CN109653160B - 一种用于快速成岛技术中的隔舱吸力式钢圆筒岛壁结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于快速成岛技术中的隔舱吸力式钢圆筒岛壁结构，包括带有大小弧形侧翼的隔舱吸力式钢圆筒结构，由多个此类钢圆筒结构彼此连接形成闭环岛壁结构。通过在下隔舱施加真空荷载，以上下压力差而形成有效的沉桩力，实现钢圆筒的快速沉灌，避免使用振沉等施工技术，降低了工程成本，有效提高了现场海上大型钢圆筒的施工效率。上隔舱可根据需要回填砂，增加结构的稳定性。在已沉放完毕形成的闭环侧翼内部填充膨润土或淤泥，实现侧翼和钢圆筒间的密封隔水效果。最终达到节省海上施工安装时间和成本并增强岛壁结构的隔水性和整体稳定性的效果。
Description
技术领域
本发明涉及近海及离岸人工岛建设工程和海洋构筑物建造等工程领域。
背景技术
为快速成岛，人工岛式填海造陆工程的岛壁结构通常采用振沉式超大直径钢圆筒，并以弧形肋板相连，形成止水型岛壁结构，最后回填砂形成陆域。例如，港珠澳大桥人工岛工程即采用了直径22m的钢圆筒进行岛壁建设，并配置8台液压振动锤进行振沉。
然而，振沉技术通常需要根据钢圆筒的直径、重量大小等配置多台振动锤联动的锤组，每一套钢圆筒都需要配备特定型号的锤组系统，造价高，锤组笨重，沉筒时间较长。此外，大直径钢圆筒在填砂土后，其底部与海底软弱淤泥接面处，会出现挤淤现象，影响钢圆筒的稳定性。相邻钢圆筒间以肋板相连，虽然可以达到止水的效果，但岛壁结构的整体性差。因此，需要寻求新的岛壁结构形式，不仅要保证岛壁结构的快速安装，而且要保证其整体稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于快速成岛技术中的隔舱吸力式钢圆筒岛壁结构，可以节省海上施工安装时间和成本并增强岛壁结构的隔水性和整体稳定性。
本发明公开了一种用于快速成岛技术中的隔舱吸力式钢圆筒岛壁结构，包括多个彼此连接形成闭环结构的钢圆筒结构，所述的钢圆筒结构下部设置在海底面与岩石层之间，每个钢圆筒结构包括一个钢圆筒，在所述的钢圆筒的左右两侧分别通过连接肋板焊接有开口均朝向外侧且横截面均为弧形的小弧形侧翼及大弧形侧翼，所述的大弧形侧翼直径大于小弧形侧翼直径，所述小弧形侧翼、大弧形侧翼以及钢圆筒顶面和底面平齐设置且均沿竖直方向设置，在所述的钢圆筒中间沿水平方向设置有一个隔舱板，所述的隔舱板与钢圆筒内壁焊接相连将钢圆筒内部分为上隔舱和下隔舱，在所述的上隔舱内装有回填砂土，在所述的钢圆筒内穿过所述的隔舱板沿竖直方向固定有一根真空管，所述的真空管与设置在钢圆筒外的真空泵连接，相邻的两个钢圆筒结构中的第一个钢圆筒结构的小弧形侧翼的开口侧插入第二个钢圆筒结构的大弧形侧翼中，所述的第一个钢圆筒结构的小弧形侧翼贴合在第二个钢圆筒结构的大弧形侧翼内壁上设置形成闭合环形，在所述的闭合环形内回填有淤泥或膨润土。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、该结构通过真空泵经由真空管对钢圆筒下部隔舱施加真空荷载，所需设备少、时间短，大大缩短工期，有效提高了现场大型钢圆筒的施工效率；
2、沉灌定位后可根据需要回填适量砂土，根据需要平衡岛壁结构的浮力，并控制岛壁对地基土的作用，从而控制岛壁的沉降；
3、相比于振沉式施工方法，本结构避免使用振锤，降低了工程成本；
4、本结构中的下隔舱直接作用于软土地基表面，阻止了地基土的隆起和流动，提高了整体结构的承载力；
5、带有大小弧形侧翼增加了各个钢圆筒的侧向支撑，显著提高了整体稳定性；
6、隔舱吸力式钢圆筒还可以利用底部隔舱进行海上浮筒拖航。
附图说明
图1是本发明隔舱吸力式钢圆筒整体结构示意图；
图2是单个隔舱吸力式钢圆筒横断面示意图；
图3是钢圆筒安装沉灌示意图；
图4是直线式相邻钢圆筒安装连接结构示意图；
图5是倾斜式相邻钢圆筒安装连接结构示意图；
图6是隔舱吸力式钢圆筒成岛示意图。
