DSM法硬土層輔助貫入施工技術(shù)講解（PPT）

DSM法硬硬土土層層輔輔助助貫貫入入施施工工技技術(shù)術(shù)交融融天天下下建者者無無疆疆中交交第第一一航航務(wù)務(wù)工工程程局局有有限限公公司司中交交一一航航局局第第一一工工程程有有限限公公司司中交交港港灣灣工工程程研研究究院院有有限限公公司司二零零一一九九年年一一月月Contents目錄錄概述述工程程概概況況深中中通通道道工程程地地處處珠珠江江口口核核心心區(qū)區(qū)域域，，位位于于虎虎門門大大橋橋下下游游約約30km，港港珠珠澳澳大大橋橋上上游游約約38km，項項目目全全長長約約24.03km，其其中中跨跨海海段段長長約約22.39km。西人人工工島島位于于礬礬石石水水道道西西側(cè)側(cè)，，東東側(cè)側(cè)與與隧隧道道銜銜接接，，西西側(cè)側(cè)與與伶伶仃仃洋洋大大橋橋非非通通航航孔孔引引橋橋銜銜接接，，人人工工島島平平面面基基本本呈菱菱形形，里里程程范范圍圍K12+025.807～K12+650.827。人人工工島島軸軸線線長長度度625m（以以擋擋浪浪墻墻內(nèi)內(nèi)邊邊線線計計）），，橫橫向向最最寬寬處處約約456m，人人工工島島島島內(nèi)內(nèi)陸陸域域標(biāo)標(biāo)高高+4.9m。本工工程程由由直直徑徑28m，高高度度不不等等的的57個鋼鋼圓圓筒筒形成成島島壁壁。。島島內(nèi)內(nèi)設(shè)設(shè)置置分分隔隔圍圍堰堰分分為為西西小小島島和和西西大大島島，，西西小小島島鋼鋼圓圓筒筒個個數(shù)數(shù)為為14個（含5個分隔圍圍堰），，西大島島鋼圓筒筒個數(shù)為為43個，總數(shù)為為57個。筒頂標(biāo)標(biāo)高+3.5m，筒底標(biāo)標(biāo)高為-31.5～-36m，筒重584.00～683.26t。工程區(qū)區(qū)域原泥泥面標(biāo)高高約-13.0~-15.0m。研究背景景概述總體平面面示意圖圖西人工島島效果圖圖和BIM示意圖研究背景景概述鋼圓筒振振沉設(shè)計計要求鋼圓筒平平面偏差差≤350mm，垂直度度≤1%，鎖口平平面偏位位（扭角角）≤2°，筒底2/3位置位于于持力層上上（持力層層包括砂砂層、圓圓礫、花花崗巖等等地質(zhì)））。研究背景景概述復(fù)雜地質(zhì)質(zhì)概述深中通道道西人工工島工程程鋼圓筒筒振沉區(qū)區(qū)域有較硬夾砂砂層，筒底強(qiáng)風(fēng)化巖巖標(biāo)高起伏伏變化較較大，如如X28鋼圓筒的的XDZK84勘探點(diǎn)，，中間夾夾有9m后的砂層層，且標(biāo)標(biāo)慣擊數(shù)數(shù)較大為為35，依靠筒筒和錘組組的自重重?zé)o法自沉沉穿透，且通過過12錘聯(lián)動錘錘組振沉?xí)煸斐缮皩訉痈用軐?，也無法將鋼圓筒筒振沉穿透。詳勘孔XDZK84的砂層情情況研究背景景概述再如X05鋼圓筒的的BG5-3和BG5-4兩個分布布鋼圓筒筒兩側(cè)的的補(bǔ)充勘勘探點(diǎn)，，BG5-3沒有夾砂砂層，而而BG5-4有4m厚、標(biāo)慣慣擊數(shù)在在14~27的夾砂層層，且正正在鋼圓圓筒的兩兩側(cè)，在在這種一側(cè)硬一一側(cè)軟的情況下下，在鋼鋼圓筒振振沉過程程中很難難達(dá)到垂垂直度≤1%的設(shè)計要要求。X05筒補(bǔ)勘點(diǎn)點(diǎn)的砂層層情況研究背景景概述再如X07鋼圓筒的的XDZK05和XDZK06兩個分布布鋼圓筒筒兩側(cè)的的勘探點(diǎn)點(diǎn)，設(shè)計計要求振振沉至標(biāo)標(biāo)高-36m，同時存存在兩個個問題：：一是N值過大，無法振振沉至設(shè)設(shè)計標(biāo)高高，無視視此情況況必將造造成筒底卷邊邊或更嚴(yán)重重后果。。二是存存在約2m的巖面起伏伏，一側(cè)是是在-32.9m入巖，一一側(cè)是在在-34.67m入巖，垂垂直度無無法達(dá)到到設(shè)計要要求。X07筒補(bǔ)勘點(diǎn)點(diǎn)的砂層層情況研究背景景概述X07筒中XDZK05（左圖））和XDZK06（右圖））補(bǔ)勘點(diǎn)點(diǎn)的砂層層情況研究背景景概述通過對地地勘報告告和補(bǔ)充充勘探結(jié)結(jié)果的詳詳細(xì)分析析，組織織了多次次工藝研研討，總總結(jié)出硬硬層處理理標(biāo)準(zhǔn)：：（1）當(dāng)砂層層大于4m，砂層需需處理；；（2）當(dāng)砂層層2～4m，N值大于20需處理，，小于20不予處理理；（3）當(dāng)砂層層1～2m，N值大于25需處理，，小于25不予處理理；（4）當(dāng)砂層層小于1m，不予處處理。結(jié)合處理理標(biāo)準(zhǔn)，，一一分分析每個個筒位的的地勘報報告和補(bǔ)補(bǔ)充勘探探結(jié)果，，最終得得出需處處理筒位位，共38個。