CN113911271B - 一种沉管浮态上驳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及沉管运输技术领域，公开了一种沉管浮态上驳的方法，包括如下步骤：A、施作半潜驳下潜的坐底区，并在半潜驳上设置支墩系统；B、操作半潜驳下潜坐底，将沉管在干坞内起浮；C、半潜驳坐底后，将沉管浮运至支墩系统的正上方；D、将半潜驳与沉管定位系泊，操作半潜驳排水起浮，支墩系统支撑沉管，将沉管托出水面，完成沉管的上驳工作。本发明的一种沉管浮态上驳的方法，能够通过浮运完成沉管的上驳，避免受到建设上驳码头的场地限制，无需依靠上驳码头、轨道和台车进行运输，沉管上驳的操作简单，同时控制了施工成本。

Description

一种沉管浮态上驳的方法
技术领域
本发明涉及沉管运输技术领域，特别是一种沉管浮态上驳的方法。
背景技术
当沉管的运输航道水深不足时，采用湿拖的施工方法运输沉管，需要对航道进行开挖，会造成施工成本的高额增加，故通常会运用半潜驳运输沉管，以达到降低吃水深度的目的。
目前沉管上半潜驳的具体方法为：在沉管预制工厂与水域的连接处设置上驳码头，并在码头与半潜驳上布置连续的台车轨道，码头前沿布置半潜驳的坐底区域，首先，半潜驳定位至坐底区，并压载下沉坐底，使半潜驳甲板上的轨道与码头上的轨道对接，然后利用台车运输沉管行走至半潜驳上，最后，台车下降完成支承体系的转换，将沉管坐落在半潜驳甲板的支墩体系上。
因此，目前沉管上半潜驳需要建设上驳码头并铺设轨道，再通过轨道上的台车进行运输，施工工序繁杂且施工成本高，同时建设上驳码头也易于受到场地的限制。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有技术中沉管上半潜驳的方法，需要建设上驳码头并铺设轨道，存在施工成本高，操作繁杂且易于受到码头建设场地的限制的问题，提供一种沉管浮态上驳的方法，避免受到建设上驳码头的场地限制，无需依靠上驳码头、轨道和台车进行运输，沉管上驳的操作简单，同时控制了施工成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种沉管浮态上驳的方法，包括如下步骤：
A、施作半潜驳下潜的坐底区，并在半潜驳上设置支墩系统；
B、操作半潜驳下潜坐底，将沉管在干坞内起浮；
C、半潜驳坐底后，将沉管浮运至支墩系统的正上方；
D、将半潜驳与沉管定位系泊，操作半潜驳排水起浮，支墩系统支撑沉管，将沉管托出水面，完成沉管的上驳工作。
通过坐底区的设计施工，半潜驳在坐底区完成坐底后，有足够的空间容纳浮运状态的沉管通过，充分利用水的浮力将沉管浮运至半潜驳的上方，从而取代轨道和台车对沉管进行运输，减少人力物力的损耗，控制施工成本，通过在半潜驳上设置的支墩系统，在半潜驳起浮过程中，能够保证沉管顺利完成支撑体系的转换，由半潜驳完全承载沉管进行运输；本发明的一种沉管浮态上驳的方法，能够通过浮运完成沉管的上驳，避免受到建设上驳码头的场地限制，无需依靠上驳码头、轨道和台车进行运输，沉管上驳的操作简单，同时控制了施工成本。
优选地，所述步骤A中，坐底区的布置包括如下步骤：
A1、根据沉管浮运的吃水深度、半潜驳的尺寸以及碎石基础的厚度，预留安全距离的基础上确定下潜坑的长宽尺寸和开挖深度；
A2、在靠近干坞的水域中开挖下潜坑；
A3、在挖掘好的下潜坑底部铺设碎石基础，完成坐底区的布置。
下潜坑的长宽尺寸对应着半潜驳的长宽尺寸且预留有安全距离，而下潜坑的开挖深度，在铺设好碎石基础且半潜驳坐底后，需要保证沉管浮运的底部与半潜驳甲板上的支墩之间预留有安全距离。
优选地，所述步骤A1中，下潜坑长宽尺寸预留的安全距离至少为15m，下潜开挖深度预留的安全距离至少为1m。预留足够的安全距离能够提高施工的操作安全与容错率。
优选地，所述步骤C中，沉管的浮运包括如下步骤：
C1、将沉管远离半潜驳的侧边两端均固定缆绳一，将两端的缆绳一固定于水岸的绞车上；将沉管靠近半潜驳的侧边两端均固定缆绳二，将两端的缆绳二固定于半潜驳的绞车上；
