CN112726671A - 一种隧道推出式接头纠偏系统及施工方法 - Google Patents

一种隧道推出式接头纠偏系统及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种隧道推出式接头纠偏系统，包括推出式接头及设置在所述推出式接头径向两侧的锚固桩，每一所述锚固桩的顶部安装有卷扬机，所述锚固桩上沿垂直方向设置有至少两个定滑轮，所述推出式接头径向两侧分别设有纠偏耳座，所述卷扬机上缠绕的钢丝绳穿过所述定滑轮并与所述纠偏耳座连接，所述推出式接头在推出时，如发生偏移则通过所述卷扬机收紧钢丝绳拉动所述推出式接头进行纠偏。本发明还公开相应的一种钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统的施工方法。本发明结构简单，施工方法简便，在推出式接头推出钢壳时能够根据其推出发生的偏移通过卷扬机拉动推动式接头进行及时的纠偏，提高对接效率。

Description

一种隧道推出式接头纠偏系统及施工方法
技术领域
本发明涉及海底隧道施工对接技术，具体为一种钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统及施工方法。
背景技术
在海底进行隧道施工时，由于海底压力过大，环境复杂，给整个施工带来了极大的难度，尤其在进行隧道接头对接时，更是难中之难。目前，在海中施工推出式最终接头与主体管节对中连接施工中，由于实际施工中不可避免存在施工误差，容易造成在推动式接头推出时，造成推出式接头发生偏移，造成后期对接不准确的情况，需要进行多次重复的纠偏，给接头对接带来极大的不便。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种能够在推出式接头推出钢壳时对其推出的偏差进行时刻纠偏的钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统及施工方法。
本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种隧道推出式接头纠偏系统，包括推出式接头及设置在所述推出式接头径向两侧的锚固桩，每一所述锚固桩的顶部安装有卷扬机，所述锚固桩上沿垂直方向设置有至少两个定滑轮，所述推出式接头径向两侧分别设有纠偏耳座，所述卷扬机上缠绕的钢丝绳穿过所述定滑轮并与所述纠偏耳座连接，所述推出式接头在推出时，如发生偏移则通过所述卷扬机收紧钢丝绳拉动所述推出式接头进行纠偏，从而纠偏所述推出式接头径向左右方向的偏差。
进一步的，所述推出式接头的顶部设有用于进行浮吊吊起的吊耳，可纠偏所述推出式接头径向上下方向的偏差。
进一步的，还包括有钢丝绳固定座，所述钢丝绳固定座设置于所述锚固桩与所述推出式接头之间，所述卷扬机上缠绕的钢丝绳依次穿过所述定滑轮和所述纠偏耳座后连接所述钢丝绳固定座。所述钢丝绳固定座采用重力箱，这样可以调节钢丝绳拉动所述推出式接头的方向。
进一步的，所述锚固桩的顶部设有钢结构支架，所述定滑轮设置于所述锚固桩朝向所述推出式接头的一侧，所述钢结构支架设置于所述锚固桩的另一侧，所述卷扬机固定安装在所述钢结构支架上。
进一步的，所述纠偏耳座与所述锚固桩上位于最下端的定滑轮处于同一水平面上，使得纠偏耳座与定滑轮之间的钢丝绳平直。
进一步的，所述锚固桩与所述纠偏耳座之间的延伸线与所述推出式接头轴向所呈的夹角小于90°。
进一步的，还包括井字型滑道，所述井字型滑道由两条垂直于推出式接头的沉管长度方向的第一滑道和两组平行于沉管长度方向的第二滑道组成，所述滑道设置于推出式接头底部；所述该井字型滑道由四氟乙烯滑板制成，所述推出式接头包括钢壳扩大段和接头管节段，该井字型滑道与所述推出式接头的钢壳扩大段滑动连接。
