場組拼合攏(31)在現(xiàn)場施工設(shè)置與格型鋼板樁大圓筒相對應(yīng)的工裝支架，并將四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片運(yùn)至施工現(xiàn)場；(32)在工裝支架的單側(cè)將四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片對應(yīng)的吊裝到工裝支架上，使得四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片在工裝支架上配合形成圓；(33)整體放下四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片至接近泥面；(34)在四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片之間安插4根合攏樁，將四組獨(dú)立的1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片拼裝成完整的格型鋼板樁大圓筒；(35)最后整體沉放格型鋼板樁大圓筒；(4)分組振沉采用單振動錘對格型鋼板樁大圓筒主格進(jìn)行分組振沉。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例中，所述步驟(1)中具體包括如下步驟：(11)將所需鋼板樁運(yùn)輸至預(yù)拼場地；(12)將鋼板樁運(yùn)至加工區(qū)域；(13)根據(jù)拼裝過程中不同鋼板樁所起的作用對鋼板樁進(jìn)行分類并進(jìn)行相應(yīng)加工：合攏樁加工、開設(shè)吊裝孔、焊接T型槽；(14)對進(jìn)行開設(shè)吊裝孔和焊接T型槽加工的鋼板樁安裝鋼板樁吊鉤；(15)依次起吊步驟(14)中得到鋼板樁至運(yùn)輸船上相應(yīng)的拼裝位置，完成主格板樁1/4圓筒的拼裝，得到相應(yīng)的1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片。進(jìn)一步的，所述預(yù)拼場地包括用于材料堆場、板樁加工、起重作業(yè)場地陸域拼裝場地和作為水域拼裝場地的運(yùn)輸船；所述陸域拼裝場地岸線長為200m，縱深寬度為60m，總面積為12000m2，布置鋼板樁加工場地，備料區(qū)，履帶吊行走區(qū)域，以及拼裝塔吊區(qū)域。進(jìn)一步的，所述運(yùn)輸船為甲板承載貨物，其甲板上安裝四個運(yùn)輸支架，所述四個運(yùn)輸支架用于安裝8片1/4圓主格鋼板樁，并呈兩舷縱向?qū)ΨQ裝載；所述運(yùn)輸支架采用立柱鋼桁架結(jié)構(gòu)，每個支架共7根立柱，在運(yùn)輸支架的平面布置上：一根立柱在中心，其余六根立柱中每三根一組對稱分布中間立柱的兩側(cè)，且兩側(cè)的三根立柱均按1/4圓鋼板樁的弧度布置；運(yùn)輸支架上下共設(shè)6層平臺，立柱底部與運(yùn)輸船甲板焊接連接，平臺梁及平臺桁架均與立柱焊接連接，每個平臺兩側(cè)為支撐1/4圓鋼板樁的弧形梁，中間為鋼管桁架，頂層弧形梁外側(cè)設(shè)鋼板樁掛鉤。進(jìn)一步的，所述步驟(15)中在拼裝主格板樁1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片時，采用掛鉤將鋼板樁掛在運(yùn)輸支架上，在運(yùn)輸支架的上、下兩處布置有T型鉤，鋼板樁每隔6片在相應(yīng)位置焊接T型槽，用來將鋼板樁與運(yùn)輸支架鎖定；鋼板樁預(yù)拼裝片拼裝完成后，在預(yù)拼裝片兩側(cè)自上而下每隔15m布置有緊固裝置，采用緊固螺栓將預(yù)拼裝片與運(yùn)輸支架連接，確保預(yù)拼裝片在運(yùn)輸途中不會晃動。再進(jìn)一步的，拼接過程中拼接首片鋼板樁時將鋼板樁掛至運(yùn)運(yùn)輸支架頂橫梁上的掛鉤上，并插好T型銷作為下片鋼板樁拼接時的基準(zhǔn)；在首片鋼板樁拼接完成后利用一導(dǎo)向裝置，為后續(xù)拼接鋼板樁提供導(dǎo)向，依次拼接剩余鋼板樁。進(jìn)一步的，所述步驟(2)中進(jìn)行拖運(yùn)運(yùn)輸船時，采用吊拖與綁拖結(jié)合的方式運(yùn)輸；所述運(yùn)輸船為非自航駁，采用拖輪作為航行動力船拖運(yùn)；拖運(yùn)時，采用一條主拖輪以常規(guī)方式吊拖或綁拖，主拖輪與運(yùn)輸船之間采用專用拖纜相連；一條輔助拖輪在運(yùn)輸船一側(cè)尾部以常規(guī)方式綁拖，輔助拖輪艏、艉專用拖纜綁在運(yùn)輸船系纜柱上，輔助拖輪兼起護(hù)航作用。進(jìn)一步的，所述步驟(31)中在現(xiàn)場沉設(shè)支承鋼管樁形成工裝支架基礎(chǔ)，再將工裝支架吊裝到工裝支架基礎(chǔ)上；所述工裝支架基礎(chǔ)采用9根鋼管樁作支承，其中8根均勻布置在圓上，1根布置在圓中心位置，所有支承鋼管樁的樁頂處于同一水平面，且每個支承鋼管樁的樁頂上設(shè)置有連接機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述工裝支架包括：上部支撐胎架，所述上部支撐胎架用于支撐1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片；升降裝置，所述升降裝置安置在上部支撐胎架上，驅(qū)動1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片在上部支撐胎架上的升降；旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置安置在上部支撐胎架上，驅(qū)動1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片在上部支撐胎架上的轉(zhuǎn)動；氣囊擴(kuò)脹裝置，所述氣囊擴(kuò)脹裝置安置在上部支撐胎架上，用于在鋼板樁拼裝合攏后，補(bǔ)償工裝支架與鋼板樁之間的預(yù)留間隙，使支撐胎架有效支撐鋼板樁。進(jìn)一步的，所述步驟(32)中采用水平吊臂起重船在施工現(xiàn)場內(nèi)側(cè)分片吊裝1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，起重船通過弧度與1/4圓鋼板樁組裝片軸心弧度一致的弧形吊梁起吊和安裝1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，并將吊起的1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片轉(zhuǎn)換到工裝支架上的掛鉤上。再進(jìn)一步的，所述弧形吊梁與起重船吊鉤之間直接采用吊耳板連接。進(jìn)一步的，所述步驟(32)中吊裝四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片時，在第一組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片吊裝就位后，在工裝支架上旋轉(zhuǎn)180°；同側(cè)吊裝第二組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，在吊裝就位后連同第一組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片整體旋轉(zhuǎn)90°；接著同側(cè)吊裝第三組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，在吊裝就位后連同第一組和第二組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片整體旋轉(zhuǎn)180°；最后同側(cè)吊裝第四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片。