本發(fā)明屬于沉管隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)及對接方法。

背景技術(shù)：

沉管隧道的管段安裝中，為使最后一節(jié)管段順利沉放，必須留有長于該管段的距離空間。當最后一節(jié)管段沉放后，最后一節(jié)管段的端面與前一節(jié)管段之間需要通過一連接結(jié)構(gòu)進行連接，該連接結(jié)構(gòu)即為最終接頭。

目前，將最終接頭與兩側(cè)待對接管段對接的一種常用方法為：首先，將最終接頭沉放至兩側(cè)待對接管段之間，通過對接導向裝置使最終接頭的軸線與兩側(cè)待對接管段的軸線重合，完成最終接頭在橫向上的就位。隨后，通過最終接頭中設(shè)置的頂推式止水裝置，對最終接頭的兩端面與兩側(cè)管段之間的空隙進行臨時止水。最后，通過水下人工作業(yè)將最終接頭的兩端與兩側(cè)管段分別焊接，完成永久性止水。

然而，這種現(xiàn)有的最終接頭對接方法仍存在一些不足，例如：現(xiàn)有的對接導向裝置僅能實現(xiàn)最終接頭在橫向上的就位，而在縱向上無法精確就位，施工效率低；而且，為了避免最終接頭碰撞兩側(cè)的管段，通常采用長度稍短的最終接頭，這就使得最終接頭在縱向上就位后，最終接頭的兩端面與兩側(cè)管段之間的空隙較大，止水難度大。

因此，如何提高最終接頭對接的施工效率，同時降低止水難度，是當前急需解決的一項技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述的現(xiàn)有最終接頭對接方法的施工效率低且止水難度大的技術(shù)問題，提出一種沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)及對接方法，能夠?qū)崿F(xiàn)最終接頭在橫向和縱向上的準確就位，無需采用長度較短的最終接頭，降低了止水難度大，提高了施工效率。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)，用于將最終接頭連接于兩節(jié)待對接管段之間，包括對接導向裝置，所述對接導向裝置包括橫向?qū)蚪M件和縱向?qū)蚪M件；所述橫向?qū)蚪M件進一步包括連接于所述最終接頭的橫向?qū)驐U，以及連接于所述待對接管段的橫向?qū)蚣?，所述橫向?qū)蚣芘c所述橫向?qū)驐U相匹配；所述縱向?qū)蚪M件進一步包括連接于所述最終接頭的縱向?qū)驐U，以及連接于所述待對接管段的縱向?qū)蚣?，所述縱向?qū)蚣芘c所述縱向?qū)驐U相匹配。

作為優(yōu)選，所述橫向?qū)驐U沿所述最終接頭的軸線方向設(shè)置，所述橫向?qū)驐U的一端懸挑于所述最終接頭，其另一端可拆卸連接于所述最終接頭的頂部。

作為優(yōu)選，所述縱向?qū)驐U沿垂直于所述橫向?qū)驐U的方向設(shè)置，所述縱向?qū)驐U通過連接件連接于所述最終接頭，所述連接件的一端懸挑于所述最終接頭，其另一端可拆卸連接于所述最終接頭的頂部。

作為優(yōu)選，所述橫向?qū)蚣茉O(shè)有可容納所述橫向?qū)驐U的橫向限位槽，所述縱向?qū)蚣茉O(shè)有可容納所述縱向?qū)驐U的縱向限位槽。

作為優(yōu)選，所述沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)還包括止水裝置，所述止水裝置包括設(shè)置于所述最終接頭與待對接管段連接處兩側(cè)端面之間的第一止水組件，所述第一止水組件進一步包括可膨脹的第一止水囊，以及可容納所述第一止水囊的第一止水槽；所述第一止水囊固定連接于所述最終接頭與待對接管段連接處一側(cè)的端面，所述第一止水槽相對設(shè)置于所述最終接頭與待對接管段連接處另一側(cè)的端面。

作為優(yōu)選，所述止水裝置還包括在所述第一止水組件、所述最終接頭的端面鋼板和所述待對接管段的端面鋼板之間形成的澆筑止水區(qū)，以及與所述澆筑止水區(qū)相連通的澆筑管。

