沉管沉放的控制系统及沉管沉放方法与流程

本发明属于沉管隧道施工技术领域，尤其涉及一种沉管沉放的控制系统及沉管沉放方法。

背景技术：

目前，在沉管隧道施工中，沉管沉放的施工工艺通常采用安装缆和沉放驳吊缆相配合的方式，即通过沉放驳上设置的吊缆进行沉管的沉放，同时在沉管的四角设置安装缆，安装缆的另一端通过抛锚的方式固定在沉管基槽外，在沉管沉放过程中，以抛锚固定点为着力点，通过安装缆拉动沉管进行定位。然而，这种施工工艺由于无法控制沉管在沉放过程中的摆动，易导致沉管的沉放位置偏离预定位置。因此，在沉管沉放过程中，如何控制沉管的摇摆、保持沉管稳定是当前急需解决的一项技术难题。

技术实现要素：

本发明针对上述的沉管在沉放过程中易摇摆的技术问题，提出一种沉管沉放的控制系统及沉管沉放方法，能够控制沉管在沉放过程中的摆动，使沉管保持稳定，保证沉管沉放至预定位置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的一方面提供了一种沉管沉放的控制系统，包括沉放驳和位于所述沉放驳下方的沉管，所述沉放驳的底部设置有多根用于控制沉管上下移动的吊缆，多根所述吊缆均布于所述沉放驳的底部；所述沉管与多根所述吊缆相连接；所述沉放驳的底部与沉管之间设置有至少两个用于控制沉管左右摆动的第一控制单元，所述第一控制单元沿左右方向设置，多个所述第一控制单元均布于所述沉放驳与沉管之间；所述沉放驳的底部与沉管之间设置有用于控制沉管前后摆动的第二控制单元，所述第二控制单元沿前后方向设置。

作为优选，所述沉放驳为一艘，所述沉放驳与沉管同向设置；所述第一控制单元包括相互交错并对称设置的第一调节缆和第二调节缆，以及设置于所述沉放驳底部、用于调节所述第一调节缆和第二调节缆的第一缆绳调节机构；所述第一调节缆的一端连接于所述沉管顶面右侧的边沿上，另一端连接于所述沉放驳底部的左侧；所述第二调节缆的一端连接于所述沉管顶面左侧的边沿上，另一端连接于所述沉放驳底部的右侧；所述第二控制单元包括相互交错并对称设置的第三调节缆和第四调节缆，以及设置于所述沉放驳底部、用于调节所述第三调节缆和第四调节缆的第二缆绳调节机构；所述第三调节缆的一端连接于所述沉管的前端，另一端连接于所述沉放驳的后端；所述第四调节缆的一端连接于所述沉管的后端，另一端连接于所述沉放驳的前端。

作为优选，所述沉放驳包括沿所述沉管中心线呈镜像设置的第一沉放驳和第二沉放驳，所述第一沉放驳靠近所述沉管的前端，所述第二沉放驳靠近所述沉管的后端，所述第一沉放驳和第二沉放驳沿垂直于所述沉管的方向设置；所述沉管与第一沉放驳之间以及所述沉管与第二沉放驳之间均设置有所述第一控制单元，所述第一控制单元包括相互交错并对称设置的第一调节缆和第二调节缆，以及设置于所述第一沉放驳或第二沉放驳的底部、用于调节所述第一调节缆和第二调节缆的第一缆绳调节机构；所述第一调节缆的一端连接于所述沉管顶面右侧的边沿上，另一端连接于所述第一沉放驳或第二沉放驳的后端，所述第二调节缆的一端连接于所述沉管顶面左侧的边沿上，另一端连接于所述第一沉放驳或第二沉放驳的前端；所述第二控制单元包括相互交错并对称设置的第三调节缆和第四调节缆，以及分别设置于所述第一沉放驳和第二沉放驳的底部、用于调节所述第三调节缆和第四调节缆的第二缆绳调节机构；所述第三调节缆的一端连接于所述沉管的前端，另一端连接于所述第二沉放驳底部的中心；所述第四调节缆的一端连接于所述沉管的后端，另一端连接于所述第一沉放驳底部的中心。