C2、操作半潜驳的绞车牵引缆绳二，将沉管朝半潜驳绞移，操作水岸的绞车牵引缆绳一，在牵引的同时调整沉管绞移的方向。
通过缆绳与绞车的配合对沉管进行牵拉运输，施工简单，易于实现，在沉管运输的前后方均设置了缆绳，缆绳一是用于控制沉管的摆动，减少水流对沉管浮运影响，缆绳二则主要用于提供牵拉力带动所述沉管从干坞中移动至半潜驳的上方，缆绳一和缆绳二的协同作用下能够保证沉管在水域中进行平稳地浮运。
优选地，所述步骤C1中，两端的缆绳一交叉固定于绞车上，两端的缆绳二也交叉固定于绞车上。
将缆绳一和缆绳二都进行了交叉设置，进行牵拉时便于调节沉管浮运的方向，使沉管能够准确浮运至支墩系统的正上方，且能够加大对水流扰动影响的控制效果。
优选地，所述步骤C2中，操作水岸的绞车时，保持恒张力进行溜尾。
根据现场水域流动的影响，确定缆绳一需要对沉管施加的约束力，进而操作水岸的绞车牵引缆绳一时保持相应恒定的张力，易于对绞车进行操作，同时保证了沉管浮运的稳定性。
优选地，所述步骤A中，支墩系统设置有液压平衡装置，液压平衡装置能够自动调节支墩系统适应半潜驳的变形。
操作半潜驳起浮的过程中，半潜驳的甲板面逐渐承受沉管的重力，进而半潜驳的船体易于发生中垂变形，在支墩系统中设置的液压平衡装置，则能够根据半潜驳的变形自动调节，保证沉管在支墩系统的支撑面上均匀受力，避免沉管损坏。
优选地，液压平衡装置包括液压千斤顶、控制模块和监测模块，控制模块分别与液压千斤顶和监测模块电性连接，监测模块监测支墩系统的承受压力，控制模块控制液压千斤顶用于调节支墩系统的压力平衡。
支墩系统由若干个单独的支墩排列组成，若干个单独的支墩分布于沉管的底面共同对沉管进行支撑，且每个支墩承受的压力相当，每个单独的支墩均对应有一个液压千斤顶进行高度调节，监测模块能够分别监测每个支墩的承受压力，当半潜驳发生中垂变形时，则一些单个支墩会相对于沉管的底面发生升降变化，相应一些单个支墩承受的压力会增大或减少，监测模块监测到一些单个支墩的压力变化后，控制模块会控制相对应的液压千斤顶对压力变化的支墩进行适应性的升降调节，进而使支墩系统中每个支墩承受的压力大致相当，保证支墩系统在半潜驳变形影响下依然维持均衡的支撑，使沉管的受力平衡，保护沉管不会因局部受力过大而发生形变损伤。
优选地，所述步骤B中，利用水域的潮起潮落的时间对沉管进行浮运。
沉管浮运时，需要保证沉管的底部与半潜驳甲板上的支墩之间预留有安全距离，水域的潮起潮落会对安全距离直接产生影响，充分利用水域潮起潮落的高低差，能够提高施工的安全性，也可以合理确定下潜坑的开挖深度，节约施工成本。
优选地，所述步骤D中，半潜驳和沉管的定位系泊均是设置多个牵拉方向的缆绳进行牵拉，多个牵拉方向的缆绳能够将半潜驳和沉管在水平方向上固定不动。
缆绳和绞车的的配合易于实现，施工简单，根据现场半潜驳和沉管的受力情况，设置多个牵拉方向保证半潜驳或沉管在水平方向上固定，保证沉管上驳工作的顺利进行。
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、本发明的一种沉管浮态上驳的方法，能够通过浮运完成沉管的上驳，避免受到建设上驳码头的场地限制，无需依靠上驳码头、轨道和台车进行运输，沉管上驳的操作简单，同时控制了施工成本；
2、通过缆绳与绞车的配合对沉管进行牵拉运输，施工简单，易于实现，且沉管前后均设有缆绳，不仅能够牵拉沉管进行浮运，还能减少水流对沉管浮运的影响，保证了沉管能够在水域中进行平稳地浮运；
3、通过将沉管前后设置的缆绳都进行交叉设计，进行牵拉时便于调节沉管浮运的方向，使沉管能够准确浮运至支墩系统的正上方，且能够加大对水流扰动影响的控制效果；
4、通过半潜坑的尺寸设计，能够满足沉管浮运要求时，也能预留足够的安全距离提高施工的操作安全与容错率；
5、通过液压平衡装置的设计，能够根据半潜驳的变形自动调节，支墩系统在半潜驳变形影响下依然能够维持均衡的支撑，保证沉管在支墩系统的支撑下均匀受力，避免沉管损坏。
附图说明
图1是实施例1所述步骤C的平面示意图；
图2是实施例1所述沉管上驳的示意图；
图3是实施例1所述半潜驳上浮的示意图；
