CN114575386A - 顶推式最终接头纠偏系统及调节工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种顶推式最终接头纠偏系统及调节工艺，属于最终接头施工技术领域，其中顶推式最终接头纠偏系统包括支撑组件、多组顶推组件、两组限位组件、控制系统和监测系统；支撑组件包括沿水平方向相互平行设置的多个支撑梁，多个支撑梁均匀分布于顶进节段的底部；多组顶推组件用于推动顶进节段，顶推组件一一对应设置于支撑梁顶部；两组限位组件分别位于顶进节段的左右两侧，以对顶进节段的左右两侧限位；控制系统用于控制顶推组件的伸长距离；监测系统用于实时监测顶进节段的顶推路径，以判断顶进节段的运动是否偏离轴线方向。该顶推式最终接头纠偏系统既可以防止顶进节段发生较大的横向偏移，同时又能调节顶进节段发生的小幅度横向偏移。

Description

顶推式最终接头纠偏系统及调节工艺

技术领域

本发明属于最终接头施工技术领域，尤其涉及一种顶推式最终接头纠偏系统及调节工艺。

背景技术

沉管隧道最终接头是沉管隧道建设的关键，目前外海大型沉管隧道最终接头的施工方案主要有：传统的围堰法和止水板法，现代的端部块法、V形块法和Key管节法。其中，围堰法及端部块法适用于最终接头处于岸边暗埋段处的施工情形；V形块法对测量精度及对接偏差的要求高；Key管节法一般管节长100米，如果管节太长，安装控制难以达到施工精度要求；止水板法主要依靠潜水完成水下工作，对于外海大型沉管隧道，外海气候和波流条件使得潜水作业受到限制，同时外海现场作业时间的不确定和回淤环境相互影响，使得工程工期、质量和工程风险都难以控制。

现阶段我国正在建设的大连湾海底隧道最终接头首次采用了顶推法进行施工，具体操作如下：先将需要顶推的小节段预制完成，将小节段顶推至套筒内部存放，等待最后一节沉管安装完成后，再将小节段顶推出去与最后一节沉管对接闭合。顶进节段在被顶推过程中会偏移轴线产生横向偏差，致使顶进节段无法顶推至外部套筒内，即使顶进节段在产生横向偏移的情况下能够被推至外部套筒内，但是，当顶进节段从外部套筒被反向顶推至与最后一节沉管对接时，也很容易因产生的横向偏差过大，不满足设计要求，出现沉管对接端漏水现象。因此，纠正顶进节段在被顶推至外部套筒过程中产生的横向偏差对最终接头的施工具有重要意义。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种顶推式最终接头纠偏系统及调节工艺，以纠正顶进节段运动方向，该顶推式最终接头纠偏系统能够引导顶进节段运动方向，同时能够在顶进节段发生横向偏移时及时纠正顶进节段运动方向。

本发明提供一种顶推式最终接头纠偏系统，包括：

支撑组件，包括沿水平方向相互平行设置的多个支撑梁，多个支撑梁均匀分布于顶推式最终接头的顶进节段的底部；

多组顶推组件，用于推动顶进节段，使顶进节段沿支撑梁向靠近顶推式最终接头的套筒的方向运动，顶推组件一一对应设置于支撑梁顶部，多组顶推组件均位于顶进节段远离套筒的一端；

两组限位组件，两组限位组件分别位于顶进节段的左右两侧，以对顶进节段的左右两侧限位，两组限位组件均安装于支撑组件；

控制系统，用于控制顶推组件的伸长距离，控制系统与全部顶推组件一一相连，以对每个顶推组件单独控制；

监测系统，用于实时监测顶进节段的顶推路径，以判断顶进节段的运动是否偏离轴线方向，并实时显示监测信息。

本技术方案通过设置的支撑梁引导顶进节段的运动方向，利用顶推组件沿支撑梁向靠近顶推式最终接头的套筒的方向顶推顶进节段，并设置两组限位组件对顶进节段的左右两侧限位，以防止顶进节段运动方向发生偏移；通过设置的监测系统监测顶进节段是否发生轴线偏移，当顶进节段发生轴线偏移时，利用设置的控制系统调节顶推组件的伸长距离，以使顶进节段运动方向回正。