研究背景景概述西人工島島鋼圓筒筒平面布布置圖（（加粗筒筒為需處處理筒位位）研究背景景硬土層處處理方案案比選及及確定最最優(yōu)方案案對比項旋挖鉆開挖工藝高壓水射流輔助振沉工藝吸砂船處理工藝DSM法硬土層輔助貫入工藝施工設(shè)備起重船、振動錘、運(yùn)輸駁、方駁、旋挖鉆機(jī)、挖掘機(jī)駁船、高壓水射流裝置、發(fā)電機(jī)吸砂船、開底駁深層攪拌船（DCM船）示意圖概述研究背景景旋挖鉆開開挖工藝藝：土質(zhì)適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)，可定點(diǎn)點(diǎn)挖除標(biāo)標(biāo)貫擊數(shù)數(shù)較大的的土層，，但對施施工平臺臺穩(wěn)定性要要求高，水上施施工難度大，且施工工前需打設(shè)護(hù)筒筒，因此效率低，經(jīng)濟(jì)性差差，對土體體擾動偏大大；高壓水射射流輔助助振沉工工藝：處理砂砂層針對性強(qiáng)強(qiáng)，但本工工程鋼圓圓筒周長長為88m，需在鋼鋼圓筒制制作時設(shè)設(shè)置90道高壓噴水管道道和噴嘴，對高壓壓供水設(shè)備要求求高，目前無無實踐經(jīng)經(jīng)驗，實實施效果果存在不可預(yù)見見性；吸砂船處處理工藝藝：針對性強(qiáng)強(qiáng)，功效大大，但施施工船舶舶定位精精度低，，吸砂作業(yè)控制制難度大大，容易將將砂層以以上淤泥泥質(zhì)土層層吸除破破壞，對對現(xiàn)狀土體擾動動嚴(yán)重，工程量巨巨大；概述研究背景景DSM法硬土層層輔助貫貫入工藝藝：DSM船具有自動機(jī)械械化程度度高、測量定位準(zhǔn)確確、全天候候24小時作業(yè)以及及安全環(huán)保保等優(yōu)點(diǎn)。。處理機(jī)機(jī)鉆頭在在泥面以以下作業(yè)業(yè)，水泥泥漿不在在水中溢溢流，施工噪音音小，利于環(huán)保保。通過施施工管理理系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行自動化施工作業(yè)業(yè)。施工工質(zhì)量可控。通過綜合合分析評評價，確確定DSM（英文全全稱：DeepSlurryMixing，即深層層泥漿攪攪拌）法法硬土層層輔助貫貫入工藝藝可操作性性最強(qiáng)，為最優(yōu)處理理方案。概述研究背景景概述DSM法硬土層層輔助貫貫入施工工技術(shù)研研究在國國內(nèi)外尚無應(yīng)用用先例。傳統(tǒng)硬硬層處理理施工技技術(shù)為直直接通過過施工船船舶或設(shè)設(shè)備將硬層從水水下取走走，施工精度差、施工工程量大大、施工工工期持續(xù)時間間長以及環(huán)保要求求低。由于我國國精細(xì)化化處理硬硬層技術(shù)術(shù)發(fā)展起步步較晚，理論研研究不深深入，借借助深中中通道這這個世界界級跨海海工程對對此項技技術(shù)進(jìn)行行深入研研究，填補(bǔ)此項技術(shù)術(shù)的研究空缺缺。隨著綠色建筑筑的客觀需需求，人人們環(huán)保意識識的不斷提提高，政政府提倡倡的節(jié)能環(huán)保保導(dǎo)向明顯顯，通過過本課題題研究將將極大的的促進(jìn)我我國水下下硬層處處理發(fā)展展現(xiàn)狀，，提升行業(yè)整體水平平。國內(nèi)外研研究應(yīng)用用與現(xiàn)狀狀概述深中通道道西人工工島工程程由直徑徑28m，高度不不等的57個鋼圓筒筒形成島島壁。島島內(nèi)設(shè)置置分隔圍圍堰分為為西小島島和西大大島，筒筒頂標(biāo)高高+3.5m，筒底標(biāo)標(biāo)高為-31.5～-36m，筒重584.00～683.26t。工程區(qū)區(qū)域原泥泥面標(biāo)高高約-13.0~-15.0m。針對西人工島島鋼圓筒振振沉區(qū)域域范圍內(nèi)內(nèi)存在較硬夾砂砂層（如粉砂砂和中粗粗砂等））且處于于采砂區(qū)范圍內(nèi)，，地質(zhì)變化明顯顯且無規(guī)律可可循，底部存存在堅硬密實實且厚度較大大的砂層，，難以滿滿足鋼圓圓筒振沉沉平面偏偏差≤350mm和垂直度度≤1%的設(shè)計要要求，并并且部分分鋼圓筒筒進(jìn)入風(fēng)化層。標(biāo)準(zhǔn)貫貫入擊數(shù)數(shù)N值很大，在鋼圓圓筒沉筒筒前需對對硬層進(jìn)進(jìn)行處理理。關(guān)鍵技術(shù)術(shù)問題分分析概述DSM法硬土層層輔助貫貫入施工工關(guān)鍵技技術(shù)根據(jù)施工工區(qū)域的的設(shè)計詳勘勘點(diǎn)和補(bǔ)勘點(diǎn)地質(zhì)柱狀狀圖情況況，掌握握施工地地質(zhì)資料料。掌握握好貫入速度度、電流值、處理機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、噴漿量以及水泥漿比比重等施工參數(shù)。。在處理過程程中，通過施施工管控，滿滿足處理深度度、穿透標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N值＞50以及測量定位位等的施工要要求，對施工工效率進(jìn)行統(tǒng)統(tǒng)計，同時施施工進(jìn)度和施施工安全可控控，形成成套套DSM穿透硬層施工工技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)問題題分析概述DSM各項施工參數(shù)數(shù)優(yōu)化關(guān)鍵技技術(shù)根據(jù)施工區(qū)域域的地質(zhì)資料料進(jìn)行DSM正式施工處理理作業(yè)，通過過調(diào)整貫入速度、處理機(jī)轉(zhuǎn)速、噴漿量以及水泥漿比重這4項數(shù)據(jù)，不斷斷優(yōu)化施工參參數(shù)，以滿足足施工質(zhì)量、、施工進(jìn)度以以及施工安全全的要求。DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵技術(shù)術(shù)根據(jù)施工安排排和施工質(zhì)量量，有針對性性進(jìn)行設(shè)備磨損率統(tǒng)計，查明原原因。經(jīng)過不不斷的工藝討討論，研究出出解決方案，，以降低設(shè)備備磨損率，達(dá)達(dá)到降本增效效的目的。關(guān)鍵技術(shù)問題題分析概述主要研究內(nèi)容容本課題針對深深中通道鋼圓圓筒振沉前硬硬層地質(zhì)處理理面臨的關(guān)鍵鍵技術(shù)問題，，在充分調(diào)研研國內(nèi)外研究究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，結(jié)合深深中通道的具具體情況，對對以下主要內(nèi)內(nèi)容進(jìn)行了系系統(tǒng)研究：（1）泥漿配合比比及施工技術(shù)術(shù)參數(shù)研究，，（2）DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究；（3）DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵研究究；（4）編制形成DSM法硬土層輔助助貫入技術(shù)要要求或操作規(guī)規(guī)程。主要研究內(nèi)容容及技術(shù)路線線概述技術(shù)路線本研究課題針針對深中通道道鋼圓筒振沉前硬層地質(zhì)處理理施工所面臨的的關(guān)鍵技術(shù)問問題，在組織織國內(nèi)外行業(yè)調(diào)調(diào)研的基礎(chǔ)上，根根據(jù)本工程實實際情況，采采取試驗驗證證與工藝檢驗相結(jié)合的方法法，通過與科研單位及專業(yè)廠家合作的方式，，形成了“DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)”研究成果，，并成功應(yīng)用于本工程實踐，取得了良好效果。主要研究內(nèi)容容及技術(shù)路線線Contents目錄專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究水與膨潤土混混合形成泥漿漿與原狀硬層層進(jìn)行機(jī)械攪攪拌，從而形形成混合體，，降低標(biāo)準(zhǔn)貫入入擊數(shù)N值，以實現(xiàn)穿透硬層的目標(biāo)。為確確保工程目標(biāo)標(biāo)的實現(xiàn)，需需對DSM穿透硬層施工工過程中的各各項因素都進(jìn)進(jìn)行深入研究究，并逐項開開展對比驗證證，以此獲得得更加科學(xué)可可靠的研究成成果，以便指指導(dǎo)本工程的的實施。因此此進(jìn)行該項技技術(shù)研究，試驗驗證工作作量極大，試驗方案科學(xué)學(xué)難度大，必須嚴(yán)謹(jǐn)且且具備極強(qiáng)的可操作性。由于國內(nèi)無精細(xì)化處理硬硬層的先例，施工經(jīng)驗相相對較為匱乏，現(xiàn)有規(guī)范對對工程實踐指指導(dǎo)的意義相對有限，因此試驗研研究工作的開開展需自成體體系，研究的的難度較大。西人工島地質(zhì)復(fù)雜，無規(guī)律可循，通過現(xiàn)有鉆鉆孔資料無法全面掌握地質(zhì)質(zhì)情況，需要要科學(xué)謀劃選選取施工工藝藝。本研究形形成成果需具具備極強(qiáng)的適用性及可操作性。技術(shù)難點(diǎn)試驗驗證概況況在缺乏完備可供供借鑒參考的經(jīng)驗前提下下，為確保工工程目標(biāo)實現(xiàn)現(xiàn)，從膨潤土選型、、泥漿配合比比確定、泥漿漿與原狀硬層層配合比以及施工管理各項項參數(shù)等方面入手，，開展系統(tǒng)深入入研究。為確確保試驗成果可充分指導(dǎo)現(xiàn)場施工，形成從理論到實踐的成套指導(dǎo)文件，在試驗開展展前，充分考考慮工程施工工實際情況，，剖析試驗驗驗證點(diǎn)，以此此開展針對性性的專題研究。研究概況專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究泥漿配合比控控制指標(biāo)在試驗室進(jìn)行行泥漿配合比試驗，設(shè)定泥漿比重和泥漿配合比建建議值，通過試驗，，得出合理的的數(shù)值，為后后續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場場攪拌提供基基礎(chǔ)參考。參數(shù)指標(biāo)要求及建議值備注拌合后泥漿比重≥1.3比重試驗確定水粉比≥0.7經(jīng)驗取值，具體根據(jù)比重試驗結(jié)果進(jìn)行調(diào)整專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究泥漿比重和初初始配合比建建議值研究概況泥漿拌合摻量量指標(biāo)為保證泥漿攪攪拌入砂土后后，砂土中達(dá)達(dá)到一定的粘粘土顆粒含量量，需進(jìn)行膨潤土拌合摻入量現(xiàn)現(xiàn)場試驗，原原則上膨潤土土摻入量≥20%，具體摻量可可進(jìn)行20%，25%及30%三組摻入量試試驗。