作为优选，所述第一调节缆、第二调节缆、第三调节缆和第四调节缆分别通过两根连接绳连接于所述沉管上，所述沉管的边沿与两根所述连接绳围成三角形。

作为优选，所述沉管内设置有用于实时监测沉管姿态的姿态仪。

本发明的另一方面还提供了一种利用上述任一项技术方案所述的沉管沉放的控制系统的沉管沉放方法，包括以下步骤：

通过缆绳将所述沉放驳固定，向所述沉管内加压载水，当所述沉管的重力大于浮力时，通过释放所述吊缆向下沉放所述沉管；在所述沉管的沉放过程中，实时监测所述沉管的姿态，当所述沉管左右摆动时，调节所述第一控制单元使所述沉管恢复平衡，当所述沉管前后摆动时，调节所述第二控制单元使所述沉管恢复平衡；所述沉管恢复平衡后，继续沉放，直到所述沉管稳定着床。

作为优选，调节所述第一控制单元使所述沉管恢复平衡的具体步骤为：通过所述第一缆绳调节机构拉紧或松放所述第一调节缆或第二调节缆，使所述沉管恢复平衡；调节所述第二控制单元使所述沉管恢复平衡的具体步骤为：通过所述第二缆绳调节机构拉紧或松放所述第三调节缆或第四调节缆，使所述沉管恢复平衡。

作为优选，通过设置于所述沉管内的姿态仪实时监测所述沉管的姿态。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明通过设置的第一控制单元和第二控制单位控制沉管的左右摆动和前后摆动，通过设置的吊缆控制沉管的上下移动，使沉管在沉放过程中始终保持稳定，保证沉管沉放至预定位置；

2、采用本发明提供的沉管沉放的控制系统及沉管沉放方法进行沉管沉放施工，无需抛锚，操作简单，有助于沉管的精确沉放。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的沉放驳为一艘时的沉管沉放的控制系统的主视图；

图2为本发明实施例所提供的沉放驳为一艘时的沉管沉放的控制系统的左视图；

图3为本发明实施例所提供的沉放驳为一艘时的沉管沉放的控制系统的俯视图；

图4为本发明实施例所提供的沉放驳为两艘时的沉管沉放的控制系统的主视图；

图5为本发明实施例所提供的沉放驳为两艘时的沉管沉放的控制系统的后视图；

图6为本发明实施例所提供的沉放驳为两艘时的沉管沉放的控制系统的左视图；

图7为本发明实施例所提供的沉放驳为两艘时的沉管沉放的控制系统的俯视图；

以上各图中：1、沉放驳；101、第一沉放驳；102、第二沉放驳；2、沉管；3、吊缆；4、第一调节缆；5、第二调节缆；6、第一缆绳调节机构；7、姿态仪；8、第三调节缆；9、第四调节缆；10、第二缆绳调节机构；11、连接绳。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图1和附图4所示的位置关系，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。此外，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。

如图1或图4所示，本发明实施例的一方面提供了一种沉管沉放的控制系统，包括沉放驳1和位于沉放驳1下方的沉管2，沉放驳1的底部设置有多根用于控制沉管2上下移动的吊缆3，本实施例中示例性为4根，如图3或图7所示，4根吊缆3均布于沉放驳1的底部，使沉放驳1和吊缆3受力更均匀；沉管2与4根吊缆3相连接；沉放驳1的底部与沉管2之间设置有至少两个用于控制沉管2左右摆动的第一控制单元，本实施例中示例性为2个，所述第一控制单元沿左右方向设置，2个所述第一控制单元均布于沉放驳1与沉管2之间；沉放驳1的底部与沉管2之间设置有用于控制沉管2前后摆动的第二控制单元，所述第二控制单元沿前后方向设置。在本实施例中，需要说明的是，设置至少两个所述第一控制单元是考虑到沉管2的长度较长，设置至少两个所述第一控制单元更有利于快速控制沉管2的左右摆动，同时可避免沉管2在沉放过程中的旋转。本实施例通过所述第一控制单元和第二控制单位控制沉管2的左右摆动和前后摆动，通过设置的吊缆3控制沉管2的上下移动，使沉管2在沉放过程中始终保持稳定，保证沉管2沉放至预定位置。

