CN111648406B - 一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沉管压载系统技术领域，具体涉及一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，包括：在保证满足抗浮系数大于1.05的前提下，选择从所述沉管轴线第一侧的第一端的端部水囊开始施工，利用沉管压载系统管路控制装置，通过调节相应的阀门，对需要注水的水囊通入设计水量，从第一侧的端部水囊至第二侧的端部水囊，两侧依次交替拆除端部水囊并压载混凝土，直至所有水囊拆除、压载混凝土施工完毕；在沉管安装完成后，采用上述方法，在满足沉管抗浮系数大于1.05的情况下，逐个将水囊排水后拆除，来依次置换混凝土，简单有序，置换效率高，而且通过对沉管抗浮系数进行控制，沉管不会发生上浮或移位的问题，保证了沉管安装质量及施工安全。

Description

一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法

技术领域

本发明涉及沉管压载系统技术领域，特别是一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法。

背景技术

在沉管隧道施工中，多采用水箱压载的方法，用于调节沉管横移、浮运和沉放安装过程中的负浮力及姿态，现有的水箱结构主要包括钢板和钢木结构，但这种结构材料成本高，且拆装复杂、劳动强度大、花费时间长。对此，行业内研发了采用水囊沉管压载系统进行沉管隧道施工。

水囊沉管压载系统与钢水箱沉管压载系统相比，具有自重轻、安装简单、能有效提高干舷容错率的优势，逐渐地投入到越来越多的沉管项目中。水囊沉管压载系统通常包括若干组水囊，每组包括两个水囊，每组的两个水囊对称设置于沉管轴线两侧。

但是，在采用水囊沉管压载系统对沉管隧道施工完成后，如何对沉管压载系统进行拆除，以及如何置换混凝土成为了必须解决的问题。现有技术中，并没有一个较好的方案对水囊沉管压载系统，如果方案不当，可能会造成沉管上浮或移位等严重影响沉管安装质量的问题，而且拆除和置换方案也会影响到施工效率。另此，水囊的进排水系统设计也是一个难题，目前沉管压载系统管路控制采用的是一个阀门控制一组水囊(两个水囊)，这种控制方式不能很好的控制各个水囊内的注水量和排水量，大大增加了拆除水囊与置换混凝土的难度。另外，若一组内的某个水囊发生漏水直接牵连另一个水囊，极不安全。

发明内容

本发明的目的在于：针对开发研究的水囊压载系统对沉管横移、浮运和安装完成后，如何拆除水囊及如何置换混凝土，从而避免沉管发生上浮、移位等问题，提供一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，沉管压载系统包括若干组水囊，每组包括两个水囊，每组的两个水囊对称设置于沉管内部纵轴线两侧，每个水囊内的初始水量相同，包括以下步骤：

步骤一：当沉管沉放到位且满足抗浮系数大于1.05时，选择从所述沉管轴线第一侧的第一端水囊开始施工，计算第一侧端部水囊中的水量均分至第一侧其余所有水囊的分配水量，利用沉管压载系统管路控制装置，通过调节相应的阀门，分别向所述第一侧其余所有水囊通入所述分配水量；

步骤二：拆除所述第一侧端部水囊，并在所述第一侧端部水囊处施工压载混凝土；

步骤三：计算扣除沉管轴线第二侧端部水囊的水量后，满足沉管抗浮系数大于1.05时，所述沉管第二侧其余所有水囊所需均分水量，所述第二侧端部水囊与所述第一侧端部水囊关于沉管轴线对称设置，利用所述沉管压载系统管路控制装置，通过调节相应的阀门，分别向所述第二侧其余所有水囊通入所述均分水量；

步骤四：拆除所述第二侧端部水囊，并在所述第二侧端部水囊处施工压载混凝土；

步骤五：按照步骤三和步骤四所述的方法，继续依次交替施工第一侧端部水囊和第二侧端部水囊，直至所有水囊拆除、压载混凝土施工完毕。

在沉管横移、浮运和安装完成后，采用所述沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，在满足沉管抗浮系数大于1.05的情况下，通过逐个将水囊排水进而拆除的方式，来依次置换混凝土，该方法置换混凝土简单有序，置换效率高，而且通过对沉管抗浮系数进行控制，沉管不会发生上浮或移位的问题，保证了沉管安装质量及施工安全，高效地完成了水囊拆除及置换混凝土的工程任务。

