CN108385728B - 沉管隧道顶推式最终接头及其对接施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种沉管隧道顶推式最终接头及其对接施工方法，属于沉管隧道施工技术领域，能够快速有效实现最终接头顶推后的水下止水和止推，且止水和止推效果好、安全性高。该顶推式最终接头包括设置于待安装管段的连接承口，连接承口内套接有顶进管节；还包括顶推件，连接承口内设有可容纳顶推件的空腔，空腔内预埋有注浆管；进一步包括止水组件，止水组件包括三道止水带，第一道止水带设置于顶进管节被推出端的端面，第二道止水带和第三道止水带均设置于顶进管节外周；第二道止水带可随顶进管节的推出而伸长，第二道止水带的一端固接于顶进管节，另一端固接于连接承口，第三道止水带套接于顶进管节与连接承口之间。
Description
技术领域
本发明属于沉管隧道施工技术领域，尤其涉及一种沉管隧道顶推式最终接头及其对接施工方法。
背景技术
沉管隧道的管段安装中，为使最后一节管段顺利沉放，必须留有长于该管段的距离空间。当最后一节管段沉放后，最后一节管段的端面与前一节管段之间需要通过一连接结构进行连接，该连接结构即为最终接头。
随着沉管隧道施工技术的发展，最终接头的形式越来越多样化，例如：V形块式最终接头、K管节式最终接头和顶推式最终接头等。其中，顶推式最终接头往往是通过在端部的钢结构内设置顶推小梁和若干千斤顶的方式实现顶推，其止水依靠的是端面以及顶推小梁外部设置的临时止水带，其止推依靠的是千斤顶。然而，现有结构的顶推式最终接头的止水和止推效果，越来越难以满足复杂施工工况下对于水下止水和止推的苛刻要求，对于顶推式最终接头，水下的止水和止推两大难题仍是限制其进一步发展的核心难题，解决该问题即可实现对最终接头的一种突破。
发明内容
本发明针对上述现有顶推式最终接头存在的不足，提出一种沉管隧道顶推式最终接头及其对接施工方法，该顶推式最终接头具体多重止水和止推措施，能够快速有效实现最终接头顶推后的水下止水和止推，且止水和止推效果好、安全性高。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
沉管隧道顶推式最终接头，用于沉管隧道的待安装管段与已安装管段的对接，包括设置于所述待安装管段的连接承口，所述连接承口内套接有可朝向所述已安装管段顶推以与所述已安装管段对接的顶进管节；所述顶推式最终接头还包括用于推出所述顶进管节的顶推件，所述连接承口内设有可容纳所述顶推件的空腔，所述空腔内预埋有用于向所述空腔注浆的注浆管；所述顶推式最终接头进一步包括止水组件，所述止水组件包括三道止水带，第一道止水带设置于所述顶进管节被推出端的端面，第二道止水带和第三道止水带均设置于所述顶进管节外周；所述第二道止水带可随所述顶进管节的推出而伸长，所述第二道止水带的一端固接于所述顶进管节，另一端固接于所述连接承口，所述第三道止水带套接于所述顶进管节与连接承口之间。
作为优选，所述顶进管节被推出端的端面与所述已安装管段待对接端的端面相匹配。
作为优选，所述顶进管节、连接承口和待安装管段共轴线设置。
作为优选，所述连接承口与所述待安装管段的待对接端预制为一体。
作为优选，所述顶推件为多个，多个所述顶推件均布于所述连接承口面向所述顶进管节的端面；所述空腔对应于所述顶推件设置。
作为优选，所述第一道止水带为GINA止水带；所述第二道止水带为M型止水带；所述第三道止水带为可注浆式止水带。
作为优选，所述顶进管节内设有封门，所述顶进管节、封门、连接承口和设置于所述待安装管段内的端封门之间形成可储水的储水腔，所述连接承口设有与所述储水腔相连通的进水管，所述进水管设有进水阀。
本发明还提出一种上述任一项技术方案所述的沉管隧道顶推式最终接头的对接施工方法，包括以下步骤：
将带有上述任一项技术方案所述的沉管隧道顶推式最终接头的待安装管段沉放至基床上的预定安装位置，沉放时，所述顶进管节处于未推出状态；
通过所述顶推件将所述顶进管节推出，直至所述顶进管节与已安装管段的待对接端匹配对接，通过所述止水组件进行止水，当止水满足要求后，抽出所述顶进管节与已安装管段之间结合腔内的水；
