CN103912017B - 一种用于沉管隧道的纠偏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于沉管隧道的纠偏方法，所述纠偏方法包括将千斤顶组安装在接合腔内的步骤；控制千斤顶组顶推待调整管节直至完成的步骤；将沉管两侧回填的步骤；卸载千斤顶组的顶推力的步骤；拆除千斤顶组的步骤。本发明采用上述步骤；千斤顶组安装在接合腔内，对沉管进行腔内精调纠偏，可减小沉管在水下的纠偏难度，降低了施工成本，提高了纠偏精度；可实现向接合腔内充气，使接合腔内的总压力基本等于待调整管节管外水压和管底与基床摩擦力的总和，从而使待调整管节处于动静临界状态；只需用较小尺寸的千斤顶组对沉管施加一个相对小的顶推力就可实现纠偏，有效减小了千斤顶组的尺寸，可与接合腔相对较小的空间相适应。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于沉管隧道的纠偏方法，尤其涉及一种在各沉管沉管间的接合腔内对沉管的尾端进行精调纠偏的方法。
背景技术
目前，公路海底隧道是由多个沉管连接而成，沉管的体积和重量相当大，一般其长度大约100-200米，沉管安装在预先铺设好的基床上。各沉管的对接端安装有GINA止水带，GINA止水带起到密封的作用，各个沉管在下沉及对接过程中两端均有端封门密封，对接完成后，两相邻沉管之间的两端封门与所述GINA止水带形成接合腔。沉管对接完成后，虽然接合腔已经密封好，但是新沉放沉放的沉管的尾端可能存在轴线偏差，当偏差超过允许值时，就需要对新沉放的沉管进行纠偏。现有一种典型的纠偏方式是管外纠偏，即在沉管的外端施力进行纠偏。由于沉管的体积大，重量大，外力进行纠偏对于纠偏设备的要求较高，而且水中作业的难度大。因此，针对以上不足，本发明急需提供一种新的用于沉管隧道的纠偏方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于沉管隧道的纠偏方法，该纠偏方法利用千斤顶组在接合腔内对待调整管节施加作用力，以实现对沉管的精调纠偏。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于沉管隧道的纠偏方法，所述纠偏方法包括以下步骤：
S1、将千斤顶组安装在接合腔内的步骤；
S2、控制千斤顶组将待调整管节顶推到位的步骤；
S3、卸载千斤顶组的顶推力的步骤；
S4、拆除千斤顶组的步骤。
所述步骤S1还包括如下步骤：
在待调整管节的顶推位置安装千斤顶组的步骤；
在待调整管节的限位位置安装限位装置的步骤。
所述步骤S2还包括如下步骤：
设定千斤顶组顶推行程的步骤；
千斤顶组对待调整管节的顶推位置进行顶推的步骤；
同时限位装置对待调整管节的限位位置进行限位的步骤。
所述步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：
在待调整管节内进行二次贯通测量，并根据测量数据判断是否需要再次纠偏的步骤；
若需要再次纠偏，则上报测量数据，并在计算出千斤顶组的顶推行程后返回步骤S2的步骤；
否则进行步骤S3。
所述步骤S1与步骤S2之间还包括如下步骤：
将空气压缩装置与接合腔连接的步骤；
根据计算的压力值，控制空气压缩装置向接合腔内充气，直至所述待调整管节处于动静极限状态的步骤。
所述步骤S3中还包括卸载接合腔内气压至常规状态的步骤。
所述步骤S4中还包括拆除空气压缩装置的步骤。
在所述步骤S1之前还包括纠偏作业前的调测准备步骤。
纠偏作业前的调测准备步骤包括以下步骤：
在沉管内进行贯通测量，并根据测量数据判断是否需要纠偏的步骤；
若需要纠偏，则上报测量数据；并计算出千斤顶组的顶推行程的步骤；
准备所需纠偏设备的步骤；
使纠偏作业满足施工作业窗口限制条件的步骤。
所述的限位装置是一个可用来限位的千斤顶组。
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
