CN107700536A - 沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，包括以下步骤：A将最终接头两侧的沉管安装到位并回填覆土，每节沉管与各自相邻连接的沉管间形成接合腔；B安装最终接头与其两侧的沉管合拢形成接合腔；C将所有接合腔中水排出至预设于沉管中的储水箱中；D用管道系统将分布于最终接头两侧的所有储水箱连通，并用压载泵将所有储水箱中的水抽出至距离最终接头最近的沉管隧道出口排出。运用该排水方法，在最终接头将沉管隧道合拢后，再将合拢段四个接合腔内的水排至储水箱，贯通沉管隧道进行后续施工，储水箱中存水由泵抽至距离最终接头最近的沉管隧道出口排出，能够解决采用现有排水方法无法施工的问题，该方法原理清晰，步骤简单，便于推广。

Description

沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法

技术领域

本发明涉及海底隧道施工领域，特别涉及一种沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法。

背景技术

沉管法隧道施工，就是把在半潜驳或者干坞内预制好的隧道沉箱分别浮运到预定位置沉放对接，为使最后一节管段的沉放顺利必须留有长于该管段的距离空间，该余下距离空间所沉放对接的管段即视为最终接头，即隧道连接的两端均沉管施工，并在海中对接合拢，最后的合拢管段即为最终接头。该沉管隧道最终接头是沉管隧道建设的关键，特别是外海超长沉管隧道建设，施工现场作业条件困难，面临着复杂的波浪和海流等海洋环境条件和气象条件。

隧道沉管采用钢混结构，内部有行车道等中空管状结构，两端设置有水密的端封门，沉管质量重达百吨乃至千吨，但是其整体密度与水的密度近似，其可浮于海中，因此沉管容易收到水流扰动而移位，因此在沉管安装对接到位后，需在其上覆土掩埋，防止其位移。

如图1所示，现有两节沉管2对接水密后，连接处两节沉管2各自的端封门5间形成接合腔6，在沉管2中设置的压载泵将接合腔6中的水通过排水装置4由另一端的端封门5排出到海(江河)中，方能后续施工。

普通沉管管身长度一般为几十甚至几百米，最终接头同时连接两端的两节沉管以合拢贯通隧道，考虑到合拢时吊沉操作等一些列问题的复杂性，最终接头管身长度一般控制在十几米内，因此，在最终接头两侧的两节沉管的间距只有十几米。

如图2所示，将最终接头1两侧要对接的两节沉管2视为两节接头单元11，如若采用现有排水方法对每节沉管2与相邻接头单元11对接形成的接合腔6进行排水，水流势必会对另一方沉管2和接头单元11的掩埋覆土造成冲击，使得沉管2和/或接头单元11产生位移，造成两节接头单元11无法与最终接头1合拢。

因此无法采用现有方法对沉管隧道合拢段沉管接合腔进行排水，同时为了保证沉管隧道的水密性和整体结构稳定性，也不能在沉管管身上开孔排水。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的采用现有排水方法对邻近最终接头的每节沉管的接合腔进行排水，水流势必会对对侧沉管的掩埋覆土造成冲击，使得沉管产生位移，造成无法与最终接头合拢，因此无法采用现有方法对沉管隧道合拢段沉管接合腔进行排水，同时为了保证沉管隧道的水密性和整体结构稳定性，也不能在沉管管身上开孔排水的上述不足，提供一种沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，包括以下步骤：

A、将最终接头两侧的两节接头单元安装到位并对两节所述接头单元回填覆土，每节所述接头单元的端封门与各自相邻连接的所述沉管的端封门间形成一个接合腔；

B、安装所述最终接头与其两侧的两节所述接头单元合拢，所述最终接头的两个端封门与对应所述接头单元的端封门分别形成一个所述接合腔；

C、将所有所述接合腔中水排出至预设于所述接头单元中的若干个储水箱中；

D、用管道系统将分布于所述最终接头两侧的所有所述储水箱连通，并将所有所述储水箱中的水抽出至距离所述最终接头最近的沉管隧道出口排出。

其中，两节所述接头单元即是所述最终接头两侧需要对接的两节所述沉管，两节所述接头单元分别与各自对应的所述沉管之间形成一个所述接合腔，两节所述接头单元与所述最终接头之间形成两个所述接合腔，沉管隧道合拢段一共有四个所述接合腔。