通過現(xiàn)現(xiàn)場勘察取樣樣并進(jìn)行室內(nèi)顆分試驗驗，對拌合后砂砂土含泥量（（粒徑小于0.075mm）結(jié)果進(jìn)行評評價。砂土拌合后含泥量指標(biāo)要求參考相關(guān)關(guān)“黏土密封封墻”處理工工藝指標(biāo)，選選取拌合后砂砂土中細(xì)粒（<0.075mm）含量≥15%作為膨潤土摻摻入量控制指指標(biāo)。專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究研究概況拌合質(zhì)量檢測測（1）對拌合試驗驗后砂層進(jìn)行行現(xiàn)場原位標(biāo)貫試驗驗，并取樣進(jìn)行行室內(nèi)顆分試驗驗，以檢驗相關(guān)關(guān)強(qiáng)度及物理指標(biāo)是否符合要求求；（2）統(tǒng)計對比拌拌合前后，砂砂土標(biāo)貫擊數(shù)數(shù)變化情況，，并比較不同濃度，不同摻入量對拌合前后標(biāo)標(biāo)貫擊數(shù)指標(biāo)變化情況況影響；（3）統(tǒng)計同一鋼鋼圓筒不同平面位置置（同一標(biāo)高）處砂層標(biāo)貫擊數(shù)與粘土層標(biāo)貫擊數(shù)差異異，并比較拌合后砂層與同標(biāo)高黏土層層標(biāo)貫擊數(shù)差異異，分析通過過粘土拌合對對改良鋼圓筒地地層分布不均均勻性效果。淤泥拌合可行行性試驗現(xiàn)場淤泥取樣，進(jìn)行室內(nèi)物理性質(zhì)質(zhì)試驗，探討確定后后期現(xiàn)場抽取淤泥泥作為拌合泥漿的可可行性。專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究研究概況試驗室試驗通過試驗室進(jìn)進(jìn)行泥漿制拌拌試驗，得出出水：膨潤土土質(zhì)量比為1:1，配置泥漿比比重為1.43g/cm3時，泥漿流動性滿足船舶泥漿泵施工需求，不不存在堵管現(xiàn)象。再通過過試驗將此種種泥漿與海砂砂混合配比，，最終確定水：膨潤土：砂的質(zhì)量比為1:1:5時，拌和效果果最佳。專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究膨潤土與水?dāng)嚁嚢枧驖櫷练Q重研究概況專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究膨潤土與水?dāng)嚁嚢枧驖櫷练Q重泥漿稱重砂與泥漿攪拌拌研究概況專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究顆分試驗船舶現(xiàn)場攪拌拌和泥漿比重重試驗研究概況通過系統(tǒng)的技技術(shù)開發(fā)及現(xiàn)現(xiàn)場開展的試試驗，項目部部全面深入的的對DSM處理泥漿配合比和比重的具體環(huán)節(jié)及及影響因素進(jìn)進(jìn)行了驗證，，掌握了進(jìn)行行泥漿配合比比控制的操作要點(diǎn)。特別是施工參數(shù)的量量化控制，為現(xiàn)場規(guī)范范操作及DSM法硬土層輔助助貫入施工標(biāo)準(zhǔn)化奠定了基礎(chǔ)，，也為后續(xù)類類似工程提供供了寶貴的借借鑒價值。小結(jié)專題一：泥漿漿配合比及施施工技術(shù)參數(shù)數(shù)研究Contents目錄專題二：DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究針對西人工島島鋼圓筒振沉沉區(qū)域范圍內(nèi)內(nèi)存在較硬夾砂層（如粉砂和中中粗砂等）且且處于采砂區(qū)范圍內(nèi)，地質(zhì)變化明顯顯且無規(guī)律可循，底部存在堅硬密實且厚度較大的砂層，難以以滿足鋼圓筒筒振沉平面偏偏差≤350mm和垂直度≤1%的設(shè)計要求，，并且部分鋼鋼圓筒進(jìn)入風(fēng)化層。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊擊數(shù)N值很大，在鋼圓筒沉沉筒前需對硬硬層進(jìn)行處理理。硬層處理理平面偏差、垂直度以及施工質(zhì)量控制制均為技術(shù)難點(diǎn)，需要科學(xué)謀謀劃，進(jìn)行技技術(shù)攻關(guān)。技術(shù)難點(diǎn)DSM施工工藝由DCM施工工藝改造造優(yōu)化而來，，DCM是通過機(jī)械攪攪拌將水泥漿漿混合注入軟軟土地基凝固固硬化，從而而達(dá)到加固軟軟基的目的。。DSM施工工藝是采采用逆向思維，創(chuàng)新優(yōu)化，通過機(jī)械攪拌硬土層同時噴射泥漿，軟化和松動硬土層；DSM船屬于特種專業(yè)性的施工船舶，，是在DCM專用船上的水水泥漿系統(tǒng)改改造為泥漿系統(tǒng)而成；DSM船具有自動機(jī)械化程程度高、設(shè)備儀器先進(jìn)進(jìn)、測量定位準(zhǔn)確確以及安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。DSM法硬土層輔助助貫入施工技技術(shù)最主要的的特點(diǎn)是可以以在精確定位條件下處理指定深度的硬層，使用用設(shè)置在船舶舶上的2臺GPS測量儀器來定位，通過過設(shè)置在樁架架上的測深裝置對硬層進(jìn)行處處理。