CN104878779A - 沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板、防淤系统及施工方法 - Google Patents

沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板、防淤系统及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板系统，包括框架，所述框架内排列若干可以注入水并排出水的压载水箱体，所述框架上设置起吊点。压载水箱体上方设置若干用来盛放淤泥的帆布兜，盖板安装船包括两个浮体，浮体顶部通过门架连接，所述门架上设置吊钩，浮体上设置吊机，盖板安装船上设置清淤设备采用盖板覆盖防淤方案，可以全部对基床进行覆盖，实现淤泥和基床的完全隔离，保证了基床的质量；施工过程中掉到基床上的异物直接落到盖板上，保证了基床上无异物的出现；由于是全覆盖防淤，基床整平作业可提前进行，加快施工进度；对基床不造成任何破坏，保证了基床的完整性。

Description

沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板、防淤系统及施工方法
技术领域
本发明涉及一种海底隧道的施工时使用的系统和方法，尤其是沉管隧道基床防淤的系统和方法。
背景技术
水底隧道经常采用沉管法，整个隧道沉管由多节管节组成，一般标准管节长180m，宽37.95m，沉管基础为带垄沟的碎石基床，碎石基床宽度为42米，垄沟宽1.05m，碎石条带宽1.8m，每节标准沉管的基床面积达到（42m×180 m）7560㎡，碎石基床从开始整平到沉管安装的暴露时间大约12天，由于一些海域的海水中平均含沙量较高，再加上基槽坡顶原泥面有2m左右的淤泥，受汛期含沙量变化、附近航道疏浚及采砂作业、大型运输船舶对底质的扰动及异常恶劣天气等影响，会引起基槽回淤加大，甚至造成骤淤。这给沉管施工和管段本身受力带来许多问题，如何防止和清除回淤沉积物对沉管隧道基础来说是很关键的。
淤积对沉管隧道造成的不利影响主要有：改变碎石基床受力特性，影响基床结构的传力效果；基床面淤积，造成沉放管节无法着床；对沉积物的扰动，改变海水容重，影响已沉管节的抗浮安全；如果在碎石垫层基础中夹有淤泥层，则在隧道运营后，会因淤泥的固结变形导致沉管工后沉降过大及不均匀沉降超标，在管段中产生较大弯矩，严重时导致管段开裂。淤泥沉积使基槽深处水的比重增加，这会降低管段沉放位置上抗浮力的安全限度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种沉管隧道基床开挖后防止基床表面回淤的盖板，使用该盖板的防淤系统，以及施工方法，使得安装沉管前实现淤泥和基床的完全隔离，保证了基床的完整性，保证基床上无异物的出现。
为解决上述技术问题，本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板，包括框架，所述框架内排列若干可以注入水并排出水的压载水箱体，所述框架上设置起吊点。
作为一种改进，所述压载水箱体上方设置若干用来盛放淤泥的帆布兜。
作为一种改进，所述框架包括设置在底部的纵横联系撑，纵横联系撑上方设置钢板铺面，钢板铺面设置压载水箱体。
本发明还涉及沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统，包括防淤盖板和盖板安装船，所述盖板包括框架，所述框架内排列若干可以注入水并排出水的压载水箱体，所述框架上设置起吊点；所述盖板安装船包括两个浮体，浮体顶部通过门架连接，所述门架上设置吊钩。
作为一种改进，所述压载水箱体上方设置若干用来盛放淤泥的帆布兜，所述浮体上设置吊机。
作为一种改进，所述盖板安装船上设置清淤设备，所述清淤设备包括设置在盖板安装船上的空气压缩机，所述空气压缩机连接软管，软管底端设置清淤龙头。
本发明还涉及沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法，包括下列步骤，
A、基床平整完后，将可漂浮的盖板用拖轮拖至施工现场，并进入现场已定位好的专用起吊船吊钩下方，挂上盖板上的起吊点；
B、向盖板上的压载水箱体内注水；
C、下放盖板使盖板落在基床上，然后进行下一个盖板的安装；
D、基床全部整平完成之后安装沉管之前，挂上盖板上的起吊点将盖板提升至水面；
E、排出压载水箱体内的压载水，使盖板浮在水面上，用拖船拖走。
作为一种改进，在E步骤中，用安装船上的吊机把提前铺放在盖板上帆布兜内的淤泥吊到泥驳内，再将盖板拖走。
作为一种改进，在C步骤中，使用船上GPS控制平面位置，使盖板准确定位。
作为一种改进，在E步骤中，如果盖板上淤泥过多而荷载超载，则通过清淤装置进行清淤。
采用盖板覆盖防淤方案，可以全部对基床进行覆盖，实现淤泥和基床的完全隔离，保证了基床的质量；施工过程中掉到基床上的异物直接落到盖板上，保证了基床上无异物的出现；由于是全覆盖防淤，基床整平作业可提前进行，加快施工进度；对基床不造成任何破坏，保证了基床的完整性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板的平面图。
