CN105667727B - 一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法 - Google Patents

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Abstract

一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法，沉管管节浮运拖带船舶选用全回转拖轮，其中一部分拖轮在沉管管节侧边旁拖，另外一部分拖轮在沉管管节管首或管尾吊拖；所述旁拖拖轮的螺旋桨须突出沉管管节端头。本发明的船舶编队在管节横断面迎流或纵断面迎流时均可以有效的抵抗较大的水流力，在较大流速条件下，能够确保沉管管节浮运工安全顺利进行，大大增加了沉管管节浮运窗口期；拖航编队总宽度小，可以通过狭窄的航道及桥梁通航孔；控制性能好，可以在转弯半径较小的航道中进行沉管管节浮运。

Description

一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法
技术领域
本发明涉及一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法，属于沉管法隧道管节浮运领域。
背景技术
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，其中管节浮运明显受施工区域的水流速度、浮运距离、航道水深及宽度、水上构筑物分布情况影响。目前国内施工的沉管法隧道有以下特点：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；大部分沉管法隧道管节预制干坞采用轴线干坞或轴侧干坞，管节浮运距离短；需要进行长距离管节浮运的沉管法隧道工程，其航道通常有着良好的宽度及水深条件。而在内河流域进行长距离沉管法隧道管节浮运施工时，可出现以下工况：枯水期时水位低、流速慢，洪水期时水位高、流速快，与管节浮运要求的高水位、低流速存在矛盾，施工要求的水文条件窗口期无法保证；航道满足管节浮运的宽度受水位影响，水位低、流速低时航道狭窄；管节浮运区域存在较多的桥梁，航道宽度受桥梁通航孔宽度影响。
现有技术中，在较大流速、狭窄航道进行需通过桥梁通航孔的长距离沉管法隧道管节浮运的施工方法尚属空白。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术问题，提出一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法，能够在较大流速、狭窄航道、存在桥梁通航孔等不利因素下进行长距离管节浮运，并保证浮运的稳定性及安全性。
本发明所述一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法为：沉管管节浮运拖带船舶选用全回转拖轮，其中一部分拖轮在沉管管节侧边旁拖，另外一部分拖轮在沉管管节管首或管尾吊拖；所述旁拖拖轮的螺旋桨须突出沉管管节端头。
一、当沉管管节垂直水流方向前进时：旁拖拖轮主要提供水流抵抗力，吊拖拖轮提供沉管管节前进动力，并辅助提供水流抵抗力。
二、当沉管管节平行水流方向前进时：沉管管节管头吊拖拖轮提供管节前进动力并控制前进方向，沉管管节管尾吊拖拖轮提供水流抵抗力，旁拖拖轮视实际情况提供前进动力或水流抵抗力并辅助控制前进方向。
三、当沉管管节平行水流方向前进，并通过桥梁通航孔时：沉管管节管头吊拖拖轮提供沉管管节前进的主要动力；沉管管节管头吊拖拖轮及旁拖拖轮共同控制前进方向；沉管管节管尾吊拖拖轮调整拖缆长度为一长一短，向内靠拢以减少编队总宽度，提供水流抵抗力。
优选的，所述拖轮数量为5艘，当沉管管节垂直水流方向前进时，其中1艘在沉管管节管头吊拖，2艘在沉管管节管尾吊拖，2艘旁拖；当沉管管节垂直水流方向前进时及过桥梁通航孔时：其中1艘在沉管管节管头吊拖，2艘在上游沉管管节管侧吊拖，2艘在下游沉管管节管侧旁拖。
优选的，所述拖轮为4000HP全回转拖轮，正拖力、倒拖力、正顶力均不小于400kN，侧推力、侧拉力均不小于200kN。
本发明的有益效果是：本发明的船舶编队在管节横断面迎流或纵断面迎流时均可以有效的抵抗较大的水流力，在较大流速条件下，能够确保沉管管节浮运工安全顺利进行，大大增加了沉管管节浮运窗口期；拖航编队总宽度小，可以通过狭窄的航道及桥梁通航孔；控制性能好，可以在转弯半径较小的航道中进行沉管管节浮运。
附图说明
图1是本发明沉管管节拖带方向与水流方向垂直时的船舶编队示意图；
图2是本发明沉管管节拖带方向与水流方向一致时的船舶编队示意图；
图3是本发明沉管管节拖带通过桥梁通航孔时的船舶编队示意图；
其中：1为拖轮；2为沉管管节；3为沉管管节拖带方向；4为水流方向；5为桥墩。
具体实施方式
下面结合实例及附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
实例：对于水下尺寸为115m长×8.3m高×30m宽的沉管管节，其纵断面面积A=115×8.3=954.5㎡、横断面面积B=8.3×30=249㎡，在水密度ρ=1t/m³、水流速度V=0.8m/s、宽度70m的浮运航道中拖带，当沉管管节纵断面迎流时（水流方向垂直于拖带方向），受到的近似水流力F=ρV2A=611kN；当沉管管节横断面迎流时（水流方向平行于拖带方向），受到的近似水流力F=ρV2B=159kN；航道中最窄桥梁通航孔宽度为60m；拖轮选用5艘4000HP全回转拖轮。
如图1所示，当沉管管节2的拖带方向3与水流方向4基本垂直时：拖轮1之一位于沉管管头吊拖，船头朝向沉管管节，采用倒拖方式，主要提供沉管管节前进动力，并主要负责调整沉管管节前进方向；拖轮1之二、拖轮1之三位于沉管管节下游侧旁拖，拖轮与沉管管节连接时，船头朝向沉管管节中部，船尾螺旋桨位置超出沉管管节端部，可避免拖轮用车时应水流冲击沉管管节而影响效率，主要提供水流抵抗力，并负责调整沉管管节的侧向偏移；拖轮1之四、拖轮1之五位于沉管管节上游侧吊拖，船头朝向沉管管节，船体与水流方向4基本同向，主要提供水流抵抗力，辅助提供沉管管节前进动力。
工况b）如图2所示，当沉管管节2的拖带方向3与水流方向4基本相同时：拖轮1之一位于沉管管头吊拖，船头朝向沉管管节，采用倒拖方式，主要提供沉管管节前进动力，并主要负责调整沉管管节前进方向；拖轮1之二、拖轮1之三位于沉管管节下游侧旁拖，拖轮与沉管管节连接时，船头朝向沉管管节中部，船尾螺旋桨位置超出沉管管节端部，可避免拖轮用车时应水流冲击沉管管节而影响效率，主要负责调整沉管管节的侧向偏移，并根据实际水流情况输出动力，流速大时提供水流抵抗力，流速小时提供沉管管节前进动力；拖轮1之四、拖轮1之五位于沉管管节管尾吊拖，船头朝向沉管管节，船体与水流方向4基本同向，主要负责尾部系留，避免沉管管节前进速度过快，并辅助调整沉管管节前进方向。
工况c）如图3所示，当沉管管节2拖带通过桥梁通航孔时：拖轮1之一位于沉管管头吊拖，船头朝向管节，采用倒拖方式，主要提供沉管管节前进动力，并主要负责调整沉管管节前进方向；拖轮1之二、拖轮1之三位于沉管管节下游侧旁拖，拖轮与沉管管节连接时，船头朝向沉管管节中部，船尾螺旋桨位置超出沉管管节端部，可避免拖轮用车时应水流冲击沉管管节而影响效率，主要负责调整沉管管节的侧向偏移，并根据实际水流情况输出动力，流速大时提供水流抵抗力，流速小时提供沉管管节前进动力；拖轮1之四、拖轮1之五位于沉管管节管尾吊拖，船头朝向沉管管节，船体与沉管管节浮运方向3基本同向，主要负责尾部系留，避免沉管管节前进速度过快，两船在通过桥梁通航孔时略微向中靠拢，由于两船带缆长度一长一短，可避免相互碰撞。
虽然上面已经根据附图描述了本发明的实例，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对本发明作出各种不同的修改和变化。因此，应该理解上述的实施例不是限制，而是某个方面的举例说明。