施工管理系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行自動化施工作業(yè)，可自動生成原始始記錄施工圖，平面面位置、垂直直度以及處理深度都可以通過操操作室的顯示示屏實時顯示數(shù)據(jù)據(jù)，保證處理精精度；技術(shù)特點(diǎn)專題二：DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究DSM船的處理機(jī)鉆鉆頭在泥面以以下作業(yè)，水水泥漿不在水中溢流流，施工噪音小，利于環(huán)保；根據(jù)處理區(qū)域需要要，可在CAD圖中進(jìn)行樁號編編排，科學(xué)規(guī)規(guī)劃施工順序序，3臺處理機(jī)可同時時進(jìn)行施工作作業(yè)，處理機(jī)的樁間距可依據(jù)施工需需求進(jìn)行調(diào)節(jié)節(jié)，靈活多變，滿足施工要要求。技術(shù)特點(diǎn)專題二：DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究DSM船簡介DSM船屬于特種專業(yè)性的施工船舶，，可將水下地地質(zhì)硬層通過過專業(yè)設(shè)備進(jìn)進(jìn)行機(jī)械攪拌拌貫進(jìn)穿透，，從而達(dá)到地地基軟化的處處理要求。DSM是在地質(zhì)硬層層中噴射泥漿漿，與硬層機(jī)機(jī)械攪拌，改改良地基，軟軟化和穿透硬硬層。DSM簡介船舶主要參數(shù)總長型長型寬樁架間距（m）73.2m70m30m4.8~6.0m總噸位凈噸位滿載吃水滿載排水量335910072.5m5013噸樁架最高點(diǎn)距滿載水線的高度：49.5m(滿載載吃水為2.5m)專題二：DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究DSM船船舶參數(shù)統(tǒng)統(tǒng)計表項目參數(shù)攪拌軸數(shù)量4軸攪拌軸直徑1.3m攪拌軸軸間距1.0m單次處理面積4.64m2處理機(jī)攪拌軸轉(zhuǎn)速14~40rpm處理鉆桿長度40m單軸處理機(jī)攪拌翼數(shù)量10片成套系統(tǒng)連續(xù)施工能力24小時樁垂直度檢測安裝傾角傳感器2個/臺處理機(jī)，能夠?qū)崟r檢測處理機(jī)的傾斜角度。處理機(jī)噴漿口上部噴漿口位于固定管下端共4個，下部噴漿口位于攪拌軸下端共8個。噴漿口處設(shè)置單向閥，保證施工過程中噴漿口不會被異物堵塞同時保證噴漿管內(nèi)的水泥漿不會泄漏至周圍環(huán)境。專題二：DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究處理機(jī)性能參參數(shù)表DSM簡介專題二：DSM法硬土層輔助助貫入施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究儲漿罐D(zhuǎn)SM簡介泥漿泵處理機(jī)鉆頭處理機(jī)鉆桿工藝原理DSM法硬土層輔助助貫入施工技技術(shù)是采用專業(yè)性船舶對水下硬土層層地質(zhì)進(jìn)行處處理的施工技技術(shù)。船舶上上處理機(jī)的驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動傳動軸、攪拌軸和鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時時處理機(jī)依依靠自身重力和攪拌軸鉆頭頭的切削力力的共同作用用下貫入軟軟土層直至至持力土層層或設(shè)定深深度。利用用處理機(jī)鉆鉆頭對硬土土層進(jìn)行機(jī)機(jī)械攪拌，，使其松散散，同時將將膨潤土與與海水?dāng)嚢璋瓒傻臐{漿體在硬土土層噴射，，進(jìn)行地質(zhì)質(zhì)改良，最最終達(dá)到標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊擊數(shù)N值降低且穿穿透硬土層層的目的。。依靠自主主研發(fā)的高高精度測量量定位系統(tǒng)統(tǒng)和自動化化程度高的的處理機(jī)施工管理系系統(tǒng)，確保處理樁位精精度滿足平面位位置偏差≤100mm，垂直度≤1%的高精度要要求。技術(shù)難點(diǎn)專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究施工工藝流流程施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究操作要點(diǎn)施工順序安安排DSM單樁樁型布布置如下圖圖所示，單單樁截面積積4.64m2。鋼圓筒直直徑28m，考慮到DSM船處理機(jī)的的布置間距距，布置40根樁即可布滿滿鋼圓筒圓圓周，滿足足施工要求求。專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究單樁樁型布布置圖（單單位：mm）單筒DSM樁位布置圖圖（單位：：m）施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)船舶駐位為便于DSM船拋錨駐位位最大限度度處理量以以及鋼圓筒筒尺寸與處處理機(jī)的相相對位置，，采用“八”字錨錨布置，利于于船舶移動動流水線作業(yè)。