一种水下管道接头的制作方法

本实用新型属于水下工程技术领域，具体涉及一种水下管道接头，尤其涉及一种新型水下管道接头。

背景技术：

随着全球经济的快速发展，人们对海洋资源利用越来越多，大量的海底隧道如雨后春笋般涌现出来，其中一部分采用了沉管隧道这种结构形式。沉管隧道是在预制场或者干坞等其它地方完成管节的预制，然后再浮运至安装目的地，最后进行下沉对接的一种隧道施工方法。

目前常规的沉管管段在对接时，为了保证安装精度，需要不断地微调其位置，而管段的动力一般来源于水面上的拖运船舶，船舶和管段的联系依赖的是柔性的钢索，再加上部分水域的洋流复杂多变，导致对接过程中的位置微调极其艰难和缓慢。沉管管段对接过程缓慢，会直接导致整个沉管隧道的工期漫长和造价高昂。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对上述缺陷，提供一种水下管道接头，以解决水下管段对接过程复杂且缓慢的问题，达到提升对接效率的效果。

本实用新型提供一种水下管道接头，可以包括：止水组件和对接组件；其中，所述止水组件，设置在每段水下管道的管段端头的接头处，用于实现一段水下管道的管段端头与另一水下管道的管段端头对接时的止水；所述对接组件，设置在每段水下管道的管段端头的接触面上，用于一段水下管道的管段端头与另一段水下管道的管段端头对接时的对接及定位。

可选地，所述止水组件，可以包括：内层止水带和外层止水带；其中，所述内层止水带，沿每段水下管道的周向，设置于每段水下管道的管段接头的内壁接头处，用于形成内层止水；所述外层止水带，沿每段水下管道的周向，设置于每段水下管道的管段接头的外壁接头处，用于形成外层止水。

可选地，所述止水组件，还可以包括：止水带嵌缝；其中，所述止水带嵌缝，设置于已经安装完成的一段沉管主体结构的待对接端面，用于嵌入即将安装的另一段沉管主体结构的待对接端面上的外层止水带；所述止水带嵌缝与外层止水带嵌合组成外部止水结构。

可选地，所述内层止水带的一部分预埋于每段水下管道的管段接头的预制混凝土中，另一部分包裹于临时止水完成后的现浇混凝土中；所述止水带嵌缝，在每段水下管道预制时预留得到；所述外层止水带，在每段水下管道预制完成后安装得到。

可选地，所述对接组件，可以包括：水平限位槽和/或竖向限位台；其中，所述水平限位槽，设置在每段水下管道的管段端头的接触面上，用于在每段水下管道下沉安装过程中起到水平方向的限位和导向的作用；和/或，所述竖向限位台，设置在每段水下管道的管段端头的接触面上，用于在每段水下管道下沉安装过程中起到竖直方向限位的作用。

可选地，在每段水下管道的管段端头的接触面上，所述对接组件形成台阶状、锯齿状、波浪状中的至少一种对接及定位结构；所述水平限位槽和/或所述竖向限位台，位于所述对接及定位结构中。

由此，本实用新型的方案，通过在管段端头的接触面上形成了台阶或者锯齿状的对接结构，能够在管段初步就位以后，自动完成管段的定位；同时在接头处预留浇筑混凝土的空间并预埋止水带，利用止水带和新浇筑的混凝土形成永久性的防水结构；解决水下管段对接过程复杂且缓慢的问题，从而，克服现有技术中对接过程复杂且缓慢、对接工期长的缺陷，实现提升对接效率、缩短对接工期的有益效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的水下管道接头的一实施例的管段横断面结构示意图；

图2为本实用新型的水下管道接头的一实施例的管段三维半剖面结构示意图一；

图3为本实用新型的水下管道接头的一实施例的管段三维半剖面结构示意图二。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-止水带嵌缝；2-沉管主体结构；3-内层止水带；4-水平限位槽；5-竖向限位台；6-外层止水带。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，参见图1至图3所示的例子，提供了一种水下管道接头。本实用新型的水下管道接头，可以包括：止水组件和对接组件。

其中，所述止水组件，设置在每段水下管道的管段端头的接头处，用于实现一段水下管道的管段端头与另一水下管道的管段端头对接时的止水。所述对接组件，设置在每段水下管道的管段端头的接触面上，用于一段水下管道的管段端头与另一段水下管道的管段端头对接时的对接及定位。

这里，水下管道的管段接头，作为沉管主体结构2的一部分。水下管道的管段接头的接头处，为一段水下管道上用于与另一段水下管道的管段端头的接头处。水下管道的管段端头的接头处，为一段水下管道上用于与另一段水下管道的管段端头的接触面。

