防波堤箱筒型基础结构气浮拖运与负压下沉工艺
徐圩防波堤工程桶式基础结构设计
图 ３ 下 沉 施 工 期 间结 构
由于 下 沉过 程 中 可能 出现 结 构 竖轴 偏 离 竖 直 方 向 ，需 要 对 结 构 进 行 纠偏 操 作 。 纠偏 采 用 增 加
某个或多个仓格 的负压进行 ，仓格原压强为 ，纠
偏负压为 △ Ｐ，负压和为ｐ ＋ △ Ｐ 。本工程下沉工况 考虑人土深度４ ． ５，６，８ ｍ 共３ 个控制位置 ，并分
２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ０ ２ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ ０ １ ５年 ２月
水 运 工 程
Ｐ ｏ ｒ ｔ＆ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｗ ａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０１ ５ Ｎｏ ． ２ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ５ ０ ０
第２ 期
总第 ５ ０ ０期
徐圩 防波堤 工程桶式基础 结构 设计
方法。
关键 词 ：桶式基础 结构 ；结构模 型试验 ；有限元 ；裂缝宽度
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ５ ６ ． ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ２ — ４ ９ ７ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ ２ ２ ４ — ０ ６
Ｂｕ ｃ ｋ ｅ ｔ ｆ ｏ ｕ ｎｄａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｘｕｗｅ ｉ ｂｒ ｅ ａ ｋ ｗａ ｔ ｅ ｒ
Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｂ ｕ ｃ ｋ ｅ ｔ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ； ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ； Ｆ ＥＭ： ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｗｉ ｄ ｔ ｈ
新型桶式结构防波堤桶间堵缝施工技术
摘 要：连云港港徐圩港区防波堤工程东、西八字段在国内外首次采用了一种新型桶式基础结构作为防波堤堤身，单个桶体上筒体挡浪板间存在一定缝隙，由于后期吹填的需要，需要对桶间缝隙进行封堵，防止吹填淤泥从桶体间溢出增加吹填流失率。
本文介绍了一种“模袋+钢管桩”堵缝结构型式及施工工艺，并检验了缝隙封堵效果，为类似工程提供借鉴和参考。
关键词：桶式结构 堵缝 模袋 施工工艺1.工程概述连云港港徐圩港区防波堤工程东、西八字段在国内外首次采用了一种新型桶式基础结构作为防波堤堤身，桶式结构为无底结构，通过排气排水负压下沉插入淤泥中，将软土封闭在桶体中，由盖板和软土共同承受上部荷载，下桶体间距1m，上筒挡浪板间距30cm，因堤内回填淤泥的需要，需要对相邻桶体上筒间的缝隙进行缝堵处理。
与传统沉箱间采用倒滤层不同，桶式结构接触面积仅为一个挡浪板，内外侧均没有插板作为凭依，无法采用传统的倒滤层结构，需要针对新型桶式结构研究一种全新的堵缝结构型式。
2.堵缝结构型式经过研究，采用了一种“钢管桩+模袋混凝土”堵缝结构，在桶体接缝处先施打直径600~1200mm的钢管桩作为支撑结构，在钢管桩上挂设模袋，再在模袋里面充灌混凝土，混凝土设计强度为C30，底部抛填2m高袋装碎石棱体，如图1、图2所示。
3.桶间堵缝施工工艺钢管桩由起重船用振动锤施打，模袋岸上加工，袋体上设置圆环，以此从钢管桩穿设下落，然后用搅拌船浇筑混凝土，钢管桩直径和模袋大小根据现场缝隙大小进行调整（图3）。
3.1钢管桩施打3.1.1钢管桩直径选择钢管桩桩长为22m ，壁厚为16mm，直径根据安放后桶间间隙和轴线错位确定，与两侧下层桶桶壁间距之和小于10cm。
