CN105604079A - 一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法。本发明提供的一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节出坞施工方法，首先在沉管管节预制干坞的坞顶制作地锚，并安装相应的绞车、导向滑轮；在干坞的外水域中开挖锚块坑，并安装水下锚块；在干坞的外水域布置拖轮及工程船；在干坞的外水域布置工程船，带缆至水下锚块，并在工程船上安装绞车；在管节管面上安装绞车，并带缆至坞顶地锚及水下锚块；然后采用工程船绞车、管面绞车、坞顶绞车、拖轮相互配合的方式进行管节出坞及移位。本发明克服了大流速条件下难以进行管节出坞施工的缺点，增加了管节出坞施工窗口期。

Description

一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法。

背景技术

现有技术中，沉管法隧道施工包括管节预制、出坞、浮运、沉放安装、管内施工等工序，其中管节出坞、浮运及沉放安装明显受施工水域流速影响。目前国内施工的沉管法隧道大部分位于沿海地区，其施工水域的明显特征为日潮、半日潮特征，即存在流速缓慢的平潮期，其施工要求的水文条件窗口期有足够的保证。内河流域的特征为河流流量、水位及流速呈明显的季节性变化：枯水期时水位低、流速慢，洪水期时水位高、流速快，与管节出坞及浮运要求的高水位、低流速存在矛盾，施工要求的水文条件窗口期无法保证，而水位是管节出坞及浮运的必要条件，为保证足够的施工窗口期，即存在在高水位、大流速期间进行管节出坞及浮运的情况。

中国专利CN1884723公开了一种移动干坞预制沉管隧道管段的施工方法,该方法利用半潜驳(或浮船坞)作为移动干坞,利用合适的码头在移动干坞上进行沉管隧道管段的预制,管段预制完成后,把移动干坞拖运至隧址附近已开挖好的下潜港池内,将移动干坞下潜与沉管隧道管段分离,然后将沉管隧道管段浮运至临时系泊位置完成二次舾装,最后完成管段的沉放对接。该专利中提供方法中,移动干坞是沉管隧道管段的临时预制场地,也是管段从预制码头到下潜港池的浮运载体,下潜港池是管段和移动干坞分离的场所

现有技术中，管节出坞基本选择流速不大于0.3m/s的时期进行，但是在0.6m/s或以上的大流速条件下，就无法进行管节出坞施工。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供的一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，采用工程船的绞车、管面的绞车、坞顶的绞车、拖轮相互配合施工牵引的方式进行管节出坞及移位，克服了大流速条件下难以进行管节出坞施工的缺点，增加沉管管节的出坞施工窗口期。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，包括以下步骤：

步骤1，在一个侧面设有坞口的矩形干坞安装2个地锚块，将2个所述地锚块安装在坞口对面的坞墙的坞顶上；分别在坞口同侧的两侧坞墙和在坞口的左侧和右侧坞墙坞顶上安装的一个绞车和一个转向滑轮，所述绞车与地锚块之间和转向滑轮与锚块之间采用钢丝绳连接牢固；

步骤2，分别在步骤1中所述坞口的外侧水域布设锚块坑，所述锚块坑包括成对设置在所述坞口上游和下游位置的两对锚块坑，每对锚块坑包括按照与坞口的距离远近相对应设置的近距离锚块坑和远距离锚块坑，所述上游的锚块坑和下游的锚块坑之间和锚块坑与坞口之间的距离数值按照沉管管节长度的倍数设定，每个所述锚块坑内安装有水下锚块；

步骤3，在步骤2中所述坞口的外侧水域布置一个工程船和至少两个拖轮，所述工程船布置在坞口的上游位置，所述拖轮布置在坞口的下游位置，所述工程船与水下锚块之间使用钢丝绳连接牢固，所述工程船上安装两台绞车；

步骤4，将步骤1所述矩形干坞内的沉管管节的管面两端位置和中间位置分别成对布设有系缆桩，在中间位置的两个系缆桩的两侧分别安装有绞车，所述绞车与系缆桩之间使用钢丝绳连接牢固；

步骤5，分别将步骤4中所述沉管管节的管面上的2台绞车的钢丝绳带缆至步骤2中所述近距离锚块坑的水下锚块用来提供前进动力；将设置沉管管节的管面上的另外2台绞车的钢丝绳带缆至地锚块用来提供尾部系留力；将步骤1所述坞顶的绞车的钢丝绳分别带缆至沉管管节上的系缆桩，用来提供侧向调节力；