也就是说，为了解决水下管段对接过程复杂且缓慢的问题，本实用新型的方案，提出了一种有效的管道截面形式，可以实现水下管道在对接过程中快速完成临时止水，在一定范围内具有自动纠偏功能，并具有简单可靠的防水措施，有利于提高水下管段对接的施工速度。例如：本实用新型的方案，采用了一种新的管段接头断面形式，能够使管段接头对接时自动完成位置微调，并快速的完成临时止水和形成简单有效的永久止水结构，能够提高管段对接安装效率，降低造价，保证管段运营的安全性。

由此，通过在每段水下管道的管段端头设置止水组件和对接组件，可以实现水下管道在对接过程中快速完成临时止水和快速对接及定位，从而减少管道对接的操作过程并提高效率。

可选地，所述止水组件，可以包括：内层止水带3和外层止水带6。

其中，所述内层止水带3，沿每段水下管道的周向，设置于每段水下管道的管段接头的内壁接头处，用于形成内层止水。所述外层止水带6，沿每段水下管道的周向，设置于每段水下管道的管段接头的外壁接头处，用于形成外层止水。

由此，通过内层止水带和外层止水带分别从内层和外层进行止水，可以提升止水的可靠性和安全性。

进一步可选地，所述止水组件，还可以包括：止水带嵌缝1。所述止水带嵌缝1，设置于已经安装完成的管段(即，已经安装完成的一段沉管主体结构2)的待对接端面，用于嵌入即将安装的管段(即，即将安装的另一段沉管主体结构2)的待对接端面上的外层止水带6；所述止水带嵌缝1和外层止水带6共同组成了外部止水结构。

例如：止水带嵌缝1可以是用来嵌入外层止水带6的一道沟槽，可以是在管段的端面上挖出一条沟槽，该沟槽可以是在端面上挖出来的嵌缝。

更可选地，所述内层止水带3的一部分预埋于每段水下管道的管段接头的预制混凝土中，另一部分包裹于临时止水完成后的现浇混凝土中。所述止水带嵌缝1，在每段水下管道预制时预留得到。所述外层止水带6，在每段水下管道预制完成后安装得到。

由此，通过在预制水下管道时预埋一部分内层止水带并预留止水带嵌缝，并在预制完成水下管道后安装外层止水带，方便了内层止水带和外层止水带的设置，也有利于提升止水的便捷性和效果。

可选地，所述对接组件，可以包括：水平限位槽4和/或竖向限位台5。

具体地，所述水平限位槽4，设置在每段水下管道的管段端头的接触面上，用于在每段水下管道下沉安装过程中起到水平方向的限位和导向的作用。

具体地，所述竖向限位台5，设置在每段水下管道的管段端头的接触面上，用于在每段水下管道下沉安装过程中起到竖直方向限位的作用。

由此，通过水平限位槽4、竖向限位台5中的至少之一进行限位，可以提升对接的效率和效果，且可靠、安全。

更可选地，所述对接组件的具体设置形式，可以包括以下至少一种设置形式。

第一种设置形式：所述水平限位槽4设置于管段(即沉管主体结构2)的对接端面。

第二种设置形式：所述竖向限位台5设置于管段(即沉管主体结构2)的对接端面。

其中，水平限位槽4、竖向限位台5的数量可以根据实际需求设置，设置方式也可以根据实际需求对称设置或不对称设置。

例如：所述水平限位槽4的数量为一对，一对所述水平限位槽4沿每段管道的中心轴对称设置；和/或，所述竖向限位台5的数量为一对，一对所述竖向限位台5沿每段管道的中心轴对称设置。

由此，通过对接组件的对称设置，可以更好地提升对接及定位的稳定性和可靠性。

更可选地，在每段水下管道的管段端头的接触面上，所述对接组件形成台阶状、锯齿状、波浪状中的至少一种对接及定位结构；所述水平限位槽4和/或所述竖向限位台5，位于所述对接及定位结构中。

例如：本实用新型的方案采用的这种管道断面布置形式，在管段端头的接触面上形成了台阶或者锯齿状的类似结构，这些结构能够在管段初步就位以后，自动完成管段的最终精确定位，加快了对接的速度。同时在接头处预留浇筑混凝土的空间并预埋止水带，利用止水带和新浇筑的混凝土形成永久性的防水结构。这种新的断面形式和对接方式，能搞提高水下管道对接的效率，并简化了水下管段的止水结构，最终会带来沉管隧道造价的降低。