特别的，所述步骤三中，若满足沉管抗浮系数大于1.05时，所述沉管第二侧其余所有水囊不需要增加水量，则无需进行注水，相当于所需均分水量为零。

所述纵轴线为沿所述沉管长度方向的轴线。

所述步骤五中，继续依次交替施工第一侧端部水囊和第二侧端部水囊，是指依次交替：拆除第一侧端部水囊并施工压载混凝土、拆除第二侧端部水囊并施工压载混凝土。

作为本发明的优选方案，所述沉管压载系统管路控制装置能够单独为任一水囊进水或排水。由于每个水囊能够单独控制其水量，因此在进行沉管压载系统拆除及置换混凝土施工时，通过依次交替计算每侧扣除端部水囊的水量后，满足沉管抗浮系数大于1.05的情况下，该侧其余所有水囊需要注入的均分水量，利用所述沉管压载系统管路控制装置单独为每个水囊注水，依次交替施工第一侧端部水囊和第二侧端部水囊，逐个拆除水囊并压载混凝土置换，直至所有水囊拆除、压载混凝土施工完毕，如此，每个水囊能够单独拆除并置换混凝土，操作方便，不会受到其他水囊的影响，提高了拆除水囊及置换混凝土的效率，缩短了工期，具有良好的经济效益；而且始终满足沉管抗浮系数的要求，具有安全保障。

作为本发明的优选方案，所述沉管压载系统管路控制装置包括阀门，每个水囊与进水口之间分别设有至少一个所述阀门，所述阀门用于单独控制所对应单个水囊的进水或排水。

由于每个水囊与进水口之间分别设有至少一个阀门，所述阀门用于单独控制所对应水囊的进水或排水，如此方便对每个水囊的水量进行控制，每个水囊的进水或排水过程都能够独立操作，避免水囊间相互造成影响；在拆除水囊置换混凝土时，利用压载混凝土挨个置换掉水囊，操作简单且方便，同时也便于后期控制混凝土置换时需给水囊注入的水量，从而便于置换压载混凝土。

作为本发明的优选方案，每个所述水囊与进水口之间通过管道相连接，所述管道上设有所述阀门和双向水泵，所述双向水泵能够给进水或排水的水流增压。所述双向水泵能够增大进水量和排水量，便于快速给所述水囊进水或排水。

作为本发明的优选方案，每个所述水囊与进水口之间通过第一管道相连接，所述第一管道上设有单向水泵，所述单向水泵能够给进水的水流增压，所述单向水泵与进水口之间设有第二阀门，所述单向水泵与所述水囊之间设有第四阀门；

所述单向水泵与所述第四阀门之间的管段设有第一支路，所述第一支路与所述进水口相连通，所述第一支路上设有第三阀门；所述单向水泵与所述第二阀门之间的管段设有第二支路，所述第二支路与所述水囊相连通，所述第二支路上设有第五阀门。

当需要给水囊注水时，打开所述第二阀门和所述第四阀门，关闭所述第三阀门和所述第五阀门，在所述进水口处接供水装置，所述供水装置用于提供水流，利用所述单向水泵给进水的水流增压，使得水流从所述第一管道通向所述水囊，快速给所述水囊注水；

当需要给水囊排水时，关闭所述第二阀门和所述第四阀门，打开所述第三阀门和所述第五阀门，使得水流从第二支路流经所述单向水泵，再从所述第一支路流至所述进水口，此时所述进水口不接供水装置，水流可从所述进水口直接排出。

由于所述单向水泵仅能够使水流朝单一方向流动，于是设置所述第一支路和所述第二支路，辅助完成所述水囊的排水过程，所述单向水泵相较于所述双向水泵成本更低。

作为本发明的优选方案，所述第一管道上设有排气阀，用于管道排气，避免管内压力过大。

作为本发明的优选方案，所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门和所述第五阀门均为蝶阀。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明所述的沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法的有益效果是：

在沉管横移、浮运和安装完成后，采用所述沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，在满足沉管抗浮系数大于1.05的情况下，通过逐个将水囊排水进而拆除的方式，来依次置换混凝土，该方法置换混凝土简单有序，置换效率高，而且通过对沉管抗浮系数进行控制，沉管不会发生上浮或移位的问题，保证了沉管安装质量及施工安全，高效地完成了水囊拆除及置换混凝土的工程任务。

