CN102691313B - 沉管底端胶囊充水式精调系统及其调节工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沉管底端胶囊充水式精调系统及其调节工艺，该系统包括控制系统和机械系统，机械系统包括液压泵站、配重箱和轨道，轨道上设置有水平定位机构，水平定位机构包括底板和水平定位千斤顶，水平定位千斤顶的一端与配重箱连接；底板上安装有滑槽和水平横移千斤顶，滑槽内放置有顶升纠偏箱，该顶升纠偏箱内设置有垂直顶升机构，水平横移千斤顶的一端与顶升纠偏箱连接；垂直顶升机构包括充水胶囊和放置在充水胶囊上部的顶升盖板，充水胶囊放置在顶升纠偏箱内。本发明精调系统采用充水胶囊作为顶升元件，重量轻、受力均匀，具有自动顶升纠偏功能，造价低，便于就位，省时省力，安装精度准确，受波浪、水流、风等自然条件影响小，稳定性高。
Description
技术领域
本发明涉沉管隧道施工技术，具体地说，涉及一种沉管隧道施工过程中沉管纠偏底端调节系统及其调节工艺。
背景技术
沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面(河面)现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。目前，沉管隧道施工过程中，为了提高沟槽底面的平整性，绝大多数建成的水底隧道均采用垫平的方法。其中，早期大多采用的垫平方法为一种在管段沉放之前先铺砂石作为垫层的先铺法，它是在作业船上通过卷扬机和钢索操纵特制的刮铺机或钢犁，沿着沟槽底面两侧设置的、具有规定标高和坡度的导轨，将放下的垫料往复刮平，该法缺点较多；另一种垫平的方法为后填法，即先将管段沉放在沟槽底上的临时支座上，并使管底形成一定的空间(管段底板内预设液压千斤顶，在定位时可以顶向支座，调节管段高程)，随后用垫层材料充填密实。上述两种方法中，处理沉放管段基础的目的是使沟槽底面平整，而不是为了提高地基的承载力，在水下开挖的沟槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放后会因地基受力不均匀而导致局部破坏，或因不均匀沉陷而开裂。
适合于沉管法施工的主要条件是：水道河床稳定和水流并不过急。在水深大、沉管长宽比大时，需要明显增大千斤顶配置，通常采用沉放驳辅助提供向上吊力以减小沉管对基床摩擦力，通过沉放驳辅助安装对波高要求比较严格，一般作业波高要求≤0.4m。目前，采用沉放驳辅助安装的案例只有釜山-巨济沉管隧道和厄勒海峡沉管隧道，其中，釜山-巨济沉管隧道对作业波高要求≤0.4m；厄勒海峡沉管隧道施工中，从地图可以看出，施工现场四周形成了掩护，海况较好。而对于波高要求大于0.4m时，由于受波浪、水流、风等自然条件的影响，采用沉放驳辅助安装时，吊力变化幅度很大，对安装控制影响较大，千斤顶推力大，控制困难，且安装精度不准确，需要时间进行调整，费时费力。
发明内容
本发明针对现有沉管隧道施工过程中沉管安装时受波浪、水流、风等自然条件影响存在的推力大、控制困难、费时费力等上述问题，提供了一种沉管底端胶囊充水式精调系统及其调节工艺，该系统使用时位于待安装沉管尾部底端，具有自主顶升纠偏的功能，适用于沉管隧道施工时的沉管纠偏。
本发明的技术方案是：一种沉管底端胶囊充水式精调系统，该系统包括控制系统和机械系统，机械系统包括液压泵站、配重箱和安装在配重箱一侧的轨道，轨道上设置有可沿轨道运行的水平定位机构，该水平定位机构包括安装在轨道上的底板和安装在底板上的水平定位千斤顶，水平定位千斤顶的一端与配重箱连接；底板上安装有滑槽和水平横移千斤顶，滑槽内放置有顶升纠偏箱，该顶升纠偏箱内设置有垂直顶升机构，水平横移千斤顶一端固定在底板上，另一端与顶升纠偏箱连接；水平横移千斤顶设置有两个，两个水平横移千斤顶分别设置在顶升纠偏箱的两端，每个水平横移千斤顶均一端固定在设置在底板上的顶推基座上，一端与顶升纠偏箱连接；垂直顶升机构包括充水胶囊和放置在充水胶囊上部的顶升盖板，充水胶囊放置在顶升纠偏箱内。
优选的是，充水胶囊的两端均设置有加强角。
优选的是，底板的两侧均安装有浮箱。
优选的是，顶升盖板的顶部镶嵌有橡胶板。
本发明的另一目的在于提供了一种沉管底端纠偏工艺，采用沉管底端胶囊充水式精调系统进行纠偏，其纠偏工艺步骤为：
(1)基础要求：沉管底端胶囊充水式精调系统的液压泵站和控制系统都位于潜水起重船上，该系统机械系统基础需要将待安装沉管尾部碎石基础设置为比基床整平标高低70cm，轴线长度为5m，沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统进入沉管底端部分高度为56cm，便于机械系统就位。
(2)轴线复测：沉管水力压接完成后，打开钢封门测量孔进行贯通测量。
