阅读说明：本技术 一种特大型沉管隧道管节的安装工具及安装方法 (Mounting tool and mounting method for extra-large immersed tube tunnel pipe joint ) 是由 刘忠友 俞武华 赵罡 张鸿 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及交通建筑技术领域,特指一种特大型沉管隧道管节的安装工具及安装方法,包括一隧道管节,隧道管节为双室长条型结构设置,长度达180米左右,出坞前将隧道管节的长度方向临时分隔为两个等长的仓室,并对两端头进行封闭,一浮沉控制装置,浮沉控制装置设于隧道管节上,用于控制隧道管节的有序下沉,一平面控制装置,平面控制装置设于隧道管节的四周,用于控制隧道管节的平面位置。隧道管节为双室长条型结构设置,当隧道管节两端的端口封闭后,可漂浮在水面上,安装时通过向隧道管节内部加水使其逐渐下沉,为便于控制隧道管节的有序下沉,在隧道管节上设有浮沉控制装置,为便于控制隧道管节的平面位置,在隧道管节的四周设有平面控制装置。(The invention relates to the technical field of traffic buildings, in particular to an installation tool and an installation method of an oversize immersed tunnel pipe joint, wherein the tunnel pipe joint is arranged in a double-chamber long strip type structure, the length of the tunnel pipe joint reaches about 180 meters, the tunnel pipe joint is temporarily divided into two chambers with equal length in the length direction before going out of dock, two ends of the two chambers are sealed, a floating and sinking control device is arranged on the tunnel pipe joint and used for controlling the orderly sinking of the tunnel pipe joint, and a plane control device is arranged around the tunnel pipe joint and used for controlling the plane position of the tunnel pipe joint. The tunnel pipe joint is of a double-chamber long strip structure, can float on the water surface after ports at two ends of the tunnel pipe joint are sealed, and gradually sinks by adding water into the tunnel pipe joint during installation, so that the orderly sinking of the tunnel pipe joint is controlled conveniently, a floating and sinking control device is arranged on the tunnel pipe joint, and a plane control device is arranged around the tunnel pipe joint for controlling the plane position of the tunnel pipe joint conveniently.)

一种特大型沉管隧道管节的安装工具及安装方法

技术领域

本发明涉及交通建筑技术领域，特指一种特大型沉管隧道管节的安装工具及安装方法。

背景技术

随着施工技术的发展，海底、湖底大型沉管隧道工程有了很大的发展孔间，我国的港珠澳大桥项目使用的沉管隧道管节长度达180米左右，重量超过7万吨，施工中采用了巨量的新施工设备，这些新的设备大多都是为此项目量身打造，对工程的普遍使用性能不高，设备在工程完成后对其他项目用途不大，造成大量的设备闲置，造成一定的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种特大型沉管隧道管节的安装工具及安装方法，当隧道管节两端的端口封闭后，可漂浮在水面上，安装时通过向隧道管节内部加水使其逐渐下沉，为便于控制隧道管节的有序下沉，在隧道管节上设有浮沉控制装置，为便于控制隧道管节的平面位置，在隧道管节的四周设有平面控制装置，控沉支架不但将管节的安装控制由水下转到水上，提高了控制精度，而且控沉支架操作简单可靠，通过周转方式的定位桩控制隧道管节位置，成本低，操作简便，效率高。

为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：

一种特大型沉管隧道管节的安装工具，包括一隧道管节，隧道管节为双室空心长条型结构设置，安装前将隧道管节在长度方向分隔成两个等长的仓室，并对端头进行封闭，一浮沉控制装置，浮沉控制装置设于隧道管节上，用于控制隧道管节的有序下沉，一平面控制装置，平面控制装置设于隧道管节的四周，用于控制隧道管节的平面位置。

根据上述方案，所述浮沉控制装置包括控沉支架与定位吸盘，控沉支架通过定位吸盘吸附在隧道管节的顶面板壁上。

根据上述方案，所述控沉支架包括主柱与横杆，主柱与横杆内部空间连通设置，主柱上设有进水孔与气孔，气孔通过气管与阀门连通有空压机。

根据上述方案，所述进水孔设于主柱的底部，气孔设于主柱的上部。

根据上述方案，所述定位吸盘通过排气管与阀门连通有真空抽气设备。

根据上述方案，所述平面控制装置包括定位柱与控位钢缆，控位钢缆一端固定于定位柱上，控位钢缆另一端固定于隧道管节上。

根据上述方案，所述定位柱上悬挂有定向滑轮箍，定向滑轮箍上焊接有定向滑轮，定位柱上固定有卷扬设备，卷扬设备上设有转向滑轮，定向滑轮一端固定于定位柱上，控位钢缆另一端缠绕于定向滑轮上后，再缠绕于转向滑轮上。