本发明还公开一种钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统的施工方法，其步骤如下：
S1.计算卷扬机的钢丝绳拉力值F：按照1:5模拟真实环境下推出接头实验，并进行多次该推出接头实验，根据该多次推出接头实验模拟出接头管节段A与接头管节段B施工偏差，并根据该模拟施工偏差推断出实际施工偏差S1；记录每次偏差试验纠偏的拉力值，求取拉力平均值F0，实际施工偏差对应的拉力值F0与实验拉力平均值F1之比，对应实际推出式接头重力与实验推出式接头重力之比；
根据推出段自重G，以及推出接头与井字型滑道之间的摩擦系数u,推断卷扬机所需的钢丝绳拉力F2＝u*G；推出式接头需要拉力F取F1和F2的最大值；
S2.锚固桩的锚固深度X设计：根据推出式接头所需要的拉力F对锚固桩的锚固深度X参考悬臂式板桩的入土深度进行设计；
S3.根据设计的锚固深度X及海平面的深度Y确定出整个锚固桩的高度W＞X+Y；
S4.将卷扬机和定滑轮固定在锚固桩指定的位置上；
S5.按照锚固设计深度，将安装有卷扬机和定滑轮的锚固桩锚固在推出式接头的两侧；
S6.将钢丝绳固定座(重力箱)放置到指定的海地面上，然后将缠绕在卷扬机上的钢丝绳的端部绕过定滑轮和推出式接头的纠偏耳座与钢丝绳固定座(重力箱)固定连接；
S7.当推出式接头在推出时发生偏移时，启动偏移相对方向的卷扬机来拉动推动式接头进行纠偏。其中，当F＝u*G大于锚固桩的能提供的水平力时，通过浮吊连接推出式接头顶部若干的吊耳，提高上拉力，减轻结构自重，减少纠偏所需要的拉力。
本发明的有益效果是：本发明的隧道推出式接头纠偏系统结构简单，其施工方法简便，在推出式接头推出钢壳时能够根据其推出发生的偏移通过卷扬机拉动推动式接头进行及时的纠偏，避免了在推出后接头对接不准确的情况发生，给对接带来了极大的方便，同时提高了接头对接的效率，节省了施工时间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的施工状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1和图2所示，一种隧道推出式接头纠偏系统，包括推出式接头6及设置在所述推出式接头6径向两侧的锚固桩1，所述推出式接头6径向两侧分别设有纠偏耳座7，每一所述锚固桩1的顶部安装有卷扬机2，所述锚固桩1上沿垂直方向设置有至少两个定滑轮，本实施例中优选采用2个，分别为固定设在锚固桩1顶部的第一定滑轮3和固定设在锚固桩1中部的第二定滑轮4；所述的锚固桩1是由钢管桩支撑，同时该锚固桩1的另一端延伸出海平面之上，所述锚固桩1的顶部设有钢结构支架9，该钢结构支架9为直角三角形支架，与锚固桩1焊接固定，所述定滑轮(第一定滑轮3和第二定滑轮4)焊接在所述锚固桩1朝向所述推出式接头6的一侧；所述钢结构支架9设置于所述锚固桩1的另一侧，所述钢结构支架9上固定安装有卷扬机2，所述卷扬机2卷轴上缠绕的钢丝绳5的端部依次穿过第一定滑轮3、第二定滑轮4和设在推出式接头6两侧的纠偏耳座7后，与海地面设有的钢丝绳固定座8固定连接，其中，第二定滑轮4(所述锚固桩1上位于最下端的定滑轮)与设在推出式接头6两侧的纠偏耳座7处于同一水平线上，使得纠偏耳座与定滑轮之间的钢丝绳5平直，可避免影响到施工船只的正常施工。所述推出式接头6在推出时，如发生偏移，卷扬机2通过钢丝绳5拉动推出式接头6进行纠偏。
