一种水下桥对接系统的制作方法

本发明属于水下运输技术领域，具体涉及一种水下桥对接系统，尤其涉及一种新型水下桥对接接头施工工艺。

背景技术

随着全球经济和科技的发展，跨越江河和海峡的交通运输逐渐增多。为满足生产、生活的需要，同时降低对周围环境的影响，解决大面积水域的航运等问题，水下隧道技术应运而生。水下隧道主要的施工工艺有沉管法、矿山法和盾构法。

沉管法隧道线路总长较矿山法和盾构法隧道显著缩短，管节断面形状选择灵活，施工时各工序可平行作业，极大地提高了作业效率，同时预制管节的质量控制精度较高，因此，水下桥管道隧道在很多情况下占有明显优势，已成为最经济合理的水下穿越方案。

但现有沉管技术仍有不足之处，其中：

沉管沉放对接是整个沉管隧道水下施工中极为重要的一环，现行主要的沉放是利用大型沉放船进行运送与管节水下沉放，对接方案为利用水下千斤顶及隧道腔体两侧水压完成对接，防水主要由gina和omega两道防护。但是在施工与操作上需要庞大的设备进行辅助，在周期与成本上都存在巨大损耗。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种水下桥对接系统，以解决现有技术中利用大型沉放船进行运送与管节水下沉放、利用水下千斤顶及隧道腔体两侧水压完成对接、利用止水带进行止水的沉管沉放对接工艺存在施工周期长的问题，达到缩短施工周期的效果。

本发明提供一种水下桥对接系统，包括：水下管道、水下承台、阴角接头和阳角接头；其中，所述阴角接头和所述阳角接头，分别设置在每段所述水下管道的两端管头处；每段所述水下管道设置在所述水下承台上；其中，当前段所述水下管道的阴角接头起到沉放过程中的导向及定位作用；在下一段所述水下管道沉放过程中，阳角接头在沉放过程中，与当前段所述水下管道的阴角接头接触，起到滑槽的作用，以在当前段所述水下管道和下一段所述水下管道的沉放过程中实现导向及定位，使其按预设准确度沉放到位。

可选地，所述阴角接头和所述阳角接头，均采用钢板加工制作成设定结构，并与所述水下管道固定设置；所述设定结构，包括：沉放导向斜面以及沉放导向定位卡槽；其中，所述沉放导向斜面，用于起到沉放导向作用；所述沉放导向定位卡槽，用于起到沉放导向定位作用；所述沉放导向斜面沿所述水下管道的轴向方向进行沉放导向；所述沉放导向定位卡槽具有轴向和径向两个方向的导向面，两个方向的导向面分别起到导向定位作用。

可选地，还包括：预紧力索；所述预紧力索，与相应段所述水下管道配合设置，用于在当前段所述水下管道和下一段所述水下管道的沉放的过程中实现定位后，对当前段所述水下管道和下一段所述水下管道进行拉紧，实现当前段所述水下管道和下一段所述水下管道的密封。

可选地，还包括：管道外箍；所述管道外箍与所述水下承台固定设置，用于使相应段所述水下管道沉放到位后，安装所述管道外箍至所述水下承台，通过水下浇筑现浇混凝土，实现当前段所述水下管道和下一段所述水下管道的完全密封；待所述现浇混凝土凝固后，所述管道外箍能够被拆卸以重复使用。

可选地，所述水下管道，其前后端分别设置有隔水墙，以防止沉放过程中水进入所述水下管道内部；待全部沉放完毕，相邻两段所述水下管道的接头完全密封后，打通相应段所述水下管道的隔水墙，以完成所有所述水下管道的管段沉放及对接。

可选地，所述阴角接头和所述阳角接头的纵向截面，相互之间呈反向放置的梯形、三角形的任一形状。

可选地，所述水下承台的纵向截面，呈凹形形状、且与所述水下管道的截面形状相匹配。

可选地，所述水下管道的截面形状，包括：圆形、方形、多边形中的任一形状。

由此，本发明的方案，利用斜面滑槽进行沉放定位，并利用接头处的卡槽进行对接固定，解决现有技术中利用大型沉放船进行运送与管节水下沉放、利用水下千斤顶及隧道腔体两侧水压完成对接、利用止水带进行止水的沉管沉放对接工艺存在施工周期长的问题，从而，克服现有技术中施工周期长、施工成本高和稳定性差的缺陷，实现施工周期短、施工成本低和稳定性好的有益效果。

