CN107700545B - 沉管隧道最终接头接合腔排水系统及排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了沉管隧道最终接头接合腔排水系统，最终接头相连接的两节沉管中均分别预设储水装置和排水装置，每节沉管连接最终接头一端的端封门分别连通对应的排水装置，每个排水装置连通对应的储水装置。运用该排水系统，设置在沉管中的排水装置连通端封门和储水装置，最终接头两端的接合腔中水经由连通端封门的排水装置排至储水装置中，能够解决由两端向中间铺设沉管建设沉管隧道时，最后一节沉管即最终接头同时连接两节沉管合拢，形成两个接合腔，无法采用现有接合腔排水方法将水直接排入海(江河)中，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，该系统结构简单，使用方便，便于推广。

Description

沉管隧道最终接头接合腔排水系统及排水方法

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最终接头接合腔排水系统及排水方法。

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。

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。

但是，最终接头同时连接两端的两节沉管以合拢贯通隧道，最终接头的两端封闭并形成两个接合腔，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。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的最终接头同时连接两端的两节沉管以合拢贯通隧道，最终接头的两端封闭并形成两个接合腔，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上述不足，提供一种沉管隧道最终接头接合腔排水系统及排水方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种沉管隧道最终接头接合腔排水系统，与最终接头相连接的两节沉管中均分别预设储水装置和排水装置，每节所述沉管与所述最终接头对应端部所形成的接合腔，与对应所述沉管内的所述排水装置相互连通，每个所述排水装置连通对应的所述储水装置。

其中，每节所述沉管的端封门中设有连通管节内外的通道，所述通道连通所述排水装置，在所述最终接头和每节所述沉管对接并水密形成所述接合腔后，由所述沉管内侧打开所述通道的阀门以此连通所述接合腔和对应的所述排水装置。

采用本发明所述的沉管隧道最终接头接合腔排水系统，设置在沉管中的排水装置连通沉管上的端封门和设置在沉管中的储水装置，在最终接头和沉管合拢、两个端封门间形成接合腔后，接合腔中水经由连通端封门的排水装置排至储水装置中，能够解决由两端向中间铺设沉管建设沉管隧道时，最后一节沉管即最终接头同时连接两节沉管合拢，形成两个接合腔，无法采用现有接合腔排水方法将水直接排入海(江河)中，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，该系统结构简单，使用方便，便于推广。

本发明还提供了一种沉管隧道最终接头接合腔排水方法，应用如以上所述的沉管隧道最终接头接合腔排水系统，两节所述沉管与所述最终接头合拢形成两个接合腔后，将每个所述接合腔中水通过穿过所述端封门的通道由对应所述排水装置排出至对应所述储水装置。

采用本发明所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，设置在沉管中的排水装置连通沉管上的端封门和设置在沉管中的储水装置，在最终接头和沉管合拢、两个端封门间形成接合腔后，接合腔中水经由连通端封门的排水装置排至储水装置中，能够解决由两端向中间铺设沉管建设沉管隧道时，最后一节沉管即最终接头同时连接两节沉管合拢，形成两个接合腔，无法采用现有接合腔排水方法将水直接排入海(江河)中，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，该排水方法包括以下步骤：

A、调压排水，将每个所述接合腔与对应一侧所述沉管内的所述储水装置相互连通，所述接合腔中总水量1/5-1/2的水通过压差排至所述储水装置中，使所述接合腔内压力值逐步降至大气压并连通大气；

B、压载泵排水，将所述接合腔中剩余水由压载泵抽至所述储水装置。

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A包括以下步骤：

A1、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装置；

A2、调节充气速率使所述接合腔内的压力趋于恒定值；

A3、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；

A4、打开所述端封门上的进气阀，使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。

进一步优选地，每节所述沉管中设有空压机，每个所述空压机向对应的所述接合腔中输入气体。

进一步优选地，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，每个所述储水装置包括设于对应所述沉管中的若干个储水箱或者储水囊。

优选地，每个所述排水装置包括连通对应所述接合腔和所述储水装置的管线，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，完成所述步骤B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。

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最终接头接合腔排水系统，设置在沉管中的排水装置连通沉管上的端封门和设置在沉管中的储水装置，在最终接头和沉管合拢、两个端封门间形成接合腔后，接合腔中水经由连通端封门的排水装置排至储水装置中，能够解决由两端向中间铺设沉管建设沉管隧道时，最后一节沉管即最终接头同时连接两节沉管合拢，形成两个接合腔，无法采用现有接合腔排水方法将水直接排入海(江河)中，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，该系统结构简单，使用方便，便于推广；

