《沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝》是中交第一航務工程局有限公司，中交一航局第二工程有限公司於2012年06月11日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN102691314A，專利公布日：2012年09月26日，該專利申請號為2012101884871，發明人是林鳴，李一勇，翟世鴻，李增軍，馮海暴，劉德進，曲俐俐，宿發強，蘇長璽，楊瑞亮，李德釗，王強。
《沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝》涉及一種沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝，該系統包括控制系統和機械系統，機械系統包括液壓泵站、千斤頂組和千斤頂頂桿組，千斤頂組通過支架安裝在待安裝沉管的前端，千斤頂頂桿組通過法蘭安裝在待安裝沉管和已安裝沉管的尾端；千斤頂組為通過固定架將多個具有限位、頂推功能的千斤頂連線在一起的一組千斤頂，千斤頂頂桿組為通過固定架將多個千斤頂頂桿連線在一起的一組千斤頂頂桿。沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝採用內部糾偏，糾偏精調系統結構簡單合理、操作方便，在沉管安裝時，放置於已安裝沉管和待安裝沉管的結合腔內，對碎石基床無要求，且調節過程中通過波浪補償器減小波浪、水流、風等自然條件的影響，並通過控制系統控制安裝，定位準確，省時省力。
2020年7月14日，《沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝
- 公布號：CN102691314A
- 地址：山東省青島市市南區福州南路16號中港大廈
- 公布日：2012年09月26日
- 申請號：2012101884871
- Int. Cl.：E02D29/073(2006.01)I
- 申請日：2012年06月11日
- 發明人：馮海暴；劉德進；曲俐俐；蘇長璽；楊瑞亮；李德釗
- 申請人：中交一航局第二工程有限公司
- 類型：發明專利
專利背景,發明內容,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
沉管法是在水底建築隧道的一種施工方法。沉管隧道就是將若干個預製段分別浮運到海面（河面）現場，並一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內，以此方法修建的水下隧道。2012年，沉管隧道施工過程中，為了提高溝槽底面的平整性，絕大多數建成的水底隧道均採用墊平的方法。其中，早期大多採用的墊平方法為一種在管段沉放之前先鋪砂石作為墊層的先鋪法，它是在作業船上通過卷揚機和鋼索操縱特製的刮鋪機或鋼犁，沿著溝槽底面兩側設定的、具有規定標高和坡度的導軌，將放下的墊料往復刮平，該法缺點較多；另一種墊平的方法為後填法，即先將管段沉放在溝槽底上的臨時支座上，並使管底形成一定的空間（管段底板內預設液壓千斤頂，在定位時可以頂向支座，調節管段高程），隨後用墊層材料充填密實。上述兩種方法中，處理沉放管段基礎的目的是使溝槽底面平整，而不是為了提高地基的承載力，在水下開挖的溝槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放後會因地基受力不均勻而導致局部破壞，或因不均勻沉陷而開裂。
適合於沉管法施工的主要條件是：水道河床穩定和水流並不過急。在水深大、沉管長寬比大時，需要明顯增大千斤頂配置，通常採用沉放駁輔助提供向上吊力以減小沉管對基床摩擦力，通過沉放駁輔助安裝對波高要求比較嚴格，一般作業波高要求≤0.4米。2012年，採用沉放駁輔助安裝的案例只有釜山-巨濟沉管隧道和厄勒海峽沉管隧道，其中，釜山-巨濟沉管隧道對作業波高要求≤0.4米；厄勒海峽沉管隧道施工中，從地圖可以看出，施工現場四周形成了掩護，海況較好。而對於波高要求大於0.4米時，由於受波浪、水流、風等自然條件的影響，採用沉放駁輔助安裝時，吊力變化幅度很大，對安裝控制影響較大，千斤頂推力大，控制困難，且安裝精度不準確，需要時間進行調整，費時費力。