本发明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，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的水下桥对接系统中对接管段的一实施例的结构示意图；

图2为本发明的水下桥对接系统中对接管段的一实施例的主视结构示意图；

图3为本发明的水下桥对接系统中对接管段的一实施例的俯视结构示意图；

图4为本发明的水下桥对接系统中对接管的一实施例的装配结构示意图；

图5为本发明的水下桥对接系统中管段对接后的一实施例的内部结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-水下管道(如钢管混凝土结构管道、管段、管节等)；2-管道外箍(如定位外箍)；3-水下承台(如水下凹槽承台)；4-阴角接头(如对接接头阴角)；5-阳角接头(如对接接头阳角)；6-现浇混凝土；7-预紧力索；8-隔水墙。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为解决管道水下沉放问题以及沉放后对接问题，我们提出了在利用斜面滑槽进行沉放定位，并利用接头处的卡槽进行对接固定。

根据本发明的实施例，提供了一种水下桥对接系统，涉及管道沉放工艺，对接接头处防水与气密性问题，尤其适用于深水管道的沉放对接及施工工艺。参见图1至图5所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该水下桥对接系统可以包括：水下管道1、水下承台3、阴角接头4和阳角接头5。

具体地，所述阴角接头4和所述阳角接头5，分别设置在每段所述水下管道1的两端管头处。每段所述水下管道1设置在所述水下承台3上。

其中，当前段所述水下管道1的阴角接头4起到沉放过程中的导向及定位作用；在下一段所述水下管道1沉放过程中，阳角接头5在沉放过程中，与当前段所述水下管道1的阴角接头4接触，起到滑槽的作用，以在当前段所述水下管道1和下一段所述水下管道1的沉放过程中实现导向及定位，使其按预设准确度沉放到位(如使其准确沉放到位)。

例如：本发明提出了一种新的沉放定位问题，其主要参考了传统沉管隧道定位施工方案，以及对接接头固定方案，并对各个施工方案的利弊进行了充分的研究，然后依据自身的施工环境，再对其进行了创新设计。因此，降低了施工成本、提高了安全性能等。

由此，通过采用了斜面滑槽对接面设计，解决了水下对接沉放、定位、密封等问题，保证了隧道运营和维护需求。

可选地，所述阴角接头4和所述阳角接头5，均采用钢板加工制作成设定结构，并与所述水下管道1固定设置。

具体地，所述设定结构，可以包括：沉放导向斜面以及沉放导向定位卡槽。

其中，所述沉放导向斜面，可以用于起到沉放导向作用。所述沉放导向定位卡槽，可以用于起到沉放导向定位作用。

而且，所述沉放导向斜面沿所述水下管道1的轴向方向进行沉放导向。所述沉放导向定位卡槽具有轴向和径向两个方向的导向面，两个方向的导向面分别起到导向定位作用。

由此，通过阴角接头和阳角接头的轴向和径向地配合导向及定位，可以实现相邻两段水下管道的精准而可靠地沉放及定位，还能可靠实现止水效果，大大简化了施工工序，也提高了施工效率，保证了施工可靠性。

可选地，所述阴角接头4和所述阳角接头5的纵向截面，相互之间呈反向放置的梯形、三角形或其他的任一形状。

例如：本发明的方案中，斜面接头可以有多种形式。

例如：本发明的方案中，斜面导向定位模块有多种实现形式，以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。

