沉管隧道管節(jié)拆除方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及沉管隧道管節(jié)拆除方法，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域。目前還沒(méi)有沉管隧道拆除技術(shù)，所以廢棄的沉管隧道不能拆除，對(duì)海洋環(huán)境存在影響，本發(fā)明填補(bǔ)了這一技術(shù)空白。本發(fā)明包括施工前的準(zhǔn)備步驟、拆除隧道兩端管節(jié)步驟和拆除隧道正常段管節(jié)步驟。本發(fā)明用于沉管隧道的拆除。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
沉管隧道管節(jié)拆除方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及沉管隧道管節(jié)拆除方法，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于沉管的安裝技術(shù)起源較早，世界沉管隧道技術(shù)的首次試驗(yàn)于1810年在倫敦進(jìn)行，防水問(wèn)題未能解決。美國(guó)底特律水底鐵路隧道是第一座用于交通運(yùn)輸?shù)乃滤淼?，?910年利用沉管技術(shù)建成，標(biāo)志著沉管法的成功誕生。美國(guó)在海灣修建隧道較多，由于海灣的水深一般大于內(nèi)河，采用鋼殼或雙層鋼殼結(jié)構(gòu)(鋼殼一般為圓形)，從受力角度考慮優(yōu)于矩形。我國(guó)沉管隧道技術(shù)起步較晚，但發(fā)展迅速。在20世紀(jì)60年代初，曾在上海開(kāi)展過(guò)沉管隧道技術(shù)的研究，并于1976年在上海金山石化工程首次應(yīng)用沉管法建成了第一座排污水下隧道。我國(guó)香港地區(qū)于1972年建成了跨越維多利亞港的城市道路海底隧道。
[0003]對(duì)于沉管拆除技術(shù)目前世界上還沒(méi)有該技術(shù)的研究，尤其是大型沉管的水下拆除施工技術(shù)，國(guó)內(nèi)外也沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)報(bào)道，對(duì)于水下大型構(gòu)件的拆除多采用起重船直接吊起的方法，該方法的實(shí)施需要大型的裝備、施工效率低、風(fēng)險(xiǎn)大，且不利于節(jié)能環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提出了一種沉管隧道管節(jié)拆除方法，其具有拆除效率高、拆除效果好的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種沉管隧道管節(jié)拆除方法，包括施工前的準(zhǔn)備步驟、拆除隧道兩端管節(jié)步驟和拆除隧道正常段管節(jié)步驟。
[0006]施工前的準(zhǔn)備步驟，包括拆除隧道內(nèi)突出部位預(yù)埋件，拆除止水帶，在隧道內(nèi)安裝助浮材料，和在隧道內(nèi)的管節(jié)之間的連接處安裝頂推裝置。
[0007]拆除隧道兩端管節(jié)步驟，包括端部止推段拆除，端部止推段開(kāi)挖區(qū)域灌水，將隧道端部管節(jié)內(nèi)的助浮材料與充氣裝置連接，將起重設(shè)備的吊繩與管節(jié)連接，將頂推裝置的管線與控制系統(tǒng)連接，對(duì)助浮材料充氣，開(kāi)啟頂推裝置，當(dāng)隧道兩端管節(jié)與其余管節(jié)脫離后，啟動(dòng)起重設(shè)備，使管節(jié)浮出水面。
[0008]拆除隧道正常段管節(jié)步驟，包括開(kāi)挖正常段的回填層，將隧道正常段管節(jié)內(nèi)的助浮材料與充氣裝置連接，將起重設(shè)備的吊繩與管節(jié)連接，將頂推裝置的管線與控制系統(tǒng)連接，對(duì)助浮材料充氣，開(kāi)啟頂推裝置，當(dāng)拆除的正常段管節(jié)與其余管節(jié)脫離后，啟動(dòng)起重設(shè)備，使管節(jié)浮出水面。
[0009]作為優(yōu)選地，頂推裝置為千斤頂。
[0010]作為優(yōu)選地，端部止推段拆除的步驟包括開(kāi)挖端部止推段部分，對(duì)開(kāi)挖的基坑進(jìn)行邊坡支護(hù)，將止推段部分割除一定長(zhǎng)度，將割除的部分清楚出施工區(qū)域。
