CN105275014B - 一种水中悬浮隧道管段对接安装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，安装装置包括推进端结构和对接端结构，推进端结构包括依次连接的套管段、管道段和喇叭口段，套管段固定套装在已安装管段上，管道段与喇叭口段的内壁段上沿周向排布设有多条定位槽；对接端结构包括左固定圆环、右固定圆环以及多条定位凸棱，左固定圆环、右固定圆环固定套装在待安装管段上，多条定位凸棱的左右两端分别固定在左固定圆环和右固定圆环上，多条定位凸棱与多条定位槽相匹配。本发明优点：在待安装管段在向已安装管段移动的过程中，对接端结构上的定位凸棱沿着推进端结构上的对应的定位槽移动，起到了很好的定位和导向的作用，可以使待安装管段和已安装管段实现精准对接。
Description
技术领域
本发明涉及水中悬浮隧道管段的安装装置，尤其涉及的是一种水中悬浮隧道管段对接安装装置。
背景技术
水中悬浮隧道，即悬浮在水面以下的隧道，又称阿基米德桥，是一种技术先进、抗震性能好、环境友好、节能减排等优势的跨越水域的新型交通构筑物，开创了水下空间利用的新领域。悬浮隧道概念的问世时间虽然短暂，然而由于具有通行时间短、自然环境影响小、建造地点的选择比较自由、环保，以及不破坏建造地点的自然景观等优点，正受到世界各国政府与学者的广泛关注。但是水中悬浮隧道这一交通概念涉及领域广泛，需要解决的技术难题尚多，因此目前世界上还未建成一座实用的水中悬浮隧道。而水下隧道管体对接这一难题，正是阻碍悬浮隧道变为现实的关键技术问题之一。
综合考虑各种因素，悬浮隧道一般应位于水下30米左右的位置，其施工过程主要发生在水下。目前悬浮隧道施工技术主要参照沉管隧道的施工技术，管段浮运至指定水域位置后，通过收、放缆绳使管段下沉，并控制管段的姿态，使待安装管段向已安装的管段慢慢靠拢，然后进行水下对接安装。管段的水下对接安装的主要工序包括对位、拉合、压接、内部连接、拆除端封墙等工序。虽然沉管隧道建设于海床之上，受到水流、波浪的影响较小，但要在海洋气候、海洋流体环境、海底地形地貌等各种复杂因素的影响下进行管段之间的精确对接，也是非常困难的。例如计划于2016年建成的港珠澳大桥海底隧道，目前正是由于对接难题影响了隧道的如期建成。
悬浮隧道由于受到的水流、波浪、潮汐等因素的影响更大，其施工难度远大于沉管隧道。一般采用收、放缆绳的方式控制管段下沉和调整姿态，由于缆绳的弹性和施工环境的影响，即使采用现代化的检测和施工技术，也很难保证管段精确对位。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种水中悬浮隧道管段对接安装装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，所述悬浮隧道管段包括已安装管段和待安装管段，所述安装装置用于对所述已安装管段和待安装管段实现对接安装，其特征在于：所述安装装置包括推进端结构和对接端结构，所述推进端结构包括依次连接的套管段、管道段和喇叭口段，所述套管段固定套装在所述已安装管段上，所述管道段和喇叭口段向右伸出所述已安装管段的右端，且所述管道段的内径大于所述套管段内径，所述管道段与喇叭口段的内壁段上沿周向排布设有多条定位槽；所述对接端结构包括左固定圆环、右固定圆环以及多条定位凸棱，所述左固定圆环、右固定圆环固定套装在所述待安装管段上，所述左固定圆环的左端与所述待安装管段的左端平齐，且所述左固定圆环的外壁与所述管道段的内壁相配合，所述多条定位凸棱的左右两端分别固定在所述左固定圆环和所述右固定圆环上，所述多条定位凸棱与所述多条定位槽相匹配。
所述推进端结构上还设置有超声波探测装置，所述对接端结构上设置四个探测点，所述四个探测点中，其中三个探测点分别设置于其中三条所述定位凸棱的左端，另一个探测点设置于其中一条所述定位凸棱的右端，所述超声波探测装置跟踪探测所述四个探测点与所述推进端结构的相对位置，所述超声波探测装置与远程计算机连接。