进一步的，还包括固定设在所述推出式接头6外侧的井字型滑道，所述井字型滑道由两条垂直于沉管长度方向的第一滑道和两组平行于沉管长度方向的第二滑道组成，所述滑道设置于推出式接头底部；所述该井字型滑道由四氟乙烯滑板制成，所述推出式接头包括钢壳扩大段10和接头管节段，该井字型滑道与所述推出式接头的钢壳扩大段10滑动连接，便于能够实现纵移，减少摩擦力。
进一步的，所述推出式接头6的顶部沿长边还可以设置有若干个用于进行浮吊吊起的吊耳，所述吊耳由预先设置的推出式接头6顶部的若干锚板以及推出后设置的U型耳块通过水下焊接实现，当滑道板摩阻力过大，通过浮吊吊起连接推出式接头6上部的吊耳，减轻下压力，进而减少摩擦力，便于纠偏移动。
进一步的，所述钢丝绳5固定座8设置于所述锚固桩与所述推出式接头之间。为了方便钢丝绳固定座的下方和安装，本实施例中，所述钢丝绳固定座8为重力箱，该重力箱放置在推出式接头6的海地面上且与钢丝绳5的端部固定连接，这样可以调节钢丝绳拉动所述推出式接头的方向。
进一步的，为了保证卷扬机2在通过钢丝绳5拉动推动式接头进行移动纠偏所需的力最合理，所述锚固桩1与所述纠偏耳座7之间的延伸线与所述推出式接头6轴向所呈的夹角小于90°。
具体在使用时，如推出式接头从钢壳中推出发生偏移时，才是与该偏移相对方向的卷扬机进行工作，将钢丝绳向卷扬机上进行缠绕，钢丝绳在差绕的过程中，变短，此时由于该钢丝绳另一端固定连接在钢丝绳固定座8上，不能被拉动，进而拉动推出式接头6向偏移相反的方向进行运动，将偏移的距离进行纠正，直到回到正常的推出方向为止；有效的解决了推出式接头在推出钢壳时发生偏移造成推出式接头在推出时发生卡壳或推出后对接不准确的情况发生，提高了施工功率，节省了施工所需的时间。
本发明还公开一种钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统的施工方法，根据上述的一种隧道推出式接头纠偏系统按照如下方法进行：
S1.钢丝绳5拉力值计算：按照1:5模拟真实环境下推出接头实验，并进行多次该推出接头实验，根据该多次推出接头实验模拟出接头管节段A与接头管节段B施工偏差，并根据该模拟施工偏差推断出实际施工偏差S1；
根据施工浮吊施工船可控制精度、卷扬机、常年海水流动速度，推出实际环境施工偏差S2；
取S1和S2之间的最大值作为实际施工偏差S，根据推出段自重G，以及推出接头与滑道板摩擦系数u,推断钢丝绳5拉力F＝u*G。
S2.锚固桩的锚固深度X设计：根据推出式接头所需要的拉力F对锚固桩的锚固深度按照悬臂式板桩进行设计；悬臂式板桩计算入土深度时，要找到最小的入土深度(假设离开挖面为h)，板桩开挖一侧受被动土压力，板桩未开挖一侧受主动土压力，在最小入土深度h处，对板桩求弯矩，这时，主动土压力和被动土压力对h处的弯矩应该相等，就可以求得这个深度h。一般被动土压力的弯矩按照一半计算，也就是安全系数取2。然后求得的h乘以1.15就可以作为悬臂式板桩的入土深度了。板桩的受力：在剪力为0的地方，板桩的弯矩是最大的，设这个深度为t，以剪力为0列方程可求出t，然后在t处主动土压力和被动土压力的弯矩之差即为板桩的最大弯矩。一般使用时求的板桩最大应力应该不超过钢材允许应力的一半为宜。其简化计算公式：
Figure BDA0002841261270000081
式中：hx+hy即为桩入土深度，Tx为基坑底面以上右侧土体的水平推力，Ty为基坑底面以上右侧土体的垂直分力，h为开挖深度，r为土的重度；一般经验，桩入土深度：开挖深度＝0.6～0.7。
S3.根据设计的锚固深度X及海平面的深度Y确定出整个锚固桩1的高度W>X+Y；
S4.将卷扬机2、第一定滑轮3和第二定滑轮4固定在锚固桩1指定的位置上；
S5.按照锚固设计深度，将安装有卷扬机2、第一定滑轮3和第二定滑轮4的锚固桩1锚固在推出式接头6的两侧；