[0011]作為優(yōu)選地，對(duì)開(kāi)挖的基坑進(jìn)行邊坡支護(hù)的方式包括框格墻支護(hù)方式或錨噴支護(hù)方式。
[0012]作為優(yōu)選地，將起重設(shè)備的吊繩與管節(jié)連接的步驟包括把管節(jié)底部基礎(chǔ)部分沖刷出空隙，將從起重設(shè)備垂下來(lái)的吊繩貫穿管節(jié)底部，將吊繩與起重設(shè)備上的吊鉤連接。
[0013]作為優(yōu)選地，拆除隧道兩端管節(jié)時(shí)，在隧道兩端的管節(jié)的兩側(cè)設(shè)有浮箱。
[0014]作為優(yōu)選地，拆除隧道正常段管節(jié)時(shí)，在正常段隧道管節(jié)的兩側(cè)設(shè)有浮箱。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]—:本發(fā)明可通過(guò)少量的裝備和人工安全快速的清除沉管止推段，并將管節(jié)拆除分割為多個(gè)階段，由大型的沉管隧道分為多個(gè)階段分節(jié)拆除，安全快捷。
[0017]二:本發(fā)明借助氣囊助浮和起重相結(jié)合的施工方法可平穩(wěn)、快速、安全地將隧道管節(jié)拆除，節(jié)能減耗，有效利用水的浮力作為起吊重力將沉管浮起。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1端部止推段開(kāi)挖區(qū)域示意圖；
[0019]圖2沉管隧道拆除橫斷面示意圖；
[0020]圖3沉管隧道拆除過(guò)程示意圖；
[0021]圖中:I止推段拆除部分2沉管銜接段3海中段4開(kāi)挖區(qū)域5GINA止水帶6浮箱7起重設(shè)備8助浮材料9拆除管節(jié)10碎石墊層11助浮材料安裝部位12吊繩13控制線纜和充氣管路14未拆除管節(jié)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]沉管隧道管節(jié)總體的施工思路介紹如下，沉管隧道管節(jié)拆除時(shí)，先進(jìn)行首節(jié)管節(jié)(即隧道兩端管節(jié))拆除，然后進(jìn)行正常段管節(jié)(除兩端之外的管節(jié))的拆除。管節(jié)的拆除采用了整體起浮的施工方法，可完整的將管節(jié)從海底起浮后拖運(yùn)至指定區(qū)域。管節(jié)起浮通過(guò)沉管管廊中安裝氣囊或浮性材料，通過(guò)充氣提供浮力，實(shí)現(xiàn)助浮施工，上部通過(guò)方駁(起重設(shè)備)提供吊力將沉管吊起，吊出水面后將管節(jié)干弦調(diào)整在0.1?0.3m后與方駁固定。通過(guò)拖輪將沉管拖運(yùn)至指定位置，然后通過(guò)方駁起重設(shè)備將管節(jié)下沉沉放至指定區(qū)域。施工前需要做準(zhǔn)備工作，包括拆除隧道內(nèi)突出部位預(yù)埋件，拆除止水帶，在隧道內(nèi)安裝助浮材料，在隧道內(nèi)的管節(jié)之間的連接處安裝頂推裝置，進(jìn)行沉管止推段和最終接頭拆除，進(jìn)行沉管隧道內(nèi)管節(jié)間的剪力鍵清除、預(yù)應(yīng)力釋放、路面(壓載混凝土)在管節(jié)之間割縫及其他處理措施，確?？梢皂樌M(jìn)行下一步工序的施工。
[0024]沉管隧道管節(jié)首節(jié)拆除方案流程如下:首節(jié)管節(jié)拆除順序選取—施工準(zhǔn)備—端部止推段拆除—止推段開(kāi)挖區(qū)域灌水施工—管節(jié)助浮設(shè)備管路及吊繩連接—管節(jié)起浮—管節(jié)拖運(yùn)至指定區(qū)域—完成首節(jié)管節(jié)拆除施工。
[0025]下面對(duì)首節(jié)拆除的各個(gè)階段做詳細(xì)說(shuō)明，首節(jié)管節(jié)拆除順序選取，沉管首節(jié)管節(jié)拆除的選擇，第一種是將首節(jié)管節(jié)拆除選擇在沉管中間部位，先拆除中間管節(jié)后，再進(jìn)行正常管節(jié)的拆除，但該方法施工消除管節(jié)之間的壓力非常困難，而且在拆除首節(jié)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大壓力的釋放，不利于施工控制，因此不采用該方法。第二種是將兩端的管節(jié)作為首節(jié)拆除的管節(jié)，該方法是拆除端部的固定止推段管節(jié)后，再進(jìn)行正常段管節(jié)拆除，該方法施工時(shí)需要開(kāi)挖一定的土方，灌水后進(jìn)行頂推壓力緩慢釋放，可以對(duì)施工進(jìn)行有效控制，因此首節(jié)管節(jié)的拆除選擇在兩端的管節(jié)。