1、本发明采用控制千斤顶组将待调整管节顶推到位的步骤；千斤顶组安装在接合腔内，对沉管进行腔内精调纠偏，可有效的减小沉管在水下的纠偏难度，施工过程简单、安全，降低了施工成本，提高了纠偏精度。
2、本发明采用将空气压缩装置与接合腔连接的步骤；可实现向接合腔内充气，使接合腔内的总压力基本等于待调整管节管外水压力和管底与基床摩擦力的总和，从而使待调整管节处于动静临界状态；此时，只需用较小尺寸的千斤顶组对沉管施加一个相对小的顶推力就可实现纠偏，有效减小了千斤顶组的尺寸，使千斤顶组可与接合腔相对较小的空间相适应；节省了成本，提高了效率。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明未纠偏时沉管受力示意图；
图3是本发明加压后的沉管受力示意图；
图4是本发明纠偏后的沉管受力示意图。
具体实施方式
参见图1所示，本发明的一种用于沉管隧道的纠偏方法，所述纠偏方法包括以下步骤：
一、在进行纠偏作业前需要做以下调测准备工作：
1、测量人员在沉管内进行贯通测量，并记录沉管尾端偏差值，根据沉管尾端偏差值与偏差允许值进行比对，来判断是否需要进行纠偏；
2、当偏差值超出允许偏差的范围时，则需要纠偏；
3、将偏差值上报，并根据偏差值计算出千斤顶组所需的顶推行程；
4、准备所需的纠偏设备；
5、使纠偏作业满足施工作业窗口限制条件的步骤。
本发明所需的纠偏设备包括千斤顶组和空气压缩装置；所述千斤顶组连有油路控制系统，所述空气压缩装置包括空气压缩机、管路及控制端。
本实施例中所述作业窗口是指在一个连续的时段内，水文、气象条件满足纠偏作业要求，可通过预报监测系统实时监控纠偏作业工程区内的环境变化。
本实施例所述贯通测量是指，进行光学贯通测量，以确定获得管节尾端的轴线偏差，若待安装管轻微偏离，则需要进行本实施例所述的纠偏作业，对其进行校正。
本实施例所述允许偏差的范围是指待调整管节的尾端安装轴线与设计轴线间偏差不大于50mm。
二、纠偏作业步骤：
1、千斤顶组安装在接合腔内，将千斤顶组与待调整管节的顶推位置对应安装；
2、在待调整管节的限位位置安装限位装置；
3、将空气压缩装置与接合腔连接；
4、根据压力传感器测量的GINA止水带压缩反力、沉管外水压及沉管与基床的摩擦力，通过计算公式得出需要向接合腔内施加的气压值，将该气压值输入空气压缩装置的控制端，通过控制端控制空气压缩装置向接合腔内充气，直至所述待调整管节处于动静极限状态；
5、先在千斤顶组的控制系统内设定千斤顶组的顶推行程；
6、千斤顶组对待调整管节的顶推位置进行顶推；
7、限位装置对待调整管节的限位位置进行限位；控制千斤顶组将待调整管节顶推到位；
8、在沉管内进行二次贯通测量，并根据测量所得的待调整管节尾端偏差值判断是否需要再次纠偏；
9、若需要再次纠偏，则上报偏差值，并在计算出千斤顶组的顶推行程后，再次控制千斤顶组将待调整管节顶推到位；
10、若不需要纠偏，则将沉管两侧锁定回填；
11、卸载接合腔内气压至常规状态；
12、卸载千斤顶组的顶推力；
13、拆除千斤顶组和空气压缩装置。
本实施例所述沉管在指定位置沉放、水力压接完成后，通过贯通测量，如新安装的管节尾端偏差超过允许值，则需要纠偏；本发明采用了沉管纠偏内调法；即通过在已安沉管和待调整管节结合腔安装千斤顶组（纠偏一侧安装顶推千斤顶组，不纠偏一侧安装限位千斤顶组），启动油泵，使得待调整管节尾端实现纠偏的方法。
鉴于目前两沉管结合腔的距离较窄，大尺寸千斤顶无法安装，为了节省作业空间，加快作业效率，同时尝试新工艺、新技术，现采用管内水压、气压对需要调整的沉管进行辅助纠偏；海底基床沉放33根沉管。
本实施例中根据贯通测量结果确定待调整管节端面的顶推位置和限位位置；本实施例中所述的接合腔由已安装管节、待调整管节以及两沉管间的GINA止水带组成。本实施例中所述的限位装置是一个可用来限位的千斤顶组；本实施例中所述的千斤顶组包括多个呈竖直排列的液压千斤顶。该千斤顶组的伸缩杆与所述待调整管节的端面铰接。本发明中所说的贯通测量数据主要是指测量所得的待调整管节尾端偏差值。