2、运用本发明所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，设置在沉管中的排水装置连通沉管上的端封门和设置在沉管中的储水装置，在最终接头和沉管合拢、两个端封门间形成接合腔后，接合腔中水经由连通端封门的排水装置排至储水装置中，能够解决由两端向中间铺设沉管建设沉管隧道时，最后一节沉管即最终接头同时连接两节沉管合拢，形成两个接合腔，无法采用现有接合腔排水方法将水直接排入海(江河)中，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；

3、运用本发明所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，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装置，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；

4、运用本发明所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，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为本发明所述沉管隧道最终接头接合腔排水示意图；

图3为图2的局部放大图。

图中标记：1-最终接头，2-沉管，3-储水装置，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。

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2-3所示，本发明所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，应用一种沉管隧道最终接头接合腔排水系统，该排水系统包括储水装置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和空压机7。

具体地，两节沉管2与最终接头1合拢形成两个接合腔6，两节所述沉管2中均分别预设储水装置3和排水装置4，每节所述沉管2与所述最终接头1对应端部所形成的接合腔6，与对应所述沉管2内的所述排水装置4相互连通，每个所述排水装置4连通对应的所述储水装置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，每个所述储水装置3包括设于对应所述沉管2中的若干个储水箱，每个所述排水装置4包括连通对应所述接合腔6和所述储水装置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，每节所述沉管2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中输入气体。

应用该排水系统的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，包括以下步骤：

A、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内的水自流入所述储水装置3；

B、调节所述空压机7的充气效率使所述接合腔6内的压力趋于恒定值；

C、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；

D、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；

E、将所述接合腔6中剩余水由压载泵抽至所述储水装置3。

作为本实施例的一个优选方案，完成所述步骤E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。

运用本发明所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，设置在沉管2中的排水装置4连通沉管2上的端封门5和设置在沉管2中的储水装置3，在最终接头1和沉管2合拢、两个端封门5间形成接合腔6后，接合腔6中水经由连通端封门5的排水装置4排至储水装置3中，能够解决由两端向中间铺设沉管2建设沉管2隧道时，最后一节沉管2即最终接头1同时连接两节沉管2合拢，形成两个接合腔6，无法采用现有接合腔6排水方法将水直接排入海(江河)中，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 (8)

1.一种沉管隧道最终接头接合腔排水方法，其特征在于，与最终接头(1)相连接的两节沉管(2)中均分别预设储水装置(3)和排水装置(4)，两节所述沉管(2)与所述最终接头(1)合拢形成两个接合腔(6)后，将每个所述接合腔(6)中水通过穿过端封门(5)的通道由对应所述排水装置(4)排出至对应所述储水装置(3)，排水过程包括以下步骤：

A、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装置(3)；

B、调节充气速率使所述接合腔(6)内的压力趋于恒定值；

C、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；

D、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；

E、压载泵排水，将所述接合腔(6)中剩余水由压载泵抽至所述储水装置(3)。

2.根据权利要求1所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，其特征在于，每节所述沉管(2)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)中输入气体。

3.根据权利要求1所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，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。

4.根据权利要求1所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，其特征在于，每个所述储水装置(3)包括设于对应所述沉管(2)中的若干个储水箱或者储水囊。

5.根据权利要求1所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，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)和所述储水装置(3)的管线，所述管线上设有排水阀(41)和流量计(42)。

6.根据权利要求5所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，其特征在于，所述管线包括自流管线和水泵助排管线。

7.根据权利要求1-6任一项所述的沉管隧道最终接头接合腔排水方法，其特征在于，完成所述步骤B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。

8.一种沉管隧道最终接头接合腔排水系统，其特征在于，与最终接头(1)相连接的两节沉管(2)中均分别预设储水装置(3)和排水装置(4)，每节所述沉管(2)与所述最终接头(1)对应端部所形成的接合腔(6)，与对应所述沉管(2)内的所述排水装置(4)相互连通，每个所述排水装置(4)连通对应的所述储水装置(3)，并应用如权利要求1-7任一项所述的一种沉管隧道最终接头接合腔排水方法进行接合腔(6)排水。