多个沉管同时出坞的方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种多个沉管同时出坞的方法。

背景技术

目前，国内外沉管预制多采用干坞法和工厂法，干坞法和工厂法沉管预制完成后的出坞工艺，因预制方法、施工场地、环境、资源和工程进度安排等因素，多为单管节出坞，即预制完成一节沉管，通过对干坞进行灌水或移运液压小车进行沉管的出坞/移运施工，施工效率较低，无法满足沉管安装进度要求，容易出现“无管可安”的间断停工局面，导致项目工期拖长，人员、船机及材料闲置，资源利用率极低，增加项目造价，同时降低项目的经济效益，不利于沉管隧道工程的高效持续发展。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种安全性高、大幅提高施工效率的多个沉管同时出坞的方法。

本发明提供一种多个沉管同时出坞的方法，包括如下步骤：

S1、沉管制备：

在干坞内预制多节沉管，并对所述沉管进行临时系泊，防止相互碰撞；

S2、出坞前准备：

干坞进行灌水，对多个所述沉管同时进行捡漏、起浮，开启坞门，使干坞坞室与外海联通；

S3、第一节沉管带缆：

将位于干坞坞室门口的沉管作为第一节沉管，第一节沉管的首端两侧与相应的卷扬机缆绳固定，以实现对所述第一节沉管首端的牵引以及左右方向的控制；所述第一节沉管的尾端两侧也与相应的卷扬机的缆绳固定，以实现所述第一节沉管尾端的左右方向的控制；

S4、第一节沉管绞移：

通过所述步骤S3中各卷扬机的协作将第一节沉管绞移至其尾端出坞，然后根据各卷扬机的位置和缆绳的角度，适时更换合适的卷扬机进行继续绞移直至到达系泊存放区；

S5、第一节沉管系泊就位：

所述第一节沉管绞移至所述系泊存放区后，依次将所述第一节沉管首端、尾端的系泊到位于所述第一节沉管周边的系缆柱，并解除所述第一节沉管的卷扬机缆绳，所述第一节沉管系泊驻位；

S6、第二节沉管带缆：

将第二节沉管首端两侧与相应的卷扬机缆绳固定，以实现对所述第二节沉管首端的牵引以及左右方向的控制；所述第二节沉管的尾端两侧也与相应的卷扬机的缆绳固定，以实现所述第二节沉管尾端的左右方向的控制以及制动；

S7、第二节沉管绞移、系泊就位：

通过所述步骤S6中各卷扬机的协作将第二节沉管绞移至所述第一节沉管出坞前的临时系泊位置，然后根据各卷扬机的位置和缆绳的角度，适时更换合适的卷扬机对所述第二节沉管继续进行绞移直至到达系泊存放区，依次将第二节沉管首端、尾端的系泊到位于所述第二节沉管周边的系缆柱，并解除所述第二节沉管的卷扬机缆绳，所述第二节沉管系泊驻位。

S8、重复步骤S6-S7，直至所有沉管在系泊存放区系泊驻位存放。

本技术方案的多个沉管同时出坞的方法中，同时对多个沉管进行检漏、起浮以及出坞，通过对卷扬机、系缆柱以及导缆器对沉管出坞过程中角度的控制，满足了沉管出坞过程的控制，实现了多管节沉管的陆续绞移出坞，创造了目前国内跨海沉管隧道单批出坞沉管数量之最的记录，极大地提高了施工效率，同时降低了工程造价。

在本申请的一些实施例中，步骤S4中所述第一节沉管可绞移至二次舾装区，具体步骤为：

S41、将所述第一节沉管绞移至首端正对坞门，所述第一节沉管中部左右两端分别通过高强缆与防波堤上的系缆柱进行系泊，首端左右两侧与相应的卷扬机形成八字形带缆形式，做好船管连接的准备；

