海洋石油工程（青岛）有限公司
摘要：随着深海战略的推进及科技水平的提高，平台、导管架的吨级越来越大。万吨级大型结构物牵引装船作业是海洋工程项目运行过程中最重要的关键环节之一，现阶段，该项工作的实施在国内外都是依靠增加人力，手拉肩扛来完成，设计制造新型机械化装置来解决大型结构物装船钢绞线敷设施工技术难题，结束牵引用钢绞线敷设人力施工的历史，提高钢绞线铺设工效，缩短大型驳船作业的工期，对大型结构物的牵引装船起到至关重要的作用，创造经济效益。
关键词：机械化；钢绞线；设计制造
一、敷设机械化装置设计思路及方案
（1）设计思路
本系统的设计思路是通过卷扬机来实现动力输出，用电动力替代人力，通过在卷扬机上面缠绕钢丝绳，来组成不断循环的、稳定的动力输出源，通过卷扬机的正反转来实现的正反向和分层传输。
经过多次分析和实验验证之后，采用在卷扬机前面添加一个滑轮组来实现卷扬机动力输出的连接方式能够满足本系统所有要求。当卷扬机开动之后，每股钢丝绳都在自己的轨道上有条不紊的运行，相互之间没有干扰，动力输出安全稳定。利用卷扬机、钢丝绳、单架、门架和滑轮组形成了一个连续转动、不断循环、能够实现正反转、能够实现分层传输、稳定的传输回路。
（2）横向传输及纵向传输回路的设计
传输回路是钢绞线敷设时行走的“路”，既能实现同一水平面内钢绞线的传输，又能实现不同水平面内钢绞线的传输。如图1中的方式将钢丝绳和卷扬机连接成稳定的动力输出系统；利用滑轮实现回路的转向和闭合。传输回路是整个敷设系统的核心，传输回路各个部件的名称和功能如下：
1）单架结构设计制造：主要用来提供固定（DEADMEN）一端的单面滑轮固定点，改变回路的行走方向。单架必须具有足够的强度来承受钢绞线传输过程中钢丝绳对单架的拉力。单架结构提供两个单面滑轮固定点，当所传输钢绞线在同一水平面内时，只需要使用其中一个固定点，将回路连接成横向传输工况。当所传输钢绞线不在同一个平面内时，使用两个固定点，将回路连接成纵向传输工况。在现场使用过程中应根据实际情况设计具体结构形式，任何能够实现单架结构功能的结构物在不影响其自身功能的情况下，都可以作为单架使用。比如：在荔湾3-1导管架的钢绞线敷设过程中，使用固定（DEADMEN）作为单架结构。
五、标准化
获得已获得国家专利2项，《大型结构物拖拉用钢绞线敷设装置》 专利号201310068608.3和《单向自锁装置》专利号：201310068634.6；
应用于后续项目，不断完善：机械化装置今后应用于公司大型结构物牵引装船钢绞线敷设项目施工中，将不断的继续优化改进。
六、结论
经过一次又一次创新、优化，克服一个又一个难题，进行了多次设计优化和模拟现场实际拖拉敷设钢绞线施工进行试验，成功了设计制制大型结构物拖拉用钢绞线敷设机械化装置。
今后，通过在不同项目上的施工作业，不断完善机械化敷设机械化装置系统，使之标准化，形成公司甚至行业工法，应用于整个海洋石油工程行业，为不断提升敷设钢绞线效率及施工安全提供保障，同时为公司获得更多的核心专利技术，提升公司在建造超大型结构物及海上安装施工技术等领域的国际知名度。
深基坑支护结构设计要点问题研究
章昉
南京金海设计工程有限公司 江苏南京 210000
摘要：近年来，深基坑在建筑工程施工中应用的范围较广，由于其具有复杂、多变性，所以在施工方案考虑不周，极易导致突发问题发生，给财产和人员安全带来较大的威胁。所以需要加强对深基坑技术的研究力度，确保技术能够得以不断完善，更好的适应当前现代化经济发展的需求。
关键词：深基坑支护；结构设计；要点分析
1 深基坑支护工程特点
1.1深基坑支护工程是风险性较大的临时工程，具有较强的事故率。深基坑工程一般都是临时工程，安全储备相对较小，造成价较高，不确定因素较多，建设单位往往不愿投入较多的资金，因此风险性较大。深基坑工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨，周边堆载，振动等许多不利条件，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。
1.2深基坑支护工程具有很强的差异性和个性。地质和水文地质条件的不同，自然条件的差别，都会造成基坑支护工程的差异性，即使是同一个城市，不同区域也有差异。同时，深基坑支护工程还与基坑相邻建筑物，构筑物及市政地下管网的位置，抵御变形的能力以及周围场地条件有关，使得每个基坑都要根据具体情况具体分析，进行专门设计。
1.3基坑工程具有很强的综合性。深基坑支护工程是岩土工程，结构工程及施工技术相互交叉的学科，是多种复杂因素相互影响的系统工程，它涉及土力学中强度（或称稳定）、变形和渗流水3个基本课题，三者需要综合处理。有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾，有的土中渗流引起土破坏是主要矛盾，有的基坑周围地面变形是主要矛盾。
2 深基坑支护结构设计要点
2.1 基坑围护结构做法（SMW工法）
1）三轴水泥搅拌帷幕的止水性能是本基坑成败的关键，必须切实做好。本工程要求施工机具采用日本进口的搅拌头。
2）本工程止水帷幕采用Φ850@600三轴水泥搅拌桩，水泥搅拌桩采用全断面套打法施工。