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，本发明公开了一种用于快速成岛技术中的隔舱吸力式钢圆筒岛壁结构，包括多个彼此连接形成闭环结构的钢圆筒结构，所述的钢圆筒结构下部设置在海底面与岩石层之间，所述的钢圆筒结构顶部略高于海平面,通常高于海平面2-3m即可，具体高度设置需要根据人工岛所在海域的最大洪潮线，每个钢圆筒结构包括一个钢圆筒2，在所述的钢圆筒2的左右两侧分别通过连接肋板4焊接有开口均朝向外侧且横截面均为弧形的小弧形侧翼1及大弧形侧翼3，所述的大弧形侧翼3直径大于小弧形侧翼1直径，所述小弧形侧翼1、大弧形侧翼3以及钢圆筒2顶面和底面平齐设置且均沿竖直方向设置，在所述的钢圆筒2中间沿水平方向设置有一个隔舱板，所述的隔舱板与钢圆筒2内壁焊接相连将钢圆筒内部分为上隔舱6和下隔舱7，在所述的上隔舱6内装有回填砂土，在所述的钢圆筒2内穿过所述的隔舱板沿竖直方向固定有一根真空管5，所述的真空管5与设置在钢圆筒2外的真空泵连接，施加真空荷载，达到快速沉筒的效果。相邻的两个钢圆筒结构中的第一个钢圆筒结构的小弧形侧翼的开口侧插入第二个钢圆筒结构的大弧形侧翼中，所述的第一个钢圆筒结构的小弧形侧翼贴合在第二个钢圆筒结构的大弧形侧翼内壁上设置形成闭合环形，见图4和图5；在所述的闭合环形内回填有淤泥或膨润土。
将预制的钢圆筒托运到指定地点后沉放，在重力作用下钢圆筒下沉，之后通过预留真空管进行抽气抽水，在内外压力差的作用下，钢圆筒会下沉至设定位置，根据平衡需要在上隔舱回填砂土，此即一个钢圆筒沉放完毕。根据人工岛成岛的轮廓，钢圆筒之间的连接有直线式和倾斜式两种方式，在预制钢圆筒侧翼时设定一定角度θ即可。在钢圆筒完成沉放后，需在大小侧翼形成的筒中回填淤泥或膨润土，以达到岛壁止水效果。
采用本结构的具体施工方法如下：
1、在建造人工岛采用大型钢圆筒作为岛壁结构时，将在工厂预制好的特定型号的隔舱吸力式钢圆筒通过海上自浮式航拖的方式运送到指定地点，见图3中的步骤a；
2、沉灌隔舱吸力式钢圆筒，利用GPS定位系统将钢圆筒在指定位置就位，并在重力作用下进行钢圆筒的下沉，见图3中的步骤b；
3、开启真空泵进行吸力沉灌，直到达到指定深度，见图3中的步骤c；
4、根据设计进行沙土回填，见图3中的步骤d；
5、沉放下一个钢圆筒，并将其小弧形侧翼插入到上一个已沉放完毕的钢圆筒的大弧形侧翼中，见图3中的步骤e和图4；
6、以此类推，直到全部钢圆筒沉放结束，拐角位置的钢圆筒连接方法需要通过设计的θ角实现，见图5；
7、在钢圆筒相邻侧翼所围成的空间内回填膨润土或淤泥，以起到止水效果；
8、岛壁内部回填并进行地基加固，见图6。
Claims (1)
1.一种用于快速成岛技术中的隔舱吸力式钢圆筒岛壁结构，其特征在于：包括多个彼此连接形成闭环结构的钢圆筒结构，所述的钢圆筒结构下部设置在海底面与岩石层之间，每个钢圆筒结构包括一个钢圆筒，在所述的钢圆筒的左右两侧分别通过连接肋板焊接有开口均朝向外侧且横截面均为弧形的小弧形侧翼及大弧形侧翼，所述的大弧形侧翼直径大于小弧形侧翼直径，所述小弧形侧翼、大弧形侧翼以及钢圆筒顶面和底面平齐设置且均沿竖直方向设置，在所述的钢圆筒中间沿水平方向设置有一个隔舱板，所述的隔舱板与钢圆筒内壁焊接相连将钢圆筒内部分为上隔舱和下隔舱，在所述的上隔舱内装有回填砂土，在所述的钢圆筒内穿过所述的隔舱板沿竖直方向固定有一根真空管，所述的真空管与设置在钢圆筒外的真空泵连接，相邻的两个钢圆筒结构中的第一个钢圆筒结构的小弧形侧翼的开口侧插入第二个钢圆筒结构的大弧形侧翼中，所述的第一个钢圆筒结构的小弧形侧翼贴合在第二个钢圆筒结构的大弧形侧翼内壁上设置形成闭合环形，在所述的闭合环形内回填有淤泥或膨润土，根据人工岛成岛的轮廓，钢圆筒之间的连接为直线式或倾斜式两种方式，在预制钢圆筒侧翼时设定一定角度θ。
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