采用本发明所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，在最终接头将沉管隧道合拢后，再将合拢段四个接合腔内的水排至储水箱，贯通沉管隧道进行后续施工，储水箱中存水由泵抽至距离最终接头最近的沉管隧道出口排出，能够解决采用现有排水方法对邻近最终接头的每节沉管的接合腔进行排水，水流势必会对对侧沉管的掩埋覆土造成冲击，使得沉管产生位移，造成无法与最终接头合拢，因此无法采用现有方法排水，同时为了保证沉管隧道的水密性和整体结构稳定性，也不能在沉管管身上开孔排水的问题，该方法原理清晰，步骤简单，便于推广。

优选地，每节所述接头单元中预设排水装置，每个所述排水装置连通对应端封门和对应所述储水箱。

优选地，所述管道系统设于所述最终接头中，并在所述接合腔中水排出后，将所述管道系统的两端再分别与所有所述排水装置连通。

优选地，每个所述排水装置包括连通对应所述接合腔和对应所述储水箱的管线，所述管线上设有排水阀和流量计。

进一步优选地，所述管线包括自流管线和水泵助排管线。

优选地，所述步骤C包括以下步骤：

C1、调压排水，将每个所述接合腔中总水量1/5-1/2的水排至所述储水箱中，使所述接合腔内压力值逐步缓慢降至大气压并连通大气；

C2、压载泵排水，将所述接合腔中剩余水由所述压载泵抽至所述储水箱。

采用这种方法，能够有效控制接合腔中的压力变化，防止其中压力值骤变导致沉管发生侧翻和撕裂现象，确保作业安全可靠。

进一步优选地，所述步骤C1包括以下步骤：

C11、向所述接合腔中充气，所充气体的气压值与所述接合腔内压力值相同，同时打开所述排水装置的排水阀，所述接合腔内的水由于所述排水装置两端的气压差自流入所述储水箱；

C12、调节充气速率使所述接合腔内的压力趋于恒定值；

C13、当所述接合腔中的水排出总水量的1/5-1/2后，关闭所述排水阀，继续向所述接合腔内充气并逐步降低充气压力直至所述接合腔内压力值等于大气压；

C14、打开所述端封门上的进气阀，所述进气阀可连通所述端封门的两侧，使所述接合腔连通已建成的所述沉管，由于已建成的所述沉管直接通向海面以上，即所述接合腔连通大气。

采用这种方法，向接合腔内输送气体来调节腔内压强，通过调节接合腔内的压力来防止排水过程中接合腔内压力变化过大过快导致端封门形变而引发的最终接头结构损坏。

优选地，每节所述接头单元中设有空压机，每个所述空压机向对应的所述接合腔中充气。

优选地，所述接合腔内设有压力传感器，所述压力传感器用于检测所述接合腔内的实时压力。

优选地，完成所述步骤C2后，确认所述接合腔的水密情况符合设计要求，采用扫仓泵将所述接合腔内余水排出至所述储水箱，再执行所述步骤D。

本发明还提供了一种沉管隧道合拢段沉管接合腔排水系统，最终接头相连接的两节沉管中均分别预设储水箱和排水装置，每节所述沉管连接所述最终接头一端的端封门分别连通对应的所述排水装置，每个所述排水装置连通对应的所述储水箱。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、运用本发明所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，在最终接头将沉管隧道合拢后，再将合拢段四个接合腔内的水排至储水箱，贯通沉管隧道进行后续施工，储水箱中存水由泵抽至距离最终接头最近的沉管隧道出口排出，能够解决采用现有排水方法对邻近最终接头的每节沉管的接合腔进行排水，水流势必会对对侧沉管的掩埋覆土造成冲击，使得沉管产生位移，造成无法与最终接头合拢，因此无法采用现有方法排水，同时为了保证沉管隧道的水密性和整体结构稳定性，也不能在沉管管身上开孔排水的问题，该方法原理清晰，步骤简单，便于推广；

