一种基于平地管节预制的沉管隧道快速建造方法与流程

1.本发明涉及沉管隧道领域，具体涉及一种可在平地直接预制沉管管节，利用气囊辅助转运管节，利用配套设置的升降机构实现管节水陆转移的沉管隧道快速建造方法。


背景技术：

2.随着我国经济的不断发展，城市内水下隧道越来越多，目前水下隧道建造方法主要有盾构法、沉管法、矿山法及围堰明挖法，鉴于沉管法埋深浅，两岸接线短，占地少，该工法越来越受到各个城市青睐。
3.现有沉管法修建隧道时，首选需要开挖一个大型的临时干坞，在临时干坞内预制沉管管节，管节预制完毕后，打开坞门，干坞内进水，管节起浮，通过牵引的方式将预制好的管节浮运出去。总结这种传统沉管隧道工法与工程经验，发现主要存在以下问题与不足：（1）干坞为临时工程，占地面积大，工程费用高，修建工期长。以一个能预制6节管节，尺寸为23
×
8.7
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60m（宽
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高
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长）的沉管隧道为例，通过简单测算，需修建干坞占地面积约1.0万平方，开挖土方量约30万立方，不含各种征地拆迁、基底加固、边坡防护、坞门建造等费用，仅土体开挖费用约3000~4000万。例如：港珠澳大桥海底隧道仅建造一个工厂化干坞，包括大小干坞，共花费3亿人民币；（2）大型干坞，所需占地面积大，在城市内难以寻找一个合适的干坞场地，继而导致沉管隧道工法适应性变差；（3）大型干坞，废弃土方量大，对城市内环境影响较大；（4）临时工程，废弃后利用率不高。