作為優(yōu)選，所述止水裝置進一步包括設(shè)置于所述最終接頭與待對接管段連接處外側(cè)的第二止水組件，所述第二止水組件進一步包括可膨脹的第二止水囊，以及可容納所述第二止水囊的第二止水槽；所述第二止水囊固定連接于所述最終接頭與待對接管段連接處一側(cè)端面的邊沿上，所述第二止水槽相對設(shè)置于所述最終接頭與待對接管段連接處另一側(cè)端面的邊沿上。

作為優(yōu)選，所述第一止水囊和/或第二止水囊為土工布或橡膠材質(zhì)。

本發(fā)明還提出一種利用上述任一項技術(shù)方案所述的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)對接最終接頭的對接方法，包括如下步驟：

利用起重船將最終接頭沉放至兩節(jié)待對接管段之間，在沉放過程中，利用對接系統(tǒng)中的橫向?qū)蚪M件和縱向?qū)蚪M件控制所述最終接頭的橫向位置和縱向位置；

向?qū)酉到y(tǒng)中止水裝置的第一止水囊充氣或注漿，使所述第一止水囊膨脹至填滿所述第一止水槽；

利用所述止水裝置中的澆筑管向所述止水裝置中的澆筑止水區(qū)澆筑混凝土，使所述最終接頭與兩側(cè)待對接管段連接為一體。

作為優(yōu)選，在向所述第一止水囊充氣或注漿后，還包括向所述止水裝置中的第二止水囊充氣或注漿，使所述第二止水囊膨脹至填滿所述第二止水槽。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于：

1、本發(fā)明提供的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)通過設(shè)置的橫向?qū)蚪M件和縱向?qū)蚪M件，能夠?qū)崿F(xiàn)最終接頭在橫向和縱向上的快速準確就位，提高了施工效率；

2、本發(fā)明提供的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)，其無需采用長度較短的最終接頭，減小了最終接頭的兩端面與兩側(cè)待對接管段之間的空隙，降低了止水難度；

3、采用本發(fā)明提供的對接方法進行最終接頭對接，其施工效率高、成本低，并且易于控制、施工質(zhì)量好，此外，無需人工進行水下作業(yè)，施工風險低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)的主視圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)的俯視圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的設(shè)有橫向?qū)驐U和縱向?qū)驐U的最終接頭的主視圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的設(shè)有橫向?qū)蚣芎涂v向?qū)蚣艿拇龑庸芏蔚闹饕晥D；

圖5為本發(fā)明實施例提供的設(shè)有橫向?qū)蚣芎涂v向?qū)蚣艿拇龑庸芏蔚淖笠晥D；

圖6為本發(fā)明實施例提供的止水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的最終接頭的端面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的待對接管段的端面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的適用于方形箱體式的最終接頭的最終接頭對接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

以上各圖中：1、最終接頭；2、待對接管段；3、對接導向裝置；31、橫向?qū)蚪M件；311、橫向?qū)驐U；312、橫向?qū)蚣埽?121、橫向限位槽；32、縱向?qū)蚪M件；321、縱向?qū)驐U；322、縱向?qū)蚣埽?221、縱向限位槽；323、連接件；4、止水裝置；41、第一止水組件；411、第一止水囊；412、第一止水槽；42、第二止水組件；421、第二止水囊；422、第二止水槽；43、澆筑止水區(qū)；44、澆筑管；45、頂推止水組件。

具體實施方式

下面，通過示例性的實施方式對本發(fā)明進行具體描述。然而應當理解，在沒有進一步敘述的情況下，一個實施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實施方式中。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖1所示的位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1所示，本發(fā)明涉及一種沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)，用于將最終接頭1連接于兩節(jié)待對接管段2之間，包括對接導向裝置3，對接導向裝置3包括橫向?qū)蚪M件31和縱向?qū)蚪M件32；橫向?qū)蚪M件31進一步包括連接于最終接頭1的橫向?qū)驐U311，以及連接于待對接管段2的橫向?qū)蚣?12，橫向?qū)蚣?12與橫向?qū)驐U311相匹配；縱向?qū)蚪M件32進一步包括連接于最終接頭1的縱向?qū)驐U321，以及連接于待對接管段2的縱向?qū)蚣?22，縱向?qū)蚣?22與縱向?qū)驐U321相匹配。