S42、靠近所述第一节沉管的第一管节沉放船的一端，其左右两侧通过高强缆与沉管中部的系缆柱连接，对第一管节沉放船首端进行牵引和左右方向控制；

远离所述第一节沉管的第一管节沉放船的一端；其左右两侧分别通过与卷扬机连接，对第一管节沉放船尾端进行左右方向控制；

S43、所述第一管节沉放船绞移，直至套入所述第一节沉管的首端，将所述第一管节沉放船的缆绳改连至所述第一节沉管的首端、尾端系缆柱后，继续向前绞移直至所述第一管节沉放船套入第一节沉管的尾端；

S44、重复步骤S42-S43，将第二管节沉放船套入第一节沉管的首端，完成船管连接；

S45、将步骤S44完成船管连接的第一节沉管、第一管节沉放船、第二管节沉放船，通过各卷扬机以及中间过程中的多次换缆，一块绞移至二次舾装区系泊驻位。

在本申请的一些实施例中，所述干坞内设置有至少一个坞室，每个所述坞室根据沉管体量设计，可预制至少两节沉管，满足多个沉管同时预制的要求。

在本申请的一些实施例中，每个所述坞室的四周坞壁上分别设置有多个用于调整沉管绞移卷扬机、导缆器和系缆柱，所述系泊存放区的两侧防波堤上分别设置有多个卷扬机、系缆柱，绞移过程需根据沉管位置变化而更换不同的卷扬机缆绳，以实现沉管的绞移控制，确保管节绞移过程稳定受控。

在本申请的一些实施例中，沉管预制完成后，可对单个坞室进行灌水，对所述坞室内的多个沉管同时管节进行检漏、起浮。

在本申请的一些实施例中，步骤S2中，干坞灌水至水位淹没所述沉管管顶15-25cm，通过排除多节沉管内的压载水降低负浮力完成管节起浮，继续灌水至与外海平面大致齐平，然后开启坞门，使干坞坞室与外海联通。

在本申请的一些实施例中，位于防波堤上的卷扬机钢丝绳通过导缆器与沉管管顶的系缆柱连接，要注意钢丝绳长度及角度，确保沉管绞移过程稳定受控，绞移过程，步骤S4-S8，需根据沉管的位置变化更换不同的卷扬机缆绳，以实现沉管的绞移控制，直至绞移至沉管系泊存放区进行系泊存放。

在本申请的一些实施例中，沉管系泊存放需保持至少5m的安全距离，避免管节间碰撞。

在本申请的一些实施例中，坞门两侧放置轮胎护舷，避免沉管与坞门两侧碰撞；系泊存放区两个相邻的沉管间放置轮胎护舷，避免沉管相互碰撞。

基于上述技术方案，本发明的多个沉管同时出坞的方法，同时对多个沉管进行检漏、起浮以及出坞，通过对卷扬机、系缆柱以及导缆器对沉管出坞过程中角度的控制，满足了沉管出坞过程的控制，实现了多管节沉管的陆续绞移出坞，创造了目前国内跨海沉管隧道单批出坞沉管数量之最的记录，极大地提高了施工效率，同时降低了工程造价；

通过合理的卷扬机、导缆器及系缆柱位置设计，确保各缆绳角度及长度满足沉管控制需要，实现了多节沉管的陆续绞移出坞，避免了无管可安的停工局面的发生，降低了船机和材料闲置率，提高的项目的经济效益。

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为本发明实施例中干坞、二次舾装区、系泊存放区的分布示意图；

