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1 沉箱工法概述1

1.1 沉箱定义与分类1

1.2 开口沉箱工法1

1.2.1 工法概述1

1.2.2 开口沉箱中的挖排土2

1.3 气压沉箱工法2

1.3.1 工法概述2

1.3.2 气压沉箱工法与开口沉箱工法的比较4

2 气压沉箱工法的发展历程7

2.1 气压沉箱的雏形——潜水钟7

2.2 工法的诞生7

2.2.1 气压挖掘工法的起源7

2.2.2 19世纪美国的大型桥梁基础8

2.2.3 19世纪欧洲的沉箱工程9

2.2.4 摩天大楼的建设热潮10

2.3 欧美气压沉箱工法的衰退10

2.3.1 长大型钢材的批量生产10

2.3.2 金门大桥沉箱基础施工的失败11

2.3.3 德国的气压沉箱工程11

2.4 日本气压沉箱工法的早期应用11

2.5 气压沉箱技术在日本的改良历程14

3 气压沉箱的特点及设计18

3.1 气压沉箱的特点18

3.1.1 沉箱箱体构造18

3.1.2 气压调节与换气18

3.1.3 气压与水压单位19

3.1.4 气压沉箱的下沉原理19

3.1.5 挖排土下沉过程中气压沉箱的不稳定性21

3.2 气压沉箱箱体22

3.2.1 箱体构成22

3.2.2 刃脚与工作室顶板23

3.2.3 顶板24

3.3 气压沉箱的设计26

3.3.1 设计与施工的关系26

3.3.2 沉箱设计步骤26

4 气压沉箱施工用机械设备29

4.1 概述29

4.2 送气设备30

4.2.1 空气压缩机30

4.2.2 空气压缩机附属设备33

4.2.3 送气系统35

4.2.4 气闸室与出入竖井36

4.3 电气及通信设备41

4.3.1 供电设备41

4.3.2 气压沉箱内部电路布置42

4.3.3 通信设备43

4.4 沉箱水上施工设备44

4.4.1 筑岛或围堰内填土的就位方式44

4.4.2 沉箱漂浮拖曳施工方法44

4.4.3 起重船吊运方式45

4.4.4 栈桥和栈台45

5 气压沉箱挖排土用机械设备47

5.1 概述47

5.1.1 挖排土作业的重要性47

5.1.2 工作室内开挖机械化及经济效果47

5.1.3 工作室内履带式挖掘机47

5.1.4 沉箱挖掘机48

5.2 远程操作无人挖掘系统51

5.2.1 大气压环境密封舱内远程操控沉箱挖掘机51

5.2.2 地面远程操作沉箱挖掘机52

5.3 排土系统54

5.3.1 概述54

5.3.2 连续排土方法55

5.3.3 土桶和材料气闸室55

5.3.4 土砂自动装入装置56

5.3.5 土桶吊出装置58

5.3.6 排土作业自动化59

5.4 施工监测管理62

5.4.1 监测装置62

5.4.2 自动监测管理系统62

6 气压沉箱施工方法63

6.1 陆上气压沉箱施工工艺63

6.1.1 总体施工流程63

6.1.2 就位地基处理63

6.1.3 沉箱就位64

6.1.4 沉箱结构浇筑68

6.1.5 沉箱设备安装的顺序和方法70

6.2 水中沉箱施工工艺72

6.2.1 人工筑岛就位72

6.2.2 人工围堰地基内就位74

6.2.3 单排钢板桩圆形围护75

6.2.4 沉箱水底就位76

6.2.5 栈桥和栈台77

6.2.6 沉箱钢壳水上搬运78

6.2.7 沉箱设备安装与水中下沉78

6.3 下沉挖掘施工79

6.3.1 沉箱下沉的不稳定性79

6.3.2 沉箱下沉的姿态控制80

6.3.3 黏性土层开挖83

6.3.4 砂质土层开挖83

6.3.5 含砾石、石块地层开挖84

6.3.6 岩石地层开挖85

6.3.7 沉箱助沉86

6.3.8 减压下沉中的土体隆起87

6.3.9 减压下沉产生的流砂现象89

6.3.10 沉箱漏气的防止90

6.3.11 下沉挖掘中不利影响的防护及处理90

6.3.12 排土作业91

6.3.13 下沉挖掘的最后阶段92

6.4 下沉挖掘结束后的作业92

6.4.1 平板载荷试验92

6.4.2 沉箱工作室内机械设备的拆除94

6.4.3 工作室内混凝土充填94

6.4.4 沉箱施工设备的拆除95

6.4.5 上部施工临时用挡墙施工95

6.4.6 顶板施工96

7 气压沉箱施工调查与规划管理97

7.1 施工前调查97

7.1.1 调查目的97

7.1.2 地质调查98

7.1.3 气象、水文及水利状况调查100

7.1.4 周边环境调查100

7.1.5 作业环境调查100

7.2 施工计划101

7.2.1 设备安装计划101

7.2.2 工程计划101

7.2.3 机械设备计划103

7.2.4 材料和劳务计划107

7.3 高气压作业的安全卫生107

7.3.1 减压病发生原因及其症状107

7.3.2 高气压作业安全卫生规则108

7.3.3 高气压作业安全卫生规则的主要规定109

7.3.4 高气压作业必要的总时间109

7.3.5 减压病治疗110

7.3.6 缺氧空气产生机理110

7.3.7 缺氧病及其预防措施111

7.3.8 其他各类灾害的预防措施113

7.4 施工管理114

7.4.1 安全卫生管理114

7.4.2 机械设备和气压调节管理114

7.4.3 量测管理115

7.4.4 自动监测管理115

8 工程实例117

8.1 日本最早的气压沉箱工程——隅田川永代桥基础117

8.1.1 工程概述117

8.1.2 工程施工117

8.2 万代桥气压沉箱基础122

8.2.1 工程概述122

8.2.2 沉箱基础施工122

8.2.3 新潟地震与万代桥基础123

8.3 经受住阪神淡路大地震考验的气压沉箱基础123

8.3.1 山阳新干线神崎川桥梁基础123

8.3.2 沉箱基础的设计与施工123

8.3.3 抗震性良好的沉箱基础127

8.4 大阪港大桥南港气压沉箱基础127

8.4.1 工程概述127

8.4.2 地基改良及施工临时设备128

8.4.3 沉箱施工133

8.5 世界上最大的气压沉箱——东京港联络桥基础140

8.5.1 工程概述140

8.5.2 沉箱锚锭基础140

8.5.3 海底地基141

8.5.4 海底地基改良142

8.5.5 栈桥及栈台的架设142

8.5.6 沉箱工程施工用设备及再压室144

8.5.7 沉箱钢壳制作145

8.5.8 沉箱钢壳沉设146

8.5.9 沉箱下沉作业控制146

8.5.10 下沉挖掘148

8.5.11 无人挖掘系统的首次使用150

8.5.12 降水工法的并用150

8.5.13 泥岩层的开挖150

8.5.14 下沉挖掘结束151

8.5.15 下沉精度及沉箱病发生率152

8.5.16 工作室内混凝土充填及沉箱顶板的浇筑153

8.6 千叶盾构隧道工作竖井气压沉箱153

8.6.1 地面远程操控工作室内挖掘153

8.6.2 圆环形土砂自动装入装置154

8.6.3 千叶竖井沉箱下沉挖掘154

8.7 其他工程实例156

参考文献158