CN117306598B - 一种干坞内沉管起浮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程施工领域，尤其涉及一种干坞内沉管起浮的方法；包括：S1：沉管内部布置压载系统；S2、沉管顶部缆系布置；S3、沉管注水加载；S4、压载水箱排水、沉管起浮；S5、干舷调整；S6、沉管出坞；实现了固定干坞内批量预制沉管，无需起重设备辅助，仅通过坞内海水浮力即能够实现批量沉管起浮，不仅能够快速起浮，效率高，而且安全可靠性高，从工艺上解决了干坞法批量沉管起浮的难题，保证了沉管浮运、安装的需求，实现了效益最大化。

Description

一种干坞内沉管起浮的方法

技术领域

本发明涉及水利工程施工领域，尤其涉及一种干坞内沉管起浮的方法。

背景技术

海底隧道需具有较大的通行能力，来满足车流量的需求。传统的矿山法、盾构法、暗挖法等水下隧道修建方法，其水下覆土深度较深，且岸边段延伸线较长，隧道横断面尺寸小，不适用于地形限制要求严格的地区。而沉管法隧道能够解决大断面尺寸、免受覆土限制、岸边段长度受限的问题。

目前，移动式干坞法可在半潜驳上预制沉管，一般沉管隧道较长，管节预制数量多，常规的半潜驳满载能力不能满足沉管尺寸的要求；且由于施工工期紧，移动式干坞法也不能满足施工要求。

干坞法可以根据施工场地、环境、资源和工程进度安排等因素，在固定干坞内批量预制沉管管节，但如何实现沉管的批量起浮，保证沉管后续的浮运、安装要求，也是一项亟需解决的难题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种无需起重设备辅助、实现快速起浮，安全可靠性高的干坞内沉管起浮的方法。

本发明提供一种干坞内沉管起浮的方法，包括如下步骤：

S1、沉管内部布置压载系统：

在预制完成的沉管内部沿其长度方向均匀布设多个压载水箱组，相邻两个所述压载水箱组之间相互连通，所述沉管两端设置封门，使所述沉管形成密闭腔体，所述封门上开有进水口，将所述进水口与位于端部的所述压载水箱组连通，使得水能够在两端的所述进水口与各个所述压载水箱组之间流动；

S2、沉管顶部缆系布置：

在干坞坞壁的岸边设置导缆器，通过系缆绳将沉管顶部的系缆柱与所述导缆器连接，并将所述系缆绳拉紧；

S3、沉管注水加载：

开启坞门注水口，对干坞内部进行注水，干坞内的水依次通过进水口进入沉管内的各所述压载水箱组内；当压载水箱组内的水位满足抗浮系数要求水位后，所述沉管加载完成，封堵所述进水口，并切断各所述压载水箱组之间的通路，使得各所述压载水箱组之间没有水的流通；

S4、压载水箱排水、沉管起浮：

继续对干坞内部注水，当坞内水位高于沉管顶部时，停止注水；打开所述沉管内部的压载水泵，并将各所述压载水箱组之间连通，打开靠近所述压载水泵一侧的进水口，所述压载水箱组内的水从所述进水口排出，当所述沉管及压载水的总重力小于浮力时，所述沉管开始起浮；

S5、干舷调整：

继续排水，当所述沉管露出水面设定高度时，在所述沉管的顶部浇筑混凝土层，保证干舷高度能够满足后续沉管出坞、二次舾装以及安装的要求；

S6、沉管出坞：

当混凝土层固化后，开启坞门，使干坞坞室与外海连通，将沉管绞移至舾装区，进行二次舾装。

本技术方案中，实现了固定干坞内批量预制沉管，无需起重设备辅助，仅通过坞内海水浮力即能够实现批量沉管起浮，不仅能够快速起浮，效率高，而且安全可靠性高，从工艺上解决了干坞法批量沉管起浮的难题，保证了沉管浮运、安装的需求，实现了效益最大化。

在本申请的一些实施例中，步骤S5中，所述沉管露出水面时，根据测量仪器测得的所述沉管的起浮姿态，通过对相应位置的所述压载水箱组进行排水或注水，对所述沉管进行调平，调平后浇筑所述混凝土层。

在本申请的一些实施例中，所述压载水箱组有三组，分别位于所述沉管的首端、中部、尾端，每组所述压载水箱组包括两个对称设置在所述沉管中轴线两侧的压载水箱，保证沉管平稳起浮。