發明內容
沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝針對現有沉管隧道施工過程中沉管安裝時受波浪、水流、風等自然條件影響存在的推力大、控制困難、費時費力等上述問題，提供了一種沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝，該系統使用時位於已安裝沉管和待安裝沉管的結合腔內，對碎石基床無要求，適用於沉管隧道施工時的沉管糾偏。
沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝的技術方案是：一種沉管內部糾偏精調系統，該系統包括控制系統和機械系統，機械系統包括液壓泵站、千斤頂組和千斤頂頂桿組，千斤頂組通過支架安裝在待安裝沉管的前端，千斤頂頂桿組通過法蘭安裝在待安裝沉管和已安裝沉管的尾端；千斤頂組為通過固定架將多個具有限位、頂推功能的千斤頂連線在一起的一組千斤頂，千斤頂頂桿組為通過固定架將多個千斤頂頂桿連線在一起的一組千斤頂頂桿。
優選的是，千斤頂組中千斤頂的數量與千斤頂頂桿組中千斤頂頂桿的數量相同。
優選的是，千斤頂和千斤頂頂桿均設定有6個。
優選的是，千斤頂和千斤頂頂桿均設定有4個、或8個、或10個。
優選的是，控制系統和液壓泵站均放置在已安裝沉管內。
沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝的另一目的在於提供了一種沉管內部糾偏調節工藝，採用沉管內部糾偏精調系統進行調節，其調節工藝步驟為：
（1）沉管內部糾偏精調系統的安裝：沉管內部糾偏精調系統千斤頂的安裝在塢內進行，將六個千斤頂通過固定支架連線為一組，二次舾裝時將千斤頂組通過支架固定安裝在待安裝沉管的前端，並留有油管、位移數據線接頭，做防水處理；沉管內部糾偏精調系統千斤頂頂桿的安裝業在塢內進行，通過法蘭將千斤頂頂桿和沉管斷面連線，安裝在待安裝沉管的尾端。
（2）沉管沉放、水力壓接：沉管沉放、拉合、水力壓接。
（3）貫通測量：沉管水力壓接完成後，打開鋼封門測量孔進行貫通測量，管節水平與隧道軸線偏差≤35毫米時不做調整，管節水平與隧道軸線偏差＞35毫米時通過沉管內部糾偏調節系統進行待安裝沉管尾端橫向調節，直至待安裝沉管軸線偏差滿足要求。
（4）線路及頂桿連線：需要調節時，打開鋼封門將千斤頂組管線接通，並將千斤頂頂桿組對接千斤頂組，人工調試到位。
（5）沉管內部糾偏精調系統糾偏：液壓泵站和控制系統放置在已安裝沉管內，線路和千斤頂頂桿組連線完成後；先將每個限位千斤頂施加預頂力鎖定限位；頂推千斤頂施加預頂力，然後設定調節千斤頂行程；操作期間關閉鋼封門，保持測量孔打開狀態；兩個沉放駁同時起吊減小待安裝沉管對基床壓力，確保待安裝沉管對基床壓力不小於400t，並通過沉放駁吊纜上設定的被動波浪補償器減小波浪對吊力的影響；頂推千斤頂開始載入進行糾偏，達到預設行程後，沉管內部糾偏調節系統停止頂推，卸荷沉放駁吊力。
（6）實時監測：糾偏操作期間利用全站儀通過測量孔觀測沉管尾端糾偏情況。
（7）千斤頂組卸載：千斤頂組卸載前，採用加壓載水最大密度5％負浮力後，經計算待安裝沉管滿足在1.3米/秒流速水流力和水壓力作用下穩定性要求；為確保全全，鎖定回填後，再同步、分級卸載限位千斤頂和頂推千斤頂頂力，同時觀測沉管尾端穩定情況。
（8）糾偏完成：待安裝沉管糾偏完成後，拆除沉管內部糾偏調節系統。
沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝的有益效果是：沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝糾偏精調系統結構簡單合理、操作方便，在沉管安裝時，放置於已安裝沉管和待安裝沉管的結合腔內，用於沉管的內部糾偏，對碎石基床無要求，且調節過程中通過波浪補償器減小波浪、水流、風等自然條件的影響，並通過控制系統控制安裝，定位準確，安裝精度高，省時省力。
附圖說明
附圖1沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝具體實施例待安裝沉管千斤頂組及千斤頂頂桿組的平面結構示意圖。
附圖2為沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝具體實施例附圖1中A部分的局部放大圖。
附圖3為沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝具體實施例水力壓接後沉管對接平面結構示意圖。
附圖4為沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝附圖3的A-A剖面結構示意圖。
附圖5為沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝具體實施例調整後的千斤頂狀態圖。
附圖6為沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝具體實施例沉放水力壓接完成後沉管安裝平面結構示意圖。
附圖7為沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝具體實施例千斤頂推力克服摩擦處於水平移動臨界狀態的沉管安裝平面結構示意圖。
技術領域
沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝涉沉管隧道施工技術，具體地說，涉及一種沉管隧道施工過程中沉管內部糾偏調節系統及其調節工藝。
權利要求
1.一種沉管內部糾偏調節工藝，其特徵在於：採用沉管內部糾偏精調系統進行調節，其調節工藝步驟為：（1）沉管內部糾偏精調系統的安裝：沉管內部糾偏精調系統千斤頂的安裝在塢內進行，將六個千斤頂通過固定支架連線為一組，二次舾裝時將千斤頂組通過支架固定安裝在待安裝沉管的前端，並留有油管、位移數據線接頭，做防水處理；沉管內部糾偏精調系統千斤頂頂桿的安裝業在塢內進行，通過法蘭將千斤頂頂桿和沉管斷面連線，安裝在待安裝沉管的尾端；（2）沉管沉放、水力壓接：沉管沉放、拉合、水力壓接；（3）貫通測量：沉管水力壓接完成後，打開鋼封門測量孔進行貫通測量，管節水平與隧道軸線偏差≤35毫米時不做調整，管節水平與隧道軸線偏差＞35毫米時通過沉管內部糾偏調節系統進行待安裝沉管尾端橫向調節，直至待安裝沉管軸線偏差滿足要求；（4）線路及頂桿連線：需要調節時，打開鋼封門將千斤頂組管線接通，並將千斤頂頂桿組對接千斤頂組，人工調試到位；（5）沉管內部糾偏精調系統糾偏：液壓泵站和控制系統放置在已安裝沉管內，線路和千斤頂頂桿組連線完成後；先將每個限位千斤頂施加預頂力鎖定限位；頂推千斤頂施加預頂力，然後設定調節千斤頂行程；操作期間關閉鋼封門，保持測量孔打開狀態；兩個沉放駁同時起吊減小待安裝沉管對基床壓力，確保待安裝沉管對基床壓力不小於400t，並通過沉放駁吊纜上設定的被動波浪補償器減小波浪對吊力的影響；頂推千斤頂開始載入進行糾偏，達到預設行程後，沉管內部糾偏調節系統停止頂推，卸荷沉放駁吊力；（6）實時監測：糾偏操作期間利用全站儀通過測量孔觀測沉管尾端糾偏情況；（7）千斤頂組卸載：千斤頂組卸載前，採用加壓載水最大密度5％負浮力後，經計算待安裝沉管滿足在1.3米/秒流速水流力和水壓力作用下穩定性要求；為確保全全，鎖定回填後，再同步、分級卸載限位千斤頂和頂推千斤頂頂力，同時觀測沉管尾端穩定情況；（8）糾偏完成：待安裝沉管糾偏完成後，拆除沉管內部糾偏調節系統。