進(jìn)一步的，所述步驟(34)中每根合攏鋼板樁分為2～4段安插，合攏樁采用連接鋼板螺栓連接。進(jìn)一步的，所述步驟(4)中單振動錘以格型鋼板樁大圓筒主格中6根鋼板樁為一組同時進(jìn)行振沉。進(jìn)一步的，所述分組振沉?xí)r，采用分別配一臺振動錘的兩條250t起重船，在格型鋼板樁大圓筒內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行振沉?xí)r。再進(jìn)一步的，所述兩條250t起重船對稱分布，進(jìn)行對稱振沉，并分次振沉深度。再進(jìn)一步的，所述振沉的具體操作過程如下：首先，通過兩條250t起重船配振動錘對稱的在圓筒內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行分層循環(huán)振沉：首先對格型鋼板樁大圓筒主格中的鋼板樁進(jìn)行分組，并編號，每組5～6根樁；然后每條船采用一臺配6個夾具的振動錘同時振沉每組鋼板樁，每組樁一次振沉深度約1.5～2m，再振沉下一組鋼板樁，直至格型鋼板樁大圓筒主格中所有鋼板樁全部下沉1.5～2m，然后再反向循環(huán)振沉每組鋼板樁使格型鋼板樁大圓筒主格中所有鋼板樁同步再下沉1.5～2m，繼續(xù)分層循環(huán)振沉，直至工裝支架的上平臺接近中平臺；接著，提升工裝支架的上平臺，并進(jìn)行分層循環(huán)振沉，上平臺提升后繼續(xù)分組、分層循環(huán)振沉鋼板樁，直至鋼板樁頂部接近中平臺，每次下沉深度1～1.5m；最后，提升工裝支架的中平臺，并進(jìn)行分層循環(huán)振沉，中平臺提升后繼續(xù)分組、分層循環(huán)振沉鋼板樁，直至鋼板樁設(shè)計頂標(biāo)高，每次下沉深度0.5～1m。進(jìn)一步的，在振沉前預(yù)先在圓筒鋼板樁位置采用鋼管樁進(jìn)行沖孔。進(jìn)一步的，所述分組振沉?xí)r，在格型鋼板樁大圓筒外部設(shè)置鋼抱箍。本發(fā)明提供的工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)格型鋼板樁1/4大圓筒預(yù)拼散打工藝，適用于所有陸域形成工程中的格型鋼板樁圍堤施工，尤其適用于大型起重船不能進(jìn)入的區(qū)域，如水深較淺的潮間帶、機(jī)場附近的航空限高區(qū)域。陸上預(yù)拼不受現(xiàn)場條件的制約，特別適用于現(xiàn)場年有效作業(yè)時間很短的外海區(qū)域。2)陸上預(yù)拼節(jié)省了現(xiàn)場拼裝的時間，且不受現(xiàn)場自然條件的制約，特別適用于現(xiàn)場年有效作業(yè)時間很短的外海區(qū)域。主格采用1/4圓筒鋼板樁現(xiàn)場組拼，大大減少了現(xiàn)場工作量，現(xiàn)場只需掛4個1/4預(yù)拼件，在拼接4根合攏樁即可。每個筒減少約8天。3)“主格1/4圓筒鋼板樁陸上預(yù)拼、水上組合散打”工藝不需要2000t以上大噸位起重船，施工成本相對較小。4)利用運(yùn)輸船直接作為1/4圓筒鋼板樁拼裝場地一部分，減少了拼裝件落駁的環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了船舶承載運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性，并節(jié)省拼裝場地陸域面積。既節(jié)省了成本，又增加了運(yùn)輸安全性。5)采用“船架一體化”工藝，確保了運(yùn)輸時船舶及貨物的穩(wěn)定。采用“鋼板樁掛錨相結(jié)合”的方式有效解決了運(yùn)輸過程中鋼板樁預(yù)拼裝片的穩(wěn)定問題。6)特殊工裝支架高度設(shè)計解決了現(xiàn)場限高條件下難以周轉(zhuǎn)使用的問題；結(jié)構(gòu)設(shè)計解決了臺風(fēng)期工裝穩(wěn)定問題、超長樁整體懸掛問題；工裝所具備的升降功能解決了超長樁拼裝后的起重下放問題、深水區(qū)拖水掛片問題、增加合攏樁單節(jié)長度而提高工效問題、板樁振沉?xí)r工裝阻礙振動錘下落路徑問題；工裝所具備的旋轉(zhuǎn)功能解決了狹長區(qū)域內(nèi)吊裝船舶不能回旋移位吊裝問題、小型的起重船不能進(jìn)行整體合攏的問題、主副格連接樁定位問題、合攏操作便利問題；工裝所具備的擴(kuò)脹支撐功能解決了超長樁的傾斜與變形控制等問題。7)合攏樁采用專用連接板、螺栓連接技術(shù)，解決了在限高區(qū)域?qū)︽i口拼接作業(yè)時的高度約束難題。8)專門設(shè)計制造的專用起重船解決了限高條件下吊重問題、大直徑工裝支架吊裝時起重臂長問題、淺水區(qū)船舶吃水問題、大直徑工裝支架吊裝時的精確定位問題、由專用運(yùn)輸船上平穩(wěn)起吊1/4預(yù)拼件的難題、將1/4預(yù)拼件平穩(wěn)安裝在工裝支架上的難題、浪大流急狀態(tài)下船舶吊裝穩(wěn)定性問題。9)專門設(shè)計制造的專用弧形吊梁和專用過渡吊架有效解決了弧形1/4預(yù)拼件吊裝時的穩(wěn)定性穩(wěn)定、減小吊裝鋼絲繩高度而適應(yīng)現(xiàn)場限高的問題。附圖說明以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖1為人工島鋼板樁格柵島壁結(jié)構(gòu)平面圖；圖2為人工島中鋼板樁格柵平面布置圖；圖3為本發(fā)明實(shí)例中拼裝場地布置示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)例中運(yùn)輸船運(yùn)輸支架平面布置示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)例中運(yùn)輸支架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)例中主格墩位工裝支架立面布置圖；圖7為工裝支架中支承鋼管樁平面布置圖；圖8為工裝支架中上部支撐胎架頂部結(jié)構(gòu)平面圖；圖9為工裝支架中上部支撐胎架上平臺結(jié)構(gòu)平面圖；圖10為工裝支架中上部支撐胎架底平臺結(jié)構(gòu)平面圖；圖11為本發(fā)明實(shí)例中弧形吊梁吊點(diǎn)位置斷面圖；圖12為本發(fā)明實(shí)例中弧形吊梁起吊鋼板樁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明實(shí)例中吊裝方式轉(zhuǎn)換示意圖；圖14為本發(fā)明實(shí)例的實(shí)施總流程圖；圖15為本發(fā)明實(shí)例中鋼板樁預(yù)拼工藝流程圖；圖16為本發(fā)明實(shí)例中鋼板樁的堆存示意圖；圖17為本發(fā)明實(shí)例中T型槽的截面示意圖；圖18為本發(fā)明實(shí)例中合攏樁的示意圖；圖19為本發(fā)明實(shí)例中拼裝鋼板樁掛樁方式示意圖；圖20為本發(fā)明實(shí)例中在首片鋼板樁接完成后后續(xù)鋼板樁拼接示意圖；圖21為本發(fā)明實(shí)例中鋼板樁T型鉤鎖定裝置示意圖；圖22為本發(fā)明實(shí)例中第一組1/4圓預(yù)組裝片吊裝就位示意圖；圖23為本發(fā)明實(shí)例中第二組1/4圓預(yù)組裝片吊裝就位示意圖；圖24為本發(fā)明實(shí)例中第三組1/4圓預(yù)組裝片吊裝就位示意圖；圖25為本發(fā)明實(shí)例中第四組1/4圓預(yù)組裝片吊裝就位和完成合攏整拼示意圖；圖26為本發(fā)明實(shí)例中合攏鋼板樁結(jié)構(gòu)示意圖；圖27為本發(fā)明實(shí)例中格型鋼板樁大圓筒主格板樁組合散打工藝流程圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本實(shí)例以背景技術(shù)部分所述的人工島鋼板樁格柵島壁作為相應(yīng)的施工工程，以此來具體說明格型鋼板樁大圓筒主格1/4陸域預(yù)拼、水上散打方法的整個實(shí)施過程。