技术实现要素：

4.基于传统沉管管节预制时，需要修建大型临时干坞所存在的上述缺陷和不足，本发明提供了一种可有效避免大型临时干坞修建的沉管隧道快速建造方法，该方法中，沉管管节可直接在平地进行预制，预制后通过千斤顶顶升，顶升后通过在管节底部加载气囊的方式，辅助管节平移；当管节移动至水域附近时，通过配套设置的升降机构，即可将沉管管节由陆地转移至水域，从而有效解决了无干坞注水情况下，沉管管节的起浮问题。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于平地管节预制的沉管隧道快速建造方法，包括以下步骤：s1，确定沉管管节的预制场地，做好地面硬化，并在预制场地附近水域中施工沉管管节水陆转移用升降机构，所述升降机构包括升降平台；s2，在预制场地中，规划沉管管节的预制位置，并在预制位置中确定沉管管节两个侧墙的拟建区域，并在该区域内分别埋设多个千斤顶；其中：所述千斤顶的埋设数量根据拟建沉管管节的结构尺寸和管节重量确定；s3，根据步骤s2规划的预制位置以及两个侧墙的拟建区域，分别施工沉管管节的底板、侧墙、中隔墙、端墙、顶板、防水措施以及舾装构件；
s4，沉管管节预制完毕后，启动埋设于沉管管节两个侧墙底部的若干千斤顶，将沉管管节顶升至地面以上；s5，在沉管管节底部放置若干气囊，待气囊充气完毕后，卸载千斤顶，沉管管节完全坐落于若干气囊上；s6，通过牵引车牵引沉管管节，牵引过程中，沿牵路线敷设充气气囊，使得沉管管节在气囊承载作用下，平移至设置升降机构的水域岸边；s7，在配套设置的升降机构升降平台上加载若干充气气囊，将沉管管节平移至设置充气气囊的升降平台上；s8，将坐落于升降平台若干充气气囊上的沉管管节下放至水域中；s9，将漂浮于水域中的沉管管节浮运至沉放位置进行沉放对接；s10，重复步骤s2至s9，直至完成整个沉管隧道的施工。
6.进一步地，步骤s1中，所述沉管管节水陆转移用升降机构还包括纵向设置的两排吊装平台，所述吊装平台分别通过若干桩基基础固定于沉管管节预制场地附近的水域中；其中：两排所述吊装平台在横向方向上两两为一组且对齐设置，各组横向排列的两个吊装平台上以对称的方式分别设置支撑立柱以及缆桩，两个缆桩之间连接设置缆绳，所述缆绳分别缠绕于两个支撑立柱上；通过充气气囊承载沉管管节的所述升降平台与位于两排吊装平台之间的若干缆绳相连接，升降平台两侧分别设置若干伸缩杆，两侧所述若干伸缩杆在横向方向上两两为一组且平齐设置，各组横向设置的两个伸缩杆在伸出状态下，分别搭载于两个吊装平台上。
7.进一步地，纵向排列的各个吊装平台之间等间距设置，两排所述吊装平台之间的横向间距大于升降平台的宽度；各个所述吊装平台上分别设有用于搭接伸缩杆伸缩端的承载凹槽。
8.作为优选，步骤s2中，拟建沉管管节的宽度为23-38m，高为8.7-10m，管节总体重量为1.5-2.8万吨。
9.作为进一步优选，步骤s2中，千斤顶的数量为6，沉管管节两侧边墙底部各埋设3个，3个所述千斤顶之间等间距设置。
10.进一步地，步骤s8具体为：将设置于升降平台两侧的若干伸缩杆调节至收缩状态，通过缆桩、缆绳下放升降平台至水域中，当沉管管节逐渐下沉并漂浮于水域中时，升降平台停止下放。
11.作为优选，所述升降机构的施工与沉管管节预制可同步进行。
12.本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：1、本发明所述沉管管节水陆转移用升降机构设置于管节预制场地附近的水域中，包括两排通过桩基基础固定于水域中的吊装平台，且两排吊装平台在横向上两两为一组，分别通过缆桩、缆绳以及支撑立柱实现拉力的传递；同时，位于两排吊装平台之间的缆绳与升降平台相连接，升降平台两侧分别通过设置伸缩杆与两排吊装平台搭接固定，当沉管管节加载于升降平台上时，通过拨动伸缩杆的伸缩端，即可实现升降平台与两侧吊装平台的分离，并在缆绳作用下，实现上升与下降，且在上升、下降过程中，升降平台晃动小，运行性稳定高，有效解决了平地预制沉管管节后，如何从陆地平稳地转移至水域的问题。
13.2、本发明所述的沉管隧道快速建造方法中，构成沉管隧道的沉管管节可直接在平地进行预制，与传统需修建大型临时干坞的沉管隧道工法相比，优点如下：（1）无需开挖大型临时干坞，工程量小，工程费用低；（2）预制场地占地面积小，因此选址难度低，工法适应性强；（3）管节预制过程中，无需开挖土方，且不含各种征地拆迁、基底加固、边坡防护对城市环境影响小；（4）升降机构的建造可与管节预制同时进行，沉管隧道修建周期大幅缩短。
14.3、本发明所述的沉管隧道快速建造方法中，通过在沉管管节预制前，提前埋设顶升组件，实现预制完成后沉管管节与地面的分离；通过在管节底部设置气囊，将沉管管节与地面的摩擦调节为与气囊之间的滚动摩擦，继而有效解决了管节自重大，牵引难度大的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例所述沉管管节水陆转移用升降机构的俯视图。