在其中一些实施例中，顶推组件为千斤顶，千斤顶的一端与顶进节段连接，千斤顶的另一端通过反力牛腿与支撑梁固定连接。

本技术方案通过设置的反力牛腿支撑千斤顶，同时传递顶进节段对千斤顶的反力载荷，利用反力牛腿增大支撑梁的受力面积，防止压坏支撑梁。

在其中一些实施例中，限位组件与顶进节段之间留有预设距离，以避免因紧密贴合损坏顶进节段。

除此，本发明还提供了一种顶推式最终接头纠偏调节工艺，其利用上述顶推式最终接头纠偏系统进行调节，其调节工艺包括以下步骤：

通过控制系统控制全部顶推组件伸长相同的距离以顶推顶进节段，使顶进节段沿支撑梁向靠近套筒的方向运动；

在顶推顶进节段的过程中，监测系统实时监控顶进节段的顶推路径，并实时显示监测信息；

在监测系统进行实时监控的过程中，当监测信息表明顶进节段向轴线一侧偏移时，进行纠偏调节，以使顶进节段回正到轴线方向。

本技术方案中，监测系统在顶推组件顶推顶进节段的全过程都进行实时监控，以防止顶进节段偏离轴线方向，一旦顶进节段发生轴线偏移能够及时进行调节，避免增大顶进节段的偏移量。

在其中一些实施例中，纠偏调节的具体步骤如下：

安装限位钢板：当顶进节段向轴线一侧偏移时，在顶进节段与位于其偏移侧的限位组件之间增加限位钢板，以填塞二者之间的距离，防止再次顶推时顶进节段继续向偏移方向偏移；

调节偏移侧的顶推组件：增加限位钢板后，通过控制系统单独控制距离限位钢板最近的顶推组件顶推顶进节段，以使顶进节段逐渐向轴线方向靠近，直至回正到轴线方向；

调节背离偏移侧的顶推组件：通过控制系统单独控制距离限位钢板最远的顶推组件顶推顶进节段，以使距离限位钢板最远和最近的顶推组件伸长距离相同；

顶推其他顶推组件：通过控制系统控制其他顶推组件的顶推，以使全部顶推组件的伸长距离相同。

本技术方案直接利用顶进组件进行纠偏工作，施工方便且节省了施工成本。

在其中一些实施例中，在调节偏移侧的顶推组件步骤中，通过测量顶进节段与其左右两侧限位组件的距离，以判断顶进节段是否回正。

在其中一些实施例中，在调节偏移侧的顶推组件步骤中，判断顶进节段是否回正，需要进行多次顶推和测量，以防止顶进节段向另一侧偏移。

在其中一些实施例中，若在调节偏移侧的顶推组件步骤中，距离限位钢板最近的一组顶推组件顶推过度，导致顶进节段向另一侧偏移，则重新进行纠偏调节步骤。

在其中一些实施例中，监测系统是两台全站仪和一个显示屏，显示屏同时与两台全站仪相连，一台全站仪放置在顶进节段顶进方向的正前方，另一台放置在顶进节段的一侧，两台全站仪的监测信息通过显示屏显示。

本技术方案通过设置的两台全站仪监测顶进节段的运动路径，以增加监测信息的精确性；通过设置的显示屏显示全站仪的监测信息，以便于现场工作人员观看。

基于上述技术方案，本发明实施例中顶推式最终接头纠偏系统能够引导顶进节段的前进方向，防止顶进节段运动时发生偏移，同时又能够在顶进节段发生横向偏移时及时纠正顶进节段运动方向。

本发明实施例中顶推式最终接头纠偏调节工艺能够有效纠正顶进节段运动方向，且施工方法简单有效。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明顶推式最终接头纠偏系统的侧视图；

图2为本发明顶推式最终接头纠偏系统的正视图；

图3为本发明顶推式最终接头纠偏系统中顶进节段未发生轴线偏离时的示意图；

图4为本发明顶推式最终接头纠偏系统中顶进节段发生轴线偏离时的示意图；

图5为本发明顶推式最终接头纠偏系统中顶进节段发生轴线偏离时的调节偏移侧的顶推组件的示意图；

图6为本发明顶推式最终接头纠偏系统中顶进节段发生轴线偏离时的调节背离偏移侧的顶推组件的示意图；

图7为本发明顶推式最终接头纠偏系统中顶进节段纠偏调节完成后的示意图。

图中：

1、支撑组件；2、顶推组件；3、顶进节段；4、套筒；5、限位组件；6、控制系统；7、限位钢板；

11、支撑梁；12、底板；

21、反力牛腿；22、千斤顶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1-图7所示，在本发明顶推式最终接头纠偏系统的一个示意性实施例中，该顶推式最终接头纠偏系统包括支撑组件1、多组顶推组件2、两组限位组件5、控制系统6和监测系统。