在本實(shí)例中，該工程的實(shí)施具有如下條件：1)施工區(qū)域限高條件整個施工區(qū)域均位于機(jī)場航空限高區(qū)，格型鋼板樁大圓筒施工現(xiàn)場限高在+30mPD～+60mPD之間，施工設(shè)備選擇受到極大限制?，F(xiàn)有設(shè)備無法正常投入使用或使用效率極低，必須新建和改造部分設(shè)備才能適合本工程施工需要，且部分區(qū)域鋼板樁還需在有限的航空限高放寬期內(nèi)實(shí)施。2)水深條件本工程施工區(qū)域泥面標(biāo)高由南向北逐漸降低，近一半工程點(diǎn)標(biāo)高在-2.8mPD～-11mPD，碎石墊層填筑后標(biāo)高在-1.8mPD～-2mPD，平均海平面1.2mPD，落潮平均低潮位0.3mPD。由于水深較淺，施工船舶需乘潮作業(yè)，運(yùn)輸船舶無法到達(dá)施工點(diǎn)。3)風(fēng)浪條件本工程工裝支架體系計算時，最大水深取值為11m，極端波高2.2m，波浪周期5.5s，最大風(fēng)速44m/s，工裝支架可以在臺風(fēng)狀況下保持穩(wěn)定。但為了確保安全，本1/4大圓筒現(xiàn)場拼接及整體下放時，需選擇在風(fēng)平浪靜時。4)地質(zhì)條件海底淤泥層厚約15m-25m，設(shè)計樁長23.6m-39.1m，同時該項(xiàng)目大圓筒為圍堤永久性結(jié)構(gòu)的一部分，主、副格樁長相同。由于限高，長樁無法一次性就位，需現(xiàn)場接樁。5)施工區(qū)域范圍限制條件本工程完全離岸作業(yè)，現(xiàn)場施工期間島體周邊長期設(shè)置攔污帷幕，大圓筒施工位于狹長的區(qū)域內(nèi)，總寬限制為200m，由海墻中心線起算，一側(cè)150m，另一側(cè)50m，實(shí)際最大施工凈距約120m；同時作業(yè)船舶多，交叉干擾較大。6)圓筒自重的約束條件本工程單個主格鋼板樁總重量一般在450t～560t。在航空限高條件下，目前尚無合適的起重船一次完成一個主格整體吊裝和沉放。7)工期約束條件根據(jù)有關(guān)要求，除預(yù)留口門段的5只格型鋼板樁大圓筒外，其余129只格型鋼板樁大圓筒沉設(shè)工作需在工程開工后420天內(nèi)完成，即工程開工后第14個月內(nèi)完成鋼板樁沉設(shè)工作。由于格型鋼板樁大圓筒的沉設(shè)需在土工布、碎石墊層及碎石樁完成后才能實(shí)施，且大部分鋼板樁施工船舶需實(shí)施改、建造等，鋼板樁沉設(shè)實(shí)際施工工期約在8個月左右。由于本工程主格鋼板樁樁長平均37.1m，在現(xiàn)場航空限高的條件下，有效作業(yè)時間太短，若采用現(xiàn)場散拼，工效太低，每個大圓筒154片鋼板樁拼裝耗時太長，難以滿足除口門外129只格型鋼板樁大圓筒開工后420天內(nèi)完成的要求，因此必須選擇一種預(yù)拼工藝，減少現(xiàn)場作業(yè)時間的方法。綜上所述，受周圍機(jī)場航空限高的制約、局部工程水域水深較淺以及周邊攔污帷幕的影響，本工程格型鋼板樁施工工藝和施工設(shè)備都受到很大限制，只能選擇特定的工藝和設(shè)備實(shí)施鋼板樁工程?，F(xiàn)有的大噸位起重船高度不能適應(yīng)現(xiàn)場限高的要求，也難以適應(yīng)水深條件，所以現(xiàn)場吊裝件必須在高度、重量上作限制。據(jù)此，本實(shí)例采用格型鋼板樁大圓筒主格1/4陸域預(yù)拼、水上散打的施工工藝。該工藝的主要通過在內(nèi)陸預(yù)先拼裝主格板樁1/4圓筒，得到相應(yīng)的1/4圓鋼板樁組裝片；再將拼裝好的1/4圓鋼板樁組裝片和加工好的合攏樁運(yùn)至施工現(xiàn)場；最終在施工現(xiàn)場，通過專用起重船錨泊在島壁內(nèi)側(cè)，單側(cè)吊裝4個1/4圓鋼板樁組裝片，再將島壁外側(cè)鋼板樁組裝片分別旋轉(zhuǎn)就位，從而完成一個格體的鋼板樁整體拼裝；一個格體鋼板樁拼裝完成后，采用振動錘逐步、分層振沉至設(shè)計高程。該工藝由四大工藝步驟組成：陸域預(yù)拼、水上運(yùn)輸、現(xiàn)場組拼合攏、分組振沉，每個步驟均有獨(dú)立的工藝特點(diǎn)。為了清楚說明本實(shí)例的施工過程，以下將對施工過程中涉及到的一些裝備的準(zhǔn)備進(jìn)行具體說明。陸域預(yù)拼場地與碼頭的選擇1/4大圓筒預(yù)拼地點(diǎn)必須具備以下條件：1)具備落駁出運(yùn)的條件，即要有4000噸級以上的碼頭；2)具備10000m2以上的面積，供材料堆放、倒運(yùn)、拼裝作業(yè)；3)具備能夠承載起重設(shè)備的作業(yè)區(qū)；4)具備方便運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場的水上航道條件。經(jīng)比選確定廣東東莞虎門國際集裝箱碼頭5號泊位作為格型鋼板樁主格1/4圓及副格整片拼裝場地。拼裝場地采用水陸結(jié)合的方式，陸域?yàn)椴牧隙褕?、板樁加工、起重作業(yè)場地；水域?yàn)槔眠\(yùn)輸船作為拼裝場地。參見圖3，拼裝場地200采用水陸結(jié)合的方式，包括陸域拼裝場地201和水域拼裝場地202，其中陸域拼裝場地為材料堆場、板樁加工、起重作業(yè)場地；水域?yàn)槔眠\(yùn)輸船作為拼裝場地。陸域拼裝場地201岸線長為200m，縱深寬度為60m，總面積為12000m2，布置鋼板樁加工場地，備料區(qū)，履帶吊行走區(qū)域，以及拼裝塔吊區(qū)域。拼裝場地內(nèi)均滿鋪聯(lián)鎖塊體，履帶吊行走區(qū)域需對場地進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)采用1層土工布+1層18mm膠合板+δ10mm的鋼板。碼頭前沿布置塔吊區(qū)域，有四臺動臂行走式塔吊，塔吊采用A80軌道，軌道長200m，軌道基礎(chǔ)采用1m×6m的鋼質(zhì)路基箱，路基箱下鋪設(shè)100mm厚碎石墊層。鋼板樁加工及備料區(qū)采用2[30的槽鋼201a作為底基礎(chǔ)，槽鋼間隔2.5m布置(參見圖16)。專用運(yùn)輸船的準(zhǔn)備利用運(yùn)輸船，直接作為1/4圓筒鋼板樁水域拼裝場地，減少了拼裝件落駁的環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了船舶承載運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性，并節(jié)省拼裝場地陸域面積。既節(jié)省了成本，又增加了運(yùn)輸安全性。1/4大圓筒預(yù)拼件水上運(yùn)輸船必須滿足以下條件：1)具備能夠承載12000噸起重貨物的能力；2)必須獲得船級社認(rèn)證；3)必須滿足定傾穩(wěn)定要求；4)能滿足運(yùn)輸路徑中相關(guān)橋梁的凈空高度要求。