步骤6，使用步骤5中的所有绞车进行相互配合牵引移动，将沉管管节向前绞移动100m，将坞顶的绞车的带缆位置由沉管管节管头位置的系缆桩、沉管管节管中的系缆桩分别移动至沉管管节管中的系缆桩、沉管管节管尾的系缆桩；

步骤7，分别使用步骤6中绞车相互配合作业牵引移动，再将沉管管节向前绞移30m，沉管管节前进方向的2台管面绞车带缆位置，由近距离锚块坑的水下锚块移动至远距离锚块坑的水下锚块，所述沉管管节的全部长度进入坞口内，所述拖轮避让钢丝绳后，所述工程船上的2台绞车分别带缆至沉管管节管头的系缆桩和管中的系缆桩；

步骤8，将沉管管节再向前绞移30m，将第1艘拖轮带缆至沉管管节侧边进行旁拖，随着沉管管节出坞的长度，所述沉管管节开始受到逐渐增大的水流力，使用拖轮及工程船上的绞车用来抵抗水流力；

步骤9，使用步骤8中所述的拖轮上的绞车，将沉管管节向前绞移90m，所述沉管管节全部从坞口内出来，将第2艘拖轮带缆至沉管管节的侧边进行旁拖；再将其中一台沉管管节的管面绞车的带缆位置由坞顶的地锚块移动至上游的近距离锚块坑上和远距离锚块坑的水下锚块上，解除沉管管节尾部系留的3条钢丝绳，在此状态下，使用拖轮和工程船上的绞车、坞顶上的绞车和沉管管节管面上的绞车共同抵抗水流力；

步骤10，将步骤9所述沉管管节顺水流方向移动至工程设计的沉管管节指定区域的安装轴线上，所述沉管管节出坞施工完毕。

进一步地，所述坞口的外侧水域的流速为大于0.6m/s。

进一步地，所述绞车的拉力为大于150kN。

进一步地，所述水下锚块的埋深为大于3m且自重170t的吸附式重力锚块。

与现有技术相比，优越效果在于：本发明提供的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，在流速为大于0.6m/s时，在保证工期和安全的条件下，对隧道沉管管节的出坞施工。

附图说明

图1为本发明所述的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法中的干坞俯视图；

图2为本发明所述的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法中的沉管管节俯视图；

图3为本发明所述的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法中的设施布置平面图；

图4为本发明所述的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法中的沉管管节在干坞内的俯视图；

图5为本发明所述的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法中的沉管管节在坞门位置时的俯视图；

图6为本发明所述的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法中的沉管管节出坞门的俯视图；

图7为本发明所述的适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法中的沉管管节按照安装轴线位置安装的俯视图。

附图标记如下：

1-地锚块，2-绞车，3-转向滑轮，4-水下锚块，5-工程船，6-拖轮，7-矩形干坞，8-安装轴线，9-沉管管节，10-钢丝绳，11-系缆柱，12-坞墙，13-坞口。

图中箭头方向为水流方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-7所示，具体说明本发明提供的一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，包括以下步骤：

步骤1，在一个侧面设有坞口13的矩形干坞7安装2个地锚块1，将2个所述地锚块1安装在坞口13对面的坞墙12的坞顶上；分别在坞口13同侧的两侧坞墙12和在坞口13的左侧和右侧坞墙12坞顶上安装的一个绞车2和一个转向滑轮3，所述绞车2与地锚块1之间和转向滑轮3与锚块1之间采用钢丝绳10连接牢固；

步骤2，分别在步骤1中所述坞口13的外侧水域布设锚块坑，所述锚块坑包括成对设置在所述坞口13上游和下游位置的两对锚块坑，每对锚块坑包括按照与坞口13的距离远近相对应设置的近距离锚块坑和远距离锚块坑，所述上游的锚块坑和下游的锚块坑之间和锚块坑与坞口13之间的距离数值按照沉管管节9长度的倍数设定，每个所述锚块坑内安装有水下锚块4，所述水下锚块4为自重170t的吸附式重力锚块，埋深3m，在到400kN拉力时不产生滑移或倾覆；