由于每个水囊能够单独控制其水量，因此在进行沉管压载系统拆除及置换混凝土施工时，通过依次交替计算每侧扣除端部水囊的水量后，满足沉管抗浮系数大于1.05的情况下，该侧其余所有水囊需要注入的均分水量，利用所述沉管压载系统管路控制装置单独为每个水囊注水，依次交替施工第一侧端部水囊和第二侧端部水囊，逐个拆除水囊并压载混凝土置换，直至所有水囊拆除、压载混凝土施工完毕，如此，每个水囊能够单独拆除并置换混凝土，操作方便，不会受到其他水囊的影响，提高了拆除水囊及置换混凝土的效率，缩短了工期，具有良好的经济效益；而且始终满足沉管抗浮系数的要求，具有安全保障。

附图说明

图1是本发明所述的沉管压载系统管路控制装置的示意图。

图2是本发明所述的第一管道的结构示意图。

图3是本发明单个水囊处的管路连接图。

图4是本发明所述的沉管压载系统的结构示意图。

图5是本发明所述的沉管压载系统置换混凝土后的结构示意图。

图6是本发明所述的沉管的断面图。

图7是本发明所述的沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法的流程图。

图标：1-水囊；11-1号水囊；12-2号水囊；13-3号水囊；14-4号水囊；15-5号水囊；16-6号水囊；17-7号水囊；18-8号水囊；19-9号水囊；110-10号水囊；111-11号水囊；112-12号水囊；21-第一阀门；22-第二阀门；23-第三阀门；24-第四阀门；25-第五阀门；3-单向水泵；41-进水口；42-接水囊端；5-第一管道；61-第一支路；62-第二支路；7-排气阀；8-流量计；9-沉管；10-混凝土块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-图3所示，一种沉管压载系统管路控制装置，每个水囊1与进水口41之间通过第一管道5相连接，所述第一管道5上设有单向水泵3，所述单向水泵3能够给进水的水流增压，所述单向水泵3与进水口41之间设有第二阀门22，所述单向水泵3与所述水囊1之间设有第四阀门24；

所述单向水泵3与所述第四阀门24之间的管段设有第一支路61，所述第一支路61与所述进水口41相连通，所述第一支路61上设有第三阀门23；所述单向水泵3与所述第二阀门22之间的管段设有第二支路62，所述第二支路62与所述水囊1相连通，所述第二支路62上设有第五阀门25。

所述第四阀门24与所述水囊1之间还设有第一阀门21及流量计8，所述流量计8连接T型管，所述T型管的一端与所述第一管道5的接水囊端42相连接，所述T型管的另一端连接潜水泵。

在本实施例中，所述第一管道5上间隔设有多个排气阀7，所述第一阀门21、所述第二阀门22、所述第三阀门23、所述第四阀门24和所述第五阀门25均为蝶阀。

图1中箭头方向为所述单向水泵3的水流方向。

实施例2

如图7所示，一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，所述沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法涉及沉管压载系统，如图4-图6所示，所述沉管压载系统包括6组水囊，每组包括两个水囊，每组的两个水囊对称设置于沉管9内部纵轴线两侧，每个水囊内的初始水量相同。所述沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，包括以下步骤：

步骤一：当沉管9沉放到位且满足抗浮系数大于1.05时，选择从所述沉管9轴线第一侧的第一端水囊开始施工，计算第一侧端部水囊中的水量均分至第一侧其余所有水囊的分配水量，利用实施例1所述的沉管压载系统管路控制装置，如图1-图3所示，通过调节相应的阀门，分别向所述第一侧其余所有水囊通入所述分配水量，所述沉管压载系统管路控制装置能够单独为任一水囊注水或排水；

步骤二：关闭与第一侧端部水囊对应的所述第二阀门22和所述第四阀门24，打开所述第三阀门23和所述第五阀门25，使得水流从第二支路62流经所述单向水泵3，再从所述第一支路61流至所述进水口41，水流可从所述进水口41直接排出，将所述第一侧端部水囊中的水排掉，再拆除所述第一侧端部水囊，并在所述第一侧端部水囊处施工压载混凝土；

步骤三：计算扣除沉管9轴线第二侧端部水囊的水量后，满足沉管抗浮系数大于1.05时，所述沉管9第二侧其余所有水囊所需均分水量，所述第二侧端部水囊与所述第一侧端部水囊关于沉管轴线对称设置，利用实施例1所述的沉管压载系统管路控制装置，通过调节相应的阀门，分别向所述第二侧其余所有水囊通入所述均分水量；