2、运用本发明所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，先采用调压排水、后采用压载泵排水来将接合腔中水排至储水箱，能够有效控制接合腔中的压力变化，防止其中压力值骤变导致沉管发生侧翻和撕裂现象，确保作业安全可靠；

3、运用本发明所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，向接合腔内输送气体来调节腔内压强，通过调节接合腔内的压力来防止排水过程中接合腔内压力变化过大过快导致端封门形变而引发的最终接头结构损坏。

附图说明

图1为现有沉管隧道接合腔排水示意图；

图2为最终接头及其两侧沉管设置示意图；

图3为本发明所述沉管隧道合拢段沉管接合腔排水示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5为图4中排水装置连通管道系统的示意图。

图中标记：1-最终接头，11-接头单元，2-沉管，3-储水箱，4-排水装置，41-排水阀，42-流量计，5-端封门，51-进气阀，52-压力传感器，6-接合腔，7-空压机，8-压载泵，9-管道系统。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

如图3-5所示，本发明所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，应用一种沉管隧道合拢段沉管接合腔排水系统，该排水系统包括储水箱3、排水装置4、排水阀41、流量计42、端封门5、进气阀51、压力传感器52、空压机7、压载泵8和管道系统9。

具体地，合拢段两节沉管2分别连接的接头单元11与最终接头1合拢形成四个接合腔6，每节所述接头单元11中均分别预设储水箱3和排水装置4；如图3-5所示，每节所述接头单元11的端封门5分别连通对应的所述排水装置4，每个所述排水装置4连通对应的所述储水箱3，且该端封门5上设有连通接合腔6的进气阀51和压力传感器52，所述压力传感器52用于检测所述接合腔6内的实时压力，每个所述排水装置4包括连通对应所述接合腔6和所述储水箱3的管线，所述管线上设有排水阀41和流量计42，所述管线包括自流管线和水泵助排管线，每节所述接头单元11中设有空压机7，每个所述空压机7连接对应的所述进气阀51，每个所述空压机7向对应的所述接合腔6中充气，所述管道系统9设于所述最终接头1中，并在所述接合腔6中水排出后，将所述管道系统9与所有所述排水装置4连通。

应用该排水系统的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，包括以下步骤：

A、将最终接头1两侧的两节接头单元11安装到位并对两节所述接头单元11回填覆土，每节所述接头单元11的端封门5与各自相邻连接的所述沉管2的端封门5间形成一个接合腔6；

B、安装所述最终接头1与其两侧的两节所述接头单元11合拢，所述最终接头1的两个端封门5与对应所述接头单元11的端封门5分别形成一个所述接合腔6；

C、用所述空压机7缓慢地向所述接合腔6中充气，所述空压机7的压力值与所述接合腔6内所述压力传感器52检测的压力值相同，同时打开排水装置4的排水阀41，所述接合腔6内的水由于所述排水装置4两端的气压差自流入所述储水箱3；

D、调节所述空压机7的充气速率使所述接合腔6内的压力趋于恒定值；

E、当所述接合腔6中的水排出总水量的1/5后，关闭所述排水阀41，继续向所述接合腔6内充气并逐步降低充气压力直至所述接合腔6内压力值等于大气压，

由于降低所述空压机7充气气压且所述接合腔6中气压大于所述空压机7充气气压，所述接合腔6中气体将缓慢排出，所述接合腔6中气压逐渐减小，分阶段逐步减小所述空压机7充气气压直至所述接合腔6内压力值等于大气压；