經(jīng)比選，主格運(yùn)輸船采用了一條12000t級、一條18000t級甲板駁。專用運(yùn)輸船采用船、架一體化設(shè)計，即在專用運(yùn)輸船上設(shè)置特制運(yùn)輸支架，運(yùn)輸支架采用電焊焊接工藝與運(yùn)輸船甲板連接，形成船舶整體，1/4大圓筒預(yù)拼裝件為承載貨物。運(yùn)輸支架高37.2m，共有6層平臺，支架的7根立柱直接焊于主甲板上，使支架與船體合為一體。運(yùn)輸支架的安裝1)總體配置主格運(yùn)輸船上布置有4組運(yùn)輸支架，可以吊安8片1/4圓預(yù)拼裝片，可以滿足現(xiàn)場2格主格的施工，副格運(yùn)輸船上為4組運(yùn)輸支架，可以吊安8片整片，可以滿足現(xiàn)場4組副格的施工。2)運(yùn)輸支架配置參見圖4，主格運(yùn)輸船202b為甲板承載貨物：甲板202b1上運(yùn)距安裝四個運(yùn)輸支架202a，每個運(yùn)輸支架202a采用電焊焊接工藝與運(yùn)輸船甲板202b1連接。四個運(yùn)輸支架上安裝8片1/4圓主格鋼板樁(每個1/4圓重約150t，跨距22m，高23.6～37.1m不等，共八個，最大總重1200t)，兩舷縱向?qū)ΨQ裝載。參見圖5，每個運(yùn)輸支架202a高37.2m，共有6層平臺，重約180t，每個運(yùn)輸支架通過7根立柱直接焊于主甲板上，使支架與船體合為一體。整個運(yùn)輸支架采用立柱鋼桁架結(jié)構(gòu)。每個支架共7根立柱，在運(yùn)輸支架的平面布置上：一根立柱在中心，其余六根立柱中每三根一組對稱分布中間立柱的兩側(cè)，且兩側(cè)的三根立柱均按1/4圓鋼板樁的弧度布置(同心圓)。運(yùn)輸支架上下共設(shè)6層平臺。立柱底部與運(yùn)輸船甲板焊接連接，平臺梁及平臺桁架均與立柱焊接連接。每個平臺兩側(cè)為支撐1/4圓鋼板樁的弧形梁，中間為鋼管桁架，頂層弧形梁外側(cè)設(shè)鋼板樁掛鉤，用于鋼板樁拼裝時的掛裝；頂部需預(yù)設(shè)起吊用的弧形吊梁，用于現(xiàn)場吊裝轉(zhuǎn)換；同時在運(yùn)輸支架的上、下兩處布置有T型鉤。每個支架頂層弧形梁頂設(shè)可以90°T型掛鉤，鋼板樁采用三角板作為專用吊板吊裝，第一根鋼板樁起吊后，三角板直接擱置在弧形梁頂T型掛鉤上，并插好T型銷作為下片鋼板樁拼接時的基準(zhǔn)。起吊下一根鋼板樁，插入前一根板樁的鎖扣內(nèi)，并懸掛在運(yùn)輸支架頂部弧形梁掛鉤上，依次完成主格板樁1/4圓筒的拼裝，得到相應(yīng)的1/4圓鋼板樁組裝片。這樣在鋼板樁拼裝時，采用掛鉤將鋼板樁掛在預(yù)拼支架上，在預(yù)拼支架的上、下兩處布置有T型鉤，鋼板樁每隔6片在相應(yīng)位置焊接T型槽，用來將鋼板樁與預(yù)拼支架鎖定。鋼板樁預(yù)拼裝片拼裝完成后，在預(yù)拼裝片兩側(cè)自上而下每隔15m布置有緊固裝置，采用緊固螺栓將預(yù)拼裝片與預(yù)拼支架連接，確保預(yù)拼裝片在運(yùn)輸途中不會晃動。工裝支架的準(zhǔn)備1/4大圓筒現(xiàn)場拼接在筒位特制的“工裝支架”上進(jìn)行。該“工裝支架”設(shè)計時，綜合考慮最低限高區(qū)域限高、海床面標(biāo)高、鋼板樁長度、施工水位及預(yù)留間隙等因素。根據(jù)方案的要求，“工裝支架”需具有支撐鋼板樁重量、回轉(zhuǎn)拼裝、下沉卸載、擴(kuò)脹支撐等功能。為此“工裝支架”主要由以下幾部分組成(參見圖6)：1)基礎(chǔ)支承樁根據(jù)地質(zhì)條件、承載要求、各種工況和水位、氣象條件等，工裝支架基礎(chǔ)采用9根鋼管樁作支承。參見圖7，其所示為支承鋼管樁平面布置圖，其中8根支承鋼管樁21均勻布置在圓上，1根支承鋼管樁21布置在圓中心位置。每根格體鋼板樁振沉后均拔除；且每根支承鋼管樁樁頂設(shè)計連接法蘭等機(jī)構(gòu)。2)上部支撐胎架結(jié)構(gòu)“工裝支架”上部支撐胎架由9根支撐立柱和3層水平框架平臺等組成(參見圖8至圖10)，頂部和中部設(shè)置固定連接結(jié)構(gòu)。上部支撐胎架在各種工況下均可滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性要求。其中，“工裝支架”上部支撐胎架設(shè)有8根周邊鋼管立柱及1根中間立柱支撐，與頂部結(jié)構(gòu)、底平臺結(jié)構(gòu)的鋼管、鋼梁剛性聯(lián)接，與可升降的上平臺和中平臺之間通過鉸接座及其上的鋼滾輪和鎖緊機(jī)構(gòu)鉸接。底部法蘭與立柱通過筋板與立柱剛性聯(lián)接，法蘭上加工有弧形腰槽，與海底9個鋼樁通過螺紋鋼螺栓連接。中間立柱設(shè)有爬梯供操作人員通往各層平臺。3層水平框架平臺包括底平臺、中平臺以及上平臺底平臺底部平臺為絞車固定工作平臺、鋼板樁支撐及與下部支承樁連接平臺，采用桁架結(jié)構(gòu)，通過底座與9根海底鋼樁連接，4臺升降絞車置于該平臺上。中平臺二層平臺(中平臺)是保持裝置及鋼板樁穩(wěn)定性的可升降平臺。中平臺由環(huán)形圈梁(上下升降)與鋼管桁架組成，中平臺無動力機(jī)械，通過9個鉸接座及每個鉸接座上下各6個導(dǎo)向滾輪借助上平臺動力可實(shí)現(xiàn)上下移動。鉸接座上設(shè)錐形箱體及楔塊用于鋼板樁懸掛時消除立柱間隙，穩(wěn)定框架結(jié)構(gòu)，鉸接座上同時設(shè)有鎖緊機(jī)構(gòu)(與上平臺一致)。上平臺三層平臺(上平臺)為用于鋼板樁懸掛及回轉(zhuǎn)的可升降平臺，上平臺由環(huán)形箱梁、行走小車和邊桁架、中部桁架、鉸接座、鎖緊機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)組成。3)“工裝支架”的升降裝置“工裝支架”升降裝置用于驅(qū)動中平臺和上平臺升降，主要由4臺雙出繩關(guān)聯(lián)電動絞車和導(dǎo)向滑輪23，以及動、定滑輪組24組成，4臺絞車22布置在底層平臺上(參見圖6)。鋼板樁由上平臺圈梁及回轉(zhuǎn)小車承載，通過4套該系統(tǒng)和設(shè)在上平臺圈梁上的8個吊點(diǎn)以9根立柱為導(dǎo)向柱，實(shí)現(xiàn)鋼板樁的升降。4)“工裝支架”的旋轉(zhuǎn)裝置“工裝支架”的旋轉(zhuǎn)裝置用于驅(qū)動中平臺和上平臺旋轉(zhuǎn)。主要由以下3部分組成：1)上平臺旋轉(zhuǎn)圈梁(配滾輪)，2)行星齒輪驅(qū)動電機(jī)，3)中層平臺隨動旋轉(zhuǎn)T型鉤等部分組成。5)“工裝支架”的氣囊擴(kuò)脹裝置為便于鋼板樁合攏組裝成整格，工裝支架的各層平臺鋼梁半徑均小于理論半徑。鋼板樁拼裝合攏后為補(bǔ)償該預(yù)留間隙并能使胎架有效支撐鋼板樁，在上平臺和中平臺上設(shè)置了氣囊擴(kuò)脹系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、儲氣罐、壓力控制與輸送系統(tǒng)和氣脹膠囊組成，同時配置真空吸氣裝置，在不需使用擴(kuò)脹時，可將氣囊收縮在鋼梁上凹槽內(nèi)?！皩Ｓ闷鹬卮睖?zhǔn)備“工裝支架”上部支撐胎架安裝、1/4圓組裝片分片吊裝均由一條“專用起重船”實(shí)施。由于受航空限高限制，現(xiàn)有海上起重裝備均不能滿足本工程格型鋼板樁整體吊裝要求。為此，本實(shí)例提供一個具有一定吊重能力和較大舷外吊距的水平吊臂專用起重船。