Claims (3)

1.一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法，其特征在于：沉管管节浮运拖带船舶选用全回转拖轮，其中一部分拖轮在沉管管节侧边旁拖，另外一部分拖轮在沉管管节管首或管尾吊拖；所述旁拖拖轮的螺旋桨须突出沉管管节端头；
(1)当沉管管节垂直水流方向前进时：旁拖拖轮主要提供水流抵抗力，吊拖拖轮提供沉管管节前进动力，并辅助提供水流抵抗力；
(2)当沉管管节平行水流方向前进时：沉管管节管头吊拖拖轮提供管节前进动力并控制前进方向，沉管管节管尾吊拖拖轮提供水流抵抗力，旁拖拖轮视实际情况提供前进动力或水流抵抗力并辅助控制前进方向；
(3)当沉管管节平行水流方向前进，并通过桥梁通航孔时：沉管管节管头吊拖拖轮提供沉管管节前进的主要动力；沉管管节管头吊拖拖轮及旁拖拖轮共同控制前进方向；沉管管节管尾吊拖拖轮调整拖缆长度为一长一短，向内靠拢以减少编队总宽度，提供水流抵抗力。
2.根据权利要求1所述一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法，其特征在于：所述拖轮数量为5艘，当沉管管节垂直水流方向前进时，其中1艘在沉管管节管头吊拖，2艘在上游沉管管节管侧吊拖，2艘在下游沉管管节管侧旁拖；当沉管管节平行水流方向前进时及过桥梁通航孔时：其中1艘在沉管管节管头吊拖，2艘在沉管管节管尾吊拖，2艘旁拖。
3.根据权利要求1所述一种沉管法隧道管节浮运船舶编队方法，其特征在于：所述拖轮为4000HP全回转拖轮，正拖力、倒拖力、正顶力均不小于400kN，侧推力、侧拉力均不小于200kN。
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