[0026]施工準(zhǔn)備，在進(jìn)行管節(jié)拆除前，首先封閉施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行沉管隧道內(nèi)管節(jié)間的剪力鍵清除、預(yù)應(yīng)力釋放、路面(壓載混凝土)在管節(jié)之間割縫、隧道內(nèi)突出部位預(yù)埋件拆除及其他處理措施，達(dá)到安裝助浮系統(tǒng)的條件，同時(shí)將助浮系統(tǒng)及頂推系統(tǒng)安裝至管節(jié)內(nèi)并預(yù)留出管路及充氣接口。
[0027]端部止推段拆除施工，在端部管節(jié)拆除時(shí)，首先封閉施工現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)將將沉管止推段部分進(jìn)行開(kāi)挖，同時(shí)對(duì)開(kāi)挖基坑進(jìn)行邊坡支護(hù)，可采用框格墻或錨噴支護(hù)的方式，具體以實(shí)際地質(zhì)條件確定。沉管隧道止推段一般采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，在基坑開(kāi)挖支護(hù)完成后，在干作業(yè)條件下將止推段部分割除一定長(zhǎng)度，通過(guò)陸上吊機(jī)或其他設(shè)備將管段清除出施工區(qū)域，使得管節(jié)端部留有一定空間，利于后續(xù)管節(jié)的起浮施工。
[0028]止推段開(kāi)挖區(qū)域灌水施工，待止推段拆除完成后，打開(kāi)基坑支護(hù)部分，使得開(kāi)挖區(qū)域與大海聯(lián)通，使得管節(jié)全部置于水中，此時(shí)由于止推部分留有了空間，沉管在安裝時(shí)管節(jié)間壓縮止水材料(GINA)產(chǎn)生的壓力會(huì)隨著海水的灌入逐漸釋放，最終達(dá)到平衡。
[0029]管節(jié)助浮設(shè)備管路及吊繩連接，通過(guò)潛水人員進(jìn)入水下進(jìn)行助浮系統(tǒng)(氣囊或浮力材料)管路連接，助浮系統(tǒng)安裝于沉管管廊內(nèi)，通過(guò)固定部件將助浮材料或氣囊卡在管節(jié)上固定，助浮系統(tǒng)的管路從一端引出，通過(guò)充氣管路和控制線路引出至管節(jié)端部，并預(yù)留出對(duì)接口，在起重系統(tǒng)定位后，通過(guò)潛水操作將起重裝備上的管路與控制管路和充氣管路在水下快速對(duì)接，然后進(jìn)行調(diào)試。吊繩的連接，通過(guò)高壓水槍對(duì)沉管底部基礎(chǔ)部分沖刷，使得沉管基礎(chǔ)上沖出一定的空隙，然后將吊繩在沖水壓力下使得貫穿管節(jié)底部，然后將吊繩與上部吊鉤連接。沉管頂推裝置采用千斤頂，在施工準(zhǔn)備階段(即沉管灌水前)將5套千斤頂安裝在每節(jié)管節(jié)的連接處并預(yù)留出管線，此時(shí)通過(guò)潛水員水下將千斤頂液壓管線連接。
[0030]沉管起浮，一切準(zhǔn)備工作完成后，首先進(jìn)行氣囊充氣，提供向上的浮力，使得管節(jié)在水下負(fù)浮力達(dá)到約6%沉管管節(jié)重量。然后開(kāi)啟頂推裝置，使得待拆除沉管和管節(jié)脫離約50cm。此時(shí)啟動(dòng)起重系統(tǒng)，使拆除沉管緩慢起浮至水面。
[0031]管節(jié)拖運(yùn)至指定區(qū)域，待管節(jié)起浮出水后，將管節(jié)與方駁進(jìn)行固定，通過(guò)拖輪浮運(yùn)至指定區(qū)域，需要提出的是浮運(yùn)航道需要提前達(dá)到浮運(yùn)條件。
[0032]完成管節(jié)拆除施工，到達(dá)指定區(qū)域后去除固定繩索，將管節(jié)緩慢沉放至指定區(qū)域，完成管節(jié)拆除施工?？梢栽谥付▍^(qū)域就近挖坑掩埋沉管，也可以浮運(yùn)至指定區(qū)域回收利用。
