南沙九章群礁人工岛设计、施工方案(7)

南海三沙人工岛筑岛施工技术方案

沉井式人工岛的施工

4.1.2 海上拖航技术

沉井式人工岛、围壁式人工岛和其他种类的人工岛在诸如沉井、箱筒等大结构构件的海上运输，无论国内还是国外按海上固定式平台来送行，其过程总是非常棘手。对一定形状的大浮体，在海上拖航本身就是一个较新的问题。这里将介绍两种新颖的拖航施工技术，气垫拖航技术与压气浮航技术。

A 气垫拖航：气垫技术的发展相对来说是比较快的，随着柔性围裙的出现和发展，进一步促进了垫升性的理论变化和发展。气垫技术的基本原理是利用布置在钢沉箱顶部的风机向气垫内吹送高压气体，当气垫内的压力达到一定值后，由此产生的上托力使得沉箱升离地面，达到一定的飞升高度，从而减小与地表的摩擦力，有效地减小拖航阻力。

气垫拖航技术在人工岛的应用:①、拖航路线经过海滩—潮间带—浅海地带，且路途中无河道。②、没有适当的水深（涨潮时）。③、用诸如

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泥撬的设备拖航阻力太大，而采用气垫技术之后，拖航阻力大大减小，通过性能大幅度提高。

B 压气浮舱技术：压气浮舱技术是滩海地区大型构造的运移的一项新技术。它是气垫原理与水中拖航相结合的一项新工艺技术。压气浮舱在有一定水深的情况下，不仅具有气垫垫升拖航的浅水通过性能，还具有造价低。耗能少、对环境污染小等特点。

压气浮舱技术其原理是用风机向钢制沉箱内充高压空气，使沉箱内腔内产生一定压力，这个压力作用于钢制沉箱的大顶结构上产生一个上托力，在上托力的作用下可使吃水线减少，以适应浅海地区的水深限制，并解决拖航阻力过大的困难。

人工岛压气浮航原理图

压气拖航技术应用于大型物件，水深不能满足要求的状况。

除了上述的新技术手段，在拖航的过程中，我们要利用潮汐并尽量用浅吃水船舶来拖航，这样一来将大大降低拖航的时间与成本。 4.1.3 人工岛的均匀沉降技术分析

浅海地区工程地质条件对人工岛的施工建设影响较大，特别的在潮差大、风暴潮频繁的地区对人工岛岛体的稳定性对工程显得尤为重要。

目前国内外对大型构筑物的促沉方法有：充水、下挖、自然下沉等，对于人工岛工程中应用的沉箱，有时也采用自内侧下挖与降水配合的方法，各类方法的适用性如下表：

表四 各类沉降技术适用性表

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方法 冲水 下沉 自然下沉 适用性 淤泥、粉土地基 人及设备能进入淤泥粉土或更硬的地基 淤泥或较软的地基 费用情况 高 高 难易程度 高 高 对地基扰动 大 大 高

低 小 通过比较与技术分析，人工岛均匀沉降技术采用的方式自然下沉较合适，自然下沉（重力下沉）方法，岛壁对原地基扰动小，因此地表层与岛体结构粘合性较好，能有效地封住外部海水的渗透，有利于均匀下沉，有利于保证内部干场作用。

人工岛沉降技术的应用，人工岛沉箱拖航到位后，使岛壁靠自重下沉和加水，加载促沉。同时在岛壁沉箱内浇注水下不分散混凝土。由于重量的增加，使其进一步下沉。沉至设计位置后，打桩并与岛壁连接，然后浇注上部混凝土和回填岛心的填料。人工岛岛壁因某些原因影响，会造成沉降的不均匀性，因此在沉降过程中采取一定的纠斜措施。总体来说沉降技术的合理利用对人工岛的施工来讲是经济、有效、简单的方法。

4.2 离岸人工岛的施工

离岸人工岛的施工形式通常为先围堤后吹填，其工程根据设计要求，主要有以下的施工工序打桩、地基处理（铺排）、抛石、防护以及吹填。 4.2.1 打桩

打桩作为离岸人工岛的第一道施工工序，其目的是防冲刷保护岛壁基础。离岸人工岛的打桩有别于陆上的打桩工序。在离岸人工岛的建设过程中，桩柱不仅是作为基础，它是重要的主体结构，在离岸人工岛的施工中占有很重要的地位。

人工岛施工过程中所采用的桩一般在专设的预制场制作。预制场在安排生产计划时应根据用桩的先后顺序，分类提前安排生产，保证在打桩的过程中不会因为缺桩而导致作业停工。但也不宜过早提前生产或制桩速度过快，只要在制桩总数上有一定的富余，以防止施工中因基桩损

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失而影响工程进度。待预制桩制成后，通过水上驳船装运至施工现场。在打桩前，对打桩地点作出精确测量，施工基线最好与工地控制网相衔接，以此建立坐标系统。

在具体的工程上选用何种的打桩方法，需要根据工程的地理位置、地形、水位、风浪、地质等自然条件，以及工程规模、机械设备、材料、动力供应情况，工期长短等进行详细的调查研究和技术经济比较来选定合适的打桩方法。

离岸人工岛的桩基作业一般采用打桩船打桩。若海上施工地点风大浪高，打桩船有效作业时间很少，有条件时可以考虑采用海上自升式施工平台打桩，这样可以避免风浪的不利影响。

海上打桩

在打桩的过程中应考虑到以下几方面。要考虑到所有的桩位都能施打，考虑到水位、水深和风、浪、流的影响，考虑到工程的分段，对土

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壤变形的影响，尽量减少对海底稳定的影响，尽量减少打桩船移架、改架、移锚的次数，考虑到施工水域船舶锚缆的布置。

打桩的手法：通过在振动锤下连接一定长度的桩，将桩打入泥面以下。为保证桩的质量，在船上可将桩锁好拼成3—5个一组，以减少水上锁口接头数量。打桩设备要具备一定抗风浪能力，一般宜选用2000吨以上的大型船舶。大型船舶在该区域风力达到6—7级时候仍可以择机施工，而1000吨左右船舶因其抗风浪能力和适应外海施工能力差等原因，像打桩这类需精确定位的工作在风力6级左右时已无法正常作业。为提高效率，可组建双吊机打桩船(3000吨)的同时，双吊机船吊机可有120吨和65吨。双吊机船进场后很快发挥功能，120吨负责打桩，65吨负责拼桩，因120吨吊机作业半径达40m以上，移一次船可施工70根左右。双吊机船工作效率很高，最高日施工达100多根；为尽快提供铺排作业面，还采用航工桩七突击打桩，桩七因其打桩架固定，移动很不方便，对锁口、人土深度控制均存在一定缺陷，不如履带吊打桩效率高。 4.2.2 地基处理（铺排）

在软土地上修建岛堤，需要进行基础处理，改善基础的剪切特性、改善压缩特性、改善透水性能、改善动力特性、改善特殊土的不良地基特性，最终以便基床能均匀地承受上部荷载的压力，满足工程设计的要求。

地基处理的方法多种多样，根据海底土的厚度不同，处理的方法有抛石挤淤法、沙井排水加固法、置换法、土工布法等等。

表五 常用软基加固方法 软基加固的主要方法 适用土质情况 适用建筑物情况 换填砂垫层 换填土工织物(包括格栅.法 网络)垫层法 爆破排淤填石法

换填软土厚度一般不大码头防波堤等 于4m 一般软土地基,增加抗滑适应变形能力稳定性,匀化地基沉降 强的防波堤等建筑物 适于有下卧硬层的厚度适用于防波堤.34

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