3）水泥搅拌桩采用P42.5级硅酸盐水泥，水泥掺量为20%，水灰比1.5-1.8，水泥应干燥，无结块，水泥内掺1.5%生石膏和0.15%SN201-A型固化剂；拌制后的水泥浆液因故搁置2h以上的，应做废浆处理。
4）水泥搅拌桩28d无侧限抗压强度不低于0.8MPa，成桩过程中应控制钻具下沉及提升速度，并保持匀速下沉与匀速提升，避免形成 孔内负压。一般下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于1.5m/min；桩体施工应保持连续性，相邻桩施工间隔不得超过12h，如因特殊原因不能避免，应标记在案，并采取补强措施。施工过程中必须对基坑周边沉降及水平位移进行监测，根据监测资料合理控制搅拌头的压入阻力、注浆速度及注浆压力。
5）搅拌桩成桩应均匀、持续、无颈缩和断层，严禁在提升喷浆过程中断浆，特殊情况造成断浆应重新成桩施工。水泥搅拌桩和内插型钢垂直偏差不大于1/200，插入前须在型钢表面涂抹减摩剂，搅拌桩制作后应立即插入型钢，一般间隔不应超过1h，型钢定位误差不大于30㎜，底部标高误差不大于20㎝，垂直度偏差不大于1%。
6）内插型钢采用Q235B，采用整材，接头采用坡口焊接等强度焊接，焊缝的形式和要求应遵照《建筑钢结构焊接技术规程》的有关规定，焊缝质量等级不应低于二级，单根型钢的接头位置应相互错开，错开间距不应小于1M，且型钢接头距离基坑底面不宜小于2M。
7）水泥搅拌桩的桩身强度宜采用浆液试块强度试验确定，浆液试块强度试验应取刚搅拌完成尚未凝固的水把土搅拌桩浆液制作试块，每台班应抽检1根桩，每根桩不应少于2个取样点，每个取样点应制作3件试块，取样点应设置在基坑坑底以上1M以上范围内。
2.2 内支撑体系做法
1）压顶梁及支撑均采用现浇钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C30。H型钢穿过压顶梁，并高出压顶梁面0.5M。
2）支撑梁的垫层采用80厚C15素混凝土再加铺隔离油毛毡一层，土方开挖后应及时、彻底凿除垫层。
3）竖向立柱上部采用井字型钢构柱，下部尽可能利用工程桩（钻孔灌注桩），其余采用新增？800钻孔灌注桩（混凝土强度等级为C25，技术要求同工程桩），钢构架角钢为Q235钢，焊条E43，缀板与角钢的焊接采用围焊，焊缝高度大于8mm。钢构架上部伸入支撑 500mm，下部插入钻孔灌注桩内2500mm。竖向立柱施工时先钻孔至设计标高，放入钢筋笼和预制的钢构架（钢构架与钢筋笼焊接），然后浇注混凝土。
4）钢构柱穿地下室底板处应设置止水片，止水片需在土方开挖结束后，地下室底板浇筑混凝土之前施工，止水片设置在地下室底板厚度 的1/2处，止水片与角钢、止水片之间均采用焊接。
5）钢构柱的四根角钢需接长时，接头可采用剖口熔透焊，角钢之间的接头应相互错开，间距不小于500mm。
6）若地梁或支撑钢筋较多难以穿越钢构柱时，可在角钢上开孔，同一根角钢开孔的面积应小于角钢截面的30%。
3 深基坑设计中关键问题分析
3.1关于土压力计算参数问题
重力密度、内磨擦角Ψ、粘聚力C，是计算土压力时的重要参数，这些参数均是由工程地质勘察所提供的。《工业与民用建筑工程地质勘察规范》T规定了工程地质勘察分为3个阶段：选址勘察、初步勘察、详细勘察。这3项勘察是以选址和为建筑物基础设计与处理提供资料为目的的。目前，人们进行深基坑支护结构设计时所用的土压力参数也均是来自“详细勘察”（或初步勘察）报告之中。而“详细勘察”的布点一般均在建筑物基础周边线以内，而深基坑支护结构承受的主动土压力是来自建筑基础周边线以外的土体。因此用“详细勘察”所提供的土压力参数做为深基坑支护结构设计的依据是不充分的，尤其是在地质条件复杂的场地中更是如此。
3.2关于环梁内的弯矩问题
从目前发表的有关工程实侧的总结看，尚未见对环梁内弯矩进行监测取得的资料披露。而使用微机进行计算的结果表明，环梁内的弯矩是不可忽略的，如我们对某12m 槽深，采用双层环梁（眼镜形）的支护结构进行计算的结果显示，第二道环梁内最大弯矩达376kN/m，产生弯矩的部位在支撑杆（沿环梁外侧间距6.6m）与环梁相交的结点处，对截面1600mm×800mm 的环梁使用上述弯矩进行配筋达18Φ25 钢筋，以至截面双排布置。可见弯矩之大而不可忽略。
4 结语
就目前城市建设发展的速度而言，基坑工程将面对着更多未知的挑战和机遇。基坑支护方案的选择至关重要，不仅影响着施工进度、质量等，不恰当的支护方案也将造成很大的浪费和隐患。不同的支护方案适用于不同工况下的基坑，应灵活采用各种支护结构形式的长处，交互选用设计，才能达到更好地效果。
参考文献
[1]孙广忠.工程地质与地质工程.北京：地震出版社，1993.
[2]高浪.深基坑开挖土钉墙支护性状分析.浙江大学硕士学位论文，1998.
[3]陈忠汉.程丽萍.深基坑工程.机械工业出版社，北京：1999
论文作者:王介法
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/26
标签：基坑论文; 工程论文; 结构论文; 深基坑论文; 弯矩论文; 钢绞线论文; 回路论文; 《建筑学研究前沿》2017年第15期论文;