图中标记：1-半潜驳，2-坐底区，3-沉管，4-干坞，5-支墩系统，6-缆绳一，7-缆绳二。
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
如图1-图3所示，本发明的一种沉管浮态上驳的方法，包括如下步骤：
A、施作半潜驳1下潜的坐底区2，并在半潜驳1上设置支墩系统5；
B、操作半潜驳1下潜坐底，将沉管3在干坞4内起浮；
C、半潜驳1坐底后，将沉管3浮运至支墩系统5的正上方；
D、将半潜驳1与沉管3定位系泊，操作半潜驳1排水起浮，支墩系统5支撑沉管3，将沉管3托出水面，完成沉管3的上驳工作。
在本实施例中，沉管3浮运的吃水深度为8.7m，水域潮起潮落的高低差为2m，根据沉管3的尺寸确定适合运输该沉管3的半潜驳1，半潜驳1的相关参数如表1所示：
表1半潜驳1的各项参数
Figure BDA0003299918100000061
Figure BDA0003299918100000071
进行步骤A：施作半潜驳1下潜的坐底区2，并在半潜驳1上设置支墩系统5，且支墩系统5设置有液压平衡装置；
液压平衡装置包括液压千斤顶、控制模块和监测模块，控制模块分别与液压千斤顶和监测模块电性连接，液压千斤顶用于调节支墩系统5的支墩高度，监测模块位于支墩系统5的支撑面用于监测支墩系统的支撑面；
支墩系统5由若干个支墩相互排列组成，支墩系统5的支墩面则是若干个支墩的顶面组合形成，可以直接由液压千斤顶作为支墩；
其中施作坐底区2包括如下步骤：
A1、根据沉管3浮运的吃水深度、半潜驳1的尺寸以及碎石基础的厚度，预留安全距离的基础上确定下潜坑的长宽尺寸和开挖深度；
半潜驳1的长为164m，宽为65m，对应下潜坑长宽尺寸预留的安全距离至少设计为15m，故确定下潜坑底面的长度为200m，底面的宽度为100m；由于沉管3的吃水深度为8.7m，沉管3运输预留的安全距离设计为1m，则支墩系统5的上表面距水面需设计为9.7m，由于支墩系统5高度为1m，半潜驳1的型深即半潜驳1甲板面至半潜驳1底面的高度为10.2m，因此，半潜坑的开挖深度减去碎石基础的厚度需设计为20.9m，即坐底区2底部的设计标高距离水面为20.9m。
A2、根据设计计算的尺寸在靠近干坞4的水域中开挖下潜坑；
A3、在挖掘好的下潜坑底部铺设碎石基础，完成坐底区2的布置。
进行步骤B：操作半潜驳1下潜坐底，半潜驳1移动至坞口外的下潜坑上方，锚泊定位于下潜坑的中心位置，下潜坐底，半潜驳1坐底后甲板面距离水面的高度，在涨潮时为12.7m，在退潮时为10.7m；将沉管3在干坞4内进行起浮，使沉管3浮于水中。
进行步骤C：半潜驳1坐底完成后，将沉管3浮运至支墩系统5的正上方；
其中，沉管3浮运的方式包括如下步骤：
C1、将沉管3远离半潜驳1的侧边两端均固定缆绳一6，将两端的缆绳一6交叉固定于水岸的绞车上；将沉管3靠近半潜驳1的侧边两端均固定缆绳二7，将两端的缆绳二7交叉固定于半潜驳1的绞车上；
C2、操作半潜驳1的绞车牵引缆绳二7，将沉管3朝半潜驳1绞移，操作水岸的绞车恒张力溜尾，在牵拉的同时调整沉管3绞移的方向，图1的箭头表示沉管的运动方向，保证沉管3被牵拉至支墩系统5的正上方，其中，需根据现场水域流动的影响，确定缆绳一需要对沉管施加的约束力，进而操作水岸的绞车延长缆绳一时保持相应恒定的张力。
进行步骤D：将半潜驳1与沉管3定位系泊，操作半潜驳1排水起浮，支墩系统5支撑沉管3，将沉管3托出水面，完成沉管3的上驳工作；
沉管3绞移至半潜驳1正上方的预定位置后，在半潜驳1的四个边角都设置有缆绳同步进行牵拉固定，完成半潜驳1在水平方向上的完全约束，沉管3则依靠前后已经设置好的缆绳一6和缆绳二7进行固定约束，使沉管3在半潜驳1起浮过程中不会发生平移，然后半潜驳1缓慢排水起浮，如图3所示，图3中箭头表示半潜驳1的运动方向，沉管3缓慢坐落于甲板面的支墩系统5上，随着半潜驳1逐渐起浮将沉管3托出水面，半潜驳1起浮至设计的吃水深度6.60m，同时半潜驳1随着甲板面的荷载增加，船体会发生纵横中垂变形，此时支墩系统5的一些单个支墩因半潜驳1的中垂变形而发生高度变化，高度发生变化的支墩承受沉管3的压力相应会改变，相对于沉管3底面升高的支墩，承受的压力会增大，相对于沉管3底面降低的支墩，承受的压力会减小，监测模块会监测到每个支墩承受的压力变化，控制模块根据监测的压力变化控制相对应的液压千斤顶逐渐上升或下降，从而适应半潜驳1的中垂变形，保证半潜驳1发生中垂变形的期间，支墩系统5的每个支墩能够进行动态的调节，使每个支墩承受的压力大致相当，始终维持整个支墩系统的支撑平衡，保证沉管3的均匀受力，避免沉管3因局部受力过大而发生损坏。
