CN105780811B - 一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法 - Google Patents

一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：确定水域中安装管节的位置和方向；在拟安装管节的位置附近选定一个区域作为与所述管节相应的用于所述管节转向调头的回旋区；利用所述回旋区，调整进入水域中的管节至所需位置和方向。本发明方法可在大流速条件下安全、稳定的进行管节调头施工，增加了施工窗口期。

Description

一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法
技术领域
本发明属于沉管法隧道管节浮运施工领域，具体涉及一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法。
背景技术
目前中国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，与管节浮运及调头要求的高水位、低流速存在矛盾，施工要求的水文条件窗口期无法保证，而水位是管节浮运及调头的必要条件，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浮运及调头的情况。
现有技术中，管节调头基本选择流速不大于0.3m/s的时期进行，而在0.6m/s或以上的大流速条件下进行管节调头施工尚属空白。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，能够保证沉管管节在大流速水流力冲击的情况下仍能保持稳定，并完成调头。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
在施工前，在管节安装位置附近划定一个区域，并对所述区域进行开挖，形成回旋区；
步骤1：在回旋区上游设置2个锚块；第一拖轮、第二拖轮和第三拖轮将管节沿浮运航道边线浮运至回旋区附近，将尼龙缆绳带至管节中部的第一系缆桩上；
步骤2：将第四拖轮与管节尾部的第二系缆桩连接，第四拖轮与旁拖的第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮相互配合，将管节平移至回旋区内；
步骤3：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮和第四拖轮配合将管节绕第一系缆桩顺时针旋转40度，尼龙缆绳绷直受力，第五拖轮移动至管节首部就位；
步骤4：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮配合将管节继续绕第一系缆桩顺时针旋转10度，第五拖轮与管节首部的第三系缆桩、第四系缆桩连接；
步骤5：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮配合将管节继续绕第一系缆桩顺时针旋转60度；
步骤6：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮配合将管节继续绕第一系缆桩顺时针旋转40度；
步骤7：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮配合将管节继续绕第一系缆桩顺时针旋转10度，当管节与水流方向呈160度角时，将尼龙缆绳放长；
步骤8：保持管节角度，第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮配合将管节向隧道轴线方向平移；
步骤9：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮配合继续将管节向隧道轴线方向平移，并逆时针旋转10度，将尼龙缆绳开始逐步拉直；
步骤10：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮配合继续将管节向隧道轴线方向平移，并逆时针旋转30度；
步骤11：第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮与尼龙缆绳配合将管节沿隧道轴线方向前移，进入靠近岸线的小流速区域，第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮加大输出抵抗水流力，最后解除尼龙缆绳完成管节调头。
进一步的，步骤1中所述锚块为170吨的重力式吸附锚块，所述锚块高4m，埋深3m，抗拉承载力大于等于100吨。
进一步的，所述第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮均为4000HP全回转拖轮，所述第一拖轮、第二拖轮、第三拖轮、第四拖轮和第五拖轮的正拖力、倒拖力、正顶力大于等于400kN，侧推力、侧拉力大于等于200kN。
进一步的，所述尼龙缆绳的破断力大于等于4000kN。
本发明的有益效果如下：
本发明方法，可在大流速条件下安全、稳定的进行管节调头施工，增加了施工窗口期。
附图说明
图1是所述管节调头施工方法步骤1示意图；
图2是所述管节调头施工方法步骤2示意图；
图3是所述管节调头施工方法步骤3示意图；
图4是所述管节调头施工方法步骤4示意图；
图5是所述管节调头施工方法步骤5示意图；
图6是所述管节调头施工方法步骤6示意图；
图7是所述管节调头施工方法步骤7示意图；
图8是所述管节调头施工方法步骤8示意图；
图9是所述管节调头施工方法步骤9示意图；
图10是所述管节调头施工方法步骤10示意图；
图11是所述管节调头施工方法步骤11示意图。
图中，1-浮运航道边线；2-锚块；3-隧道轴线；4-水流方向；5-回旋区；6-尼龙缆绳；7-管节；81-第一系缆桩；82-第二系缆桩；83-第三系缆桩；84-第四系缆桩；91-第一拖轮；92-第二拖轮；93-第三拖轮；94-第四拖轮；95-第五拖轮。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。
在施工前，为了方便管节调头，需要在管节安装位置附近划定一个区域，并对该区域进行开挖，例如，本实施例中最长的管节长度为115m、吃水8.3m，管节调头最低水位要求+13.5m，需要开挖一个直径180m、底标高+4.5m(即最低水位13.5m-管节吃水8.3m-富余量0.7m)、中心坐标偏离已安装管节最近点100m的区域，该区域称之为回旋区。
所述管节调头施工方法步骤1如图1所示，在回旋区5上游设置2个锚块2；第一拖轮91、第二拖轮92和第三拖轮93将管节7沿浮运航道边线1浮运至回旋区5附近，此时管节 7与水流方向4同向，受水流力小；将尼龙缆绳6带至管节7中部的第一系缆桩81上；
所述管节调头施工方法步骤2如图2所示，将第四拖轮94与管节7尾部的第二系缆桩 82连接，第四拖轮94与旁拖的第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93相互配合，将管节7平移至回旋区5内，此时管节7与水流方向4同向；
所述管节调头施工方法步骤3如图3所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93和第四拖轮94配合将管节7绕第一系缆桩81顺时针旋转40度，尼龙缆绳6绷直受力，第五拖轮95移动至管节7首部就位，此时管节7与水流方向4呈40度角，受流面积增大，水流力影响加大；
