塑料排水帶深水施工技術(shù)與設(shè)備

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我國自80年代塑料排水帶應(yīng)用以來，軟基排水加固技術(shù)發(fā)展迅猛。目前塑料排水帶已成為排水加固的主要材料，廣泛應(yīng)用于圍海堵港等地基處理工程。近年來，隨著圍海事業(yè)的發(fā)展，圍海工程已向深水發(fā)展，使人們對塑料排水帶深水施工技術(shù)和設(shè)備尤為關(guān)注。浙江省圍海工程公司根據(jù)多年海上施工經(jīng)驗，結(jié)合深水施工的實際情況，成功的研制了深水塑料排水板插設(shè)作業(yè)船。該設(shè)備通過玉環(huán)漩門二期堵壩工程中的使用，逐步形成了一套較完整的深水施工工藝。 
    一、工程概況
    漩門二期堵壩工程位于浙江省玉環(huán)縣的漩門港，是我國少有的深水堵港工程。二期堵壩在分水山和鷹公山之間，壩長1080m，壩頂高程7.5m，壩底高程一般為-7.2m～-8.0m，最低為-25.0m(黃海高程)，壩頂寬6m，標準壩段底寬為190m。
    壩基處理采用塑料排水板結(jié)合鎮(zhèn)壓層的復(fù)合加固法。插板間距1.2m，標準壩段部位插深一般在26m左右。
    二、施工特點
    1、水深流急。當?shù)囟嗄昶骄叱蔽粸?.88m，50年一遇高潮位為5.22m，即在高潮位時，港址處的水深為10～25m，平均低潮位時也有6～20m，施工時流速達1.0～1.5m/s，隨著碎石墊層和拋石升高，流速增大至2.0～3.0m/s。這樣的施工環(huán)境，對施工設(shè)備的定位錨泊和沉樁管對水流的抗彎曲能力提出了很高的要求。
    2、風浪大。該工程地處浙江東南沿海，為典型的強潮地區(qū)，潮差一般在5～7m之間。浙江省每年7～9月被稱為臺汛期，在這段時間內(nèi)，一年的潮位最高，而臺風也最為頻繁。為確保工程施工質(zhì)量及設(shè)備、財產(chǎn)和人身的安全，要求設(shè)備必須具備快速避臺風和搶戰(zhàn)小風的機動性能。
    3、地質(zhì)情況復(fù)雜。該工程總長1080m，其地質(zhì)情況比較復(fù)雜。在軟土層中，局部地區(qū)有巖基、沙隔層或貝殼沉積層。在這樣的環(huán)境下施工，對水下裝靴樁頭是一個嚴峻的考驗。
    4、浮態(tài)定位要求高。由于水深，船體是在水浮區(qū)的水面進行作業(yè)，無法擱淺檢查定位的實際情況，所以必須要求定位準確可靠。
    5、工期緊迫。漩門二期堵港工程總插板數(shù)量為258萬m，約10萬根?？偣て跒?個月，這樣的施工強度在國內(nèi)深水作業(yè)中也是少有的。
    6、質(zhì)量要求高。在該工程中規(guī)定插設(shè)間距誤差為10cm，垂直度誤差小于1.5%，回帶長度小于50cm。
    三、施工設(shè)備
    按中國沿海地帶作業(yè)標準及上述施工特點，浙江省圍海工程公司研制了深水塑料排水帶插設(shè)作業(yè)船。船體系航式雙體作業(yè)船，由兩個片體與首尾連接構(gòu)成一個長方形的施工空間。該船總長46.8m，總寬17m，型深3.2m，吃水深度為1.6m，排水量為700t，一次定位有效施工尺寸為22m×10m。定位與移動設(shè)備裝置為4臺5t起錨機，能在水深30m以內(nèi)、流速2～3m/s的環(huán)境中施工。塑料排水帶插設(shè)裝置為門架式立柱打設(shè)機。該設(shè)備安放在作業(yè)船上，在施工空間可進行縱向和橫向移動，總高度為40m，總長度為9m，跨度為13m，能夠滿足插入涂面以下37m深的要求。為了補償船體傾斜度，設(shè)計時采用門架與立柱之間進行雙鉸鏈連接，使其組成平行四邊搖擺機構(gòu)，利用門架后支撐螺桿進行前后傾斜調(diào)節(jié)。整個架子可以躺倒放置在船上，作業(yè)時將其豎起。