下面将以两个具体实施例详细说明本发明中的所述第一控制单元和第二控制单元。

图1、图2及图3显示出本发明的第一种实施例，在本实施例中，沉放驳1为一艘，沉放驳1与沉管2同向设置；如图1所示，所述第一控制单元包括相互交错并对称设置的第一调节缆4和第二调节缆5，以及设置于沉放驳1底部、用于调节第一调节缆4和第二调节缆5的第一缆绳调节机构6；第一调节缆4的一端连接于沉管2顶面右侧的边沿上，另一端连接于沉放驳1底部的左侧；第二调节缆5的一端连接于沉管2顶面左侧的边沿上，另一端连接于沉放驳1底部的右侧。如图2所示，所述第二控制单元包括相互交错并对称设置的第三调节缆8和第四调节缆9，以及设置于沉放驳1底部、用于调节第三调节缆8和第四调节缆9的第二缆绳调节机构10；第三调节缆8的一端连接于沉管2的前端，另一端连接于沉放驳1的后端；第四调节缆9的一端连接于沉管2的后端，另一端连接于沉放驳1的前端。在本实施例中，通过设置的第一缆绳调节机构6拉紧或松放对称设置的第一调节缆4或第二调节缆5，实现对沉管2左右摆动的控制，通过设置的第二缆绳调节机构10拉紧或松放对称设置的第三调节缆8或第四调节缆9，实现对沉管2前后摆动的控制。同时，第一调节缆4与第二调节缆5设置为相互交错，第三调节缆8与第四调节缆9设置为相互交错，使沉管2更稳定，便于控制沉管2的摆动，同时可避免沉管2在沉放过程中的旋转。

当沉管的长度远长于沉放驳的长度时，为了使沉管更稳定，便于控制沉管的摆动，可采用两艘沉放驳进行沉管的沉放，参见图4、图5、图6及图7，显示出本发明的第二种实施例。如图7所示，在本实施例中，沉放驳1包括沿沉管2中心线呈镜像设置的第一沉放驳101和第二沉放驳102，第一沉放驳101靠近沉管2的前端，第二沉放驳102靠近沉管2的后端，第一沉放驳101和第二沉放驳102沿垂直于沉管2的方向设置；沉管2与第一沉放驳101之间以及沉管2与第二沉放驳102之间均设置有所述第一控制单元。如图4或图5所示，所述第一控制单元包括相互交错并对称设置的第一调节缆4和第二调节缆5，以及设置于所述第一沉放驳101或第二沉放驳102的底部、用于调节第一调节缆4和第二调节缆5的第一缆绳调节机构6；第一调节缆4的一端连接于沉管2顶面右侧的边沿上，另一端连接于第一沉放驳101或第二沉放驳102的后端，第二调节缆5的一端连接于沉管2顶面左侧的边沿上，另一端连接于第一沉放驳101或第二沉放驳102的前端。如图6所示，所述第二控制单元包括相互交错并对称设置的第三调节缆8和第四调节缆9，以及分别设置于第一沉放驳101和第二沉放驳102的底部、用于调节第三调节缆8和第四调节缆9的第二缆绳调节机构10；第三调节缆8的一端连接于沉管2的前端，另一端连接于第二沉放驳102底部的中心；第四调节缆9的一端连接于沉管2的后端，另一端连接于第一沉放驳101底部的中心。

另外，如图3或图7所示，第一调节缆4、第二调节缆5、第三调节缆8和第四调节缆9分别通过两根连接绳11连接于沉管2上，沉管2的边沿与两根连接绳11围成三角形。在本实施例中，由于三角形具有良好的稳定性，这种连接方式使第一调节缆4、第二调节缆5、第三调节缆8和第四调节缆9与沉管2的连接更稳固，保证了沉管沉放施工的安全性。

另外，进一步参见图1或图4，为了便于实时监测沉管2的姿态，沉管2内设置有用于实时监测沉管姿态的姿态仪7。

本发明实施例的另一方面还提供了一种利用上述任一实施例所述的沉管沉放的控制系统的沉管沉放方法，包括以下步骤：

通过缆绳将沉放驳1固定，向沉管2内加压载水，当沉管2的重力大于浮力时，通过释放吊缆3向下沉放沉管2；在沉管2的沉放过程中，实时监测沉管2的姿态，当沉管2左右摆动时，调节所述第一控制单元使沉管2恢复平衡，当沉管2前后摆动时，调节所述第二控制单元使沉管2恢复平衡；沉管2恢复平衡后，继续沉放，直到沉管2稳定着床。

在一优选实施例中，调节所述第一控制单元使沉管2恢复平衡的具体步骤为：通过第一缆绳调节机构6拉紧或松放第一调节缆4或第二调节缆5，使沉管2恢复平衡；调节所述第二控制单元使沉管2恢复平衡的具体步骤为：通过第二缆绳调节机构10拉紧或松放第三调节缆8或第四调节缆9，使沉管2恢复平衡。

在一优选实施例中，通过设置于沉管2内的姿态仪7实时监测沉管2的姿态。