图2为本发明实施例中干坞中的沉管以及卷扬机、导缆器、系缆柱的分布示意图；

图3为本发明实施例中西坞室沉管的临时系泊示意图；

图4为本发明实施例中E1管节带缆时的示意图；

图5为本发明实施例中E1管节绞移200m时的示意图；

图6为图5中E1管节绞移200m后换缆的示意图；

图7为图6中E1管节继续绞移55m时的示意图；

图8为图7中E1管节继续绞移55m后换缆的示意图；

图9为图8中E1管节继续向南绞移96m，向东绞移118m后换缆的示意图；

图10为图9中E1管节系泊带缆的示意图；

图11为津安3号带缆至坞门位置的示意图；

图12为津安3号绞移至E1管节首端的示意图；

图13为津安3号绞移至E1管节尾端的示意图；

图14为津安2号绞移至E1管节首端的示意图；

图15为E1管节绞移至二次舾装区系泊驻位的示意图；

图16为第二节沉管E6管节带缆时的结构示意图；

图17为E6管节向前绞移30m时调整系泊缆后的示意图；

图18为图17中的E6管节继续向前绞移200m后的示意图；

图19为图18中E6管节绞移200m后换缆的示意图；

图20为图19中E6管节继续向前绞移100m后的示意图；

图21为图20中E6管节绞移100m后换缆的示意图；

图22为图21中E6管节换缆后继续绞移30m的示意图；

图23为图22中E6管节继续绞移122m的示意图；

图24为图23中E6管节绞移122m后换缆的示意图；

图25为图24中E6管节继续绞移至系泊存放位置的示意图；

图26为E6管节在系泊存放区的系泊位置的示意图；

图27为第三节沉管E5管节带缆；

图28为E5管节横移至原E6管节位置的示意图；

图29为E5管节在原E6管节位置的带缆示意图；

图30为E5管节在在系泊存放区的系泊位置的示意图。

图中，

10、东坞室；20、西坞室；30、第一管节沉放船；40、第二管节沉放船。

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。

本实施例中多个沉管同时出坞的方法，适用于干坞法预制沉管的出坞。如图1-2所示，本实施例中，干坞分为东坞室10和西坞室20，还包括二次舾装区和系泊存放区，通过坞门沉箱与外海阻隔。本实施例中，单个坞室内可预制三节沉管，西坞室20内预制有E1、E5、E6管节，东坞室10内预制有E2、E3、E4管节，其中E1、E4管节分别位于西坞室20和东坞室10的门口位置。干坞周边布设卷扬机、导缆器及系缆柱供沉管系泊及绞移使用，其布置方式如图2所示，其中，W代表卷扬机，H代表导缆器，J代表系缆柱。

如图2所示，本实施例中，卷扬机共计19台，其中W1、W2、W3、W4卷扬机位于东坞坞壁，用于东坞室10的沉管绞移出坞；W10、W11、W12、W13卷扬机位于西坞坞壁，用于西坞室20的沉管绞移出坞；W5、W6、W7、W8、W9卷扬机位于中隔岸壁，兼顾东西两个坞室沉管绞移出坞；剩余W14、W15、W16、W17、W18、W19卷扬机位于东西防波堤或港池周边，用于沉管绞移出干坞后将沉管横移至寄存区或二次舾装区。

以西坞室为例，本实施例为三个沉管同时出坞的方法，包括如下步骤：

S1、沉管制备：

在干坞内的东西两个坞室内分别预制三节沉管，其中，东坞室10内预制有E2、E3、E4管节，西坞室20内预制有E1、E5、E6管节，对西坞室10内的三节沉管进行临时系泊，使用高强缆将三节沉管临时系泊在西坞坞壁和中隔岸壁的系缆柱上，确保后续检漏、起浮过程中管节稳定，避免互相碰撞，根据起浮后缆绳松弛程度及时收紧缆绳；

S2、出坞前准备：

对干坞的西坞室20进行灌水，对E1、E5、E6管节同时进行捡漏、起浮，然后开启坞门，使干坞与外海联通；

S3、第一节沉管E1带缆：

将位于干坞坞室门口的沉管E1作为第一节沉管，E1的首端两侧与相应的卷扬机缆绳固定，以实现对E1首端的牵引以及左右方向的控制；E1管节的尾端两侧也与相应的卷扬机的缆绳固定，以实现E1尾端的左右方向的控制；