    水上定位裝置采用國際上較為先進的GPS實時差分定位系統(tǒng)，由3臺高精度GPS組成。該系統(tǒng)不僅接收信息快，而且不受天氣、風浪的影響，可在24小時進行定位作業(yè)。
    水下剪板裝置與裝靴裝置由剪刀管和剪刀箱、剪刀片、樁頭、測深儀、液壓設(shè)備等組成。
    電腦自動記錄檢測裝置由數(shù)字測深儀，樁管插深傳感器、進帶傳感器、報警器、電腦等組成。
    四、施工方法
    1、深水插板的工藝流程。施工定位—插設(shè)塑料排水板—水下剪板和裝靴檢測記錄—移位。
    2、施工定位。船體定位：首先在岸上選一坐標點，在其上放置1臺岸臺GPS接收機，然后在計算機上輸入施工區(qū)域平面圖及控制點的實地坐標和船舶施工空間尺寸，根據(jù)每條船的施工空間進行船位劃分，并直接顯示在計算機屏幕上。這樣移動船位時只要用4臺錨機絞動船舶，至其施工空間與劃分的船位重合時，說明船舶已準確就位。該系統(tǒng)的定位精度達到10cm，能滿足全天候施工的要求。插板機定位：其定位方法為機械定位，精度能控制在1cm以內(nèi)。在施工時先按每支樁的間距及布置形式在222m×10m的空間范圍內(nèi)劃分出總排數(shù)（縱向）和每排的支數(shù)（橫向）。然后移動插設(shè)機大平臺進行縱向定位，當定位指針與縱向定位刻度重合時說明定位準確，在大平臺定位準確后開動小車平臺進行橫向單支定位。這樣完成全船的插設(shè)支數(shù)以后，再進行下一船的定位。
    3、塑料排水帶插設(shè)。采用門架式立柱結(jié)構(gòu)的插設(shè)機械。為了控制塑料排水帶的垂直度，補償因插設(shè)機械行走引起的船體傾斜，在門架的后座上設(shè)計有垂直度調(diào)節(jié)螺桿，可以調(diào)節(jié)立柱的垂直度。當船體完成定位后，將穿好帶的套管打入土中，至設(shè)計標高，將套管拔出，塑料排水帶留在土中。完成插板任務(wù)后，再移動船位進行下一段插設(shè)。
    4、水下剪板和裝靴工藝。根據(jù)水深測深儀測出的水深，將剪刀管放入水中，使其前端的剪刀箱離涂面30～50cm，當套管拔出水面，樁頭碰至剪刀箱內(nèi)的限位器時，說明樁頭已拔至剪刀箱內(nèi)，即可啟動液壓剪刀將塑料排水帶剪斷。為了提高剪帶速度，將剪切裝置設(shè)計為雙向裝置，每一次動作就完成一次剪切任務(wù)，而靴頭會自動回位。拔管時，保護活動門就會打開，而排水帶和壓帶導(dǎo)柱就會留在孔底。當套管上拔至一定高度時，導(dǎo)柱和套管一起拔出，而此時的塑料排水板已能完全靠泥土的阻力來固定。然后重復(fù)上述動作。
    5、自動記錄檢測技術(shù)。自動檢測系統(tǒng)主要是通過檢測、樁深、水深、帶深和實際的涂面高程，就可以換算出回帶長度，一般回帶長度控制在30～50cm。如果在下樁過程距離樁底目標高程50cm以上，拔出時其深度報警器會發(fā)出警報提醒。
    五、性能特點
    該船的作業(yè)性能好，抗風浪能力強，能在水深30m以內(nèi)、流速2m/s、8級風、2級浪的環(huán)境中施工，而且定位快、定位準，可進行全天候作業(yè)，施工速度快，操作簡便。
    六、應(yīng)用效果
    漩門二期堵壩工程深水插板的任務(wù)為258萬m，工期為8個月，平均每臺月產(chǎn)量為1萬m左右，最多產(chǎn)量可達1.5萬m，扣除天氣、設(shè)備保養(yǎng)時間，平均插設(shè)時間每支循環(huán)為3分鐘，縱橫向行走時間為每分鐘5m，船體定位時間為10分鐘，一次拋錨可在40m×100m范圍內(nèi)移動船位。