(3)沉放、就位：沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统沉放通过吊架固定，吊架长度25m，在沉放平移时与通道边墙接触限位；沉放时，通过安装在机械系统上的测量仪测量与钢封门之间的距离，当距离沉管端部2m处着床，然后再吊起距基床1m，通过预设在沉管端部的钢丝绳拉动沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统贴紧沉管端部，然后再落下着床，利用沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统自身的水平定位千斤顶顶推底板，将顶升纠偏箱推入待安装沉管底部就位。
(4)沉管顶升：对充水胶囊充水，充水胶囊顶升抬高顶升盖板，消除顶升盖板与待安装沉管的间隙，使顶升盖板的上部与待安装沉管的底部紧密接触，并继续对充水胶囊进行充水，顶升盖板将待安装沉管抬高到指定高度，保持水压。
(5)沉管纠偏：同时启动两个水平横移千斤顶，顶推顶升纠偏箱纠偏，实现沉管双向纠偏操作。
(6)实时监测：纠偏操作期间利用全站仪通过测量孔观测沉管尾端纠偏情况和尾端顶升高度。
(7)设备移出：纠偏到位后，锁定水平横移千斤顶，缓慢泄压充水胶囊压力，沉管下降着床，启动水平定位千斤顶将顶升纠偏箱拉出沉管底部，完成沉管纠偏，此时，沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统退出沉管底部，利用起重设备将沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统吊至指定位置。
优选的是，步骤(3)中，沉放就位时，顶升纠偏箱处于中间状态，在顶升前通过水平横移千斤顶将顶升纠偏箱推动至纠偏的一端，保持水平横移千斤顶纠偏量在10-20cm之间，重复上述步骤。
本发明的有益效果是：本发明胶囊充水式精调系统结构简单合理、安全可靠，采用充水胶囊作为顶升元件，重量轻、受力均匀，对基床压力均匀；采用水平顶推千斤顶就位，通过对胶囊充水实现对待安装沉管的顶升，并通过水平横移千斤顶实现待安装沉管的纠偏功能，造价低，便于就位；本发明胶囊充水式纠偏精调系统设置有控制系统，整个过程自动完成，操作方便，省时省力，安装精度准确，受波浪、水流、风等自然条件影响小；在纠偏完成后，可直接卸载锲体式纠偏精调系统，稳定性高。
附图说明
附图1为本发明具体实施例机械系统沉放就位时的初始状态侧面结构示意图。
附图2为本发明具体实施例机械系统顶升沉管纠偏时的状态结构示意图。
附图3为本发明具体实施例机械系统沉放就位时的初始状态平面结构示意图。
附图4为本发明具体实施例机械系统沉放顶推就位时的状态结构示意图。
附图5-8为本发明具体实施顶升纠偏过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
一种沉管底端胶囊充水式精调系统，该系统包括控制系统和机械系统，机械系统包括液压泵站、配重箱1和安装在配重箱1一侧的轨道2，轨道2上设置有可沿轨道2运行的水平定位机构，该水平定位机构包括安装在在轨道2上的底板3和安装在底板3上的水平定位千斤顶4，水平定位千斤顶4的一端与配重箱1连接；底板3的两侧均安装有浮箱11，用于减小系统的水下重量，便于就位。底板3上安装有滑槽和水平横移千斤顶5，滑槽内放置有顶升纠偏箱6，该顶升纠偏箱6内设置有垂直顶升机构，水平横移千斤顶5设置有两个，两个水平横移千斤顶5分别设置在顶升纠偏箱6的两端，每个水平横移千斤顶5均一端固定在设置在底板3上的顶推基座7上，一端与顶升纠偏箱6连接。垂直顶升机构包括放置在顶升纠偏箱6内的充水胶囊8和放置在充水胶囊8上部的顶升盖板9，充水胶囊8的两端均设置有加强角10，顶升盖板9的顶部镶嵌有橡胶板，用于增大顶部盖板9与待安装沉管底部的摩擦系数。
其纠偏工艺步骤如下：
(1)基础要求：沉管底端胶囊充水式精调系统的液压泵站和控制系统都位于潜水起重船上，该系统机械系统基础需要将待安装沉管尾部碎石基础比基床整平标高低70cm，轴线长度为5m，沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统进入沉管底端部分高度为56cm，便于机械系统就位。
(2)轴线复测：沉管水力压接完成后，打开钢封门测量孔进行贯通测量。
(3)沉放、就位：沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统沉放通过吊架固定，吊架长度25m，在沉放平移时与通道边墙接触限位；沉放时，通过安装在机械系统上的测量仪测量与钢封门之间的距离，当距离沉管端部2m处着床，然后再吊起距基床1m，通过预设在沉管端部的钢丝绳拉动沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统贴紧沉管端部，然后再落下着床，利用沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统自身的水平定位千斤顶顶推底板，将顶升纠偏箱推入待安装沉管底部就位；沉放就位时，顶升纠偏箱处于中间状态，在顶升前通过水平横移千斤顶将顶升纠偏箱推动至纠偏的一端，保持水平横移千斤顶纠偏量在10-20cm之间，重复上述步骤。