17.图2为本发明实施例所述沉管管节水陆转移用升降机构的侧视图。
18.图3为本发明实施例中，沉管管节在平地预制完成后的状态示意图。
19.图4为本发明实施例中，沉管管节顶升后，底部设置充气气囊的状态示意图。
20.图5为本发明实施例中，沉管管节平移至升降平台上的状态示意图。
21.图6为本发明实施例中，升降平台带动沉管管节下放示意图。
22.图7为本发明实施例中，沉管管节在水域中起浮示意图标号说明：1、预制场地；2、沉管管节；21、管节侧墙；22、管节底板；3、千斤顶；4、水域；5、桩基基础；6、吊装平台；7、支撑立柱；8、缆桩；9、缆绳；10、升降平台；11、伸缩杆；12、气囊；61、承载凹槽。
具体实施方式
23.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
24.实施例1：如图1至图7所示，一种沉管管节水陆转移用升降机构，包括纵向设置的两排吊装平台6，所述吊装平台6分别通过若干桩基基础5固定于沉管管节预制场地附近的水域中；其中：两排所述吊装平台6在横向方向上两两为一组且对齐设置，各组横向排列的两个吊装平台6上以对称的方式分别设置支撑立柱7及缆桩8，两个缆桩8之间连接设置缆绳9，所述缆绳9分别缠绕于两个支撑立柱7上；位于两排吊装平台6之间的若干缆绳9上连接设置用于承载沉管管节的升降平台10，所述升降平台10两侧分别设置若干伸缩杆11，两侧所述若干伸缩杆11在横向方向上两两为一组且平齐设置，各组横向设置的两个伸缩杆11在伸出状态下，分别搭载于两个吊装
平台6上。
25.如图1所示，本发明实施例1所述的沉管管节水陆转移用升降机构中，纵向排列的各个吊装平台6之间等间距设置，两排吊装平台6之间的横向间距设置为大于升降平台10的宽度，继而确保升降平台能够加载于两排吊装平台之间。进一步地，如图7所示，所述吊装平台6上分别设有用于搭接伸缩杆伸缩端的承载凹槽61，当分别拨动升降平台两侧伸缩杆的伸缩端，即可实现升降平台10与两排吊装平台6的分离，并在缆绳作用下，实现升降平台的上升与下降。
26.实施例2：如图1至图7所示，本发明还提供了一种基于平地管节预制的沉管隧道快速建造方法，具体包括以下步骤：s1，确定沉管管节的预制场地1，做好地面硬化，并在预制场地1附近水域中施工实施例1所述的沉管管节水陆转移用升降机构；s2，如图2所示，在预制场地中，规划沉管管节2的预制位置，并在预制位置中确定沉管管节两个管节侧墙21的拟建区域，并在该区域内分别埋设多个千斤顶3；其中：所述千斤顶3的埋设数量根据拟建沉管管节的结构尺寸和管节重量确定；s3，根据步骤s2规划的预制位置以及两个侧墙的拟建区域，分别施工沉管管节的管节底板22、管节侧墙21、中隔墙、端墙、顶板、防水措施以及舾装构件；s4，沉管管节预制完毕后，启动埋设于沉管管节两个侧墙底部的若干千斤顶3，将沉管管节顶升至地面以上；s5，如图4所示，在沉管管节底部放置若干气囊12，待气囊充气完毕后，卸载千斤顶，沉管管节完全坐落于若干气囊上；s6，通过牵引车牵引沉管管节，牵引过程中，沿牵路线敷设充气气囊，使得沉管管节在气囊承载作用下，平移至设置升降机构的水域岸边；s7，如图5所示，在升降机构的升降平台10上加载若干充气气囊，将沉管管节平移至设置充气气囊的升降平台上；s8，如图6所示，将设置于升降平台10两侧的若干伸缩杆11调节至收缩状态，通过缆桩8、缆绳9下放升降平台至水域中，当沉管管节逐渐下沉并漂浮于水域中时，升降平台停止下放；s9，将漂浮于水域中的沉管管节浮运至沉放位置进行沉放对接；s10，重复步骤s2至s9，直至完成整个沉管隧道的施工。
27.本发明实施例2所述的基于平地管节预制的沉管隧道快速建造方法，尤其适用于建造管节比较轻、数量比较少的小型沉管隧道；作为优选，步骤s2中，拟建沉管管节的宽度为23-38m，高为8.7-10m，管节总体重量为1.5-2.8万吨；在此限定范围内，埋设于沉管管节侧墙底部的千斤顶数量为6，沉管管节两侧边墙底部各埋设3个，3个所述千斤顶之间等间距设置。
28.进一步地，本发明实施例2所述的基于平地管节预制的沉管隧道快速建造方法中，沉管管节水陆转移用升降机构与沉管管节的预制可同步进行，以有效缩短工程周期。
29.本发明实施例2所述基于平地管节预制的沉管隧道快速建造方法，与现有基于大型临时干坞的沉管隧道工法相比，具有总体工程量少、工程造价低、对周边环境影响小、工期短、施工快捷便利的优点。
30.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。