S6.将重力箱放置到指定的海地面上，然后将缠绕在卷扬机2上的钢丝绳5的端部绕过第一定滑轮3、第二定滑轮4和推出式接头6的耳座7与重力箱固定连接；
当F＝u*G大于锚固桩的能提供的水平力时，通过浮吊连接推出式接头顶部若干的吊耳，提高上拉力，减轻结构自重，减少纠偏所需要的拉力
S7.接头关节段A和接头管节段B沉入海底相应位置，其中接头管节段包括接头B以及钢壳扩大段，其中推出段嵌入钢壳扩大段内，推出接头推出在液压缸作用下提出，推出接头与段管节A段由于施工误差未能完全匹配进行误差检测；根据检测到的误差，启动与偏移相对方向对应的卷扬机2来拉动推动式接头6进行纠偏。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种隧道推出式接头纠偏系统，其特征在于，包括推出式接头及设置在所述推出式接头径向两侧的锚固桩，每一所述锚固桩的顶部安装有卷扬机，所述锚固桩上沿垂直方向设置有至少两个定滑轮，所述推出式接头径向两侧分别设有纠偏耳座，所述卷扬机上缠绕的钢丝绳穿过所述定滑轮并与所述纠偏耳座连接。
2.根据权利要求1所述的一种隧道推出式接头纠偏系统，其特征在于，所述推出式接头的顶部设有用于进行浮吊吊起的吊耳。
3.根据权利要求1所述的一种隧道推出式接头纠偏系统，其特征在于，还包括有钢丝绳固定座，所述钢丝绳固定座设置于所述锚固桩与所述推出式接头之间，所述卷扬机上缠绕的钢丝绳依次穿过所述定滑轮和所述纠偏耳座后连接所述钢丝绳固定座。
4.根据权利要求1所述的一种隧道推出式接头纠偏系统，其特征在于，所述锚固桩的顶部设有钢结构支架，所述定滑轮设置于所述锚固桩朝向所述推出式接头的一侧，所述钢结构支架设置于所述锚固桩的另一侧，所述卷扬机固定安装在所述钢结构支架上。
5.根据权利要求1所述的一种隧道推出式接头纠偏系统，其特征在于，所述纠偏耳座与所述锚固桩上位于最下端的定滑轮处于同一水平面上。
6.根据权利要求1所述的一种隧道推出式接头纠偏系统，其特征在于，所述锚固桩与所述纠偏耳座之间的延伸线与所述推出式接头轴向所呈的夹角小于90°。
7.根据权利要求1所述的一种隧道推出式接头纠偏系统，其特征在于，还有井字型滑道，所述井字型滑道由四氟乙烯滑板制成，所述井字型滑道与所述推出式接头滑动连接。
8.一种钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统的施工方法，其特征在于，利用上述权利要求1-7任一所述的一种隧道推出式接头纠偏系统，执行如下步骤：
S1.计算卷扬机的钢丝绳拉力值F；
S2.根据推出式接头移动所需要的拉力F对锚固桩的锚固深度进行设计；
S3.根据S2设计的锚固深度及海平面的深度确定出整个锚固桩的高度；
S4.将卷扬机和定滑轮固定在锚固桩指定的位置上；
S5.按照锚固设计深度，将安装有卷扬机和定滑轮的锚固桩锚固在推出式接头的两侧；
S6.将钢丝绳固定座放置到指定的海地面上，然后将缠绕在卷扬机上的钢丝绳的端部绕过定滑轮和推出式接头的纠偏耳座与钢丝绳固定座固定连接；
S7.当推出式接头在推出时发生偏移时，启动偏移相对方向的卷扬机来拉动推动式接头进行纠偏。
9.根据权利要求8所述的一种钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统的施工方法，其特征在于，步骤S7中，当F＝u*G大于锚固桩的能提供的水平力时，通过浮吊连接推出式接头顶部的吊耳，提高上拉力，减轻结构自重，减少纠偏所需要的拉力。
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