上述顶推式最终接头纠偏系统中，如图1-图3所示，支撑组件1用于放置顶推组件2，并且对顶进节段3的运动方向起引导作用。支撑组件1包括沿水平方向相互平行设置的多个支撑梁11，多个支撑梁11均匀分布于顶推式最终接头的顶进节段3的底部，支撑梁11用于引导顶进节段3的运动方向。支撑组件1还包括底板12，底板12设置于素混凝土垫层，且位于支撑梁11底部，以承受整体重力，以增大受力面积，防止最终接头沉降下陷。

上述顶推式最终接头纠偏系统中，如图1-图7所示，顶推组件2用于推动顶进节段3，使顶进节段3沿支撑梁11向靠近顶推式最终接头的套筒4的方向运动，顶推组件2一一对应设置于支撑梁11顶部，多组顶推组件2均位于顶进节段3远离套筒4的一端。顶推组件2优选为千斤顶，千斤顶的一端与顶进节段3连接，千斤顶的另一端通过反力牛腿21与支撑梁11固定连接，千斤顶顶推顶进节段3时，顶进节段3会对千斤顶产生反力载荷，利用反力牛腿21可以增大支撑梁11的受力面积，防止压坏支撑梁11。需要说明的是，如图1所示，反力牛腿21与支撑梁11采用插销式连接，支撑梁11设有若干安装孔，以调节反力牛腿21与支撑梁11的固定位置。反力牛腿21与支撑梁11采用插销式连接，以便于根据实际需求调节反力牛腿21在支撑梁11的固定位置，从而使反力牛腿21能够更好的支撑千斤顶并传递顶进节段3对千斤顶的反力载荷，保护支撑梁11。

上述顶推式最终接头纠偏系统中，如图1-图7所示，两组限位组件5分别位于顶进节段3的左右两侧，以对顶进节段3的左右两侧限位，两组限位组件5均安装于支撑组件1。需要说明的是，如图2所示，限位组件5包括连接块52，连接块52固定连接于支撑组件1，连接块52设置有限位块51，限位块51与顶进节段3之间留有预设距离，以避免因紧密贴合损坏顶进节段3。当限位块51损坏时，仅需更换连接块52安装的限位块51即可，节省了维修更换成本。同时，连接块52与支撑组件1固定连接，增加了连接块52的稳定性，防止连接块52发生移动，破坏限位块51的限位效果；通过在限位块51与顶进节段3之间设置预设距离，以避免顶进节段3在被顶推过程中与限位块51紧密贴合而损坏。预设距离优选是2cm。还需要说明的是，如图3所示，当顶进节段3在顶推过程中发生偏移时，与顶进节段3对应侧距离小的限位块51设置临时钢板7，以防止顶进节段3继续偏移，使其回正。

上述顶推式最终接头纠偏系统中，如图3-图7所示，控制系统6用于控制顶推组件2的伸长距离，控制系统6与全部顶推组件2一一相连，以对每个顶推组件2单独控制。需要说明的是，控制系统6可以是现有技术中的控制器和油泵，工作人员通过操作控制器，控制器控制油泵进而控制顶推组件2工作；控制系统6也可以是人工控制。

上述顶推式最终接头纠偏系统中，监测系统用于实时监测顶进节段3的顶推路径，以判断顶进节段3的运动是否偏离轴线方向，并实时显示监测信息。需要说明的是，监测系统是现有技术中的全站仪和显示屏。

上述顶推式最终接头纠偏系统的工作原理为：顶推组件2顶推顶进节段3沿支撑梁11向靠近套筒4的方向运动，在顶进节段3被顶推的过程中，监测系统对顶进节段3的路径进行实时检测，在顶进节段3发生轴线偏移时，控制系统6通过控制顶推组件2进行纠偏工作使顶进节段3运动方向回正。

上述顶推式最终接头纠偏系统可以防止顶进节段3发生较大的横向偏移，同时又能在顶进节段3发生小幅度的横向偏移时及时进行纠偏调节。基于上述顶推式最终接头纠偏系统，本发明还提供了一种顶推式最终接头纠偏调节工艺，该纠偏调节工艺利用上述顶推式最终接头纠偏系统进行调节，其调节工艺包括以下步骤：