[0033]沉管隧道正常段管節(jié)拆除方案流程如下:管節(jié)拆除方法選取—施工準(zhǔn)備—回填層開(kāi)挖—船舶就位—管節(jié)助浮設(shè)備管路及吊繩連接—管節(jié)起浮—管節(jié)拖運(yùn)至指定區(qū)域—完成管節(jié)拆除施工。
[0034]下面對(duì)正常段管節(jié)拆除的各個(gè)階段做詳細(xì)說(shuō)明，管節(jié)拆除方法選取，通過(guò)填充助浮材料的方法施工，其具體步驟為，通過(guò)提前在沉管管廊中全部安裝好助浮材料，助浮材料優(yōu)選氣囊，預(yù)留好管線，通過(guò)水下連接管線后充氣提供浮力，實(shí)現(xiàn)助浮施工，上部通過(guò)方駁提供吊力將沉管吊起，調(diào)整沉管管節(jié)干弦達(dá)到要求后，將管節(jié)固定在方駁上，通過(guò)拖輪將沉管拖運(yùn)至指定位置后，緩慢沉放管節(jié)至指定區(qū)域，該方法施工風(fēng)險(xiǎn)低、造價(jià)低、施工速度快，所以使用該方法進(jìn)行正常段管節(jié)拆除施工。
[0035]施工準(zhǔn)備，在首節(jié)管節(jié)拆除前，已將隧道內(nèi)的預(yù)埋件全部拆除，并將Ω止水帶拆除，使得沉管內(nèi)部平整度達(dá)到安裝氣囊的條件，并將助浮氣囊、脫離千斤頂?shù)刃枰难b備安裝到位，預(yù)留出管線，氣囊可采用分段式串聯(lián)也可通過(guò)整體并聯(lián)的方式;正常管節(jié)拆除前，首先將預(yù)留管線、沉管吊帶、航道警戒等事宜做好，達(dá)到正常段沉管拆除的要求。
[0036]回填層開(kāi)挖，結(jié)合沉管隧道安裝后的狀態(tài)，拆除工序自上而下分為上部回填層開(kāi)挖、兩側(cè)回填層開(kāi)挖，開(kāi)挖完成后通過(guò)測(cè)控儀器確定清除效果，滿足要求后進(jìn)行下一步工序，開(kāi)挖采用的裝備為抓斗船、運(yùn)料船等裝備。
[0037]船舶就位，待回填層開(kāi)挖完成后，將方駁通過(guò)GPS或北斗系統(tǒng)進(jìn)行精確坐標(biāo)定位。
[0038]助浮系統(tǒng)管路連接，通過(guò)潛水人員進(jìn)入水下進(jìn)行助浮系統(tǒng)(氣囊助浮)管路連接；通過(guò)高壓水槍對(duì)沉管底部基礎(chǔ)部分沖刷，使得沉管基礎(chǔ)上沖出一定的空隙，然后將吊繩在沖水壓力下使得貫穿管節(jié)底部，然后將吊繩與上部吊鉤連接;沉管頂推裝置采用千斤頂，在施工準(zhǔn)備階段(即沉管灌水前)將5套千斤頂安裝在每節(jié)管節(jié)的連接處并預(yù)留出管線，此時(shí)通過(guò)潛水員水下將千斤頂液壓管線連接。
[0039]沉管起浮，一切準(zhǔn)備工作完成后，首先進(jìn)行氣囊充氣，提供向上浮力，使得管節(jié)在水下負(fù)浮力達(dá)到約6%沉管管節(jié)重量;然后開(kāi)啟頂推裝置，使得待拆除沉管和管節(jié)脫離約50cm;此時(shí)啟動(dòng)起重系統(tǒng)，使拆除沉管緩慢起浮至水面。
[0040]管節(jié)拖運(yùn)至指定區(qū)域，待管節(jié)起浮出水后，將管節(jié)與方駁進(jìn)行固定，通過(guò)拖輪浮運(yùn)至指定區(qū)域，需要提出的是浮運(yùn)航道需要提前達(dá)到浮運(yùn)條件。
[0041]完成管節(jié)拆除施工，到達(dá)指定區(qū)域后去除固定繩索，將管節(jié)緩慢沉放至指定區(qū)域，完成管節(jié)拆除施工;可以在指定區(qū)域就近挖坑掩埋沉管，也可以浮運(yùn)至指定區(qū)域回收利用
[0042]關(guān)于沉管隧道管節(jié)最終接頭，如沒(méi)有最終接頭，按上述方案施工即可，如果存在最終接頭，則可以通過(guò)最終接頭與兩端管節(jié)一起拆除的施工方法完成施工。
[0043]為了更好的理解本方案，增加了圖1至圖3。拆除止推段時(shí)，如圖1所示，止推段往左為陸域段，往右為海域段，沉管銜接段2即為整個(gè)隧道兩端的管節(jié)，其與海中段3之間通過(guò)GINA止水帶5密封連接，在沉管銜接段2端部為止推段拆除部分I，施工時(shí)，開(kāi)挖區(qū)域4選擇在其周?chē)?，將止推段拆除部分I拆除后，就會(huì)在沉管銜接段2端部留有一定空間，利于后續(xù)施工。
[0044]如圖2所示，為沉管隧道拆除橫斷面示意圖，圖中比較粗的黑色框線部分為隧道，里面填充助浮材料8，無(wú)論是兩端管節(jié)還是正常段管節(jié)在拆除時(shí)，為了增大浮力，可以在管節(jié)兩側(cè)增加浮箱6。
