CN111395398B - 一种适用于高流速的沉管结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高流速的沉管结构及其施工方法，属于沉管领域，本发明公开的一种适用于高流速的沉管结构，包括沉管本体，所述沉管本体内设置有用于通车的通道，所述沉管本体的一侧沿长度方向设置有若干个导流罩，所述导流罩的外侧设置有弹性囊体，每个所述导流罩内部均设置有突起控制装置，所述突起控制装置将所述弹性囊体撑起，以控制所述弹性囊体的突起程度，每个所述导流罩的突起程度可单独调节。根据水流的流速，通过突起控制装置调节弹性囊体的突起程度，使得改变水流对弹性囊体的作用面，以及改变水流流经弹性囊体表面的方向，从而改变水流对沉管本体的作用力大小，使得沉管本体在水流流速较大时收到水流影响可以减小。

Description

一种适用于高流速的沉管结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及沉管领域，尤其涉及一种适用于高流速的沉管结构及其施工方法。

背景技术

沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段(用钢板和混凝土或钢筋混凝土)，管段两端用临时封墙密封后滑移下水(或在坞内放水)，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。定位后,向管段内加载,使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖，以保安全。目前中国施工的沉管法隧道大部分位于沿海地区，其施工水域的明显特征为日潮、半日潮特征，即存在流速缓慢的平潮期，其施工要求的水文条件窗口期有足够的保证。内河流域的特征为河流流量、水位及流速呈明显的季节性变化：枯水期时水位低、流速慢，洪水期时水位高、流速快，与管节浮运及调头要求的高水位、低流速存在矛盾，施工要求的水文条件窗口期无法保证，而水位是管节浮运及调头的必要条件，为保证足够的施工窗口期，即存在在高水位、大流速期间进行管节浮运及调头的情况。

中国专利文献公开号CN106682267A公开的一种适用于大流速条件下的沉管法隧道管节调头施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：确定水域中安装管节的位置和方向；在拟安装管节的位置附近选定一个区域作为与所述管节相应的用于所述管节转向调头的回旋区；利用所述回旋区，调整进入水域中的管节至所需位置和方向。

当流速发生变化时，沉管在放置时容易晃动，从而使得无法将沉放精度控制在合适的范围内，使得沉管安装时间大幅提高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种适用于高流速的沉管结构，通过改变侧向不同位置的突起程度，改变水流作用于侧面的位置与角度，从而方便改变水流对沉管的影响，且可以辅助矫正沉管位置，提高安装效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种适用于高流速的沉管结构，包括沉管本体，所述沉管本体内设置有用于通车的通道，所述沉管本体的一侧沿长度方向设置有若干个导流罩，所述导流罩的外侧设置有弹性囊体，每个所述导流罩内部均设置有突起控制装置，所述突起控制装置将所述弹性囊体撑起，以控制所述弹性囊体的突起程度，每个所述导流罩的突起程度可单独调节。

本发明优选地技术方案在于，所述突起控制装置包括主控囊，所述主控囊的两侧均设置有辅助囊，所述主控囊与所述辅助囊均固定于所述导流罩的内部；所述主控囊与所述辅助囊的一端均连接有导管，以向所述主控囊与所述辅助囊中注入水，以控制所述主控囊与所述辅助囊的凸起程度。

本发明优选地技术方案在于，所述沉管本体的一侧沿长度方向中间位置设置有动力装置，所述动力装置包括导流壳体，所述导流壳体内固定有蓄电池、水泵、控制器；所述蓄电池与所述控制器电性连接，所述控制器控制所述水泵的连通，所述水泵的进水端位于所述导流壳体的外面，所述水泵的出水端与各导流罩中的导管相连通。

本发明优选地技术方案在于，每个所述主控囊与每个所述辅助囊的导管上均连接有电磁阀，以控制所述导管的导通，所述控制器与所述电磁阀电性连接。

本发明优选地技术方案在于，所述导流壳体内与所述导流罩内均设置有电磁铁，所述沉管本体的一侧沿长度方向设置有若干个相匹配的吸附铁片。

本发明优选地技术方案在于，所述导流壳体与所述导流罩上端外侧均设置有连接耳片。

本发明优选地技术方案在于，所述导流壳体与若干个所述导流罩连接固定为一体。

一种适用于高流速的沉管施工方法，包括：步骤S00：将所述主控囊与所述辅助囊安装固定于所述导流罩中，同时安装好导管和电磁阀；S10：将蓄电池、控制器、水泵安装在导流壳体内部，将导管连接到水泵的出水端，同时将导流壳体与若干个导流罩连为一体；S20：将导流罩和所述导流壳体密封；S30：在沉管本体面向洋流的一侧固定安装吸附铁片，将所述导流壳体与若干个导流罩整体吊装至所述沉管本体侧壁，并控制电磁阀开启，使得其吸附至吸附铁片上；S40：将沉管本体运输至指定安装位置，根据水流速度，下沉时调节主控囊和辅助囊内水量，控制弹性囊体的外形的突起程度，以适应不同流速；S50：安装完成后，断开电磁阀，通过连接耳片将导流壳体与若干个导流罩吊起。