如图4所示，位于西坞室20对面的防波堤上的W16、W17卷扬机通过导缆器与E1的首端两侧交叉固定，对E1管节首端进行牵引；位于中隔岸壁上的W6卷扬机、西坞坞壁上的W13卷扬机对E1首端的左右方向进行控制；中隔岸壁W7、西坞坞壁W12卷扬机缆绳为E1尾端左右方向控制缆；E1尾端设一根高强缆连接位于E1管节正后方的E6管节的首端作为制动缆；

S4、第一节沉管E1绞移：

通过步骤S3中各卷扬机的协作将E1绞移200m至其尾端出坞，如图5所示；然后进行换缆，解除W13、W6卷扬机缆绳，将W14卷扬机缆绳带缆至E1沉管尾端系缆柱，如图6所示；各卷扬机协作将E1绞移55m后驻位,如图7所示；将W4、W19卷扬机缆绳带缆至沉管首尾端系缆柱，解除W7卷扬机缆绳，如图8所示；各卷扬机协作将沉管向南绞移96m，向东绞移118m驻位，过程中根据缆绳角度适时解除W12、W17卷扬机缆绳，如图9所示；上述中换缆是根据各卷扬机的位置和缆绳的角度，适时更换合适的卷扬机进行继续绞移；

E1管节绞移至图9所示位置后，需绞移至二次舾装区进行二次舾装，具体绞移步骤为：

S41、E1管节绞移至图9位置处，E1管节的首端正对坞门，其轴线与坞门垂直，便于进行船管连接，首先E1管节中部左右两端分别通过高强缆与两侧防波堤上的系缆柱进行系泊，E1首端左侧与西侧防波堤上的W16带缆连接，右侧与东侧防波堤上的W19带缆连接，首端左右两侧由交叉带缆改为八字带缆形式，做好船管连接的准备，如图10所示；

S42、本实施例中，第一管节沉放船30为津平3号，如图11所示，津平3号靠近E1管节的一端，其左右两侧通过高强缆与E1中部左右两侧的系缆柱连接，对津平3号的首端进行牵引和左右方向控制；

远离E1的津平3号的一端，其左右两侧分别通过与卷扬机连接，对第一管节沉放船尾端进行左右方向控制；

S43、津平3号向靠近E1的方向进行绞移，直至套入E1管节的首端，如图12所示，W19、W16卷扬机缆绳在津安3号套入E1管节首端前、后需进行适时的松弛和张紧缆绳，避免影响津安3号的继续绞移，将津平3号的缆绳改连至E1管节的首端、尾端系缆柱后，继续向前绞移直至津平3号套入E1的尾端，如图13所示；

S44、重复步骤S42-S43，将第二管节沉放船套入第一节沉管的首端，完成船管连接，第二管节沉放船40为津平2号，如图14所示：

S45、将步骤S44完成船管连接的E1管节、津平3号、津平2号，通过各卷扬机以及中间过程中的换缆，绞移至二次舾装区系泊驻位如图15所示；

S5、第一节沉管系泊就位：

E1绞移至二次舾装区，依次将E1管节首端、尾端的系泊到位于E1管节周边的系缆柱上，以及津平3号、津平2号系泊到其周边的系缆柱上，并解除E1管节的卷扬机缆绳，E1系泊驻位；

S6、第二节沉管E6带缆：

将E6管节作为第二节沉管进行出坞，将W5、W13卷扬机缆绳带缆至E6管节首端系缆柱作为牵引缆，W7、W12卷扬机缆绳带缆至E6管节首端系缆柱作为左右方向控制缆，W9、W11卷扬机缆绳带缆至E6管节尾端系缆柱作为左右方向控制及制动缆，如图16所示；