步骤3，在步骤2中所述坞口13的外侧水域布置一个工程船5和至少两个拖轮6，所述工程船5布置在坞口13的上游位置，所述拖轮6布置在坞口13的下游位置，所述工程船5与水下锚块4之间使用钢丝绳10连接牢固，所述工程船5上安装两台绞车2；所述拖轮6为4000HP全回转拖轮，正拖/倒拖/正顶力不小于400kN，侧推/侧拉力不小于200kN。

步骤4，将步骤1所述矩形干坞7内的沉管管节9的管面两端位置和中间位置分别成对布设有系缆桩11，在中间位置的两个系缆桩11的两侧分别安装有绞车2，所述绞车2与系缆桩11之间使用钢丝绳10连接牢固；

步骤5，分别将步骤4中所述沉管管节9的管面上的2台绞车2的钢丝绳带缆至步骤2中所述近距离锚块坑的水下锚块4用来提供前进动力；将设置沉管管节9的管面上的另外2台绞车2的钢丝绳带缆至地锚块1用来提供尾部系留力；将步骤1所述坞顶的绞车2的钢丝绳10分别带缆至沉管管节9上的系缆桩11，用来提供侧向调节力；

步骤6，使用步骤5中的所有绞车2进行相互配合牵引移动，将沉管管节9向前绞移动100m，将坞顶的绞车2的带缆位置由沉管管节9管头位置的系缆桩11、沉管管节9管中的系缆桩11分别移动至沉管管节9管中的系缆桩11、沉管管节9管尾的系缆桩11；

步骤7，分别使用步骤6中绞车2相互配合作业牵引移动，再将沉管管节9向前绞移30m，沉管管节9前进方向的2台管面绞车2带缆位置，由近距离锚块坑的水下锚块4移动至远距离锚块坑的水下锚块4，所述沉管管节9的全部长度进入坞口13内，所述拖轮6避让钢丝绳10后，所述工程船5上的2台绞车分别带缆至沉管管节9管头的系缆桩11和管中的系缆桩11；

步骤8，将沉管管节9再向前绞移30m，将第1艘拖轮6带缆至沉管管节9侧边进行旁拖，随着沉管管节9出坞的长度，所述沉管管节9开始受到逐渐增大的水流力，使用拖轮6及工程船(5)上的绞车2用来抵抗水流力；

步骤9，使用步骤8中所述的拖轮6上的绞车2，将沉管管节9向前绞移90m，所述沉管管节9全部从坞口13内出来，将第2艘拖轮6带缆至沉管管节9的侧边进行旁拖；再将其中一台沉管管节9的管面绞车2的带缆位置由坞顶的地锚块1移动至上游的近距离锚块坑上和远距离锚块坑的水下锚块4上，解除沉管管节9尾部系留的3条钢丝绳10，在此状态下，使用拖轮6和工程船5上的绞车2、坞顶上的绞车2和沉管管节9管面上的绞车2共同抵抗水流力；

步骤10，将步骤9所述沉管管节9顺水流方向移动至工程设计的沉管管节9指定区域的安装轴线8上，所述沉管管节9出坞施工完毕。

本实施例中，是对于水下纵断面面积A＝115m长×8.3m高的沉管管节9，在水密度ρ＝1t/m³的水域中纵断面迎流，当水流速度V＝0.8m/s时，受到的近似水流力F＝ρV2A＝611kN。所优选，所述绞车2的拉力为150kN；所述地锚块1及转向滑轮3的抗拉承载力为300kN，所述坞口13的外侧水域的流速为大于0.6m/s，所述绞车2的拉力为大于150kN，所述水下锚块4的埋深为大于3m且自重为170t的吸附式重力锚块。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1，在一个侧面设有坞口(13)的矩形干坞(7)安装2个地锚块(1)，将2个所述地锚块(1)安装在坞口(13)对面的坞墙(12)的坞顶上；分别在坞口(13)同侧的两侧坞墙(12)和在坞口(13)的左侧和右侧坞墙(12)坞顶上安装的一个绞车(2)和一个转向滑轮(3)，所述绞车(2)与地锚块(1)之间和转向滑轮(3)与锚块(1)之间采用钢丝绳(10)连接牢固；