可选地，所述水下承台3的纵向截面，呈凹形形状、且与所述水下管道1的截面形状相匹配。

可选地，所述水下管道1的截面形状，可以包括：圆形、方形、多边形中的任一形状。

例如：本发明的方案中，沉管隧道的截面形状并不局限于圆形截面，凡是类似施工工艺及对接、连接方式均处于本发明范围内。

由此，通过多种形式的接头、水下承台和水下管道，可以提升水下桥对接的灵活性和通用性。

在一个可选实施方式中，还可以包括：预紧力索7。

其中，所述预紧力索7，与相应段所述水下管道1配合设置，可以用于在当前段所述水下管道1和下一段所述水下管道1的沉放的过程中实现定位后，对当前段所述水下管道1和下一段所述水下管道1进行拉紧，实现当前段所述水下管道1和下一段所述水下管道1的密封。

由此，通过预紧，可实现初步密封，提升密封及时性和可靠性。

在一个可选实施方式中，还可以包括：管道外箍2。

其中，所述管道外箍2与所述水下承台3固定设置，可以用于使相应段所述水下管道1沉放到位后，安装所述管道外箍2至所述水下承台3，通过水下浇筑现浇混凝土6，实现当前段所述水下管道1和下一段所述水下管道1的完全密封后，待所述现浇混凝土6凝固后，所述管道外箍2能够被拆卸以重复使用(如管道外箍被拆卸后可以重复使用)。

进一步地，所述水下管道1，其前后端分别设置有隔水墙8，以防止沉放过程中水进入所述水下管道1内部。待全部沉放完毕，相邻两段所述水下管道1的接头完全密封后，打通相应段所述水下管道1的隔水墙8，以完成所有所述水下管道1的管段沉放及对接。

由此，通过外箍密封，可以提升密封全面性和安全性。

在一个可选例子中，本发明的方案中，新的沉管隧道沉放定位以及接头施工方式，它的核心是斜面导向定位模块，保证了隧道运营和维护需求；并且新的水下接头固定体系，提高了隧道整体的安全性能与密封性能等。这种全新的水下对接工艺，采用了斜面滑槽对接面设计，解决了水下对接沉放、定位、密封等问题。

现有管道沉放，首先竖向沉放到底，然后从轴向顶推到位，挤压两个密封面中间的密封圈进行密封。而本发明采用斜面槽形设计，沉放的过程中即可从轴向、径向两个方向进行定位，沉放到位后管道位置即确定，然后利用预紧力拉紧自己拉近进行密封，最后水下现浇。这种采用新的水下沉放定位方式，新的管道对接方式；在施工质量上、防水性能上、及安全维护性能上都得到大大提高。

在一个可选具体实施方式中，本发明的主要作用是解决水下管道沉放定位问题以及加强管道接头连接措施；其施工成本低、时间短、效率高、标准统一、安全可靠等优势。

参见图1至图5所示的例子，本发明由钢管混凝土结构管道1，定位外箍2，水下凹槽承台3，对接接头阴角4和对接接头阳角5共同组成的管道体系，以及由桩基共同浇筑为一体的水下桥沉管施工工艺。

具体施工步骤如下：

步骤1、水下预制桥桩、承台。

步骤2、沉放第一节管段1到位。

步骤3、进行下一管节的沉放，管节1的斜面阴角4作为定位辅助，在下一管节的斜面阳角5沉放定位中起着滑槽的作用，管节沉放的过程即可对其进行定位。

步骤4、第二节管节到位后，利用预紧力索7自动拉紧，使得两节管节进行密封。

步骤5、安装管道外箍2，使其与承台3进行固定，然后水下浇筑现浇混凝土6，使得管段完全密封。

步骤6、抽出隔水墙8之间的水。

步骤7、依次重复步骤3、4、5、6，沉放其他管节，使整个沉管隧道沉放对接完成。

步骤8、打通隔水墙8，项目沉放完成。

可见，本发明的方案，至少可以达到以下有益效果：

(1)解决了管道水下沉放时沉放、定位、导向等问题。

(2)新的沉管对接接口处固定方式，减少了某一环节防水出现问题而造成隧道漏水的现象，并且可以保证隧道接头处的稳定性。

(3)加强了水下隧道街头处的稳定性。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过利用斜面滑槽进行沉放定位，并利用接头处的卡槽进行对接固定，缩短了施工周期，降低了施工成本，提高了安全性能等。

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。

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