S7、第二节沉管E6绞移、系泊就位：

解除E6管节系泊缆绳，将E6向前绞移30m驻位，进行E5管节系泊缆调整，避免影响E6沉管尾端卷扬机缆绳，如图17所示；各卷扬机协同配合将沉管绞移至200m驻位，到达原E1管节所在位置，如图18所示；将W7、W12卷扬机缆绳改连至E6尾端系缆柱，W16、W17卷扬机缆绳带缆至E6首端系缆柱，如图19所示；各卷扬机协同配合将沉管绞移100m处，解除W9、W11卷扬机缆绳，如图20所示；各卷扬机协同配合继续将E6向前绞移100m处，将W13、W6卷扬机缆绳改连至E6尾端系缆柱，如图21所示；各卷扬机协同配合将E6继续向前绞移30m，解除W12、W7卷扬机缆绳，如图22所示；各卷扬机协同配合将沉管绞移122m驻位，如图23所示；将W4、W18、W14、W15卷扬机缆绳带缆至沉管首尾端系缆柱，如图24所示；各卷扬机协同配合将沉管绞移136m至E6管节系泊存放位置，如图25所示；依次进行E6管节首尾端系缆柱系泊至周边系缆柱，并解除卷扬机缆绳，如图26所示，E6完成系泊驻位。

第三节沉管E5绞移、系泊就位过程，具体为：将W10、W11、W12、W7、W8卷扬机缆绳带缆至沉管首尾端系缆柱，如图27所示；解除E5管节西侧系泊缆绳，各卷扬机协调配合将E5管节横移60m至原E6管节位置，如图28所示；重复上述E6管节的绞移、系泊就位过程，对E5管节进行同样的绞移、换缆过程，将E5管节绞移至系泊存放区系泊存放。如图29-30所示；

S8、重复上述步骤，依次将东坞室内的E4、E3、E2管节绞移至系泊存放区系泊驻位存放，绞移过程中要根据沉管位置变化而更换不同的卷扬机缆绳，以实现沉管的绞移控制。

依次完成单个坞室3节沉管的出坞工作后，然后逆操作坞门沉箱，关闭坞门后，通过干坞排水泵系排出干坞内的海水，进行下一批次沉管预制工作。

上述沉管同时出坞的方法中，同时对3个沉管进行检漏、起浮以及出坞，通过对卷扬机、系缆柱以及导缆器对沉管出坞过程中角度的控制，满足了沉管出坞过程的控制，根据实际海域情况、沉管体量，综合考虑设计单个坞室的预制管节数量，能够实现多管节沉管的陆续绞移出坞，创造了目前国内跨海沉管隧道单批出坞沉管数量之最的记录，极大地提高了施工效率，同时降低了工程造价。

参见图1-2，干坞内设置有两个坞室，每个所述坞室根据沉管体量设计，可预制三节沉管，满足多个沉管同时预制的要求。如图2所示，每个坞室的四周坞壁上分别设置有多个用于调整沉管绞移卷扬机、导缆器和系缆柱，所述系泊存放区的两侧防波堤上分别设置有多个卷扬机、系缆柱，绞移过程需根据沉管位置变化而更换不同的卷扬机缆绳，以实现沉管的绞移控制，确保管节绞移过程稳定受控。

步骤S1中，沉管预制完成后，可对单个坞室进行灌水，对坞室内的多个沉管同时管节进行检漏、起浮。步骤S2中，干坞灌水至水位淹没沉管管顶20cm，通过排除多节沉管内的压载水降低负浮力完成管节起浮，继续灌水至与外海平面大致齐平，然后开启坞门，使干坞坞室与外海联通。

位于防波堤上的卷扬机钢丝绳通过导缆器与沉管管顶的系缆柱连接，要注意钢丝绳长度及角度，确保沉管绞移过程稳定受控，绞移过程，步骤S4-S8，需根据沉管的位置变化更换不同的卷扬机缆绳，以实现沉管的绞移控制，直至绞移至沉管系泊存放区进行系泊存放。

因坞门尺寸有限，沉管绞移经过坞门时应严格控制管节首尾轴线，避免碰撞；时刻观察卷扬机缆绳角度及长度，及时更换卷扬机缆绳，使沉管绞移过程稳定受控；沉管系泊存放需保持至少5m的安全距离，避免管节间碰撞；与坞门两侧放置轮胎护舷，避免沉管与坞门两侧碰撞；与系泊存放区沉管间放置轮胎护舷，避免沉管相互碰撞。

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。