图2是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板的立面图。
图3是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统的平面图。
图4是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统的安装示意图。
图5是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统的安装立面图。
图6是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法的卸泥平面示意图。
图7是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法的卸泥立面示意图。
图8是本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法的清淤示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，碎石基床5基础整平宽度42m，厚度1.3m，纵向分为7个船位进行整平。根据基床5整平的分段长度，本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板平面尺寸为41m×24.3m，共制作7块。盖板1包括框架，框架包括纵梁3和横梁4，纵梁3和横梁4均为钢结构箱体结构，纵梁3间设多个联系梁6，整个框架下面设纵横联系撑7，之上设钢板铺面8，在钢板铺面8上排满4.925m×5.875m的可以注入水并排出水的压载水箱体9，压载水箱体9上方设置若干用来盛放淤泥的帆布兜10，框架上设置起吊点11。盖板1坐落在沉管底宽之外的基床5上，保证不破坏沉管范围内的基床5，盖板1最低处离基床10cm，高于基床5，对基床5不造成破坏。
如图3和图5所示，本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统，包括上述防淤盖板1和盖板安装船，盖板安装船包括两个浮体13，浮体13顶部通过门架14连接成门架式整体，门架14上设置四个吊钩15。两个浮体13上设一台克令吊16或两台克令吊，供卸泥用，船上设锚机、发电机等设施。如图8所示，盖板安装船上设置清淤设备，清淤设备包括设置在盖板安装船上的空气压缩机17，空气压缩机17连接软管18，软管18底端设置清淤龙头19。
施工时，盖板1拖到两个浮体13之间，挂钩后沉放或吊起，吊起后用船上的克令吊16卸泥。专用安装船的大概尺寸：总长：30m；总宽：40.8m；型深：3.0m；片体宽：6m；空载吃水：1.4m；重载吃水：2m。
如图3和图5所示，本发明的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法，盖板1制作完成后，在指定区域锚泊存放，基床5平整完后，将可漂浮的盖板1用拖轮拖至施工现场，并进入现场已定位好的专用起吊船吊钩下方，挂上盖板1上的四个起吊点11；然后打开压载水箱体9上的灌水阀门向压载水箱体9内灌水，使框架在水下的重量达到100t左右时停止灌水，利用盖板安装船上的四台卷扬机下放盖板1。船上GPS控制平面位置，控制四台卷扬机同步下降沉放盖板1，直至盖板1落在基床5上，完成盖板1的安装。下个船位用同样的方法安装。
基床5全部整平完成，并具备安装条件前2天，从开始将盖板1起浮，起浮与安装工序相反：专用盖板安装船现场定位，起重人员挂钩，通过控制四台卷扬机同步起升，将盖板1提升至水面，排出压载水箱体9内的压载水，使盖板1浮在水面上。然后，如图6和图7所示，用盖板安装船上的克令吊16把帆布兜10内的淤泥吊到泥驳20内，卸完泥后把盖板拖到存放区临时存放，以备下次使用时拖到现场。泥驳装满淤泥后，用拖轮拖到抛泥区卸掉。
若盖板1上淤泥厚度＞20cm，由于框架设计是按20cm淤泥的荷载设计的，荷载超载，因此，起吊前，首先清淤至盖板上淤泥厚度＜20cm再进行起浮。如图8所示，清淤采用清淤船进行，船上设空气压缩机供应压缩空气，设小吊机21吊清淤笼头和弹簧胶管，采用空气负压法进行清淤，清淤厚度小于20cm后再起吊盖板。起浮盖板前要先清除盖板两侧基槽内淤泥，防止盖板起浮后两侧淤泥滑落至基床上。
用铁桶检测盖板上淤泥的厚度。盖板安装后，人工把铁桶放到盖板上，起吊前把铁通提出水面，测出淤泥的厚度，每个盖板可放置2个，以防损坏备用。
盖板安装在每段基床整平完成后进行，不占用关键路径的时间。盖板起浮时，24小时作业，挂钩、起浮、卸泥、移船用时大约6小时，即6个小时可完成一个盖板的清除任务，7块盖板2天即可完成。
盖板在每段基床整平完成后及时安装，如何控制盖板准确、平稳的覆盖在基床上是本方法的重点，本方案起吊船设GPS定位系统，可以精确定位在要安装的位置，定位误差在10cm以内，下放盖板时要选择高、低平潮流速较小时进行，这样可以保证框架的安装偏差在50cm以内。