所述套管段右段的外壁上以及所述左固定圆环的外壁上分别设置有线圈，两个所述线圈分别通过导线连通电源，两个所述线圈的导线上分别设置有控制开关。
两个所述线圈分别嵌装在所述套管段右段的外壁上和所述左固定圆环的外壁上。
所述推进端结构通过螺栓固定在已安装管段上。
所述对接端结构通过螺栓固定在待安装管段上。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明在对接端结构上设置定位凸棱、在推进端结构上设置与定位凸棱相匹配的定位槽，在待安装管段在向已安装管段移动的过程中，对接端结构上的定位凸棱沿着推进端结构上的对应的定位槽移动，起到了很好的定位和导向的作用，克服了天气、水流、波浪等不利因素对于水下悬浮隧道对接作业的影响，可以使待安装管段和已安装管段实现精准对接；且在推进端结构右部设有喇叭口段，能更容易的引导对接端结构进入推进端结构的喇叭口段内，阻力小，使得对接作业更容易实现。
2、本发明分别在推进端结构和对接端结构上设置线圈，应用电磁原理为待安装管段向已安装管段的方向施加拉合力，有利于实现管段的精准对接。
3、本发明的对接端结构和推进端结构与对应的管段的连接均采用螺栓固定连接，安装和拆卸非常方便；且一节管段对接施工完成后，可快速拆卸对接端结构和推进端结构安装到下一节管段，使本安装装置可实现在悬浮隧道外壁上连续推进、重复利用，极大地提升施工进度，降低施工成本。
4、本发明设置超声波探测装置，通过连接到远程计算机，实现对接过程的实时监控及可视化操作，大大提高水下管体对接施工的可操作性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为本发明对接前的剖面图。
图3为本发明对接后的剖面图。
图4为本发明的对接端结构的右视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1至图4，本实施例提供的一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，悬浮隧道管段包括已安装管段1a和待安装管段1b，安装装置用于对已安装管段1a和待安装管段1b实现对接安装。
安装装置包括推进端结构和对接端结构，推进端结构通过螺栓固定套装在已安装管段1a上，对接端结构通过螺栓固定套装在待安装管段1b。推进端结构和对接端结构所有暴露表面均涂覆有聚氨酯防腐涂层。
推进端结构包括依次连接的套管段2、管道段3和喇叭口段4，套管段2固定套装在已安装管段1a上，管道段3和喇叭口段4向右伸出已安装管段1a的右端，且管道段3的内径大于套管段2内径，管道段3与喇叭口段4的内壁段上沿周向排布设有多条定位槽8。
对接端结构包括左固定圆环6a、右固定圆环6b以及多条定位凸棱7，左固定圆环6a、右固定圆环6b固定套装在待安装管段1b上，左固定圆环6a的左端与待安装管段1b的左端平齐，且左固定圆环6a的外壁与管道段3的内壁相配合，多条定位凸棱7的左右两端分别固定在左固定圆环6a和右固定圆环6b上，多条定位凸棱7与多条定位槽8相匹配。
推进端结构上还设置有超声波探测装置，对接端结构上设置四个探测点，四个探测点中，其中三个探测点分别设置于其中三条定位凸棱7的左端，这三个探测点能确定一个平面，即确定待安装管段1b的左端面这个平面；另一个探测点设置于其中一条定位凸棱7的右端，前三个探测点确定的平面加上最后一个探测点即可确定对接端结构的位置。超声波探测装置跟踪探测四个探测点与推进端结构的相对位置，超声波探测装置与远程计算机连接。
超声波探测装置跟踪探测四个探测点与推进端结构之间的相对位置，检测结果通过远程计算机实时处理，及时掌握待安装管段1b与已安装管段1a之间的相对位置，相对位置包括待安装管段1b与已安装管段1a的端面之间的相互距离、水平和垂直偏移、管段倾斜等，并通过远程计算机将处理结果显示出图像,作为监控待安装管段1b沉放的根据，指导操作人员下一步决策如进一步下沉或平面位置调整。实现了对接过程的实时监控及可视化操作，大大提高水下管体对接施工的可操作性。