S1、通过控制系统6控制全部顶推组件2伸长相同的距离以顶推顶进节段3，使顶进节段3沿支撑梁11向靠近套筒4的方向运动；

S2、在顶推顶进节段3的过程中，监测系统实时监控顶进节段3的顶推路径，并实时显示监测信息；

S3、在监测系统进行实时监控的过程中，当监测信息表明顶进节段3向轴线一侧偏移时，进行纠偏调节，以使顶进节段3回正到轴线方向。

上述顶推式最终接头纠偏调节工艺中，纠偏调节的具体步骤如下：

S301安装限位钢板：当顶进节段3向轴线一侧偏移时，在顶进节段3与位于其偏移侧的限位组件5之间增加限位钢板7，以填塞二者之间的距离，防止再次顶推时顶进节段3继续向偏移方向偏移。需要说明的是，如图4所示，虽然设置了限位组件5限制顶进节段3横向偏移，但是限位组件5与顶进节段3之间留有预设距离，限位组件5仅可防止顶进节段3产生较大偏移量，当顶进节段3的偏移量小于预设距离时，通过在顶进节段3与位于其偏移一侧的限位组件5之间增加限位钢板7，可以限制顶进节段3继续向偏移方向偏移。

S302调节偏移侧的顶推组件：增加限位钢板7后，通过控制系统6单独控制距离限位钢板7最近的顶推组件2顶推顶进节段3，以使顶进节段3逐渐向轴线方向靠近，直至回正到轴线方向。

S303调节背离偏移侧的顶推组件：通过控制系统6单独控制距离限位钢板7最远的顶推组件2顶推顶进节段3，以使距离限位钢板7最远和最近的顶推组件2伸长距离相同。

S304顶推其他顶推组件2：通过控制系统6控制其他顶推组件2的顶推，以使全部顶推组件2的伸长距离相同。

需要说明的是，如图5所示，在调节偏移侧的顶推组件步骤中，在距离限位钢板7最近的顶推组件2的顶推作用下，顶进节段3向靠近套筒4的方向运动一段距离，虽然顶进节段3已经回正，但是，此时距离限位钢板7最近的顶推组件2的伸长距离远大于距离限位钢板7最远的顶推组件2的伸长距离，因此需要将全部顶推组件2调节至相同的伸长距离。

在一些优选实施例中，在调节偏移侧的顶推组件步骤中，通过测量顶进节段3与其左右两侧限位组件5的距离，以判断顶进节段3是否回正。

在一些优选实施例中，在调节偏移侧的顶推组件步骤中，判断顶进节段3是否回正，需要进行多次顶推和测量，以增加对顶进节段3在回正过程的调节精度，防止顶进节段3向另一侧偏移。具体操作是：当顶推一段距离后，测量顶进节段3与其左右两侧限位组件5的距离，若顶进节段3与偏移侧的限位组件5的距离小，说明轴线仍有偏移需要继续顶推，直至测量顶进节段3与其左右两侧限位组件5的距离相同；若顶进节段3与偏移侧的限位组件5的距离大，说明顶进节段3调节过度，向另一侧偏移，这是由于距离限位钢板7最近的一组顶推组件2顶推过度导致的，需要重新进行纠偏调节步骤。

在一些优选实施例中，监测系统是两台全站仪和一个显示屏，显示屏同时与两台全站仪相连，一台全站仪放置在顶进节段3顶进方向的正前方，另一台放置在顶进节段3的一侧，以增加对顶进节段3路径监测的准确性，两台全站仪的监测信息通过显示屏显示。全站仪的监测信息通过显示屏进行显示，以方便现场工作人员观看。

上述顶推式最终接头纠偏调节工艺通过用于顶推顶进节段3运动的顶推组件2进行纠偏工作，无需增加其他设备，方便施工，而且节省了施工成本。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.顶推式最终接头纠偏系统，其特征在于，包括：

支撑组件(1)，包括沿水平方向相互平行设置的多个支撑梁(11)，多个所述支撑梁(11)均匀分布于顶推式最终接头的顶进节段(3)的底部；

多组顶推组件(2)，用于推动所述顶进节段(3)，使所述顶进节段(3)沿所述支撑梁(11)向靠近顶推式最终接头的套筒(4)的方向运动，所述顶推组件(2)一一对应设置于所述支撑梁(11)顶部，多组所述顶推组件(2)均位于所述顶进节段(3)远离所述套筒(4)的一端；