根据首个堵缝施工经验，钢管桩直径选择标准如下：桶缝大于1000mm时，内口采用2根600mm钢管桩，如图4所示；桶缝大于700mm、小于1000mm 时，内口、外口各采用一根600mm钢管桩；桶缝小于700mm时，内口采用一根600mm钢管桩；桶体轴线错位小于400mm时，两桶中心位置采用100mm小桩插入桶缝中心；当轴线错位大于400mm时，两桶中心位置采用400mm钢管桩插入桶缝中心。
桶形基础负压下沉静力分析
桶形基础负压下沉静力分析
负压下沉是液体在塑料桶形底部形成一个负压而沉积的现象。
一般来说，负压深层沉
降是由于液体高压的作用才能准确衡量的，液体的材料属性及其结构决定了沉降的深度。
塑料桶形基础负压下沉静力分析，是通过研究塑料桶底部的应力-应变关系，来确定塑料
桶形基础负压下沉由于液体力作用而发生的静力。
塑料桶形底部处于一种负压下，即一定的液体体积补充到塑料桶形底部，引起塑料桶
形底部内部形成一种静力，也就是负压下沉静力。
可见，负压下沉静力是塑料桶形基础负
压下沉发生的内部力，只要保证塑料桶形底部受到足够静力作用，就能安全有效的承受负
压下沉过程中液体对其产生的才能。
要进行塑料桶形基础负压下沉静力分析，需要计算塑料桶底部的应力-应变关系。
通
常来说，应力-应变关系是由塑料桶形底部的弹性模量和失稳模量来确定的。
塑料桶形底
部的应力-应变关系是变形过程中外部力和内部力的协同作用的结果。
通过测定塑料桶形
底部的应力-应变关系，可以计算出塑料桶形基础负压下沉静力作用大小，也可以确定塑
料桶形基础负压下沉本草深度。
因此，塑料桶形基础负压下沉静力分析以计算塑料桶形底部的应力-应变关系为基础，从而可以定量的确定塑料桶形基础负压下沉深度，为进行塑料桶形基础负压下沉操作提供
可靠的依据。
天津港防波堤试验工程箱筒型基础结构施工简介
天津港防波堤试验工程箱筒型基础结构施工简介【摘要】箱筒型基础防波堤结构首次被应用到天津港防波堤工程中，由于该工程为试验工程，为以后类似工程的实施积累了丰富的经验。
【关键词】试验工程；箱筒型基础；浮运与负压下沉；研究与应用０前言天津港发展规划中还需要建造大量的永久性或临时性的防波堤及围埝工程，天津港的海底表层及浅层土为淤泥和淤泥质粘土，土体的物理力学指标较差，对于工程结构的建造极为不利，当防波堤和围埝向深水区发展时，现采用的抛石堤和半圆体混合堤对水深和软土地基的适应能力有限，有必要针对天津港的海床地质和建材供应情况研发新型防波堤结构，经有关设计院、大专院校、建设施工单位等进行理论分析、模型试验和结构优化研究，提出箱筒型基础防波堤结构，于2003年四季度开始进行本试验工程。
１工程概况天津港箱筒型基础防波堤试验工程为一种新型结构，位于天津港北大防波堤东外堤南端延长线上，试验工程轴线长68m，现场泥面标高-2.2~-2.6m，设计堤顶标高+5.3m。
该工程由三组独立的结构组成，每组结构体由上、下两部分组成，下部为箱筒形基础，采用负压法插入地基土中，上部分为钢筋砼直立圆筒结构。
２关键工序工艺优化的研究２．１圆筒预制由于考虑施工的具体需要，预制施工在半潜方驳上进行。
首先在半潜驳上测量放线，然后按照测量放线铺底，待铺完底后，采用脚手架搭设钢筋绑扎骨架，搭设完毕后开始绑扎钢筋。
２．２十字梁预制十字梁采用蹲底预制，由于十字梁形状较复杂，故模板采用木模拼制，表面钉一层锌铁皮。
铺好底后，进行钢筋绑扎、吊点安装、支立模板和混凝土浇注。
最后对梁顶钢筋外伸处进行凿毛。
２．３连接墙和现浇砼盖板施工连接墙高8米、宽1.5米、厚度0.6米，四个连接墙将圆筒连成整体，施工时，先焊接两个圆筒预留的钢筋须子，然后支立模板，模板采用8米一次性支立，砼一次性浇注，采用加长振捣棒充分振捣。
在连接墙处留一缺口，下降脚手管顶部的顶丝，模板向外倒运。
箱筒型基础防波堤PPT课件
结构的稳定性易于满足、重量轻、可整体预制、在水上可气浮 运输、现场安装方便。且在深水区具有明显的经济优势。
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2 .研究内容
• 箱筒型基础防波堤结构图
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（d）三维示意图
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• 箱筒型基础防波堤结构受力示意图
Pw---泥面以上墙体上的水平波浪力标准值； Gst---箱筒型基础和上部结构自重标准值，水下 部
现场调查发现半圆型沉箱内填砂 流失导致沉箱滑移。稳定性研究尚 缺乏合理分析和计算方法。