F、打开所述端封门5上的进气阀51，使所述接合腔6连通大气；

G、将所述接合腔6中剩余水由压载泵8抽至所述储水箱3。

H、用管道系统9将分布于所述最终接头1两侧的所有所述储水箱3连通，并用压载泵8将所有所述储水箱3中的水抽出至距离所述最终接头1最近的沉管隧道出口排出。

作为本实施例的一个优选方案，完成所述步骤G后，确认所述接合腔6的水密情况符合设计要求，采用扫仓泵将所述接合腔6内余水排出至所述储水箱3，再执行所述步骤H。

运用本发明所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，在最终接头1将沉管2隧道合拢后，再将合拢段四个接合腔6内的水排至储水箱3，贯通沉管2隧道进行后续施工，储水箱3中存水由泵抽至距离最终接头1最近的沉管2隧道出口排出，能够解决采用现有排水方法对邻近最终接头1的每节沉管2的接合腔6进行排水，水流势必会对另一方沉管2和接头单元11的掩埋覆土造成冲击，使得沉管2和/或接头单元11产生位移，造成无法与最终接头1合拢，因此无法采用现有方法排水，同时为了保证沉管2隧道的水密性和整体结构稳定性，也不能在沉管2管身上开孔排水的问题，该方法先采用调压排水、后采用压载泵排水来将接合腔6中水排至储水装置3，能够有效控制接合腔6中的压力变化，防止其中压力值骤变导致沉管2发生侧翻和撕裂现象，确保作业安全可靠，同时向接合腔6内输送气体来调节腔内压强，通过调节接合腔6内的压力来防止排水过程中接合腔6内压力变化过大过快导致端封门5形变而引发的最终接头1结构损坏，该方法原理清晰，步骤简单，便于推广。

以上所述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 (10)

1.一种沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将最终接头(1)两侧的两节接头单元(11)安装到位并对两节所述接头单元(11)回填覆土，每节所述接头单元(11)的端封门(5)与各自相邻连接的所述沉管(2)的端封门(5)间形成一个接合腔(6)；

B、安装所述最终接头(1)与其两侧的两节所述接头单元(11)合拢，所述最终接头(1)的两个端封门(5)与对应所述接头单元(11)的端封门(5)分别形成一个所述接合腔(6)；

C、将所有所述接合腔(6)中水排出至预设于所述接头单元(11)中的若干个储水箱(3)中；

D、用管道系统(9)将分布于所述最终接头(1)两侧的所有所述储水箱(3)连通，并将所有所述储水箱(3)中的水抽出至距离所述最终接头(1)最近的沉管隧道出口排出。

2.根据权利要求1所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，每节所述接头单元(11)中预设排水装置(4)，每个所述排水装置(4)连通对应所述端封门(5)和对应所述储水箱(3)。

3.根据权利要求2所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，所述管道系统(9)设于所述最终接头(1)中，并在所述接合腔(6)中水排出后，将所述管道系统(9)的两端再分别与所有所述排水装置(4)连通。

4.根据权利要求2所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，每个所述排水装置(4)包括连通对应所述接合腔(6)和对应所述储水箱(3)的管线，所述管线上设有排水阀(41)和流量计(42)。

5.根据权利要求4所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，所述管线包括自流管线和水泵助排管线。

6.根据权利要求3所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

C1、调压排水，将每个所述接合腔(6)中总水量1/5-1/2的水排至所述储水箱(3)中，使所述接合腔(6)内压力值逐步降至大气压并连通大气；

C2、压载泵(8)排水，将所述接合腔(6)中剩余水由所述压载泵(8)抽至所述储水箱(3)。

7.根据权利要求6所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，所述步骤C1包括以下步骤：

C11、向所述接合腔(6)中充气，所充气体的气压值与所述接合腔(6)内压力值相同，同时打开所述排水装置(4)的排水阀(41)，所述接合腔(6)内的水自流入所述储水箱(3)；

C12、调节充气速率使所述接合腔(6)内的压力趋于恒定值；

C13、当所述接合腔(6)中的水排出总水量的1/5-1/2后，关闭所述排水阀(41)，继续向所述接合腔(6)内充气并逐步降低充气压力直至所述接合腔(6)内压力值等于大气压；

C14、打开所述端封门(5)上的进气阀(51)，使所述接合腔(6)连通大气。

8.根据权利要求7所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，每节所述接头单元(11)中设有空压机(7)，每个所述空压机(7)向对应的所述接合腔(6)中充气。

9.根据权利要求7所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，所述接合腔(6)内设有压力传感器(52)，所述压力传感器(52)用于检测所述接合腔(6)内的实时压力。

10.根据权利要求6-9任一项所述的沉管隧道合拢段沉管接合腔排水方法，其特征在于，完成所述步骤C2后，确认所述接合腔(6)的水密情况符合设计要求，采用扫仓泵将所述接合腔(6)内余水排出至所述储水箱(3)，再执行所述步骤D。