Claims (10)

1.一种沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板，其特征在于：包括框架，所述框架内排列若干可以注入水并排出水的压载水箱体，所述框架上设置起吊点。
2.按照权利要求1所述的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板，其特征在于：所述压载水箱体上方设置若干用来盛放淤泥的帆布兜。
3.按照权利要求2所述的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤盖板，其特征在于：所述框架包括设置在底部的纵横联系撑，纵横联系撑上方设置钢板铺面，钢板铺面设置压载水箱体。
4.一种沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统，其特征在于：包括防淤盖板和盖板安装船，所述盖板包括框架，所述框架内排列若干可以注入水并排出水的压载水箱体，所述框架上设置起吊点；所述盖板安装船包括两个浮体，浮体顶部通过门架连接，所述门架上设置吊钩。
5.按照权利要求4所述的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统，其特征在于：所述压载水箱体上方设置若干用来盛放淤泥的帆布兜，所述浮体上设置吊机。
6.按照权利要求5所述的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤系统，其特征在于：所述盖板安装船上设置清淤设备，所述清淤设备包括设置在盖板安装船上的空气压缩机，所述空气压缩机连接软管，软管底端设置清淤龙头。
7.一种沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法，其特征在于：包括下列步骤，
A、基床平整完后，将可漂浮的盖板用拖轮拖至施工现场，并进入现场已定位好的专用起吊船吊钩下方，挂上盖板上的起吊点；
B、向盖板上的压载水箱体内注水；
C、下放盖板使盖板落在基床上，然后进行下一个盖板的安装；
D、基床全部整平完成之后安装沉管之前，挂上盖板上的起吊点将盖板提升至水面；
E、排出压载水箱体内的压载水，使盖板浮在水面上，用拖船拖走。
8.按照权利要求7所述的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法，其特征在于：在E步骤中，用安装船上的吊机把提前铺放在盖板上帆布兜内的淤泥吊到泥驳内，再将盖板拖走。
9.按照权利要求8所述的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法，其特征在于：在C步骤中，使用船上GPS控制平面位置，使盖板准确定位。
10.按照权利要求8所述的沉管隧道碎石基床覆盖式防淤施工方法，其特征在于：在E步骤中，如果盖板上淤泥过多而荷载超载，则通过清淤装置进行清淤。
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