如圖1和圖2所示，需要說明的是，該對接系統(tǒng)中的橫向?qū)蚪M件31用于控制最終接頭1的橫向位置，在沉放最終接頭1時，僅需使橫向?qū)驐U311與橫向?qū)蚣?12匹配連接，即可使最終接頭1的軸線與兩側(cè)待對接管段2的軸線重合，保證最終接頭1在橫向上的準確就位。同理，該對接系統(tǒng)中的縱向?qū)蚪M件32用于控制最終接頭1的縱向位置，在沉放最終接頭1時，僅需使縱向?qū)驐U321與縱向?qū)蚣?22匹配連接，即可使最終接頭1位于兩側(cè)待對接管段2的正中間，保證最終接頭1在縱向上的準確就位。因而，本發(fā)明通過橫向?qū)蚪M件31和縱向?qū)蚪M件32能夠?qū)崿F(xiàn)最終接頭1在橫向和縱向上的準確就位，本發(fā)明采用的最終接頭1，其長度可以與兩側(cè)待對接管段2之間的距離相當，無需采用長度較短的最終接頭，減小了最終接頭1的兩端面與兩側(cè)待對接管段2之間的空隙，降低了止水難度?？梢岳斫獾氖?，為了保證將最終接頭1連接于兩個待對接管段2之間，最終接頭1與兩側(cè)的待對接管段2之間均設(shè)有橫向?qū)蚪M件31和縱向?qū)蚪M件32。

具體的，如圖2和圖3所示，橫向?qū)驐U311沿最終接頭1的軸線方向設(shè)置，橫向?qū)驐U311的一端懸挑于最終接頭1，其另一端可拆卸連接于最終接頭1的頂部?？v向?qū)驐U321沿垂直于橫向?qū)驐U311的方向設(shè)置，縱向?qū)驐U321通過連接件323連接于最終接頭1，連接件323的一端懸挑于最終接頭1，其另一端可拆卸連接于最終接頭1的頂部。需要說明的是，在本實施例中，橫向?qū)驐U311的一端懸挑于最終接頭1，其目的是為了保證橫向?qū)驐U311能夠與設(shè)置于待對接管段2上的橫向?qū)蚣?12匹配連接。進一步的，通過設(shè)置的連接件323將縱向?qū)驐U321懸挑連接于最終接頭1的兩側(cè)，有利于保證縱向?qū)驐U321與設(shè)置于待對接管段2上的縱向?qū)蚣?22匹配連接。此外，還需要說明的是，如圖2所示，連接件323可以為分別連接于縱向?qū)驐U321兩端的連接桿。可以理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以采用其他結(jié)構(gòu)的連接件323，例如，采用連接于縱向?qū)驐U321中部的連接桿作為連接件323，只要能夠保證將縱向?qū)驐U321懸挑連接于最終接頭1的兩側(cè)即可。

如圖4和圖5所示，橫向?qū)蚣?12設(shè)有可容納橫向?qū)驐U311的橫向限位槽3121，縱向?qū)蚣?22設(shè)有可容納縱向?qū)驐U321的縱向限位槽3221。通過設(shè)置的橫向限位槽3121和縱向限位槽3221，能夠使橫向?qū)驐U311與橫向?qū)蚣?12快速準確匹配，使縱向?qū)驐U321與縱向?qū)蚣?22快速準確匹配，有利于提高導向的準確度和施工效率。需要說明的是，縱向?qū)蚣?22可以為多個，如圖5所示，縱向?qū)蚣?22示例性為兩個，兩個縱向?qū)蚣?22沿垂直于待對接管段2軸向的方向設(shè)置。同理，橫向?qū)蚣?12也可以為多個，多個橫向?qū)蚣?12沿待對接管段2的軸線方向設(shè)置。通過設(shè)置多個縱向?qū)蚣?22和橫向?qū)蚣?12，能夠多點固定橫向?qū)驐U311和縱向?qū)驐U321，避免橫向?qū)驐U311和縱向?qū)驐U321發(fā)生偏移?？梢岳斫獾氖牵绢I(lǐng)域技術(shù)人員也可以采用其他結(jié)構(gòu)的橫向?qū)蚣?12和縱向?qū)蚣?22，只要保證橫向?qū)蚣?12和縱向?qū)蚣?22能夠與橫向?qū)驐U311和縱向?qū)驐U321快速匹配即可。