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与大圆筒型防波堤比较
大圆筒型防波堤
大圆筒防波堤结构是无底、无 盖、无内隔墙的薄壁圆柱壳结构， 直接沉入地基中，无需开挖基床， 具有结构简单、结构受力条件好、 材料用料省、施工速度快、造价 低、耐久性好的优点。 但是应用于软土地基中时，由 于插入软土地基中的薄壁筒基结 构与软土地基相互作用机理复杂， 大圆筒防波堤结构的设计和应用 还存在一定的问题。循环荷载作 用下软土地基发生强度弱化是大 圆筒结构发生破坏的主要原因。
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不足
箱筒型基础防波堤近几年才出现的新型结构，在波浪荷载作用 下的承载机理、破坏模式尚不明确，在使用期的稳定性分析方 法尚无规范或标准可循，另外考虑软基循环弱化效应时新型防 波堤结构的稳定性计算还尚需完善，相关研究成果也很少。
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4 .阅读收获
与传统的重力式防波堤比较
重力式防波堤
如果在软土地基上建 造传统重力式防波堤， 如沉箱、方块防波堤， 由于传统的重力式结 构对地基条件要求较 高，均需对软土地基 进行大规模的加固处 理，如打设砂桩、换 填等，费用较高，不 宜采用,且重力式防 波堤波浪在墙身前反 射，消波效果较差。
直立式防波堤桶式结构浮运安装_曹义国_夏俊桥
为了确定土层的摩阻及端阻系数，通过现场 1 ∶ 6 比尺的桶式结构模型下沉试验，结合原状土 室内试验结果，经分析论证各土层的摩阻及端阻 系数取值见表 2。
本工程中气浮体采用的是无底有顶的单桶多 格舱钢筋混凝土结构，当气浮桶式结构在波浪、 潮流等外力作用下发生倾斜时，结构重心高于浮 心，结构重量会产生倾覆力矩。而桶体格舱内封 闭气体，一侧会随桶体升高，气体体积膨胀，气 压下降，对顶板压力减小；另一侧随桶体下沉， 气体受压缩，气压升高，对顶板压力增加，此时， 各个格舱提供的浮力会发生明显的变化，浮力形 心点运动，因而形成一定的稳定力矩，只要稳定 力矩大于倾覆力矩，气浮桶式结构将是稳定的， 见图 1。
Abstract： A novel bucket -based structure is used in the construction of the Xuwei upright breakwater in Lianyungang. In order to resolve the marine transportation and installation problem and save construction cost, the pneumatically floated bucketbased structure is towed by tugboats and installed with negative pressure, thus ensuring the smooth transportation and installation of the bucket-based structure. According to process requirements, the automatic control system is used to control the rise and lowering of the bucket type structure with correct positioning and accuracy during the towing of the pneumatically floated bucket-based structure and the installing of the bucket-based structure with negative pressure to ensure the quality of the works. Key words：upright breakwater; bucket-based structure; floating transportation and installation; negative pressure lowering; automatic control
新型桶式基础结构防波堤主要施工技术_练学标
基础结构施工的关键技术，桶体安装偏差满足设 计要求。通过对桶体的气浮负压下沉过程及安装 好后桶体在风、浪、流的作用下受力状态的监测， 可知桶体受力状态符合设计要求。