由此，通过使水下管道的管段端头的接触面形成多种形状的对接及定位结构，并实现水平、竖直中至少一个方向的对接及定位，可以提升对接及定位的便捷性和可靠性。

经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过在管段端头的接触面上形成了台阶或者锯齿状的对接结构，能够在管段初步就位以后，自动完成管段的定位；同时在接头处预留浇筑混凝土的空间并预埋止水带，利用止水带和新浇筑的混凝土形成永久性的防水结构，可以提高水下管道对接的效率，并简化了水下管段的止水结构，最终会带来沉管隧道造价的降低。

在一个可选具体实施方式中，可以参见图1至图3所示的例子，对本实用新型的方案的具体实现过程进行示例性说明。

本实用新型的方案，主要作用是解决水下管道的快速对接、并同步完成临时止水的问题，从而达到加快整个水下管道的建设速度，降低建设成本的目的。

在一个可选具体例子中，参见图1至图3所示的例子，本实用新型的方案，主要可以由止水带嵌缝1、沉管主体结构2、内层止水带3、水平限位槽4、竖向限位台5、外层止水带6等主要结构组成。

其中，外层止水带6主要依靠挤压来实现快速的临时止水。内部止水带3一部分预埋在预制混凝土中，一部分包裹在现浇混凝土中，从而形成新的止水结构。水平限位槽4在管段下沉安装过程中起到水平方向限位和导向的作用，竖向限位台5在管段下沉安装过程中起到竖直方向限位的作用，这两种结构的协同作用能够有效的提高沉管对接施工的精度和效率。

需要说明的是，本实用新型的方案中，管道对接端面不局限于图示形状(如图1至图3所示的例子)，凡是将管段对接面设计成类似的锯齿状或者台阶状均属于本实用新型的范围之内。

在一个可选具体例子中，具体实施步骤如下：

步骤1、管段预制时，应预埋内层止水带3，并预留止水带嵌缝1，预制完成以后安装完成外层止水带6。

具体地，两层止水带，靠近管道内部或者轴线的是内层止水带，相对的，另外一个是外层止水带，两层止水带的尺寸规格可以根据实际需求灵活调整。例如：内层用的可以是钢板止水带，外层用的可以是橡胶止水带。

其中，止水带嵌缝就是为了对接的时候嵌入止水带用的，管段对接的时候，一个端面是个凹下去的嵌缝，另外一个端面是凸起的预埋止水带，二者相互匹配。

步骤2、管段预制完成以后运至安装现场，初步定位以后，开始下沉对接，由于管段具有水平限位槽4和竖向限位台5，这两种限位结构能够保证对接误差在一定范围内时，可以自动纠偏(例如：可以设置类似斜坡的结构实现自动纠偏)，所以在管段正式对接之前只需要粗略定位即可。

例如：初步定位，可以包括：已经安装完成在水下的管道可以通过内部全站仪测量定位，水面上运输的管段可以采用gps定位，在水下移动的时候可以通过测量管段上露出水面的测量塔来定位。

具体地，水平方向和竖向沿着限位结构对接到位以后，开始沿着轴线方向的拉合，这主要依靠管段纵向的预应力索的张拉来完成，或者在管段接头附近安装拉合千斤顶，依靠千斤顶进行管段的拉合。

其中，管段预制完成以后浮运至安装现场，定位对准以后开始下沉安装，待两个相邻端面距离合适的时候，再次校准待安装管段的位置，这次校准结果的可容许误差应该保证在水平和竖直限位结构可调节的范围内。靠拢安装完成以后，再将两个相邻管段轴向拉合，使外部止水带达到设计的压缩量，保证临时止水的效果，为接头内部作业提供密闭的施工环境。

步骤3、相邻管段拉合过程中，外层的橡胶止水带会逐渐压紧，完成临时止水。拉合工作完成以后即可进行下一管段的对接安装。

步骤4、临时止水完成以后，打开对应位置的端封门，在管段接头处内部安装钢模板，把管段接头处加大的部分填充上混凝土，新浇筑的混凝土与内层止水带3、预制混凝土管段组成新的永久性止水结构。

其中，拉合完成后，打开对接接头处的端封门，安装内模板，将管端接头处的扩大部分以混凝土填充，新浇筑的混凝土与预埋止水带、预制管道主体结构共同形成了永久止水结构。在临时止水工作完成以后，接头处的内部作业与后续管段的安装可以同步进行，能够显著提升管段安装效率。

可见，本实用新型的方案，至少可以达到以下有益效果：

1)这种新的管段接头断面形式，能够在管段对接过程中自动完成接头位置的微调，提高对接效率；2)这种新的管段接头断面形式，能够快速的完成临时止水，为后续施工创造条件；3)这种新的管段接头断面形式，能够形成简单有效的永久止水结构，提高管段运营的安全性。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。