處理機(jī)精定定位平面位置定定位船舶下錨粗粗定位完畢畢后，測量量人員根據(jù)據(jù)樁位設(shè)計坐標(biāo)點(diǎn)點(diǎn)指揮船舶操操作人員進(jìn)進(jìn)行處理機(jī)機(jī)定位作業(yè)業(yè)，測量定位系系統(tǒng)實時顯示平面偏移數(shù)數(shù)據(jù)。通過錨機(jī)機(jī)操作，使使處理機(jī)中中心與樁位位中心接近近重合，平平面偏差控控制在100mm以內(nèi)，收緊緊錨纜，使使船舶穩(wěn)定定。專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)測量定位系系統(tǒng)是專為DSM船設(shè)計，可可以實時顯示樁樁位圖形、船位圖形、樁位坐標(biāo)數(shù)數(shù)據(jù)、平面偏差數(shù)數(shù)據(jù)、船舶方位角角數(shù)據(jù)、船甲板標(biāo)高高數(shù)據(jù)以及樁架垂直度度數(shù)據(jù)等信息息，測量精精度高，滿滿足全天候候24小時作業(yè)的施工工要求。專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究測量定位系系統(tǒng)操作界界面施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)歸零標(biāo)高值值確定處理機(jī)鉆頭頭下噴漿口與水面相平歸零，深度設(shè)定定為0。測量人員員通過測量量定位系統(tǒng)統(tǒng)測出船艏艏甲板標(biāo)高高值，同時時實時校核核潮差值。根據(jù)實測測船舶甲板板至水面高高度值，得得出歸零點(diǎn)標(biāo)高高值。泥漿制拌通過試驗室室進(jìn)行泥漿制拌試驗，得出出水：膨潤土質(zhì)量比為1:1，配置泥漿比重為1.43g/cm3時，泥漿流流動性滿足足船舶泥漿漿泵施工需需求，不存存在堵管現(xiàn)現(xiàn)象。再通通過試驗將將此種泥漿漿與海砂混混合配比，，最終確定定水：膨潤土：砂的質(zhì)量比為為1:1:5時，拌和效果最佳，混合體的的標(biāo)準(zhǔn)貫入入擊數(shù)N值降低明顯顯，滿足施施工要求。專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)處理機(jī)貫入入專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究編號處理階段處理機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）處理機(jī)最大速度（m/min）輸漿泵流量（L/min）噴水/噴漿備注1在水下至泥面以上之間貫入201.8200噴水2貫入至泥面201200噴水注意處理機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況和電流值變化，以防因泥面雜物與處理機(jī)纏繞，造成設(shè)備損壞。3泥層中貫入201.8200噴水4貫入至砂面201200噴水注意電流變化情況。5砂層中貫入201.6200噴漿注意電流變化，做好停鉆準(zhǔn)備。6停鉆000確認(rèn)處理底標(biāo)高數(shù)值。貫入時各處處理階段施施工參數(shù)及及注意事項項施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)施工管理系系統(tǒng)是為DSM船專門設(shè)計計，可以實實時顯示處理機(jī)鉆桿桿轉(zhuǎn)速、貫入速度、提升速度、每根鉆桿電電流值、處理機(jī)提升升卷揚(yáng)電流流值以及泥漿泵噴漿漿量等數(shù)據(jù)，自自動化程度度高，可自自動記錄施施工數(shù)據(jù)，，繪制施工曲線圖圖。專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究施工管理系系統(tǒng)操作界界面（一））施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)處理機(jī)提升升待處理機(jī)鉆鉆頭到達(dá)處處理砂層底標(biāo)高后，停止噴漿，反轉(zhuǎn)提升，轉(zhuǎn)速為35rpm，提升速度度為1.7m/min。處理機(jī)提提出水面后后，檢查鉆鉆頭有無磨損。移船至下下一個樁位位作業(yè)。專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究施工管理系系統(tǒng)操作界界面（二））施工工藝流流程及操作作要點(diǎn)測量定位控控制測量人員將將樁位坐標(biāo)標(biāo)在CAD中繪制，將將CAD圖導(dǎo)入至測量定位系系統(tǒng)中。船舶操操作人員根根據(jù)系統(tǒng)顯顯示的實時時船舶處理理機(jī)中心與與已知樁位位中心的偏偏離情況，，在錨機(jī)操操作臺進(jìn)行行船舶移船船定位，直直至處理機(jī)機(jī)中心與樁樁位中心接接近重合，，偏差在設(shè)計要求求范圍內(nèi)即即可。