在本申请的一些实施例中，所述压载水箱组之间通过主管道连通，且所述主管道的两端延伸至与所述封门上的所述进水口连通；

每组所述压载水箱组的两个所述压载水箱之间通过支管道连通，各所述支管道与所述主管道相互连通。

在本申请的一些实施例中，所述主管道的两端设置有主进水阀，各所述支管道的两端设置有控制两个压载水箱进出水的支进水阀。

在本申请的一些实施例中，所述压载水泵通过管道连接在所述主管道的一端，所述压载水泵的进水端的水管上设置有水泵进水阀，出水端的水管上设置有水泵止回阀；

位于所述压载水泵的进水端与出水端之间的所述主管道上设置一所述主进水阀。

在本申请的一些实施例中，步骤S3中，所述主进水阀、所述支进水阀均为开启状态，且位于所述沉管中间位置的所述支进水阀的开度大于首、尾两端的所述支进水阀的开度，水经过所述进水口、所述主管道后，依次进入位于沉管首/尾端的所述压载水箱组、进入位于沉管中间位置的所述压载水箱组。

在本申请的一些实施例中，步骤S4中，所述压载水箱排水时，所述主进水阀、所述支进水阀均为开启状态，且靠近所述压载水泵的所述支进水阀的开度小于中间位置的所述支进水阀的开度，且中间位置的所述支进水阀的开度小于远离所述压载水泵的所述支进水阀的开度。

在本申请的一些实施例中，步骤S3、S4中，可对干坞内的多个沉管进行同步注水、同步排水起浮。

在本申请的一些实施例中，所述主进水阀、所述支进水阀均为双向阀门。

基于上述技术方案，在固定干坞内批量预制沉管，通过对干坞内注水、压载水箱加载、压载水箱排水减载、沉管起浮、管顶调平、调整干舷高度，实现沉管管节起浮稳定，不仅能够快速起浮，效率高，而且安全性高，从工艺上解决了干坞法沉管批量起浮的难题，保证了沉管浮运、安装的施工要求，实现了利益最大化。

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为本发明实施例的沉管内部结构的位置关系图；

图2为本发明实施例的沉管的左视图；

图3为本发明实施例的干坞内沉管的分布及带缆结构示意图；

图中，

10、沉管；11、封门；111、进水口；12、系缆柱；13、人孔；14、混凝土层；20、压载水箱组；21、第一压载水箱；22、第二压载水箱；23、支管道；231、支进水阀；24、主管道；241、主进水阀；30、干坞；31、导缆器；32、系缆绳；33、坞门；331、坞门注水口；40、压载水泵；41、管道；42、水泵进水阀；43、水泵止回阀。

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”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

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。

本实施例中涉及的干坞内沉管起浮的方法，使用单节直线型沉管10，长180m，宽33.4m，高9.7m。

该实施例提供一种干坞内沉管起浮的方法，包括如下步骤：

S1：沉管内部布置压载系统：

在预制完成的沉管10内部沿其长度方向均匀布设三组压载水箱组20，分别位于沉管10的首端、中部、尾端，每组压载水箱组20包括两个对称于沉管中轴线设置压载水箱，其中，位于沉管10首、尾两端的第一压载水箱21长20m，位于沉管中间位置的第二压载水箱22长30m，第一压载水箱21和第二压载水箱22的宽度均为12.5m，压载水箱组的位置设置能够保证沉管10平稳起浮，压载水箱的容量能够满足沉管10注水压载和排水起浮的需求；

同一组的压载水箱组20的两个第一压载水箱21或两个第二压载水箱22之间通过支管道23连通，本实施例中有三个支管道23，分别与三组压载水箱组的两个压载水箱进行连通。每个支管道23的中部设置四通管件（图中未示出），四通管件的另外两端连接主管道24，主管道24将相邻的两个压载水箱组20进行连通，沉管10的两端设置封门11，使沉管10形成密闭腔体，封门11上开有进水口111，主管道24的两端延伸至与封门11上的进水口111连通，将进水口111与位于首、尾两端部的压载水箱组20连通，使得水通过两端的进水口111进入主管道24，并通过主管道24、支管道23在各个压载水箱之间流动；本实施例中，进水口111、主管道24、支管道23的管道直径均为200mm，以满足注水和排水要求；

为了更好的控制沉管10的姿态，使其保持起浮平稳，主管道24的两端靠近封门11的位置设置有主进水阀241，主进水阀241控制水从进水口进入主管道24，进而分配到各压载水箱内；各支管道23的两端，也即主管道24的两侧设置有控制同一组压载水箱组20的两个压载水箱进出水的支进水阀231，支进水阀231用于控制两个压载水箱的进水量；