根據(jù)航空限高、海床泥面高程、1/4圓組裝片分片吊裝工藝需求、“工裝支架”上部結(jié)構(gòu)總體重量和船體穩(wěn)性要求等因素，采用6000t級甲板駁船作專用起重船母船。在絕大多數(shù)時段(或限高開放時段內(nèi))和特定時段，上述2艘專用起重船可滿足本工程總體施工需求。鋼板樁弧形吊梁的準(zhǔn)備1/4圓鋼板樁組裝片采用專用弧形吊梁25起吊和安裝，弧形吊梁25弧度與1/4圓鋼板樁組裝片軸心弧度一致(參見圖11)。為盡可能增加起重船有效吊高，鋼板樁弧形吊梁25與起重船吊鉤之間直接采用吊耳板26連接。參見圖12，其所示為弧形吊梁25起吊鋼板樁的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖可知，在進(jìn)行起吊鋼板樁時，弧形吊梁25通過起吊鋼絲繩27以卸扣連接的方式連接三角吊板28，再由三角吊板28連接至鋼板樁。該弧形吊梁25吊裝鋼板樁時，通過三角吊板28與支架上平臺吊梁的承重掛鉤29配置，實(shí)現(xiàn)弧形吊梁25換到支架上平臺吊梁的承重掛鉤29上的轉(zhuǎn)換(參見圖13)，從而實(shí)現(xiàn)將1/4大圓筒預(yù)拼裝件吊裝到工裝支架體系上。在完成上述的相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備之后，確定相關(guān)的施工流程，整個施工流程參見圖14。第一步，主格1/4陸域預(yù)拼參見圖15，其所示為本實(shí)例進(jìn)行主格1/4陸域預(yù)拼的工藝流程圖。由圖可知，整個預(yù)拼過程如下：1.1、利用運(yùn)輸船將鋼板樁運(yùn)至陸域拼裝場地的碼頭。1.2、將鋼板樁進(jìn)行卸船并運(yùn)至陸域拼裝場地的備料區(qū)進(jìn)行堆存。由于本實(shí)例中工程鋼板樁長度23.6m～37.1m不等，由于鋼板樁樁身較長，為防止鋼板樁在堆放及吊裝過程中產(chǎn)生永久變形，對其堆存做如下要求：墊木懸出距離a≤1.5m中間墊木距離b≤4.0m捆間錯開距離c＞0.15m參見圖16，為此，本實(shí)例中在鋼板樁加工區(qū)域及備料區(qū)采用2[30@2.5m的槽鋼201a作為鋼板樁底托架，且間隔2.5m布置，鋼板樁單層堆放3片一捆，單排6捆層疊堆放，高度在1.5m左右，兩側(cè)安裝護(hù)欄，層與層之間采用墊木201b隔開，下面2層墊木采用4×10×5cm木方間隔2.5m布置，上層墊木采用2×10×5cm木方間隔2.5m布置，上下層枕木需在一個中心上。本實(shí)例還在鋼板樁底托架上以及堆放好鋼板樁的頂部設(shè)置防雨布201c。1.3、將鋼板樁運(yùn)至加工區(qū)域?qū)τ阡摪鍢对趫鰞?nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)時，采用150t履帶吊利用吊梁進(jìn)行鋼板樁場內(nèi)起吊和轉(zhuǎn)運(yùn)，吊梁設(shè)計考慮按照3根鋼板樁一捆重量設(shè)計。1.4、鋼板樁加工在加工區(qū)域現(xiàn)場施工技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場施工的格型鋼板樁格體的位置，確定1/4圓鋼板樁組裝片中各鋼板樁的位置，制作專門的拼裝順序圖。由于每個主格有四根樁為主格之間副格的連接樁，簡稱為Y樁，每個大圓筒的1/4圓筒上的Y樁位置與方向均不同，所以每個主格鋼板樁拼裝前均必須繪制專門的加工圖，故此處制作專門的拼裝順序圖。拼裝場地施工人員根據(jù)拼裝順序圖，依次加工鋼板樁。加工的主要內(nèi)容有：吊裝孔的開設(shè)、T型槽的焊接、合攏樁的切割、開設(shè)拼裝孔。鋼板樁加工完成后，根據(jù)拼裝順序圖對鋼板樁進(jìn)行編號。吊裝孔的開設(shè)：使用氣割設(shè)備在鋼板樁加工場地為每一片鋼板樁割兩個吊樁孔，并將三角板掛至鋼板樁上。吊裝孔的開設(shè)時對下層鋼板樁采用陶瓷片進(jìn)行隔熱保護(hù)，避免氣割對下層鋼板樁的損傷。T型槽的焊接：根據(jù)現(xiàn)場工藝要求，部分鋼板樁需要使用T型鉤進(jìn)行固定。根據(jù)預(yù)拼支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每1/4片鋼板樁需焊接T型槽的鋼板樁共10片。參見圖17，在需要焊接T型槽的每片鋼板樁300上共需焊接上、下兩段T型槽301，距離鋼板樁樁頂?shù)木嚯x暫定為13.5m和30.5m處，施工時需待鋼板抓那個長度確定后，根據(jù)鋼板樁的長度確定。每段T型槽的長度為0.5m。合攏樁的切割和開設(shè)拼裝孔：按照1/4圓預(yù)拼裝的工藝要求，每個主格格體有4根合攏樁將4片1/4圓格體拼接成個一個整圓，由于施工地點(diǎn)有限高要求，合攏樁400需要分段拼接，拼接的連接方式采用螺栓連接。參見圖18，合攏樁拼接時需要用于拼裝加固的拼接鋼板401和用于拼裝緊固件的螺栓螺母402。鋼板樁切割采用切割機(jī)切割成需要的長度，并采用合適規(guī)格的拼接鋼板及螺栓螺母。單根合攏樁需要的分節(jié)鋼板樁必須為一根整鋼板樁切割成。同時，需要在相應(yīng)的鋼板樁上開設(shè)相應(yīng)的拼裝孔，可采用10孔鉆床來鉆孔，鉆孔直徑為38mm。根據(jù)人工島現(xiàn)場限高要求，合攏樁安裝需分節(jié)接長，1根合攏鋼板樁分為2～4段安插，合攏樁上、下節(jié)段之間采用雙面連接鋼板、螺栓連接。施工之前必須根據(jù)圓筒位置的限高值，確定合攏樁分節(jié)長度，然后確定連接鋼板及螺栓孔位置，并在1/4圓筒預(yù)拼的同時，將每節(jié)合攏樁及其連接鋼板加工成型(包括板樁切割、打設(shè)螺栓孔與吊裝孔等)，最后與相應(yīng)的1/4圓筒預(yù)拼件一起運(yùn)至現(xiàn)場。合攏樁拼接工作在現(xiàn)場進(jìn)行。1.5、將加工完成后鋼板樁采用專用吊梁吊放到備料區(qū)，吊放時需根據(jù)拼裝順序依次堆放。加工完成后的合攏樁直接吊放到主格運(yùn)輸船202b上。1.6、1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片拼裝根據(jù)拼裝順序，依次起吊加工后的鋼板樁。由于鋼板樁樁長在23.6m～37.1m的超長樁，需要采用三點(diǎn)吊的方式。由于本實(shí)例中前沿岸線上布置的拼裝吊機(jī)D260動臂式塔吊只有一個鉤頭，需要使用一臺50t汽車吊配合抬吊，當(dāng)鋼板樁角度接近垂直時，下扣放松，塔吊吊起鋼板樁。鋼板樁起吊完成后，吊提升鋼板樁，旋轉(zhuǎn)臂架，板樁就位,完成拼接。參見圖19，在拼接首片鋼板樁時，將鋼板樁501掛至運(yùn)輸拼裝支撐裝置503頂橫梁上的掛鉤502上，并插好T型銷作為下片鋼板樁拼接時的基準(zhǔn)。參見圖20，在首片鋼板樁601接完成后利用一導(dǎo)向裝置602，為后續(xù)拼接鋼板樁603提供導(dǎo)向，依次拼接剩余鋼板樁。1.7、在運(yùn)輸船202b上完成8片1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片的拼裝。1.8、將完成8片1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片拼裝的運(yùn)輸船脫離，進(jìn)行下一艘運(yùn)輸船的拼裝。第二步，1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片水上運(yùn)輸參見圖21，為確保1/4圓筒鋼板樁預(yù)組裝片在運(yùn)輸過程中的穩(wěn)固，采用鋼板樁“掛錨相結(jié)合”的方法。