其中，套管段2右段的外壁上以及左固定圆环6a的外壁上分别设置有线圈5，两个线圈5分别通过导线连通电源9，两个线圈5的导线上分别设置有控制开关10。两个线圈5分别嵌装在套管段2右段的外壁上和左固定圆环6a的外壁上。
当四个探测点与推进端结构的相对位置均满足精度要求时，控制开关10闭合，两个线圈5通电，通过控制线圈5中电流方向使临近的两端产生极性相反的磁性，进而相互吸引产生拉合力，使待安装管段1b向已安装管段1a方向拉合。
本次对接完成以后，松动推进端结构和对接端结构上的螺栓，使用千斤顶将推进端结构和对接端结构向前推进，直至推进端结构的套管段2右侧与新的已安装管段1a的右侧平齐，然后把对接端结构安装在新的待安装管段1b上。之后循环操作施工即可。本安装装置可实现在悬浮隧道外壁上连续推进、重复利用，极大地提升施工进度，降低施工成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，所述悬浮隧道管段包括已安装管段(1a)和待安装管段(1b)，所述安装装置用于对所述已安装管段(1a)和待安装管段(1b)实现对接安装，其特征在于：所述安装装置包括推进端结构和对接端结构，所述推进端结构包括依次连接的套管段(2)、管道段(3)和喇叭口段(4)，所述套管段(2)固定套装在所述已安装管段(1a)上，所述管道段(3)和喇叭口段(4)向右伸出所述已安装管段(1a)的右端，且所述管道段(3)的内径大于所述套管段(2)内径，所述管道段(3)与喇叭口段(4)的内壁段上沿周向排布设有多条定位槽(8)；所述对接端结构包括左固定圆环(6a)、右固定圆环(6b)以及多条定位凸棱(7)，所述左固定圆环(6a)、右固定圆环(6b)固定套装在所述待安装管段(1b)上，所述左固定圆环(6a)的左端与所述待安装管段(1b)的左端平齐，且所述左固定圆环(6a)的外壁与所述管道段(3)的内壁相配合，所述多条定位凸棱(7)的左右两端分别固定在所述左固定圆环(6a)和所述右固定圆环(6b)上，所述多条定位凸棱(7)与所述多条定位槽(8)相匹配。
2.如权利要求1所述的一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，其特征在于：所述推进端结构上还设置有超声波探测装置，所述对接端结构上设置四个探测点，所述四个探测点中，其中三个探测点分别设置于其中三条所述定位凸棱(7)的左端，另一个探测点设置于其中一条所述定位凸棱(7)的右端，所述超声波探测装置跟踪探测所述四个探测点与所述推进端结构的相对位置，所述超声波探测装置与远程计算机连接。
3.如权利要求1所述的一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，其特征在于：所述套管段(2)右段的外壁上以及所述左固定圆环(6a)的外壁上分别设置有线圈(5)，两个所述线圈(5)分别通过导线连通电源(9)，两个所述线圈(5)的导线上分别设置有控制开关(10)。
4.如权利要求3所述的一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，其特征在于：两个所述线圈(5)分别嵌装在所述套管段(2)右段的外壁上和所述左固定圆环(6a)的外壁上。
5.如权利要求1所述的一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，其特征在于：所述推进端结构通过螺栓固定在已安装管段(1a)上。
6.如权利要求1所述的一种水中悬浮隧道管段对接安装装置，其特征在于：所述对接端结构通过螺栓固定在待安装管段(1b)上。
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