通过所述注浆管向容纳所述顶推件的空腔内注入浆液，待所述浆液凝固以对所述顶进管节止推；
对所述顶进管节的管壁与连接承口之间的空隙处注入混凝土，使所述顶进管节与待安装管段连接为一体，对所述顶进管节与已安装管段的对接处进行焊接施工，完成对接。
作为优选，当沉放的沉管隧道顶推式最终接头具有储水腔、进水管和进水阀时，所述进水阀处于开启状态，在抽出所述结合腔内的水后，利用所述储水腔与结合腔之间的水压差压缩所述第一道止水带以加固止水；在对所述顶进管节的管壁与连接承口之间的空隙处注入混凝土前，关闭所述进水阀，并抽出所述储水腔内的水。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明提供的沉管隧道顶推式最终接头，通过设置的顶推件与空腔注入的浆液相配合，能够高效实现顶进管节的止推，止推效果好，而且，其止水组件包括三道止水带，其中留有备用止水带，能够提高止水效果，同时能够有效保障止水的安全性；
2、本发明提供的沉管隧道顶推式最终接头，其结构简单，对沉管隧道整体结构影响较小，而且操作简单，经济性好；
3、本发明提供的沉管隧道顶推式最终接头的对接施工方法中，焊接施工和混凝土浇筑施工过程均为干施工，施工效率高，经济性好，施工安全性高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的沉管隧道顶推式最终接头的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1中B处的局部放大图；
图4为本发明实施例提供的连接承口上顶推件与空腔的布置示意图；
图5为本发明实施例提供的沉管隧道顶推式最终接头对接施工方法的对接过程示意图；
以上各图中：1、待安装管段；2、已安装管段；3、连接承口；4、顶进管节；5、封门；6、端封门；7、储水腔；8、进水管；9、进水阀；10、顶推件；11、空腔；12、注浆管；13、第一道止水带；14、第二道止水带；15、第三道止水带；16、滑轨；17、结合腔。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明涉及一种沉管隧道顶推式最终接头，用于沉管隧道的待安装管段1与已安装管段2的对接，包括设置于待安装管段1待对接端的连接承口3，连接承口3内套接有可朝向已安装管段2顶推以与已安装管段2对接的顶进管节4。如图2所示，顶推式最终接头还包括用于推出顶进管节4的顶推件10，连接承口3内设置有可容纳顶推件10的空腔11，空腔11内预埋有用于向空腔11注浆的注浆管12。通过设置的顶推件10可将顶进管节4推出，当顶进管节4推出至与已安装管段2匹配对接后，通过预埋的注浆管12向空腔11内注浆，待浆液凝固后，能够固定顶推件10，实现对顶进管节4的止推。如图3所示，顶推式最终接头进一步包括止水组件，止水组件包括三道止水带，第一道止水带13设置于顶进管节4被推出端的端面，用于对顶进管节4与已安装管段2之间的止水；第二道止水带14和第三道止水带15均设置于顶进管节4外周，用于对顶进管节4与连接承口3之间进行止水，其中，第二道止水带14可随顶进管节4的推出而伸长，第二道止水带14的一端固定连接于顶进管节4，另一端固定连接于连接承口3，第三道止水带15套接于顶进管节4与连接承口3之间，为备用止水带，能够增加顶进管节4与连接承口3之间止水的安全性。需要说明的是，顶进管节4被推出端是指顶进管节4可被推出至连接承口3外的一端，也就是图1中顶进管节4远离待安装管段1的一端。
上述沉管隧道顶推式最终接头中，顶进管节4用于与已安装管段2的待对接端进行匹配对接，因而，如图1所示，顶进管节4被推出端的端面与已安装管段2待对接端的端面相匹配，以保证能够匹配对接。进一步的，如图1所示，顶进管节4、连接承口3和待安装管段1共轴线设置，以保证沉管隧道的待安装管段1与已安装管段2能够共轴线对接。需要说明的是，顶进管节4只能部分推出于连接承口3，以避免顶进管节4与连接承口3相脱离。顶进管节4被推出时，是沿从待安装管段1指向已安装管段2的方向推出。