步骤2，分别在步骤1中所述坞口(13)的外侧水域布设锚块坑，所述锚块坑包括成对设置在所述坞口(13)上游和下游位置的两对锚块坑，每对锚块坑包括按照与坞口(13)的距离远近相对应设置的近距离锚块坑和远距离锚块坑，所述上游的锚块坑和下游的锚块坑之间和锚块坑与坞口(13)之间的距离数值按照沉管管节(9)长度的倍数设定，每个所述锚块坑内安装有水下锚块(4)；

步骤3，在步骤2中所述坞口(13)的外侧水域布置一个工程船(5)和至少两个拖轮(6)，所述工程船(5)布置在坞口(13)的上游位置，所述拖轮(6)布置在坞口(13)的下游位置，所述工程船(5)与水下锚块(4)之间使用钢丝绳(10)连接牢固，所述工程船(5)上安装两台绞车(2)；

步骤4，将步骤1所述矩形干坞(7)内的沉管管节(9)的管面两端位置和中间位置分别成对布设有系缆桩(11)，在中间位置的两个系缆桩(11)的两侧分别安装有绞车(2)，所述绞车(2)与系缆桩(11)之间使用钢丝绳(10)连接牢固；

步骤5，分别将步骤4中所述沉管管节(9)的管面上的2台绞车(2)的钢丝绳带缆至步骤2中所述近距离锚块坑的水下锚块(4)用来提供前进动力；将设置沉管管节(9)的管面上的另外2台绞车(2)的钢丝绳带缆至地锚块(1)用来提供尾部系留力；将步骤1所述坞顶的绞车(2)的钢丝绳(10)分别带缆至沉管管节(9)上的系缆桩(11)，用来提供侧向调节力；

步骤6，使用步骤5中的所有绞车(2)进行相互配合牵引移动，将沉管管节(9)向前绞移动100m，将坞顶的绞车(2)的带缆位置由沉管管节(9)管头位置的系缆桩(11)、沉管管节(9)管中的系缆桩(11)分别移动至沉管管节(9)管中的系缆桩(11)、沉管管节(9)管尾的系缆桩(11)；

步骤7，分别使用步骤6中绞车(2)相互配合作业牵引移动，再将沉管管节(9)向前绞移30m，沉管管节(9)前进方向的2台管面绞车(2)带缆位置，由近距离锚块坑的水下锚块(4)移动至远距离锚块坑的水下锚块(4)，所述沉管管节(9)的全部长度进入坞口(13)内，所述拖轮(6)避让钢丝绳(10)后，所述工程船(5)上的2台绞车分别带缆至沉管管节(9)管头的系缆桩(11)和管中的系缆桩(11)；

步骤8，将沉管管节(9)再向前绞移30m，将第1艘拖轮(6)带缆至沉管管节(9)侧边进行旁拖，随着沉管管节(9)出坞的长度，所述沉管管节(9)开始受到逐渐增大的水流力，使用拖轮(6)及工程船(5)上的绞车(2)用来抵抗水流力；

步骤9，使用步骤8中所述的拖轮(6)上的绞车(2)，将沉管管节(9)向前绞移90m，所述沉管管节(9)全部从坞口(13)内出来，将第2艘拖轮(6)带缆至沉管管节(9)的侧边进行旁拖；再将其中一台沉管管节(9)的管面绞车(2)的带缆位置由坞顶的地锚块(1)移动至上游的近距离锚块坑上和远距离锚块坑的水下锚块(4)上，解除沉管管节(9)尾部系留的3条钢丝绳(10)，在此状态下，使用拖轮(6)和工程船(5)上的绞车(2)、坞顶上的绞车(2)和沉管管节(9)管面上的绞车(2)共同抵抗水流力；

步骤10，将步骤9所述沉管管节(9)顺水流方向移动至工程设计的沉管管节(9)指定区域的安装轴线(8)上，所述沉管管节(9)出坞施工完毕。

2.根据权利要求1所述适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，其特征在于，所述坞口(13)的外侧水域的流速为大于0.6m/s。

3.根据权利要求1所述适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，其特征在于，所述绞车(2)的拉力为大于150kN。

4.根据权利要求1所述适用于大流速条件下的隧道沉管管节出坞施工方法，其特征在于，所述水下锚块(4)的埋深为大于3m且为自重170t的吸附式重力锚块。