通过该方法对沉管3进行上驳，操作简单，易于实现，控制了施工成本，极具推广应用的价值。
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)

1.一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、施作半潜驳(1)下潜的坐底区(2)，并在半潜驳(1)上设置支墩系统(5)；
B、操作半潜驳(1)下潜坐底，将沉管(3)在干坞(4)内起浮；
C、半潜驳(1)坐底后，将沉管(3)浮运至支墩系统(5)的正上方；
D、将半潜驳(1)与沉管(3)定位系泊，操作半潜驳(1)排水起浮，支墩系统(5)支撑沉管(3)，将沉管(3)托出水面，完成沉管(3)的上驳工作；
所述步骤A中，坐底区(2)的布置包括如下步骤：
A1、根据沉管(3)浮运的吃水深度、半潜驳(1)的尺寸以及碎石基础的厚度，预留安全距离的基础上确定下潜坑的长宽尺寸和开挖深度；
A2、在靠近干坞(4)的水域中开挖下潜坑；
A3、在挖掘好的下潜坑底部铺设碎石基础，完成坐底区(2)的布置；
所述步骤C中，沉管(3)的浮运包括如下步骤：
C1、将沉管(3)远离半潜驳(1)的侧边两端均固定缆绳一(6)，将两端的缆绳一(6)固定于水岸的绞车上；将沉管(3)靠近半潜驳(1)的侧边两端均固定缆绳二(7)，将两端的缆绳二(7)固定于半潜驳(1)的绞车上；
C2、操作半潜驳(1)的绞车牵引缆绳二(7)，将沉管(3)朝半潜驳(1)绞移，操作水岸的绞车牵引缆绳一(6)，在牵引的同时调整沉管(3)绞移的方向。
2.根据权利要求1所述的一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，所述步骤A1中，下潜坑长宽尺寸预留的安全距离至少为15m，下潜开挖深度预留的安全距离至少为1m。
3.根据权利要求1所述的一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，所述步骤C1中，两端的缆绳一(6)交叉固定于绞车上，两端的缆绳二(7)也交叉固定于绞车上。
4.根据权利要求1所述的一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，所述步骤C2中，操作水岸的绞车时，保持恒张力进行溜尾。
5.根据权利要求1所述的一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，所述步骤A中，支墩系统(5)设置有液压平衡装置，液压平衡装置能够自动调节支墩系统(5)适应半潜驳(1)的变形。
6.根据权利要求5所述的一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，液压平衡装置包括液压千斤顶、控制模块和监测模块，控制模块分别与液压千斤顶和监测模块电性连接，监测模块监测支墩系统的承受压力，控制模块控制液压千斤顶用于调节支墩系统的压力平衡。
7.根据权利要求1所述的一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，所述步骤B中，利用水域的潮起潮落的时间对沉管(3)进行浮运。
8.根据权利要求1所述的一种沉管浮态上驳的方法，其特征在于，所述步骤D中，半潜驳和沉管的定位系泊均是设置多个牵拉方向的缆绳进行牵拉，多个牵拉方向的缆绳能够将半潜驳和沉管在水平方向上固定不动。
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