如图1所示，在靠近其中一个封门11的主管道24的一端通过管道41连接压载水泵40，靠近压载水泵40的进水端的管道上设置有水泵进水阀42，出水端的管道上设置有水泵止回阀43；位于压载水泵40的进水端与出水端之间的主管道24上设置一主进水阀241；本实施例中，主进水阀241、支进水阀231均为双向阀，能满足注水和排水的双向需求。

S2、沉管顶部缆系布置：

在干坞30坞壁的岸边设置导缆器31，通过系缆绳32将沉管10顶部的系缆柱12与导缆器31连接，并将系缆绳32拉紧；本实施例中，沉管的顶部对称设置有八个系缆柱12，系缆柱12与导缆器31为八字带缆方式连接，控制导缆器31使系缆绳32处于拉紧状态；沉管10顶部还设置有人孔13，使得人员能够进出沉管10进行作业。

S3、沉管注水加载：

本实施例中，开启两个主进水阀241、六个支进水阀231，关闭压载水泵40的水泵进水阀42、水泵止回阀43；其中，位于首、尾两端的压载水箱组的支进水阀231开启50%，位于中间位置的压载水箱组的支进水阀231开启100%；

开启坞门注水口331的阀门，对干坞30内部进行注水，干坞内的水依次通过沉管两端封门11的进水口111进入沉管10内的各压载水箱组20内；并严格控制水位上升速度不大于0.6m每小时，各压载水箱内同步注水，当各压载水箱注水高度超过进水口高度1m时，关闭主进水阀241，检查管系、闸阀接口、沉管结构底板及侧墙、端封门渗水情况；若有渗水，则对相应位置进行修补，直至无渗水发生；若无渗水情况，则继续开启两个主进水阀241，各压载水箱水位继续均匀上升，继续注水至各压载水箱内水位高度均为4.2m，水位保证满足1.01倍抗浮系数要求，依次关闭两个主进水阀241、支进水阀231，此时压载水箱注水完成，封堵进水口111，并关闭所有支进水阀231，使得两个压载水箱组之间、以及相邻的两个压载水箱之间没有水的流通；

S4、压载水箱排水、沉管起浮：

当压载水箱组20注水完成后，继续检查沉管各部位的渗漏情况，若无渗水，继续对干坞30内部注水，当坞内水位高于沉管顶部，同时低于人孔13时，确保人孔13可以人员进出作业，停止注水；

压载水箱组20排水前，需先检查系统是否正常，作业人员从人孔13进入沉管内部，在每个压载水箱组20处、每个支进水阀处各配置1人控制，先打开压载水泵40、水泵进水阀42、水泵止回阀43，然后开启所有的支进水阀231，其中，靠近压载水泵40的支进水阀231开启度25%，位于中间位置的支进水阀231开启度50%，远离压载水泵40的支进水阀231开启度为100%；打开靠近压载水泵40一侧的进水口111，压载水箱组20内的压载水从该进水口111排出，该进水口111作为排水口，然后观察各压载水箱的水位下降情况，各压载水箱同步排水减载，当沉管10及压载水总重力小于浮力时，沉管管节缓慢上升；同时，沉管10顶部系缆柱12和岸边导缆器31的系缆绳32进行同步收紧，保持沉管10起浮位置稳定，直至管节顶部露出水面；

利用倾斜仪测量的沉管10出水起浮的姿态，当沉管10的姿态出现偏差时，通过对相应的压载水箱排水或注水进行姿态微调，实现调平，调平的具体过程为本领域较为成熟的技术手段，在此不再赘述。

S5、干舷调整：

沉管内部继续排水，当沉管10露出水面一定高度时，在沉管10的顶部浇筑混凝土层14，使得干舷的高度满足后续的施工要求；在本实施例中，当沉管10内部三组压载水箱组20的六个压载水箱内的压载水排净后，仍需在沉管10顶部浇筑混凝土层14，使得位于水面以上的干舷的高度为0.5m，保证满足后续沉管出坞、二次舾装以及安装的施工要求；

S6、沉管出坞：

当混凝土层14固化后，开启坞门33，使干坞30坞室与外海连通，将沉管10绞移至舾装区，进行二次舾装。

沉管10主体、接头止水带、封门11、压载水箱、管系、人孔水密性满足要求；压载水箱内注水和排水，要严格按照计算高度和速度进行控制，保证沉管起浮状态稳定；

在固定干坞内批量预制沉管10时，通过对干坞内注水、压载水箱加载、压载水箱排水减载、沉管起浮、管顶调平、调整干舷高度，实现沉管管节起浮稳定；如图3所示，根据干坞的形状及规格，批量预制三节沉管，第一节沉管的位置位于为靠近坞门处；第二节沉管位于第一节沉管的后方，且与第一节沉管共线设置；第三节沉管位于第二节沉管的一侧，且与第二节沉管平行设置；三节沉管可同时进行步骤S1-S5的操作，在步骤S6沉管出坞过程中，需按顺序，依次将第一节沉管、第二节沉管、第三节沉管绞移出坞并转移至舾装区；