所述管节调头施工方法步骤4如图4所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95配合将管节7继续绕第一系缆桩81顺时针旋转10度，第五拖轮 95与管节7首部的第三系缆桩83、第四系缆桩84连接，此时管节7与水流方向450度角，受流面积继续增大，水流力影响继续加大；
所述管节调头施工方法步骤5如图5所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95配合将管节7继续绕第一系缆桩81顺时针旋转60度，此时管节 7与水流方向4呈110度角，管节7对角线则与水流方向4垂直，此时管节7受流面积达到最大，水流力影响同样达到最大；
所述管节调头施工方法步骤6如图6所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95配合将管节7继续绕第一系缆桩81顺时针旋转40度，此时管节 7与水流方向4呈150度角，受流面积开始减小，水流力影响减小；
所述管节调头施工方法步骤7如图7所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95配合将管节7继续绕第一系缆桩81顺时针旋转10度，此时管节 7与水流方向4呈160度角，受流面积继续减小，水流力影响继续减小；此时由第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94提供水流抵抗力，并将尼龙缆绳6放长，此时尼龙缆绳6处于不受力状态；
所述管节调头施工方法步骤8如图8所示，保持管节7角度，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95配合将管节7向隧道轴线3方向平移；
所述管节调头施工方法步骤9如图9所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95配合继续将管节7向隧道轴线3方向平移，并逆时针旋转10度，此时管节7与水流方向4呈150度角，受流面积开始增大，水流力影响加大，高强度尼龙缆绳6开始逐步拉直；
所述管节调头施工方法步骤10如图10所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95配合继续将管节7向隧道轴线3方向平移，并逆时针旋转30度，此时管节7与水流方向4呈120度角，受流面积继续增大，水流力影响继续加大，尼龙缆绳 6完全绷直受力；
所述管节调头施工方法步骤11如图11所示，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93、第四拖轮94和第五拖轮95与尼龙缆绳6配合将管节7沿隧道轴线3方向前移，进入靠近岸线的小流速区域，水流力影响减小，第一拖轮91、第二拖轮92、第三拖轮93加大输出抵抗水流力，最后解除尼龙缆绳6完成管节调头。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
在施工前，在管节安装位置附近划定一个区域，并对该区域进行开挖，该区域为回旋区(5)；
步骤1：在回旋区(5)上游设置2个锚块(2)；第一拖轮(91)、第二拖轮(92)和第三拖轮(93)将管节(7)沿浮运航道边线(1)浮运至回旋区(5)附近，将尼龙缆绳(6)带至管节(7)中部的第一系缆桩(81)上；
步骤2：将第四拖轮(94)与管节(7)尾部的第二系缆桩(82)连接，第四拖轮(94)与旁拖的第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)相互配合，将管节(7)平移至回旋区(5)内；
步骤3：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)和第四拖轮(94)配合将管节(7)绕第一系缆桩(81)顺时针旋转40度，尼龙缆绳(6)绷直受力，第五拖轮(95)移动至管节(7)首部就位；
步骤4：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)配合将管节(7)继续绕第一系缆桩(81)顺时针旋转10度，第五拖轮(95)与管节(7)首部的第三系缆桩(83)、第四系缆桩(84)连接；
步骤5：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)配合将管节(7)继续绕第一系缆桩(81)顺时针旋转60度；
步骤6：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)配合将管节(7)继续绕第一系缆桩(81)顺时针旋转40度；
步骤7：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)配合将管节(7)继续绕第一系缆桩(81)顺时针旋转10度，当管节(7)与水流方向(4)呈160度角时，将尼龙缆绳(6)放长；
步骤8：保持管节(7)角度，第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)配合将管节(7)向隧道轴线(3)方向平移；
步骤9：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)配合继续将管节(7)向隧道轴线(3)方向平移，并逆时针旋转10度，将尼龙缆绳(6)开始逐步拉直；
步骤10：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)配合继续将管节(7)向隧道轴线(3)方向平移，并逆时针旋转30度；
步骤11：第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)与尼龙缆绳(6)配合将管节(7)沿隧道轴线(3)方向前移，进入靠近岸线的小流速区域，第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)加大输出抵抗水流力，最后解除尼龙缆绳(6)完成管节调头。
2.根据权利要求1所述的适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，其特征在于，步骤1中所述锚块(2)为170吨的重力式吸附锚块，所述锚块(2)高4m，埋深3m，抗拉承载力大于等于100吨。
3.根据权利要求1所述的适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，其特征在于，所述第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)为4000HP全回转拖轮，所述第一拖轮(91)、第二拖轮(92)、第三拖轮(93)、第四拖轮(94)和第五拖轮(95)的正拖力、倒拖力、正顶力大于等于400kN，侧推力、侧拉力大于等于200kN。
4.根据权利要求1所述的适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，其特征在于，所述尼龙缆绳(6)的破断力大于等于4000kN。
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