根据上述方案，所述定位柱的顶部上焊接有吊耳一，定向滑轮箍的外侧壁上焊接有吊耳二，吊耳一与吊耳二之间通过吊绳连接。

一种特大型沉管隧道管节的安装方法，包括以下步骤：

步骤1)，用水上打桩设备将四根定位桩分别打在计划安装隧道管节位置的两端，并距离隧道管节两端150m左右，且与隧道管节轴线呈45度夹角的位置，将定向滑轮箍在三根吊绳的作用下，吊挂在定位桩的外部先不放落，然后将卷扬设备安装在定位桩的顶部，并安装好转向滑轮，将卷扬设备上的控位钢缆绕过定位桩顶的转向滑轮后，从固定在定向滑轮箍上的定位滑轮中穿过后，并且在控位钢缆端部用浮漂带缆绳连接，以便后序及时打捞；

步骤2)，隧道管节在预制干坞内封闭处理后，向干坞内注水并将隧道管节用拖轮拖带到安装区域，将控位钢缆连接在隧道管节的四个角上，将加工好的控沉支架在浮吊的配合下安装在隧道管节的顶面四个靠近顶角部位，每个控位支架安装后及时对控位支架下的定位吸盘抽真空，使控位支架吸附在隧道管节的顶面，并且在每个控位支架上固定有卫星定位系统；

步骤3)，通过卷扬设备使隧道管节在平面上准确定位，然后向隧道管节内均衡注水，使隧道管节在控制状态均衡下沉，下沉过程中根据控位支架上卫星定位系统的数据确定隧道管节的位置是否正确，并及时通过卷扬设备来调整，在下沉过程中控位支架上的气管处于关闭状态；

步骤4)，在隧道管节到达准确安装位置前，应将隧道管节的平面位置向安装方向移动100mm左右，在安装到距离安装高度200mm左右时，用卷扬设备调整隧道管节的位置，使其准确定位，通过向隧道管节内均衡注水使隧道管节安装完成，安装完成后向控位支架内注入一定量的水，通过计算确定水量，使加好水的控位支架刚好在此状态下重力与浮力相当，然后打开定位吸盘的排气管与阀门，并将压力水通过排气管注入定位吸盘内，解除定位吸盘的吸力，然后用空压机向控沉支架内注入空气，使其漂浮起一定高度，固定在起重船舶旁边待用，通过潜水员解除控位钢缆与隧道管节的连接。

本发明有益效果：

本发明采用这样的结构设置，当隧道管节两端的端口封闭后，可漂浮在水面上，安装时通过向隧道管节内部加水使其逐渐下沉，为便于控制隧道管节的有序下沉，在隧道管节上设有浮沉控制装置，为便于控制隧道管节的平面位置，在隧道管节的四周设有平面控制装置，控沉支架不但将管节的安装控制由水下转到水上，提高了控制精度，而且控沉支架操作简单可靠，通过周转方式的定位桩控制隧道管节位置，成本低，操作简便，效率高。

附图说明

图1是本发明隧道管节与平面控制装置装配俯视图；

图2是图1中A位置放大图；

图3本发明隧道管节与浮沉控制装置装配平面图；

图4是图3侧视图；

图5是本发明定位桩示意图；

图6是图5中B位置放大图；

图7是图5中C位置放大图。

1.隧道管节；2.定位桩；3.控沉支架；31.主柱；32.横杆；4.定位吸盘；5.定向滑轮箍；6.定向滑轮；7.吊耳一；70.吊耳二；8.控位钢缆；9.卷扬设备；90.转向滑轮；10.排气管；11.气管；12.吊绳。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1至图7所示，本发明所述一种特大型沉管隧道管节的安装工具，包括一隧道管节1，隧道管节1为双室空心长条型结构设置，安装前将隧道管节1在长度方向分隔成两个等长的仓室，并对端头进行封闭，一浮沉控制装置，浮沉控制装置设于隧道管节1上，用于控制隧道管节1的有序下沉，一平面控制装置，平面控制装置设于隧道管节1的四周，用于控制隧道管节1的平面位置。采用这样的结构设置，当隧道管节1两端的端口封闭后，可漂浮在水面上，安装时通过向隧道管节1内部加水使其逐渐下沉，为便于控制隧道管节1的有序下沉，在隧道管节1上设有浮沉控制装置，为便于控制隧道管节1的平面位置，在隧道管节1的四周设有平面控制装置。

实际应用中，隧道管节1由重达数万吨的钢筋混凝土浇筑而成。

在本实施例中，所述浮沉控制装置包括控沉支架3与定位吸盘4，控沉支架3通过定位吸盘4吸附在隧道管节1的顶面板壁上。采用这样的结构设置，通过定位吸盘4利用抽真空的方式吸附在隧道管节1的顶面板壁上。