上述沉管隧道顶推式最终接头中，连接承口3用于将顶进管节4连接于待安装管段1，为了保证连接牢固性，作为一种优选，如图1所示，连接承口3与待安装管段1的待对接端预制为一体。
上述沉管隧道顶推式最终接头中，顶推件10用于推出顶进管节4，顶推件10与空腔11注入的浆液相配合，可实现顶进管节4的止推。如图4所示，顶推件10设置为多个，多个顶推件10均布于连接承口3面向顶进管节4的端面；空腔11对应于顶推件10设置。这样设置顶推件10和空腔11，能够保证顶推件10的推力平衡，保证顶进管节4始终沿轴向推出。作为一种优选，顶推件10为顶推千斤顶。可以理解的是，本领域技术人员也可采用其他合适的顶推件10，只要能够起到将顶进管节4推出作用即可。
上述沉管隧道顶推式最终接头中，止水组件用于在顶进管节4与已安装管段2对接后进行水下止水，本实施例提供的沉管隧道顶推式最终接头设置有三道止水带，通过三道止水带的共同作用，能够保证止水效果和止水安全性。为了提高止水效果，作为一种优选，第一道止水带13为GINA止水带；第二道止水带14为M型止水带；第三道止水带15为可注浆式止水带。
此外，为了加强顶进管节4与已安装管段2之间的止水效果，如图1所示，顶进管节4内设有封门5，顶进管节4、封门5、连接承口3和设置于待安装管段1内的端封门6之间形成可储水的储水腔7，连接承口3设有与储水腔7相连通的进水管8，进水管8设有进水阀9。在对接施工时，打开进水阀9以使储水腔7与外部连通，水经进水管8流入储水腔7并充满整个储水腔7，当顶进管节4与已安装管段2匹配对接后，将顶进管节4与已安装管段2之间的结合腔17内的水排出，此时储水腔7与结合腔17之间形成水压差，在此水压差的作用下，使顶进管节4顶紧于已安装管段2，加强顶进管节4与已安装管段2之间的临时止水。需要说明的是，顶进管节4与已安装管段2之间的结合腔17由顶进管节4内的封门5、设置于已安装管段2的端封门6以及顶进管节4和已安装管段2的管壁围成。
本发明实施例还提供了一种上述任一项实施例所述的沉管隧道顶推式最终接头的对接施工方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1：在基床上待安装管段1的预定安装位置铺设滑轨16，将带有上述任一项的沉管隧道顶推式最终接头的待安装管段1沉放至预定安装位置，使顶进管节4位于滑轨16上，沉放时，顶进管节4处于未推出状态。
S2：通过顶推件10将顶进管节4推出，顶进管节4沿滑轨16滑动，直至顶进管节4与已安装管段2的待对接端匹配对接，通过止水组件进行止水，当止水满足要求后，抽出顶进管节4与已安装管段2之间结合腔17内的水。具体的，通过第一道止水带13对顶进管节4与已安装管段2对接处进行止水，通过第二道止水带14和第三道止水带15对顶进管节4与连接承口3之间进行止水，其中第三道止水带15为备用止水带，能够在第二道止水带14失效后起到止水作用。
S3：通过注浆管12向容纳顶推件10的空腔11内注入浆液，待浆液凝固以对顶进管节4止推。需要说明的是，注入的浆液优选高强快硬的混凝土浆液或水泥浆液，以保证浆液能够在10-20小时内凝固，且浆液凝固后的强度能够满足止推要求。
S4：当止水和止推均满足要求后，对顶进管节4的管壁与连接承口3之间的空隙处注入混凝土，使顶进管节4与待安装管段1连接为一体，对顶进管节4与已安装管段2的对接处进行焊接施工，完成对接。
在一优选实施例中，当沉管隧道顶推式最终接头具有储水腔7、进水管8和进水阀9时，其沉放时，进水阀9处于开启状态，在抽出结合腔17内的水后，利用储水腔7与结合腔17之间的水压差进一步压缩止水组件中的第一道止水带13以加固止水；在对顶进管节4的管壁与连接承口3之间的空隙处注入混凝土前，需关闭进水阀9，并抽出储水腔7内的水，以在干作业条件下进行混凝土浇筑。