2.如權利要求1所述的沉管內部糾偏調節工藝，其特徵在於：所述的沉管內部糾偏精調系統包括控制系統和機械系統，機械系統包括液壓泵站、千斤頂組和千斤頂頂桿組，千斤頂組通過支架安裝在待安裝沉管的前端，千斤頂頂桿組通過法蘭安裝在待安裝沉管和已安裝沉管的尾端；千斤頂組為通過固定架將多個具有限位、頂推功能的千斤頂連線在一起的一組千斤頂，千斤頂頂桿組為通過固定架將多個千斤頂頂桿連線在一起的一組千斤頂頂桿。
3.如權利要求2所述的沉管內部糾偏調節工藝，其特徵在於：千斤頂組中千斤頂的數量與千斤頂頂桿組中千斤頂頂桿的數量相同。
實施方式
以下結合附圖對沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝做進一步說明。
一種沉管內部糾偏精調系統，該系統包括控制系統和機械系統，機械系統包括液壓泵站、千斤頂組1和千斤頂頂桿組2，千斤頂組1通過支架安裝在待安裝沉管的前端，千斤頂頂桿組2通過法蘭3安裝在待安裝沉管和已安裝沉管的尾端；控制系統和液壓泵站均放置在已安裝沉管內。千斤頂組1為通過固定架4將多個具有限位、頂推功能的千斤頂5連線在一起的一組千斤頂，千斤頂頂桿組2為通過固定架4將多個千斤頂頂桿6連線在一起的一組千斤頂頂桿。千斤頂組1中千斤頂5的數量與千斤頂頂桿組2中千斤頂頂桿6的數量相同。千斤頂5和千斤頂頂桿6均設定有6個。
其調節工藝步驟為：
（1）沉管內部糾偏精調系統的安裝：沉管內部糾偏精調系統千斤頂的安裝在塢內進行，將六個千斤頂通過固定支架連線為一組，二次舾裝時將千斤頂組通過支架固定安裝在待安裝沉管的前端，並留有油管、位移數據線接頭，做防水處理；沉管內部糾偏精調系統千斤頂頂桿的安裝業在塢內進行，通過法蘭將千斤頂頂桿和沉管斷面連線，安裝在待安裝沉管的尾端。
（2）沉管沉放、水力壓接：沉管沉放、拉合、水力壓接，沉管水力壓接完成後，最不利狀態下止水帶均勻壓縮，如圖6所示，其中，f為摩擦力。
（3）貫通測量：沉管水力壓接完成後，打開鋼封門測量孔進行貫通測量，管節水平與隧道軸線偏差≤35毫米時不做調整，管節水平與隧道軸線偏差＞35毫米時通過沉管內部糾偏調節系統進行待安裝沉管尾端橫向調節，直至待安裝沉管軸線偏差滿足要求。
（4）線路及頂桿連線：需要調節時，打開鋼封門將千斤頂組管線接通，並將千斤頂頂桿組對接千斤頂組，人工調試到位，如圖7所示，安裝千斤頂到位後，千斤頂推力克服摩擦力處於水平移動臨界狀態，其中，A端千斤頂限位，B端千斤頂頂推，f為摩擦力，此時，B端頂推千斤頂推力增加，摩擦力方向與原來方向相反。
（5）沉管內部糾偏精調系統糾偏：液壓泵站和控制系統放置在已安裝沉管內，線路和千斤頂頂桿組連線完成後，先將A端限位千斤頂施加預頂力鎖定限位，B端頂推千斤頂施加預頂力，摩擦力f方向開始改變，然後設定調節千斤頂行程；操作期間關閉鋼封門，保持測量孔打開狀態；兩個沉放駁同時起吊減小待安裝沉管對基床壓力，確保待安裝沉管對基床壓力不小於400t，並通過沉放駁吊纜上設定的被動波浪補償器減小波浪對吊力的影響；B端頂推千斤頂開始載入進行糾偏，糾偏時待安裝沉管開始繞A端限位千斤頂旋轉，達到預設行程後，沉管內部糾偏調節系統停止頂推，卸荷沉放駁吊力。
（6）實時監測：糾偏操作期間利用全站儀通過測量孔觀測沉管尾端糾偏情況。
（7）千斤頂組卸載：千斤頂組卸載前，採用加壓載水最大密度5％負浮力後，經計算待安裝沉管滿足在1.3米/秒流速水流力和水壓力作用下穩定性要求；為確保全全，鎖定回填後，再同步、分級卸載限位千斤頂和頂推千斤頂頂力，同時觀測沉管尾端穩定情況。
（8）糾偏完成：待安裝沉管糾偏完成後，拆除沉管內部糾偏調節系統。
根據待安裝沉管及沉管隧道的長、寬、高等不同，千斤頂和千斤頂頂桿均還可以設定為4個、或8個、或10個。
以上具體實施方式僅用以說明沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝的權利要求範圍當中。
榮譽表彰
2020年7月14日，《沉管內部糾偏精調系統及其調節工藝》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。