鋼板樁拼裝時，采用掛鉤將鋼板樁掛在運(yùn)輸支架上，在運(yùn)輸支架的上、下兩處布置有T型鉤，鋼板樁每隔6片在相應(yīng)位置焊接T型槽，用來將鋼板樁與運(yùn)輸支架鎖定。鋼板樁預(yù)拼裝片拼裝完成后，在預(yù)拼裝片兩側(cè)自上而下每隔15m布置有緊固裝置，采用緊固螺栓將預(yù)拼裝片與運(yùn)輸支架連接，確保預(yù)拼裝片在運(yùn)輸途中不會晃動。整個水上運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸船采用拖運(yùn)的放置達(dá)到施工現(xiàn)場。滿載運(yùn)輸船駛向施工現(xiàn)場時：拖航方式1：三航拖6001輪(或三航拖3005)吊拖(主拖)，中瑞拖6輔助編隊作業(yè)及輔助拖航(綁拖)、護(hù)航，水面以上最大高度為39.8m，最大寬度為35m，部分航次最大拖帶長度為235m。該方式中，運(yùn)輸船為非自航駁，采用拖輪作為航行動力船拖運(yùn)。拖運(yùn)時，采用一條主拖輪以常規(guī)方式吊拖，主拖輪艉部專用拖纜與運(yùn)輸船艏部系纜柱相連；一條輔助拖輪在運(yùn)輸船一側(cè)尾部以常規(guī)方式綁拖，輔助拖輪艏、艉專用拖纜綁在運(yùn)輸船系纜柱上，輔助拖輪兼起護(hù)航作用。拖航方式2：三航拖6001輪(或三航拖3005)綁拖(主拖)，中瑞拖6輔助編隊作業(yè)及輔助拖航(綁拖或頂推)、護(hù)航，水面以上最大高度為39.8m，最大寬度為40.5m---48m，拖帶長度為135m。該方式中，運(yùn)輸船為非自航駁，采用拖輪作為航行動力船拖運(yùn)。拖運(yùn)時，采用一條主拖輪以常規(guī)方式綁拖，主拖輪在運(yùn)輸船一側(cè)尾部以常規(guī)方式綁拖，主拖輪艏、艉專用拖纜綁在運(yùn)輸船系纜柱上。一條輔助拖輪在運(yùn)輸船另一側(cè)尾部以常規(guī)方式綁拖，輔助拖輪艏、艉專用拖纜綁在運(yùn)輸船系纜柱上。在運(yùn)輸船進(jìn)入相關(guān)水域(如香港水域)后，可換由當(dāng)?shù)匾凰?600匹ZP型大馬力拖輪及兩艘1200匹馬力拖輪輔助(施工現(xiàn)場港作船)接拖，直接進(jìn)入施工點(diǎn)就位。當(dāng)運(yùn)輸船上的預(yù)裝組片移除后，空載的運(yùn)輸直接由相應(yīng)的拖輪拖帶空駁回到預(yù)裝碼頭。第三步，1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片現(xiàn)場組拼與合攏3.1，沉設(shè)支承鋼管樁工裝支架支承鋼管樁采用甲板駁上配置1臺履帶吊和1臺液壓振動錘實(shí)施沉樁；同時在甲板駁上設(shè)置有導(dǎo)向架，且該導(dǎo)向架上設(shè)置有抱樁器，這樣對支承鋼管樁進(jìn)行精確導(dǎo)向，并保證支承鋼管樁沉設(shè)過程中的穩(wěn)定性。支承樁樁位的精度將直接影響到內(nèi)胎架安裝精度，從而影響到鋼板樁格體定位精度。為確保沉樁定位精度，每艘打樁船上配置3臺GPS測站、1臺測傾儀、2臺紅外測距儀及電腦監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行沉樁定位(陸上配置1臺公用參考站)，GPS沉樁定位系統(tǒng)的測量精度均在30mm以內(nèi)，沉樁竣工偏位可控制在100～150mm以內(nèi)。為保證內(nèi)胎架的垂直度和受力狀態(tài)良好，所有支承樁頂標(biāo)高需控制在20mm以內(nèi)。沉設(shè)首根鋼管樁時采用GPS控制高程(陸上全站儀比對校核)；沉設(shè)第2根～第9根鋼管樁時，采用T310水平掃描儀比對高程，如高程有差異可通過振沉和上拔調(diào)整鋼管樁初步調(diào)整樁頂標(biāo)高，必要時采取修割鋼管樁樁頭和厚鋼墊板找平。3.2，“工裝支架”上部支撐胎架吊裝為滿足不同工程區(qū)域限高要求，本工程內(nèi)胎架和1/4圓預(yù)組裝片的吊裝分別由2艘不同高度的水平吊臂起重船完成。內(nèi)胎架安裝后高度可滿足不同區(qū)域的最低航空限高要求。支撐胎架采用專用船2×2000kN主鉤起吊安裝。支承樁頂部法蘭徑向設(shè)置螺栓孔，支撐胎架底部法蘭環(huán)向設(shè)置螺栓孔，上下法蘭之間最大允許偏心為120mm，支承樁法蘭頂部中心限位鋼撐可糾偏0～150mm，即使沉樁偏差達(dá)到270mm以內(nèi)均可保證上下法蘭能順利對接和有效聯(lián)接。如遇到沉樁偏位大于270mm時，在安裝支撐胎架前采用適當(dāng)拉樁方式進(jìn)行糾偏，直至滿足支承樁法蘭與支撐胎架法蘭對接和連接要求。在支撐胎架安裝過程中實(shí)時測量支撐胎架的平面位置和垂直度。在允許情況下可通過起重船移動支撐胎架平面位置，盡量減少支撐胎架平面位置偏差。支撐胎架安裝垂直度按1％控制(鋼板樁垂直度要求按1/75)，一般情況下樁頂高差在20mm以內(nèi)均能保證支撐胎架的垂直度要求。當(dāng)垂直度不能滿足要求時，起重船暫起吊支撐胎架，并根據(jù)支撐胎架傾斜度在支承樁法蘭上加鋼墊板找平。這兩工序可以在進(jìn)行主格1/4陸域預(yù)拼施工的同時進(jìn)行施工，這樣能夠進(jìn)一步的節(jié)省施工時間。3.3，1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片吊裝和整圓拼裝支撐胎架安裝就位和相應(yīng)的1/4圓鋼板樁組裝片運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，采用水平吊臂起重船(601或602)錨泊在島體內(nèi)側(cè)分片吊裝組裝片(吊鉤為2×1500kN)。為防止吊裝過程中組裝片擺動，在起重船的甲板部位設(shè)置鋼板樁抱緊裝置，該裝置兩端采用液壓式收緊器抱緊邊緣鋼板樁。整個吊裝過程如下：首先，在島體內(nèi)側(cè)吊裝第一組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，水平吊臂起重船通過鋼板樁弧形吊梁起吊1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，通過懸掛體系的轉(zhuǎn)換將由弧形吊梁轉(zhuǎn)換到支架上層平臺上，實(shí)現(xiàn)將1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片吊裝到工裝支架體系上；接著通過工裝支架上的旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動將支架上的環(huán)形旋轉(zhuǎn)梁旋轉(zhuǎn)180°，從而帶動第一組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片旋轉(zhuǎn)180°(如圖22所示)。專用起重船吊運(yùn)1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片至筒位，將弧形吊梁安裝到上平臺的旋轉(zhuǎn)梁上，安裝時需注意，48根鋼板樁的吊裝三角板需都能掛到支撐胎架上平臺頂部掛鉤上。施工操作人員在上平臺上將起吊鋼絲繩與弧形吊梁脫銷解開，起重船起吊弧形吊梁移船起吊第二片1/4圓，啟動工裝支架上平臺上的回轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)，操作旋轉(zhuǎn)梁轉(zhuǎn)至設(shè)計位置。