2） 作为一种全新的结构，单桶多隔舱钢筋混 凝土桶体比传统的防波堤结构具有明显的经济优 势，最大限度地降低了对海洋环境的污染，非常 适用于缺乏砂石料、有一定水深条件的软土地基， 可以在类似地质环境地区推广使用。该结构在围 堤护岸、海上油气平台、风力发电领域将会有更 广阔的应用前景。
2） 桶体通过小车场内及时搬运前移，场地周 转效率提高，可以按序展开流水施工，提高桶体 预制进度。
图 4 桶体场内搬运过程 （ 单位： mm）
3） 桶体下层混凝土达到设计强度后拆除中间 底模，台车进入桶体底部，开启泵站同步顶升桶 体 5 ～ 10 cm，使桶体脱离两侧底模，而后台车拖 带桶体向前移动到预定位置落在两侧底座上，桶 体上船时台车拖带桶体移动到第 1 个台座位置由 气囊转运上船。 4.4 气浮负压下沉工艺及自动化控制系统 4.4.1 桶体气浮及负压安装的原理
开启空压机测试管道连接的安全性、气密性。 4） 为保证桶体的气浮吃水和桶体的平衡性拖
带过程 采 用 储 气 罐 对 桶 体 隔 舱 进 行 必 要 的 补 气 作业。
图 6 气浮负压下沉安装工艺流程
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水运工程
2016 年
5） 桶体到达安装位置后，先打开气阀，桶体 通过自重进行排气下沉，然后关闭气阀，通过抽 水形成负压下沉，当快到设计高程时，打开真空 泵，继续下沉至设计高程 （ 图 7） 。
4） 节约投资。以中标额为例，与同期、同地 点的斜坡式砂石堤相比可以节约投资 10% 以上。 而且砂石资源越来越短缺。
5） 结构稳固，工程美观。该工程设计在吹填 段要求插入砂层不小于1. 5 m。模型分析与试验段 现场原 位 监 测 数 据 分 析 结 果 表 明， 该 结 构 稳 固。 同时整个工程线型美观，有较好的审美效果。
箱简型基础防波堤结构受力模式及合理尺度
ａ ｂ ｌ ｒ ａ ｗａ ｅ ， ｂ ｌ — ｏ ｎ ｏ ｎｄ ｔｏ ｎ ｅ ． ｉｃ ｌ ｒｃ ｍｐ ｓｔ ｉ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｐ ｎ ｎ ｉ ｌ ａ ｄ ａ ｈ ｓｒ ｂ ｅ ｂ ｅ ｋ ｔ ｒ ｒ ｂ ｅｍ ｕ ｄ ｆ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｍｉｃ ｒ ｕ ａ ｏ ｕ ｕ ｏ ｉ ｄ ｋ ｎ ｒ ａ ｅ ｘ ｏ ｅ ｔ ｌ ｅ ａ ｙ ｎ ｔｔ ｅ
ｇ ｏ ｎ ｎ ｅｕ ｐ ｒｗａ ｅｗａｌｓ ｃ ｒ ． ｈ ｃ ａ ｉｍ ｅ ｉ ｅ Ｔｈ ｔｂ ｌ ｉｓａ ａｎ ｔ ｌ ｉｇ ａ ｄｏ ｅｔｒ － ｒ ｕ ｄａ ｄ ｔ ｐ ｅ ｖ ｌ ｔ ｔ ｅ Ｔ ｅｍｅ ｈ ｎｓ ｉ ｖ ｒ ｓｍｐｌ． ｅｓａ ｉ ｔ ｇ ｉｓ ｉ ｎ ｎ ｖ ｒ ｎ ｈ ｒ ｕ ｕ ｓ ｙ ｉｅ ｓｄ ｕ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｓｔ ｅ ｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｆ ｒ ａ ｗａ ｅ ｅ ｅ ｏ ｅ ｐ ｗａ ｅ ．ｈｅｆ ｕ ｄ ｔｏ ｄ ｈ ｏ ａ ｉ ｏ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｕ ｈ ｓｒ ｃ ： ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｅ ｋ ｔ ｒ ｖ ｌ ｐｓｉ ｄ ｅ ｔｒ ｔ ｏ ｎ ａ ｉ ｎ ｗｉ ｔ ｆｔ ｄ ｔ ｎ ｌ ｒ ｃ ｕ ｅ ｓ ｃ ｈ ｂ ｄ ｎ ｒ ｉ ｓ
（．天津大学建筑工程学 院，天津 ３ ０７ ；２ １ ０ ０ ２ ．天津港 （ 集团） 限公 司规建部 ，天津 ３０ ６ ） 有 ０４ １ 摘 要 ：防波堤 向深水 区域发展 时，抛石堤 、抛石基床和 半圆体 混合堤 等传统结构基底宽度呈倍数增加 ，同时还 必
须对软 土地基进行 处理 ，工程造价大幅上升．针对天 津港 淤泥质软 土地基情 况，开发 了一种不需要 进行地基 处理 的
防 波 堤 结构 — — 箱 筒 型基 础 防 波堤 结 构 ．本 结 构 由插 入 到 地 基 土 中的 箱 筒 型 基 础 结构 和 上 部 的 挡 浪 结 构 组 成 ，利 用
23、天津港防波堤延伸工程中箱筒型基础防波堤设计