在本实施例中，所述控沉支架3包括主柱31与横杆32，主柱31与横杆32内部空间连通设置，主柱31上设有进水孔与气孔，气孔通过气管11与阀门连通有空压机。

需要说明的是，控沉支架3的高度要保证隧道管节1安装到位时控沉支架3的顶部高出水面1m以上。

实际应用中，控沉支架3为三脚三柱支架，采用较大规格的钢管焊接而成。

在本实施例中，所述进水孔设于主柱31的底部，气孔设于主柱31的上部。

在本实施例中，所述定位吸盘4通过排气管10与阀门连通有真空抽气设备。采用这样的结构设置，通过真空抽气设备进行抽真空，使定位吸盘4吸附在隧道管节1的顶面板壁上。

在本实施例中，所述平面控制装置包括定位柱2与控位钢缆8，控位钢缆8一端固定于定位柱2上，控位钢缆8另一端固定于隧道管节1上。采用这样的结构设置，通过定位柱2与控位钢缆8实现控制隧道管节1的平面位置。

实际应用中，定位柱2有四根，分别设于隧道管节1对应的四个角外周位置。

实际应用中，定位柱2采用钢板加工而成，通过打桩设备沉放到海底的泥层中。

在本实施例中，所述定位柱2上悬挂有定向滑轮箍5，定向滑轮箍5上焊接有定向滑轮6，定位柱2上固定有卷扬设备9，卷扬设备9上设有转向滑轮90，定向滑轮6一端固定于定位柱2上，控位钢缆8另一端缠绕于定向滑轮6上后，再缠绕于转向滑轮90上。采用这样的结构设置，通过卷扬设备9的牵引驱动控位钢缆8来控制隧道管节1的平面位置。

在本实施例中，所述定位柱2的顶部上焊接有吊耳一7，定向滑轮箍5的外侧壁上焊接有吊耳二70，吊耳一7与吊耳二70之间通过吊绳12连接。采用这样的结构设置，通过吊耳一7与吊耳二70之间的吊绳12可实现限位定向滑轮箍5在定位柱2上的位置。

实际应用中，定向滑轮箍5悬挂于定位柱2靠近泥面位置。

实际应用中，定向滑轮箍5采用钢板卷制焊接而成，定向滑轮箍5的内径经定位柱2的外径大20-30mm。

实际应用中，定向滑轮箍5外侧壁上的吊耳7有三个，且相邻两个吊耳7之间间隔120度。

一种特大型沉管隧道管节的安装方法，包括以下步骤：

步骤1)，用水上打桩设备将四根定位桩2分别打在计划安装隧道管节1位置的两端，并距离隧道管节1两端150m左右，且与隧道管节1轴线呈45度夹角的位置，将定向滑轮箍5在三根吊绳12的作用下，吊挂在定位桩2的外部先不放落，然后将卷扬设备9安装在定位桩2的顶部，并安装好转向滑轮90，将卷扬设备9上的控位钢缆8绕过定位桩2顶的转向滑轮90后，从固定在定向滑轮箍5上的定位滑轮6中穿过后，并且在控位钢缆8端部用浮漂带缆绳连接，以便后序及时打捞；

步骤2)，隧道管节1在预制干坞内封闭处理后，向干坞内注水并将隧道管节1用拖轮拖带到安装区域，将控位钢缆8连接在隧道管节1的四个角上，将加工好的控沉支架3在浮吊的配合下安装在隧道管节1的顶面四个靠近顶角部位，每个控位支架3安装后及时对控位支架3下的定位吸盘4抽真空，使控位支架3吸附在隧道管节1的顶面，并且在每个控位支架3上固定有卫星定位系统；

步骤3)，通过卷扬设备9使隧道管节1在平面上准确定位，然后向隧道管节1内均衡注水，使隧道管节1在控制状态均衡下沉，下沉过程中根据控位支架3上卫星定位系统的数据确定隧道管节1的位置是否正确，并及时通过卷扬设备9来调整，在下沉过程中控位支架3上的气管11处于关闭状态；

步骤4)，在隧道管节1到达准确安装位置前，应将隧道管节1的平面位置向安装方向移动100mm左右，在安装到距离安装高度200mm左右时，用卷扬设备9调整隧道管节1的位置，使其准确定位，通过向隧道管节1内均衡注水使隧道管节1安装完成，安装完成后向控位支架3内注入一定量的水，通过计算确定水量，使加好水的控位支架3刚好在此状态下重力与浮力相当，然后打开定位吸盘4的排气管10与阀门，并将压力水通过排气管10注入定位吸盘4内，解除定位吸盘4的吸力，然后用空压机向控沉支架3内注入空气，使其漂浮起一定高度，固定在起重船舶旁边待用，通过潜水员解除控位钢缆8与隧道管节1的连接。

以上对本发明实施例中的技术方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。