[0045]如圖3所示，為沉管隧道拆除過(guò)程示意圖，管節(jié)安裝在碎石墊層10上，助浮材料安裝部位11安裝有氣囊，從起重設(shè)備7垂下來(lái)的吊繩12與管節(jié)連接后，通過(guò)控制線纜和充氣管路13先后對(duì)助浮材料充氣和控制頂推裝置動(dòng)作，使得拆除管節(jié)9與未拆除管節(jié)14分離，然后啟動(dòng)起重設(shè)備，使管節(jié)浮出水面。
[0046]當(dāng)然，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定對(duì)發(fā)明的實(shí)施例范圍。本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種沉管隧道管節(jié)拆除方法，其特征在于:包括施工前的準(zhǔn)備步驟、拆除隧道兩端管節(jié)步驟和拆除隧道正常段管節(jié)步驟； 施工前的準(zhǔn)備步驟，包括拆除隧道內(nèi)突出部位預(yù)埋件，拆除止水帶，在隧道內(nèi)安裝助浮材料，和在隧道內(nèi)的管節(jié)之間的連接處安裝頂推裝置； 拆除隧道兩端管節(jié)步驟，包括端部止推段拆除，端部止推段開(kāi)挖區(qū)域灌水，將隧道端部管節(jié)內(nèi)的助浮材料與充氣裝置連接，將起重設(shè)備的吊繩與管節(jié)連接，將頂推裝置的管線與控制系統(tǒng)連接，對(duì)助浮材料充氣，開(kāi)啟頂推裝置，當(dāng)隧道兩端管節(jié)與其余管節(jié)脫離后，啟動(dòng)起重設(shè)備，使管節(jié)浮出水面； 拆除隧道正常段管節(jié)步驟，包括開(kāi)挖正常段的回填層，將隧道正常段管節(jié)內(nèi)的助浮材料與充氣裝置連接，將起重設(shè)備的吊繩與管節(jié)連接，將頂推裝置的管線與控制系統(tǒng)連接，對(duì)助浮材料充氣，開(kāi)啟頂推裝置，當(dāng)拆除的正常段管節(jié)與其余管節(jié)脫離后，啟動(dòng)起重設(shè)備，使管節(jié)浮出水面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉管隧道管節(jié)拆除方法，其特征在于:頂推裝置為千斤頂。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉管隧道管節(jié)拆除方法，其特征在于:端部止推段拆除的步驟包括開(kāi)挖端部止推段部分，對(duì)開(kāi)挖的基坑進(jìn)行邊坡支護(hù)，將止推段部分割除一定長(zhǎng)度，將割除的部分清楚出施工區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沉管隧道管節(jié)拆除方法，其特征在于:對(duì)開(kāi)挖的基坑進(jìn)行邊坡支護(hù)的方式包括框格墻支護(hù)方式或錨噴支護(hù)方式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉管隧道管節(jié)拆除方法，其特征在于:將起重設(shè)備的吊繩與管節(jié)連接的步驟包括把管節(jié)底部基礎(chǔ)部分沖刷出空隙，將從起重設(shè)備垂下來(lái)的吊繩貫穿管節(jié)底部，將吊繩與起重設(shè)備上的吊鉤連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉管隧道管節(jié)拆除方法，其特征在于:拆除隧道兩端管節(jié)時(shí)，在隧道兩端的管節(jié)的兩側(cè)設(shè)有浮箱。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉管隧道管節(jié)拆除方法，其特征在于:拆除隧道正常段管節(jié)時(shí)，在正常段隧道管節(jié)的兩側(cè)設(shè)有浮箱。
【文檔編號(hào)】E02D29/063GK105926678SQ201610343063
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】劉德進(jìn), 馮海暴, 曲俐俐, 蘇長(zhǎng)璽, 張學(xué)俊
【申請(qǐng)人】中交第航務(wù)工程局有限公司, 中交第一航務(wù)工程局有限公司