本发明提供的沉管隧道顶推式最终接头，通过设置的顶推件10与空腔11注入的浆液相配合，能够高效实现顶进管节4的止推，止推效果好，而且，其止水组件包括三道止水带，其中留有备用止水带，能够提高止水效果，同时能够有效保障止水的安全性。同时，本发明提供的沉管隧道顶推式最终接头，其结构简单，对沉管隧道整体结构影响较小，而且操作简单，经济性好。此外，本发明提供的沉管隧道顶推式最终接头的对接施工方法中，焊接施工和混凝土浇筑施工过程均为干施工，施工效率高，经济性好，施工安全性高。
Claims (7)
1.沉管隧道顶推式最终接头，用于沉管隧道的待安装管段（1）与已安装管段（2）的对接，其特征在于：包括设置于所述待安装管段（1）的连接承口（3），所述连接承口（3）内套接有可朝向所述已安装管段（2）顶推以与所述已安装管段（2）对接的顶进管节（4）；
所述顶推式最终接头还包括用于推出所述顶进管节（4）的顶推件（10），所述连接承口（3）内设有可容纳所述顶推件（10）的空腔（11），所述空腔（11）内预埋有用于向所述空腔（11）注浆的注浆管（12）；所述顶推件（10）为多个，多个所述顶推件（10）均布于所述连接承口（3）面向所述顶进管节（4）的端面；所述空腔（11）对应于所述顶推件（10）设置；
所述顶推式最终接头进一步包括止水组件，所述止水组件包括三道止水带，第一道止水带（13）设置于所述顶进管节（4）被推出端的端面，第二道止水带（14）和第三道止水带（15）均设置于所述顶进管节（4）外周；所述第二道止水带（14）可随所述顶进管节（4）的推出而伸长，所述第二道止水带（14）的一端固接于所述顶进管节（4），另一端固接于所述连接承口（3），所述第三道止水带（15）套接于所述顶进管节（4）与连接承口（3）之间；所述第一道止水带（13）为GINA止水带；所述第二道止水带（14）为M型止水带；所述第三道止水带（15）为可注浆式止水带。
2.根据权利要求1所述的沉管隧道顶推式最终接头，其特征在于：所述顶进管节（4）被推出端的端面与所述已安装管段（2）待对接端的端面相匹配。
3.根据权利要求1或2所述的沉管隧道顶推式最终接头，其特征在于：所述顶进管节（4）、连接承口（3）和待安装管段（1）共轴线设置。
4.根据权利要求1所述的沉管隧道顶推式最终接头，其特征在于：所述连接承口（3）与所述待安装管段（1）的待对接端预制为一体。
5.根据权利要求1所述的沉管隧道顶推式最终接头，其特征在于：所述顶进管节（4）内设有封门（5），所述顶进管节（4）、封门（5）、连接承口（3）和设置于所述待安装管段（1）内的端封门（6）之间形成可储水的储水腔（7），所述连接承口（3）设有与所述储水腔（7）相连通的进水管（8），所述进水管（8）设有进水阀（9）。
6.权利要求1-5任一项所述的沉管隧道顶推式最终接头的对接施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
将带有权利要求1-5任一项所述的沉管隧道顶推式最终接头的待安装管段（1）沉放至基床上的预定安装位置，沉放时，所述顶进管节（4）处于未推出状态；
通过所述顶推件（10）将所述顶进管节（4）推出，直至所述顶进管节（4）与已安装管段（2）的待对接端匹配对接，通过所述止水组件进行止水，当止水满足要求后，抽出所述顶进管节（4）与已安装管段（2）之间结合腔（17）内的水；
通过所述注浆管（12）向容纳所述顶推件（10）的空腔（11）内注入浆液，待所述浆液凝固以对所述顶进管节（4）止推；
对所述顶进管节（4）的管壁与连接承口（3）之间的空隙处注入混凝土，使所述顶进管节（4）与待安装管段（1）连接为一体，对所述顶进管节（4）与已安装管段（2）的对接处进行焊接施工，完成对接。
7.根据权利要求6所述的对接施工方法，其特征在于：当沉放带有权利要求5所述的沉管隧道顶推式最终接头的待安装管段（1）时，所述进水阀（9）处于开启状态，在抽出所述结合腔（17）内的水后，利用所述储水腔（7）与结合腔（17）之间的水压差压缩所述第一道止水带（13）以加固止水；在对所述顶进管节（4）的管壁与连接承口（3）之间的空隙处注入混凝土前，关闭所述进水阀（9），并抽出所述储水腔（7）内的水。
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