通過過設(shè)置在樁樁架上的傾角傳感器器測量的數(shù)據(jù)據(jù)在系統(tǒng)中中實時顯示示，來指導(dǎo)導(dǎo)船舶進(jìn)行行壓艙水調(diào)調(diào)節(jié)，以確確保樁架垂直度滿足設(shè)計要要求。處理機(jī)鉆頭頭下噴漿口口與水面相相平歸零，，深度設(shè)定定為0。測量人員員通過測量量定位系統(tǒng)統(tǒng)測出船艏艏甲板標(biāo)高高值，同時時實時校核核潮差值。。根據(jù)實測測船舶甲板板至水面高高度值，得得出歸零點(diǎn)標(biāo)高高值。質(zhì)量控制專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究樁位處理過過程控制在處理機(jī)貫貫入前，根根據(jù)勘察地地質(zhì)資料，，對各地層的名名稱、頂標(biāo)高、底標(biāo)高、厚度以及標(biāo)準(zhǔn)貫入擊擊數(shù)N值進(jìn)行掌握握，并對處處理機(jī)操作作手進(jìn)行技術(shù)交底。貫入過程中中，根據(jù)鉆鉆頭進(jìn)入各各地層的情情況來調(diào)整貫入速速度，同時實時時觀察處理理機(jī)轉(zhuǎn)速和電流值，已確保設(shè)設(shè)備能夠正正常運(yùn)行。。根據(jù)實時深度顯顯示數(shù)據(jù)，判定是否否處理處理理至指定深度，完成硬層層處理作業(yè)業(yè)。質(zhì)量控制專題二：DSM法硬土層輔輔助貫入施施工關(guān)鍵技技術(shù)研究對于于水水下下硬硬層層處處理理效效果果的的檢檢驗驗，，采采用用船載載鉆鉆探探平平臺臺通過過標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫貫入入試試驗驗來進(jìn)進(jìn)行行原位位測測試試，達(dá)達(dá)到到檢檢驗驗施工工處處理理質(zhì)質(zhì)量量的目目的的。。為為適適應(yīng)應(yīng)深深中中通通道道人人工工島島工工程程水水域域環(huán)環(huán)境境，，我我們們對對國國內(nèi)內(nèi)現(xiàn)現(xiàn)有有的的鉆鉆探探平平臺臺在在水深深的的適適應(yīng)應(yīng)性性、精確確定定位位技術(shù)術(shù)等等方方面面進(jìn)進(jìn)行行研研究究，，通通過過多多種種檢測測平平臺臺和海上上定定位位方方法法的對對比比，，最最終終確確定定了了以以自航航駁駁側(cè)側(cè)舷舷安安裝裝鉆鉆探探平平臺臺且焊焊接接導(dǎo)向向管管裝置置作作為為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫貫入入試試驗驗的的檢測測平平臺臺，采采用用測測量量人人員員手手持持GPS定位位儀儀器器通過過坐坐標(biāo)標(biāo)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換來來定定位位檢檢測測樁樁位位的的方方法法，，能能夠夠極極大大地地提提高高檢檢測測平平臺臺的的定位位可可靠靠性性、靈活活性性以及及效率率。處理理效效果果標(biāo)標(biāo)貫貫檢檢測測專題題二二：：DSM法硬硬土土層層輔輔助助貫貫入入施施工工關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)研研究究標(biāo)貫貫測測試試方方法法標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫貫入入檢檢測測時時，，采采用用測測量量人人員員手手持持GPS定位位儀儀器器進(jìn)進(jìn)行行放放點(diǎn)點(diǎn)定定位位，，安安放放100型工工程程鉆鉆機(jī)機(jī)進(jìn)行行標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫貫入入試試驗驗。開開孔孔直直徑徑150mm，采采用用自動動脫脫鉤鉤的自自由由落落錘錘法法進(jìn)進(jìn)行行錘錘擊擊，，落落錘錘質(zhì)質(zhì)量量63.5kg，貫貫入入器器為為對開開管管，貫貫入入器器打入入硬硬土土層層15cm后，，開開始始記記錄錄每每打打入入10cm的錘錘擊擊數(shù)數(shù)，，累累計計打打入入30cm的錘錘擊擊數(shù)數(shù)為為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫貫入入試試驗驗擊擊數(shù)數(shù)。。專題題二二：：DSM法硬硬土土層層輔輔助助貫貫入入施施工工關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)研研究究處理理效效果果標(biāo)標(biāo)貫貫檢檢測測標(biāo)貫貫測測試試結(jié)結(jié)果果分分析析采用用DSM法硬硬土土層層輔輔助助貫貫入入施施工工技技術(shù)術(shù)完完成成了了BG19-1（X19筒位位））、、XDZK93（X22筒位位））、、BXDZK09（X23筒位位））孔孔處處的的地地質(zhì)質(zhì)貫貫入入處處理理試試驗驗，，試試驗驗證證明明DSM船可可穿透透標(biāo)標(biāo)貫貫擊擊數(shù)數(shù)為43的硬硬層層。。