[2]天津港总体布局规划[R]．北京：交通部规划研究院，1987． [3]孟昭瑛，冯小军，杨树耕．浅海单立柱桶形基础平台整体结构分析[J]．中国 港湾建设，1999， （1） ：34-38． [4]孙百顺，张勇，王笑难等．钢箱筒基础结构应用优势及前景[J]．水道港口， 2006，27（6） ：384-389． [5]李伟，别社安．箱型基础防波堤结构试验研究[R]．天津：天津港务局、天津 大学港口工程系，2002． [6]天津港防波堤延伸工程初步设计[R]．天津：中交第一航务工程勘察设计院， 2005． [7]GB50011-2001，建筑抗震设计规范[S]．2001． [8]王元战，肖忠，及春宁等．筒型基础防波堤稳定性有限元数值分析[R]．天津 大学建筑工程学院，天津市港口与海洋工程重点实验室，中交第一航务工程 勘察设计院有限公司，2007． [9]王元战，肖忠．筒型基础防波堤土压力及稳定性简化分析方法[R]．天津大学 港口工程系，2008． [10]API Recommended Practice 2A-LRFD First Edition[S]．1993． [11]JTJ213-98，海港水文规范[S]．1998． [12]郄禄文， 谢世楞． 削角直立式防波堤可靠度分析[J]． 海洋工程， 2005， 23 （2） ： 1-10． [13]李天配．大直径圆筒结构码头工程的设计[J]．港工技术，1995， （1） ：15-18． [14]王元战，张鑫．不同受力状态下沉入式大圆筒结构入土深度计算方法[A]． 天 津大学建筑工程学院，天津市港口与海洋工程重点实验室，2007． [15]王元战，董少伟，王玉红．沉入式大圆筒结构入土深度计算方法研究[J]．水 利学报，2004， （4） ：96-100． [16]周福田，张贤明．水运工程施工[M]．北京：人民交通出版社，2004．45—97． [17]JTS154-1．防波堤设计与施工规范[S]．2011． [18]李元音，谢世楞，王元战等．箱筒型基础防波堤断面稳定计算方法[J]．中国 港湾建设，2010， （169） ：96-99． [19] JTJ211-99，海港总平面设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，1999. [20] JTJ206-96，港口工程制图标准[S]. 北京：人民交通出版社，1996.
在线测试答案--防坡堤结构施工技术
第1题箱筒型基础结构沉放施工中，通过抽真空可施加的荷载取决于下部箱筒的有效截面积和能够达到的真空度，通常真空度可达到A.80kPa以下B.60kPa以下C.85kPa以上D.100kPa答案:C您的答案：C题目分数：3此题得分：3.0批注：第2题天津港北防波堤延伸工程箱筒型基础结构沉放的最高效率是A.5组/月B.10组/月C.12组/月D.20组/月答案:C您的答案：C题目分数：3此题得分：3.0批注：第3题抛石斜坡堤的三层次结构是指A.护底B.堤心C.垫层D.压脚棱体E.护面答案:B,C,E您的答案：B,C,E题目分数：3此题得分：3.0批注：第4题大连长兴岛公共港区西防波堤爆破挤淤，采用了三个作业面等步距向前推进的工艺，三个作业面分别是A.间距48mB.堤头爆破作业面C.间距8m到10m作业面D.堤外侧侧向爆破作业面E.堤内侧侧向爆破作业面答案:B,D,E您的答案：B,C,D题目分数：4此题得分：0.0批注：第5题相对于重力式直立堤而言，抛石斜坡堤对地基不均匀沉降不敏感，对地基承载力要求不高。
答案:正确您的答案：正确题目分数：3此题得分：3.0批注：第6题通常情况下深水抛石斜坡堤不仅石料用量大、护面块体的稳定重量大，对施工作业强度及施工船机设备配置要求也高，在增加工程造价的同时，还增大了施工作业风险。
答案:正确您的答案：正确题目分数：3此题得分：3.0批注：第7题抛石斜坡堤护脚、护底以标高控制时，实际原泥面标高对抛石量影响很大，一般需要加密测量，断面间距5m到10m、测点间距1m。
答案:正确您的答案：正确题目分数：3此题得分：3.0批注：第8题抛石斜坡堤施工中，采用全站仪或GPS后，抛石控制标完全失去了使用的价值。
答案:错误您的答案：错误题目分数：3此题得分：3.0批注：第9题由于总抛石量没有减少，因此即使采用“安全断面法”施工，也无法降低成本。
答案:错误您的答案：错误题目分数：3此题得分：3.0批注：第10题用于抛石斜坡堤施工时，由于石料脱离船舱的控制方式不同，通常认为开底泥驳和开体泥驳是两种不同的自卸抛石船。