接著，同側(cè)吊裝第二組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，具體過程如上，在吊裝完畢后，過工裝支架上的旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動支架上的環(huán)形旋轉(zhuǎn)粱旋轉(zhuǎn)90°，從而帶動第一組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片和第二組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片同方向再旋轉(zhuǎn)90°(如圖23所示)。接著，同側(cè)吊裝第三組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，具體過程如上，在吊裝完畢后，過工裝支架上的旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動支架上的環(huán)形旋轉(zhuǎn)粱旋轉(zhuǎn)180°，從而帶動第一、二以及三組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片整體同方向再旋轉(zhuǎn)180°(如圖24所示)。最后，同側(cè)吊裝第四組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片，具體過程如上(如圖25所示)。3.4，合攏樁施工4組1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片分別吊裝就位后，專用起重船撤離，振沉船進(jìn)點(diǎn)，利用振沉船上吊車分別安裝4根合攏鋼板樁(如圖25所示)。根據(jù)限高要求，合攏樁安裝需分節(jié)接長，為增加合攏樁一次拼裝長度，提高工效，4組1/4大圓筒預(yù)拼裝件懸掛后需下放至樁底與泥面約0.5m間距處，再進(jìn)行合攏樁拼接。具體通過“工裝支架”上的升降裝置將4組1/4大圓筒預(yù)拼裝件懸掛后需下放至樁底與泥面約0.5m間距處。參見圖26，1根合攏鋼板樁30分為2～4段安插，合攏樁采用連接鋼板螺栓31連接。合攏樁采用150t履帶吊轉(zhuǎn)場至鉆孔切割加工場地進(jìn)行分段切割和鉆孔，切割分段長度根據(jù)施工區(qū)域限高確定，單個拼接接頭所需材料有拼接鋼板、螺栓螺母。鋼板樁切割采用切割機(jī)切割成需要的長度，拼接鋼板及螺栓螺母外購。單根合攏樁需要的分節(jié)鋼板樁必須為一根整鋼板樁切割成。鋼板樁鉆孔采用10孔鉆床。加工完成后鋼板樁采用專用吊梁吊放到備料區(qū)，吊放時需根據(jù)拼裝順序依次堆放。加工完成后的合攏樁直接吊放到主格運(yùn)輸船上。在完成拼裝后，通過工裝支架上的氣囊擴(kuò)脹補(bǔ)償工裝支架的各層平臺鋼梁與鋼板樁拼裝合攏形成的格型鋼板樁大圓筒之間的間隙，從而使得工裝支架上的胎架有效支撐鋼板樁。3.5，調(diào)整Y型鋼板樁鎖扣位置一般情況下，首個1/4組裝片旋轉(zhuǎn)時直接旋轉(zhuǎn)到位，若整圓合攏后發(fā)現(xiàn)與副格連接樁(Y型鋼板樁)位置略有偏差，則整圓下沉前，啟動上平臺上的回轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)，操作旋轉(zhuǎn)梁微調(diào)至設(shè)計位置。第四步，分組振沉由于大圓筒位置海床面結(jié)構(gòu)為一層編織土工布加2m厚碎石墊層。土工布及碎石墊層在大圓筒施工前已完成。為了很好的保持下樁后圓筒的垂直度，本實(shí)例在大圓筒施工前預(yù)先在圓筒鋼板樁位置采用鋼管樁進(jìn)行沖孔，以便圓筒整體下放時容易穿透海床面上的土工布，并確保下樁后的圓筒垂直度。施打支承樁前，采用鋼管樁沖孔破除筒位鋼板樁位置上的土工布，振沉?xí)r采用GPS定位，確保沖孔位置準(zhǔn)確。在完成鋼板樁位置預(yù)沖孔后，再進(jìn)行工裝支架的支承鋼管樁和工裝支架的安裝，以及1/4圓鋼板樁預(yù)組裝片吊裝和整圓拼裝。在此基礎(chǔ)上，本工序步驟進(jìn)行格型鋼板樁大圓筒主格板樁組合散打工藝，具體過程如下(參見圖27)：4.1，設(shè)置外抱箍為控制鋼板樁下樁后的晃動及圓筒垂直度，采用在大圓筒外部設(shè)置鋼抱箍。每個筒體合攏完成后，在樁頂以下和樁底以上某位置(根據(jù)水深和估算的入土深度確定)采用2道外鋼抱箍抱裹筒體，振沉后期拆除。4.2，板樁分組焊接連接在1/4圓筒拼裝基地，每3片鋼板樁樁頂以下某位置焊接(合攏口兩側(cè)各6片除外)；現(xiàn)場鋼板樁安裝就位和合攏完成后，將全部鋼板樁焊接成整體，通過焊接使筒體具有整體性，使得拼裝好的鋼板樁自重下沉?xí)r保證鋼板樁均勻下沉和卸扣后避免局部溜樁。整體下沉、振沉后逐步解約束。4.3，平潮時段整體下放鋼板樁圓筒整體下沉要選擇在平潮期進(jìn)行，以減小水流、波浪對下樁垂直度的影響。利用特殊工裝支架所具備的升降功能進(jìn)行起重下放。下放時，鋼板樁懸掛于上平臺的掛鉤上，中平臺位于最低位并處于鎖緊狀態(tài)，通過下平臺上的絞車系統(tǒng)，下放上平臺，鋼板樁隨之下沉。)，直至鋼板樁自重下沉停止，然后解除鋼板樁頂部吊裝三角板，解鉤后，繼續(xù)下降工裝支架的上平臺低于鋼板樁頂2～3m，作為振沉導(dǎo)向，準(zhǔn)備振沉。自重下沉過程中，根據(jù)水位，拆除下層鋼抱箍并調(diào)整上層鋼板樁水平度。整個下沉過程由工裝支架的升降裝置進(jìn)行驅(qū)動和控制。4.4，分組振沉由于現(xiàn)場狹窄，為加快施工進(jìn)度，分組振沉采用兩條250t起重船配振動錘在圓筒內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行。采用對稱振沉、控制振沉方向與分次振沉深度等措施，有效控制沉樁后板樁的變形。具體的操作過程如下：首先，通過兩條250t起重船配振動錘對稱的在圓筒內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行分層循環(huán)振沉。該工序中首先對圓筒196根樁進(jìn)行分組，并編號，每組5～6根樁；然后每條船采用一臺配6個夾具的振動錘同時振沉每組鋼板樁，每組樁一次振沉深度約1.5～2m，再振沉下一組鋼板樁，直至圓筒196根樁全部下沉1.5～2m；然后再反向循環(huán)振沉每組鋼板樁使196根樁同步再下沉1.5～2m，繼續(xù)分層循環(huán)振沉，隨著板樁振沉下沉，循環(huán)下降上平臺，直至上平臺接近中平臺；因上平臺均貼近鋼板樁，阻礙振動錘，需提升后再進(jìn)行振沉。接著，提升工裝支架的上平臺，并進(jìn)行分層循環(huán)振沉。該工序中工裝支架的上平臺提升后繼續(xù)進(jìn)行分組、分層循環(huán)振沉鋼板樁(過程如上所述)，直至鋼板樁頂部接近工裝支架的中平臺，每次下沉深度1～1.5m。因中平臺均貼近鋼板樁，阻礙振動錘，需提升后再進(jìn)行振沉。最后，提升工裝支架的中平臺，并進(jìn)行分層循環(huán)振沉。該工序中，工裝支架的中平臺提升后繼續(xù)分組、分層循環(huán)振沉鋼板樁(過程如上所述)，直至鋼板樁設(shè)計頂標(biāo)高。每次下沉深度0.5～1m。4.5，在完成振沉后，拆除鋼抱箍、工裝支架，最后拔除支承鋼管樁。據(jù)此完成直徑31.194m格型鋼板樁大圓筒主格在現(xiàn)場的施工，由上施工過程可知，整個施工工藝由四大工藝步驟組成：陸域預(yù)拼、水上運(yùn)輸、現(xiàn)場組拼合攏、分組振沉，每個步驟均有獨(dú)立的工藝特點(diǎn)。