本发明优选地技术方案在于，在步骤S40中，调节主控囊和辅助囊内水量时，同时控制水箱的水量配重，使得保持平衡。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种适用于高流速的沉管结构，包括沉管本体，所述沉管本体内设置有用于通车的通道，所述沉管本体的一侧沿长度方向设置有若干个导流罩，所述导流罩的外侧设置有弹性囊体，每个所述导流罩内部均设置有突起控制装置，所述突起控制装置将所述弹性囊体撑起，以控制所述弹性囊体的突起程度，每个所述导流罩的突起程度可单独调节。根据水流的流速，通过突起控制装置调节弹性囊体的突起程度，使得改变水流对弹性囊体的作用面，以及改变水流流经弹性囊体表面的方向，从而改变水流对沉管本体的作用力大小，使得沉管本体在水流流速较大时收到水流影响可以减小。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的适用于高流速的沉管结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中提供的图1中A部分的示意图；

图3是本发明具体实施方式中提供的图1中B部分示意图；

图中：

1、沉管本体；11、吸附铁片；2、导流罩；21、弹性囊体；3、动力装置；31、导流壳体；32、蓄电池；33、水泵；34、控制器；4、电磁铁；5、连接耳片；6、突起控制装置；61、主控囊；62、辅助囊；63、电磁阀；64、导管。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本实施例中提供的一种适用于高流速的沉管结构，包括沉管本体1，所述沉管本体1内设置有用于通车的通道，所述沉管本体1的一侧沿长度方向设置有若干个导流罩2，所述导流罩2的外侧设置有弹性囊体21，每个所述导流罩2内部均设置有突起控制装置6，所述突起控制装置6将所述弹性囊体21撑起，以控制所述弹性囊体21的突起程度，每个所述导流罩2的突起程度可单独调节。传统的沉管侧面一般为平面，水流直接作用于平面会产生较大的推力，从而导致沉管在安装时晃动严重。本发明在侧面安装导流罩2，可以改变水流对于沉管本体1的作用力，是的水流对于沉管的晃动减小，通过突起控制装置6可以改变弹性囊体21的突起程度，从而适应不同流速，使得沉管安装更加方便。同时还可以用于辅助调整沉管本体1的偏移情况，每个导流罩2外形可以独立调节，从而使得前段部分与后端部分水流的作用力大小不一致，从而可以实现沉管本体1的调偏。

优选的，所述突起控制装置6包括主控囊61，所述主控囊61的两侧均设置有辅助囊62，所述主控囊61与所述辅助囊62均固定于所述导流罩2的内部；所述主控囊61与所述辅助囊62的一端均连接有导管64，以向所述主控囊61与所述辅助囊62中注入水，以控制所述主控囊61与所述辅助囊62的凸起程度。主控囊61采用弹性橡胶材质，通过往主控囊61中通入水流，使得主控囊61体积变大，从而将弹性囊体21中部撑起，从而改变水流经过弹性囊体21表面的作用力；同时可以往辅助囊62中注水，改变弹性囊体21周边位置的突起情况，使得弹性囊体21的外形可以更好的让水流平缓通过，减少水流对弹性囊体21的作用力。

优选的，所述沉管本体1的一侧沿长度方向中间位置设置有动力装置3，所述动力装置3包括导流壳体31，所述导流壳体31内固定有蓄电池32、水泵33、控制器34；所述蓄电池32与所述控制器34电性连接，所述控制器34控制所述水泵33的连通，所述水泵33的进水端位于所述导流壳体31的外面，所述水泵33的出水端与各导流罩2中的导管64相连通。通过水泵33直接在安装环境中汲取水资源，然后往各导管64供应水流，优选的，每个所述主控囊61与每个所述辅助囊62的导管64上均连接有电磁阀63，以控制所述导管64的导通，所述控制器34与所述电磁阀63电性连接。通过电磁阀63的控制，可以方便调控各主控囊61与辅助囊62中的水量，以控制其的突起程度。同时导管64上还连接有双向涡轮流量计，方便计量通入的水的体积，同时水泵33可以反转将水流排出，使得调节更加方便。同时导管64上还设置有压力控制阀，保证管路的安全。

优选的，所述导流壳体31内与所述导流罩2内均设置有电磁铁4，所述沉管本体1的一侧沿长度方向设置有若干个相匹配的吸附铁片11。所述导流壳体31与所述导流罩2上端外侧均设置有连接耳片5。所述导流壳体31与若干个所述导流罩2连接固定为一体。通过电磁铁4的设置使得在沉管本体1安装到位之后，可以方便将导流壳体31与导流罩2拆除，同时通过连接耳片5将其吊起，施工方便。