(4)沉管顶升：对充水胶囊充水，充水胶囊顶升抬高顶升盖板，消除顶升盖板与待安装沉管的间隙，使顶升盖板的上部与待安装沉管的底部紧密接触，并继续对充水胶囊进行充水，顶升盖板将待安装沉管抬高到指定高度，保持水压。
(5)沉管纠偏：同时启动两个水平横移千斤顶，顶推顶升纠偏箱纠偏，实现沉管双向纠偏操作。
(6)实时监测：纠偏操作期间利用全站仪通过测量孔观测沉管尾端纠偏情况和尾端顶升高度。
(7)设备移出：纠偏到位后，锁定水平横移千斤顶，缓慢泄压充水胶囊压力，沉管下降着床，启动水平定位千斤顶将顶升纠偏箱拉出沉管底部，完成沉管纠偏，此时，沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统退出沉管底部，利用起重设备将沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统吊至指定位置。
以上具体实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种沉管底端胶囊充水式精调系统，其特征在于：该系统包括控制系统和机械系统，机械系统包括液压泵站、配重箱和安装在配重箱一侧的轨道，轨道上设置有可沿轨道运行的水平定位机构，该水平定位机构包括安装在轨道上的底板和安装在底板上的水平定位千斤顶，水平定位千斤顶的一端与配重箱连接；底板上安装有滑槽和水平横移千斤顶，滑槽内放置有顶升纠偏箱，该顶升纠偏箱内设置有垂直顶升机构，水平横移千斤顶一端固定在底板上，另一端与顶升纠偏箱连接；所述水平横移千斤顶设置有两个，两个水平横移千斤顶分别设置在顶升纠偏箱的两端，每个水平横移千斤顶均一端固定在设置在底板上的顶推基座上，一端与顶升纠偏箱连接；垂直顶升机构包括充水胶囊和放置在充水胶囊上部的顶升盖板，充水胶囊放置在顶升纠偏箱内。
2.如权利要求1所述的沉管底端胶囊充水式精调系统，其特征在于：充水胶囊的两端均设置有加强角。
3.如权利要求1所述的沉管底端胶囊充水式精调系统，其特征在于：底板的两侧均安装有浮箱。
4.如权利要求1至3任意一项所述的沉管底端胶囊充水式精调系统，其特征在于：顶升盖板的顶部镶嵌有橡胶板。
5.一种沉管底端纠偏工艺，其特征在于：采用权利要求1所述的沉管底端胶囊充水式精调系统进行纠偏，其纠偏工艺步骤为：
(1)基础要求：沉管底端胶囊充水式精调系统的液压泵站和控制系统都位于潜水起重船上，该系统机械系统基础需要将待安装沉管尾部碎石基础设置为比基床整平标高低70cm，轴线长度为5m，沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统进入沉管底端部分高度为56cm，便于机械系统就位；
(2)轴线复测：沉管水力压接完成后，打开钢封门测量孔进行贯通测量；
(3)沉放、就位：沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统沉放通过吊架固定，吊架长度25m，在沉放平移时与通道边墙接触限位；沉放时，通过安装在机械系统上的测量仪测量与钢封门之间的距离，当距离沉管端部2m处着床，然后再吊起距基床1m，通过预设在沉管端部的钢丝绳拉动沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统贴紧沉管端部，然后再落下着床，利用沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统自身的水平定位千斤顶顶推底板，将顶升纠偏箱推入待安装沉管底部就位；
(4)沉管顶升：对充水胶囊充水，充水胶囊顶升抬高顶升盖板，消除顶升盖板与待安装沉管的间隙，使顶升盖板的上部与待安装沉管的底部紧密接触，并继续对充水胶囊进行充水，顶升盖板将待安装沉管抬高到指定高度，保持水压；
(5)沉管纠偏：同时启动两个水平横移千斤顶，顶推顶升纠偏箱纠偏，实现沉管双向纠偏操作；
(6)实时监测：纠偏操作期间利用全站仪通过测量孔观测沉管尾端纠偏情况和尾端顶升高度；
(7)设备移出：纠偏到位后，锁定水平横移千斤顶，缓慢泄压充水胶囊压力，沉管下降着床，启动水平定位千斤顶将顶升纠偏箱拉出沉管底部，完成沉管纠偏，此时，沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统退出沉管底部，利用起重设备将沉管底端胶囊充水式精调系统的机械系统吊至指定位置。
6.如权利要求5所述的沉管底端纠偏工艺，其特征在于：步骤(3)中，沉放就位时，顶升纠偏箱处于中间状态，在顶升前通过水平横移千斤顶将顶升纠偏箱推动至纠偏的一端，保持水平横移千斤顶纠偏量在10-20cm之间，重复上述步骤。
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