步骤四：拆除所述第二侧端部水囊，并在所述第二侧端部水囊处施工压载混凝土；

步骤五：按照步骤三和步骤四所述的方法，继续依次交替施工第一侧端部水囊和第二侧端部水囊，直至所有水囊拆除、压载混凝土施工完毕。

所述步骤一中在对除第一侧端部水囊的其余水囊分配注水时，对每个水囊的注水控制按照下述步骤进行：

将需要注水的水囊与所述沉管压载系统管路控制装置的接水囊端42相连接，所述沉管压载系统管路控制装置的进水口41连接供水装置，水流从所述进水口41通入，通过所述第一管道5，在所述单向水泵3的作用下大量流入所述水囊中，快速为所述水囊注水。

在本实施例中的施工顺序为，首先从1号水囊11至7号水囊17，接着从2号水囊12至8号水囊18，从3号水囊13至9号水囊19......最后是从6号水囊16至12号水囊112，按照上述顺序依次拆除水囊并置换混凝土，每拆除一个水囊，就在此处相应地压载混凝土置换该处的空间，形成混凝土块10。

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 (5)

1.一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，沉管压载系统包括若干组水囊，每组包括两个水囊，每组的两个水囊对称设置于沉管（9）内部纵轴线两侧，每个水囊内的初始水量相同，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：当沉管（9）沉放到位且满足抗浮系数大于1.05时，选择从所述沉管（9）轴线第一侧的第一端水囊开始施工，计算第一侧端部水囊中的水量均分至第一侧其余所有水囊的分配水量，利用沉管压载系统管路控制装置，通过调节相应的阀门，分别向所述第一侧其余所有水囊通入所述分配水量；

步骤二：拆除所述第一侧端部水囊，并在所述第一侧端部水囊处施工压载混凝土；

步骤三：计算扣除沉管（9）轴线第二侧端部水囊的水量后，满足沉管抗浮系数大于1.05时，所述沉管（9）第二侧其余所有水囊所需均分水量，所述第二侧端部水囊与所述第一侧端部水囊关于沉管（9）轴线对称设置，利用所述沉管压载系统管路控制装置，通过调节相应的阀门，分别向所述第二侧其余所有水囊通入所述均分水量；

步骤四：拆除所述第二侧端部水囊，并在所述第二侧端部水囊处施工压载混凝土；

步骤五：按照步骤三和步骤四所述的方法，继续依次交替施工第一侧端部水囊和第二侧端部水囊，直至所有水囊拆除、压载混凝土施工完毕；

其中，所述沉管压载系统管路控制装置能够单独为任一水囊进水或排水，所述沉管压载系统管路控制装置包括阀门，每个水囊（1）与进水口（41）之间分别设有至少一个所述阀门，所述阀门用于单独控制所对应单个水囊（1）的进水或排水。

2.根据权利要求1所述的一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，其特征在于，每个所述水囊（1）与进水口（41）之间通过管道相连接，所述管道上设有所述阀门和双向水泵，所述双向水泵能够给进水或排水的水流增压。

3.根据权利要求1所述的一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，其特征在于，每个所述水囊（1）与进水口（41）之间通过第一管道（5）相连接，所述第一管道（5）上设有单向水泵（3），所述单向水泵（3）能够给进水的水流增压，所述单向水泵（3）与进水口（41）之间设有第二阀门（22），所述单向水泵（3）与所述水囊（1）之间设有第四阀门（24）；

所述单向水泵（3）与所述第四阀门（24）之间的管段设有第一支路（61），所述第一支路（61）与所述进水口（41）相连通，所述第一支路（61）上设有第三阀门（23）；

所述单向水泵（3）与所述第二阀门（22）之间的管段设有第二支路（62），所述第二支路（62）与所述水囊（1）相连通，所述第二支路（62）上设有第五阀门（25）。

4.根据权利要求3所述的一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，其特征在于，所述第一管道（5）上设有排气阀（7）。

5.根据权利要求3所述的一种沉管压载系统拆除及置换混凝土施工方法，其特征在于，所述第二阀门（22）、所述第三阀门（23）、所述第四阀门（24）和所述第五阀门（25）均为蝶阀。

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