对于曲线段沉管管节，也可采用上述步骤S1-S6进行起浮，需对压载水箱的位置及规格做相应调整，以满足起浮平稳的要求。

因此上述沉管起浮的方法不仅能够快速起浮，效率高，而且安全性高，从工艺上解决了干坞法沉管批量起浮的难题，保证了沉管浮运、安装的施工要求，实现了利益最大化。

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 (4)

1.一种干坞内沉管起浮的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、沉管内部布置压载系统：

在预制完成的沉管内部沿其长度方向均匀布设多个压载水箱组，相邻两个所述压载水箱组之间相互连通，所述沉管两端设置封门，使所述沉管形成密闭腔体，所述封门上开有进水口，将所述进水口与位于端部的所述压载水箱组连通，使得水能够在两端的所述进水口与各个所述压载水箱组之间流动；

S2、沉管顶部缆系布置：

在干坞坞壁的岸边设置导缆器，通过系缆绳将沉管顶部的系缆柱与所述导缆器连接，并将所述系缆绳拉紧；

S3、沉管注水加载：

开启坞门注水口，对干坞内部进行注水，干坞内的水依次通过进水口进入沉管内的各所述压载水箱组内；当压载水箱组内的水位满足抗浮系数要求水位后，所述沉管加载完成，封堵所述进水口，并切断各所述压载水箱组之间的通路，使得各所述压载水箱组之间没有水的流通；

S4、压载水箱排水、沉管起浮：

继续对干坞内部注水，当坞内水位高于沉管顶部时，停止注水；打开所述沉管内部的压载水泵，并将各所述压载水箱组之间连通，打开靠近所述压载水泵一侧的进水口，所述压载水箱组内的水从所述进水口排出，当所述沉管及压载水的总重力小于浮力时，所述沉管开始起浮；

S5、干舷调整：

继续排水，当所述沉管露出水面设定高度时，在所述沉管的顶部浇筑混凝土层，保证干舷高度能够满足后续沉管出坞、二次舾装以及安装的要求；

S6、沉管出坞：

当混凝土层固化后，开启坞门，使干坞坞室与外海连通，将沉管绞移至舾装区，进行二次舾装；

步骤S3、S4中，对干坞内的多个沉管进行同步注水、同步排水起浮；步骤S5中，所述沉管露出水面时，根据测量仪器测得的所述沉管的起浮姿态，通过对相应位置的所述压载水箱组进行排水或注水，对所述沉管进行调平，调平后浇筑所述混凝土层；

所述压载水箱组有三组，分别位于所述沉管的首端、中部、尾端，每组所述压载水箱组包括两个对称设置在所述沉管中轴线两侧的压载水箱；

所述压载水箱组之间通过主管道连通，且所述主管道的两端延伸至与所述封门上的所述进水口连通；

每组所述压载水箱组的两个所述压载水箱之间通过支管道连通，各所述支管道与所述主管道相互连通；

所述主管道的两端设置有主进水阀，各所述支管道的两端设置有控制两个压载水箱进出水的支进水阀；

所述压载水泵通过管道连接在所述主管道的一端，所述压载水泵的进水端的水管上设置有水泵进水阀，出水端的水管上设置有水泵止回阀；

位于所述压载水泵的进水端与出水端之间的所述主管道上设置一所述主进水阀。

2.根据权利要求1所述的干坞内沉管起浮的方法，其特征在于，步骤S3中，所述主进水阀、所述支进水阀均为开启状态，且位于所述沉管中间位置的所述支进水阀的开度大于首、尾两端的所述支进水阀的开度，水经过所述进水口、所述主管道后，依次进入位于沉管首/尾端的所述压载水箱组、进入位于沉管中间位置的所述压载水箱组。

3.根据权利要求2所述的干坞内沉管起浮的方法，其特征在于，步骤S4中，所述压载水箱排水时，所述主进水阀、所述支进水阀均为开启状态，且靠近所述压载水泵的所述支进水阀的开度小于中间位置的所述支进水阀的开度，且中间位置的所述支进水阀的开度小于远离所述压载水泵的所述支进水阀的开度。

4.根据权利要求1所述的干坞内沉管起浮的方法，其特征在于，所述主进水阀、所述支进水阀均为双向阀门。