一种适用于高流速的沉管施工方法，包括：步骤S00：将所述主控囊61与所述辅助囊62安装固定于所述导流罩2中，同时安装好导管64和电磁阀63；S10：将蓄电池32、控制器34、水泵33安装在导流壳体31内部，将导管64连接到水泵33的出水端，同时将导流壳体31与若干个导流罩2连为一体；S20：将导流罩2和所述导流壳体31密封；S30：在沉管本体1面向洋流的一侧固定安装吸附铁片11，将所述导流壳体31与若干个导流罩2整体吊装至所述沉管本体1侧壁，并控制电磁阀63开启，使得其吸附至吸附铁片11上；S40：将沉管本体1运输至指定安装位置，根据水流速度，下沉时调节主控囊61和辅助囊62内水量，控制弹性囊体21的外形的突起程度，以适应不同流速；S50：安装完成后，断开电磁阀63，通过连接耳片5将导流壳体31与若干个导流罩2吊起。在步骤S40中，调节主控囊61和辅助囊62内水量时，同时控制水箱的水量配重，使得保持平衡。在主控囊61和辅助囊62中通入水流会改变整体的重量，因此该侧可以采用小体积的水箱就可以配合主控囊61和辅助囊62进行平衡调节。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种适用于高流速的沉管结构，包括沉管本体（1），所述沉管本体（1） 内设置有用于通车的通道，其特征在于：

所述沉管本体（1）的一侧沿长度方向设置有若干个导流罩（2），所述导流罩（2）的外侧设置有弹性囊体（21），每个所述导流罩（2）内部均设置有突起控制装置（6），所述突起控制装置（6）将所述弹性囊体（21）撑起，以控制所述弹性囊体（21）的突起程度，每个所述导流罩（2）的突起程度可单独调节。

2.根据权利要求 1 所述的适用于高流速的沉管结构，其特征在于：

所述突起控制装置（6）包括主控囊（61），所述主控囊（61）的两侧均设置有辅助囊（62），所述主控囊（61）与所述辅助囊（62）均固定于所述导流罩（2）的内部；

所述主控囊（61）与所述辅助囊（62）的一端均连接有导管（64），以向所述主控囊（61）与所述辅助囊（62）中注入水，以控制所述主控囊（61）与所述辅助囊（62）的凸起程度。

3.根据权利要求 2 所述的适用于高流速的沉管结构，其特征在于：

所述沉管本体（1）的一侧沿长度方向中间位置设置有动力装置（3），所述动力装置（3）包括导流壳体（31），所述导流壳体（31）内固定有蓄电池（32）、水泵（33）、控制器（34）；

所述蓄电池（32）与所述控制器（34）电性连接，所述控制器（34）控制所述水泵（33）的连通，所述水泵（33）的进水端位于所述导流壳体（31）的外面，所述水泵（33）的出水端与各导流罩（2）中的导管（64）相连通。

4.根据权利要求 3 所述的适用于高流速的沉管结构，其特征在于：

每个所述主控囊（61）与每个所述辅助囊（62）的导管（64）上均连接有电磁阀（63），以控制所述导管（64）的导通，所述控制器（34）与所述电磁阀（63）电性连接。

5.根据权利要求 4 所述的适用于高流速的沉管结构 ，其特征在于：

所述导流壳体（31）内与所述导流罩（2）内均设置有电磁铁（4），所述沉管本体（1）的一侧沿长度方向设置有若干个相匹配的吸附铁片（11）。

6.根据权利要求 5 所述的适用于高流速的沉管结构，其特征在于：

所述导流壳体（31）与所述导流罩（2）上端外侧均设置有连接耳片（5）。

7.根据权利要求 6 所述的适用于高流速的沉管结构，其特征在于： 所述导流壳体（31）与若干个所述导流罩（2）连接固定为一体。

8.一种包括权利要求 7 所述适用于高流速的沉管结构的施工方法，其特征在于， 包括：步骤 S00：将所述主控囊（61）与所述辅助囊（62）安装固定于所

述导流罩（2）中，同时安装好导管（64）和电磁阀（63）；

S10：将蓄电池（32）、控制器（34）、水泵（33）安装在导流壳体（31） 内部，将导管（64）连接到水泵（33）的出水端，同时将导流壳体（31）与若干个导流罩（2）连为一体；

S20：将导流罩（2）和所述导流壳体（31）密封；

S30：在沉管本体（1）面向洋流的一侧固定安装吸附铁片（11），将所述导流壳体（31）与若干个导流罩（2）整体吊装至所述沉管本体（1）侧壁，并控制电磁阀（63）开启，使得其吸附至吸附铁片（11）上；S40：将沉管本体（1）运输至指定安装位置，根据水流速度，下沉时调节主控囊（61）和辅助囊（62）内水量，控制弹性囊体（21）的外形的突起程度， 以适应不同流速；

S50：安装完成后，断开电磁阀（63），通过连接耳片（5）将导流壳体（31） 与若干个导流罩（2）吊起。

9.据权利要求 8 所述的适用于高流速的沉管结构的施工方法，其特征在于： 在步骤S40 中，调节主控囊（61）和辅助囊（62）内水量时，同时控制水箱的水量配重，使得保持平衡。

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