两组限位组件(5)，两组所述限位组件(5)分别位于所述顶进节段(3)的左右两侧，以对所述顶进节段(3)的左右两侧限位，两组所述限位组件(5)均安装于所述支撑组件(1)；

控制系统(6)，用于控制所述顶推组件(2)的伸长距离，所述控制系统(6)与全部所述顶推组件(2)一一相连，以对每个所述顶推组件(2)单独控制；

监测系统，用于实时监测所述顶进节段(3)的顶推路径，以判断所述顶进节段(3)的运动是否偏离轴线方向，并实时显示监测信息。

2.根据权利要求1所述的顶推式最终接头纠偏系统，其特征在于，所述顶推组件(2)为千斤顶，所述千斤顶的一端与所述顶进节段(3)连接，所述千斤顶的另一端通过反力牛腿(21)与所述支撑梁(11)固定连接。

3.根据权利要求1所述的顶推式最终接头的防偏装置，其特征在于，所述限位组件(5)与所述顶进节段(3)之间留有预设距离，以避免因紧密贴合损坏所述顶进节段(3)。

4.顶推式最终接头纠偏调节工艺，其特征在于，利用权利要求1-3所述的顶推式最终接头纠偏系统进行调节，其调节工艺包括以下步骤：

通过所述控制系统(6)控制全部所述顶推组件(2)伸长相同的距离以顶推所述顶进节段(3)，使所述顶进节段(3)沿所述支撑梁(11)向靠近所述套筒(4)的方向运动；

在顶推所述顶进节段(3)的过程中，所述监测系统实时监控所述顶进节段(3)的顶推路径，并实时显示监测信息；

在所述监测系统进行实时监控的过程中，当所述监测信息表明所述顶进节段(3)向轴线一侧偏移时，进行纠偏调节，以使所述顶进节段(3)回正到轴线方向。

5.根据权利要求4所述的顶推式最终接头纠偏调节工艺，其特征在于，所述纠偏调节的具体步骤如下：

安装限位钢板：当所述顶进节段(3)向轴线一侧偏移时，在所述顶进节段(3)与位于其偏移侧的所述限位组件(5)之间增加限位钢板(7)，以填塞二者之间的距离，防止再次顶推时所述顶进节段(3)继续向偏移方向偏移；

调节偏移侧的顶推组件：增加所述限位钢板(7)后，通过所述控制系统(6)单独控制距离所述限位钢板(7)最近的所述顶推组件(2)顶推所述顶进节段(3)，以使所述顶进节段(3)逐渐向轴线方向靠近，直至回正到轴线方向；

调节背离偏移侧的顶推组件：通过所述控制系统(6)单独控制距离所述限位钢板(7)最远的所述顶推组件(2)顶推所述顶进节段(3)，以使距离所述限位钢板(7)最远和最近的所述顶推组件(2)伸长距离相同；

顶推其他所述顶推组件(2)：通过所述控制系统(6)控制其他所述顶推组件(2)的顶推，以使全部所述顶推组件(2)的伸长距离相同。

6.根据权利要求5所述的顶推式最终接头纠偏调节工艺，其特征在于，在所述调节偏移侧的顶推组件步骤中，通过测量所述顶进节段(3)与其左右两侧所述限位组件(5)的距离，以判断所述顶进节段(3)是否回正。

7.根据权利要求6所述的顶推式最终接头纠偏调节工艺，其特征在于，在所述调节偏移侧的顶推组件步骤中，判断所述顶进节段(3)是否回正，需要进行多次顶推和测量，以防止所述顶进节段(3)向另一侧偏移。

8.根据权利要求5所述的顶推式最终接头纠偏调节工艺，其特征在于，若在所述调节偏移侧的顶推组件步骤中，距离所述限位钢板(7)最近的一组所述顶推组件(2)顶推过度，导致所述顶进节段(3)向另一侧偏移，则重新进行所述纠偏调节步骤。

9.根据权利要求4所述的顶推式最终接头纠偏调节工艺，其特征在于，所述监测系统是两台全站仪和一个显示屏，所述显示屏同时与两台所述全站仪相连，一台所述全站仪放置在所述顶进节段(3)顶进方向的正前方，另一台放置在所述顶进节段(3)的一侧，两台所述全站仪的监测信息通过所述显示屏显示。

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