同時時對對XDZK50（X46筒位位））孔孔處處進(jìn)進(jìn)行行硬層層攪攪拌拌泥泥漿漿試驗驗，，并并對對其其進(jìn)進(jìn)行行復(fù)勘勘，原原硬硬層層標(biāo)標(biāo)貫貫擊擊數(shù)數(shù)為為34～43，復(fù)復(fù)勘勘原原地地層層標(biāo)標(biāo)貫貫擊擊數(shù)數(shù)為為5～8，處理理效效果果良良好好。專題題二二：：DSM法硬硬土土層層輔輔助助貫貫入入施施工工關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)研研究究處理理效效果果標(biāo)標(biāo)貫貫檢檢測測Contents目錄錄專題題三三：：DSM設(shè)備備降降低低磨磨損損率率關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)研研究究根據(jù)據(jù)設(shè)設(shè)計計勘勘察察地地質(zhì)質(zhì)資資料料可可知知，，西西人人工工島島地地質(zhì)質(zhì)條件件復(fù)復(fù)雜雜，存存在在較硬硬夾夾砂砂層層，依依照照施施工工設(shè)設(shè)計計圖圖要要求求，，部部分分鋼鋼圓圓筒筒進(jìn)進(jìn)入入風(fēng)化化層層。標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫貫入入擊數(shù)數(shù)N值很很大大，要要求求施施工工處處理理能能力力強(qiáng)強(qiáng)。。同同時時施施工工現(xiàn)現(xiàn)場場處處于于采砂砂區(qū)區(qū)，地地質(zhì)質(zhì)變化化無無規(guī)規(guī)律律可可循循。通過過對對施施工工船船舶舶處理理機(jī)機(jī)鉆鉆具具進(jìn)行行選型型設(shè)設(shè)計計，研發(fā)發(fā)適合合復(fù)雜雜堅堅硬硬地地質(zhì)質(zhì)條件件的的新型型鉆鉆具具，降低低設(shè)設(shè)備備磨磨損損率率，保保證證DSM法硬硬土土層層輔輔助助貫貫入入施施工工順順利利進(jìn)進(jìn)行行。。技術(shù)術(shù)難難點(diǎn)點(diǎn)及及重重點(diǎn)點(diǎn)專題三：DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究新型鉆具簡介介采用的新型鉆具是專為硬地層設(shè)設(shè)計的鉆具，四周貼耐磨片，在鉆頭下端端有2個側(cè)向噴漿口（（間隔180°布置）和1個底部噴漿口（（一側(cè)螺栓固固定12mm厚橡膠板，另一側(cè)斜斜向噴射）。。鉆頭底部絞絞刀外伸0.15m，既加強(qiáng)貫入能力力，又防止底部部噴漿口橡膠板板受磨損。在類似工程程中應(yīng)用情況良好好。新型硬土鉆具具（接頭為四四鍵形式）通通過變徑接頭（內(nèi)部為四鍵鍵接頭）與原原裝處理機(jī)上上兩端法蘭的的鉆桿連接，，實現(xiàn)改造要要求。技術(shù)實施專題三：DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究新型鉆具技術(shù)實施變徑接頭序號名稱數(shù)量1硬土鉆頭42鉆頭保持架23襯套84變徑接頭45鉆桿連接銷軸86鎖緊螺栓87鉆桿橡膠墊4專題三：DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究單套處理機(jī)所所需新型鉆具具部件統(tǒng)計表表技術(shù)實施專題三：DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究新型鉆具安裝裝在試驗階段施施工中，1#處理機(jī)（在船艏左側(cè)側(cè)）設(shè)備機(jī)械械性能相對較較好，故采取取1#處理機(jī)進(jìn)行更換鉆具并試驗實施。為滿足處理理深度要求，，對3#處理機(jī)上兩端端均為法蘭的的鉆桿進(jìn)行拆拆除1根，將此鉆桿桿更換至1#處理機(jī)上，再再與變徑接頭和新型鉆具連接接，完成改造任務(wù)。經(jīng)過改造更換換的1#處理機(jī)可以處處理水下最大深度度35.3m，根據(jù)現(xiàn)場施施工情況，再再進(jìn)行處理深度的確定。技術(shù)實施專題三：DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究原有鉆具正在安裝新型型鉆具拆除原有鉆具具更換完新型鉆鉆具技術(shù)實施專題三：DSM設(shè)備降低磨損損率關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究新型鉆具試驗驗施工試驗樁位地質(zhì)質(zhì)資料為滿足船舶改改造對新型鉆具的處理能力試驗驗要求，選取有代表性性地質(zhì)區(qū)域進(jìn)行試驗施工工。根據(jù)工程程設(shè)計詳勘點(diǎn)點(diǎn)柱狀圖資料料可知，選取取詳勘點(diǎn)XDZK66為試驗點(diǎn)，坐標(biāo)為X=143032.67，Y=239724.22。此點(diǎn)在標(biāo)高高-27.85m~-29.95m之間存在厚度度為2.1m的粉砂層，N值為13~15；在標(biāo)高-31.45m~-32.25m之間存在厚度度為0.8m的圓礫層，N值為34