陸域預(yù)拼特點(diǎn)：1)1/4大圓筒預(yù)拼裝選擇在具有4000噸級以上的碼頭和10000m2以上面積的內(nèi)陸地區(qū)進(jìn)行施工，解決了預(yù)拼場地問題及預(yù)拼件落駁難題。2)拼裝場地采用水陸結(jié)合的方式，陸域?yàn)椴牧隙褕?、板樁加工、起重作業(yè)場地；水域?yàn)槔眠\(yùn)輸船作為拼裝場地，起到了既節(jié)省場地面積，又省去了陸上倒運(yùn)與落駁的環(huán)節(jié)。3)專門設(shè)計、加工了專用運(yùn)輸船上特制預(yù)拼支架。主格運(yùn)輸船為甲板承載貨物：甲板上安裝運(yùn)輸支架，運(yùn)輸支架采用電焊焊接工藝與運(yùn)輸船甲板連接。既解決了預(yù)拼支架需求，又確保了預(yù)拼件船舶運(yùn)輸時加固穩(wěn)定問題。4)拼裝采用60m臂架的D260動臂行走式塔吊或150t履帶吊，有效解決了預(yù)拼吊高與吊重的問題。5)采用150t履帶吊利用吊梁進(jìn)行鋼板樁場內(nèi)起吊和轉(zhuǎn)運(yùn)，解決了預(yù)拼場地材料倒運(yùn)與吊裝問題。6)專門設(shè)計了拼裝支架上的掛樁方式與裝置。既解決了拼裝時板樁臨時固定問題，又解決了預(yù)拼件至現(xiàn)場后的起吊問題。7)確定了由拼裝裝置上轉(zhuǎn)換到人工島筒位安裝支架上的1/4圓主格鋼板樁預(yù)拼件的轉(zhuǎn)接弧形吊梁，解決了預(yù)拼件至現(xiàn)場后的起吊問題。水上運(yùn)輸特點(diǎn)：1)37.1m高格型鋼板樁1/4大圓筒預(yù)拼裝件采用水上長途運(yùn)輸方式，屬國際首次應(yīng)用。2)在專用運(yùn)輸船上設(shè)置特制預(yù)拼支架。運(yùn)輸支架采用電焊焊接工藝與運(yùn)輸船甲板連接，形成船舶整體，1/4大圓筒預(yù)拼裝件為承載貨物。該運(yùn)輸方式與結(jié)構(gòu)均為國際首次應(yīng)用。3)采用“船架一體化”工藝，確保了運(yùn)輸時支架穩(wěn)定。4)運(yùn)輸船直接作為板樁拼裝場地一部分。利用運(yùn)輸船，直接作為1/4圓筒鋼板樁水域拼裝場地，減少了拼裝件落駁的環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了船舶承載運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性，并節(jié)省拼裝場地陸域面積。既節(jié)省了成本，又增加了運(yùn)輸安全性。5)采用“鋼板樁掛錨相結(jié)合”的方式解決運(yùn)輸過程中鋼板樁預(yù)拼裝片的穩(wěn)定問題。鋼板樁拼裝時，采用掛鉤將鋼板樁掛在運(yùn)輸支架上，在運(yùn)輸支架的上、下兩處布置有T型鉤，鋼板樁每隔6片在相應(yīng)位置焊接T型槽，用來將鋼板樁與運(yùn)輸支架鎖定。鋼板樁預(yù)拼裝片拼裝完成后，在預(yù)拼裝片兩側(cè)自上而下每隔15m布置有緊固裝置，采用緊固螺栓將預(yù)拼裝片與運(yùn)輸支架連接，確保預(yù)拼裝片在運(yùn)輸途中不會晃動。6)甲板駁運(yùn)輸多個超高鋼板樁1/4大圓筒預(yù)拼裝件，采用了吊拖與綁拖結(jié)合的方式運(yùn)輸，邦拖拖輪兼起護(hù)航作用。解決了長途運(yùn)輸時的拖航與穩(wěn)定問題?，F(xiàn)場組拼合攏特點(diǎn)：1)格型鋼板樁大圓筒現(xiàn)場拼裝國際上有現(xiàn)場筒位散拼工藝、現(xiàn)場整體預(yù)拼裝工藝，但在限高條件下，超長板樁的現(xiàn)場拼接無法實(shí)現(xiàn)。另外，本工程單個主格鋼板樁總重量一般在450t～560t，在航空限高、水深淺的條件下，目前尚無合適的起重船一次完成一個主格整體吊裝和沉放。因此，本工程施工時，為減少現(xiàn)場一次起吊重量，將整圓主格分為4個1/4圓鋼板樁組裝片分別吊裝，從而降低對起重船吊距和起重能力的要求，同時，大大減少了現(xiàn)場工作量，現(xiàn)場只需掛4個1/4預(yù)拼件，在拼接4根合攏樁即可。2)本工程格型鋼板樁一般樁長達(dá)到37.1m，為目前國際之最。本發(fā)明的格型鋼板樁大圓筒主格板樁1/4圓筒現(xiàn)場拼接方法屬首次應(yīng)用。3)1/4大圓筒預(yù)拼件組拼選擇位于現(xiàn)場墩位的特殊工裝支架上進(jìn)行。組拼合攏后直接可以下樁、振沉，無需再行起吊。4)為現(xiàn)場拼裝而設(shè)計的特殊工裝支架為本領(lǐng)域首創(chuàng)，其高度設(shè)計解決了現(xiàn)場限高條件下難以周轉(zhuǎn)使用的問題；結(jié)構(gòu)設(shè)計解決了臺風(fēng)期工裝穩(wěn)定問題、超長樁整體懸掛問題；工裝所具備的升降功能解決了超長樁拼裝后的起重下放問題、深水區(qū)拖水掛片問題、增加合攏樁單節(jié)長度而提高工效問題、板樁振沉?xí)r工裝阻礙振動錘下落路徑問題；工裝所具備的旋轉(zhuǎn)功能解決了狹長區(qū)域內(nèi)吊裝船舶不能回旋移位吊裝問題、小型的起重船不能進(jìn)行整體合攏的問題、主副格連接樁定位問題、合攏操作便利問題；工裝所具備的擴(kuò)脹支撐功能解決了超長樁的傾斜與變形控制等問題。5)根據(jù)人工島現(xiàn)場條件，確定了合攏樁拼裝長度。按照1/4圓預(yù)拼裝的工藝要求，每個主格格體有4根合攏樁將4片1/4圓格體拼接成個一個整圓，由于施工地點(diǎn)有限高要求，合攏樁需要分段拼接，拼接的連接方式采用螺栓連接。合攏樁采用專用連接板、螺栓連接技術(shù)，解決了在限高區(qū)域?qū)︽i口拼接作業(yè)時的高度約束難題。6)專門設(shè)計制造的專用起重船解決了限高條件下吊重問題、大直徑工裝支架吊裝時起重臂長問題、淺水區(qū)船舶吃水問題、大直徑工裝支架吊裝時的精確定位問題、由專用運(yùn)輸船上平穩(wěn)起吊1/4預(yù)拼件的難題、將1/4預(yù)拼件平穩(wěn)安裝在工裝支架上的難題、浪大流急狀態(tài)下船舶吊裝穩(wěn)定性問題。7)專門設(shè)計制造的專用弧形吊梁和專用過渡吊架有效解決了弧形1/4預(yù)拼件吊裝時的穩(wěn)定性穩(wěn)定、減小吊裝鋼絲繩高度問題。8)1/4大圓筒預(yù)拼裝件吊裝到工裝支架體系上，懸掛體系需由弧形吊梁轉(zhuǎn)換到支架上平臺吊梁的掛鉤上，該懸掛轉(zhuǎn)換方法也是首次運(yùn)用。分組振沉特點(diǎn)：1)直徑31.194m、長37.1m的格型鋼板樁大圓筒采用單振動錘分組振沉工藝，為本領(lǐng)域首次應(yīng)用。2)分組振沉采用兩條250t起重船配振動錘進(jìn)行，適應(yīng)了現(xiàn)場限高小、水深淺的條件，相比于整體振沉采用大型起重船同時配二十多臺大型振動錘，成本大為節(jié)省。3)施工前預(yù)先在圓筒鋼板樁位置采用鋼管樁進(jìn)行沖孔，解決了圓筒整體下放時難以穿透海床面上的土工布的問題，并確保了下樁后的圓筒垂直度。4)利用特殊工裝支架所具備的升降功能進(jìn)行超長樁拼裝后的起重下放，分組振沉也適應(yīng)了下樁由于土質(zhì)不均勻造成的樁頂不平整問題。5)采用在大圓筒外部設(shè)置鋼抱箍，大大減小了鋼板樁下樁后的晃動，并有效控制了下樁后的圓筒垂直度。6)深水區(qū)設(shè)置了水下內(nèi)抱箍，有效控制了鋼板樁垂直度，并減小了沉樁后板樁的變形。7)采用對稱振沉、控制振沉方向與分次振沉深度等措施，有效控制了沉樁后板樁的變形。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。