本发明采用控制千斤顶组将待调整管节顶推到位的步骤；千斤顶组安装在接合腔内，对沉管进行腔内精调纠偏，可有效减小沉管在水下的纠偏难度，施工过程简单、安全，降低了施工成本，提高了纠偏精度。本发明采用将空气压缩装置与接合腔连接的步骤；可实现向接合腔内充气，使接合腔内的总压力基本等于待调整管节管外水压和管底与基床摩擦力的总和，从而使待调整管节处于动静临界状态；此时，只需用小尺寸的千斤顶组对沉管施加一个相对小的顶推力就可实现纠偏。
三、对于沉管处于不同纠偏状态时的受力分析：
1、未进行纠偏时沉管的受力分析：
参见图2所示，此时待调整管节处于平衡状态。
设P0为水压力；f为沉管与基床摩擦力；FG为管节间GINA止水带的压缩反力（以下统称压缩反力）；
则P0=f+FG；
此时，在水压与摩擦力作用下，GINA止水带向内压缩，使沉管管节处于平衡状态。
2、对接合腔进行充气加压后的沉管受力分析：
参见图3所示，此时待调整管节处于动静临界状态。
设F气为接合腔内的空气压力；
则FG+F气=P0+f；
此时，接合腔内气压处于动静临界状态且GINA止水带未张开。
3、千斤顶组纠偏到位时沉管的受力分析：
参见图4所示，此时待调整管节的顶推端沿顶推行程向移动，纠偏到位后停止；
设F推为千斤顶组顶推力；
则FG+F气+F推=P0+f’；
在千斤顶组对B点进行纠偏时，施加F推；此时，F推>0，沉管水平方向的受力会增加，沉管会延顶推力方向进行水平移动，即首先是GINA止水带均匀张开，而不是延限位装置进行旋转。根据分析，在接合腔内气压增加的情况下，相当于水压力减小，其原理与水深减小相似，此时GINA的压缩量会减小，说明沉管首先应该延沉管水平向移动；随后沉管会绕A点的限位装置旋转，直至管节纠偏到位。
Claims (6)
1.一种用于沉管隧道的纠偏方法，其特征在于：所述纠偏方法包括以下步骤：
S1、将千斤顶组安装在接合腔内的步骤；
S2、控制千斤顶组将待调整管节顶推到位的步骤；
S3、卸载千斤顶组的顶推力的步骤；
S4、拆除千斤顶组的步骤；
所述步骤S1还包括如下步骤：
在待调整管节的顶推位置安装千斤顶组的步骤；
在待调整管节的限位位置安装限位装置的步骤；
所述步骤S2还包括如下步骤：
设定千斤顶组顶推行程的步骤；
千斤顶组对待调整管节的顶推位置进行顶推的步骤；
同时限位装置对待调整管节的限位位置进行限位的步骤；
所述步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：
在待调整管节内进行二次贯通测量，并根据测量数据判断是否需要再次纠偏的步骤；
若需要再次纠偏，则上报测量数据，并在计算出千斤顶组的顶推行程后返回步骤S2的步骤；
否则进行步骤S3；
所述步骤S1与步骤S2之间还包括如下步骤：
将空气压缩装置与接合腔连接的步骤；
根据计算的压力值，控制空气压缩装置向接合腔内充气，直至所述待调整管节处于动静极限状态的步骤。
2.根据权利要求1所述的用于沉管隧道的纠偏方法，其特征在于：所述步骤S3中还包括卸载接合腔内气压至常规状态的步骤。
3.根据权利要求2所述的用于沉管隧道的纠偏方法，其特征在于：所述步骤S4中还包括拆除空气压缩装置的步骤。
4.根据权利要求1-3其中之一所述的用于沉管隧道的纠偏方法，其特征在于：在所述步骤S1之前还包括纠偏作业前的调测准备步骤。
5.根据权利要求4所述的用于沉管隧道的纠偏方法，其特征在于：纠偏作业前的调测准备步骤包括以下步骤：
在沉管内进行贯通测量，并根据测量数据判断是否需要纠偏的步骤；
若需要纠偏，则上报测量数据；并计算出千斤顶组的顶推行程的步骤；
准备所需纠偏设备的步骤；
使纠偏作业满足施工作业窗口限制条件的步骤。
6.根据权利要求1所述的用于沉管隧道的纠偏方法，其特征在于：所述的限位装置是一个可用来限位的千斤顶组。
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