作為優(yōu)選，如圖4和圖5所示，橫向限位槽3121的頂部沿開設(shè)方向逐漸縮小，其橫截面呈y型，更有利于橫向?qū)驐U311的滑入。同理，作為優(yōu)選，縱向限位槽3221的頂部沿開設(shè)方向逐漸縮小，其橫截面呈y型。

進一步的，為了便于對最終接頭1與待對接管段2的連接處進行止水，如圖1和圖6所示，沉管隧道最終接頭1對接系統(tǒng)還包括止水裝置4，止水裝置4包括設(shè)置于最終接頭1與待對接管段2連接處兩側(cè)端面之間的第一止水組件41，第一止水組件41進一步包括可膨脹的第一止水囊411，以及可容納第一止水囊411的第一止水槽412；第一止水囊411固定連接于最終接頭1與待對接管段2連接處一側(cè)的端面，第一止水槽412相對設(shè)置于最終接頭1與待對接管段2連接處另一側(cè)的端面。采用這種結(jié)構(gòu)的止水裝置4進行止水時，當最終接頭1準確就位于兩側(cè)待對接管段2之間后，僅需要通過充氣或注漿等方式使第一止水囊411膨脹，膨脹后的第一止水囊411容納在第一止水槽412內(nèi)，通過第一止水槽412擠壓第一止水囊411即可實現(xiàn)止水，止水效果好，且止水操作可在水上完成，無需人工進行水下作業(yè)，施工風險小。

具體的，如圖6-圖8所示，第一止水槽412沿周向設(shè)置于最終接頭1的端面，第一止水囊411設(shè)置于待對接管段2的端面，且第一止水囊411與第一止水槽412相對設(shè)置?？梢岳斫獾氖?，第一止水槽412也可以設(shè)置于待對接管段2的端面，相應的，第一止水囊411設(shè)置于最終接頭1的端面。

進一步的，為了實現(xiàn)最終接頭1與待對接管段2連接處的永久性止水，如圖6所示，止水裝置4還包括在第一止水組件41、最終接頭1的端面鋼板和待對接管段2的端面鋼板之間形成的澆筑止水區(qū)43，以及與澆筑止水區(qū)43相連通的澆筑管44。需要說明的是，澆筑管44可以暗埋于待對接管段2或最終接頭1內(nèi)。通過澆筑管44向澆筑止水區(qū)43內(nèi)澆筑混凝土，能夠使最終接頭1與待對接管段2連接為一個整體，實現(xiàn)了連接處的永久性止水，而且這種永久性止水操作可在水上完成，無需人工進行水下作業(yè)，施工風險小。

進一步的，為了增強止水效果以保證無滲漏，如圖6-圖8所示，止水裝置4進一步包括設(shè)置于最終接頭1與待對接管段2連接處外側(cè)的第二止水組件42，第二止水組件42進一步包括可膨脹的第二止水囊421，以及可容納第二止水囊421的第二止水槽422；第二止水囊421固定連接于最終接頭1與待對接管段2連接處一側(cè)端面的邊沿上，第二止水槽422相對設(shè)置于最終接頭1與待對接管段2連接處另一側(cè)端面的邊沿上。需要說明的是，第二止水組件42與第一止水組件41的止水操作和止水原理相同，此處不再贅述。通過在最終接頭1與待對接管段2的連接處外側(cè)設(shè)置的第二止水組件42，能夠密封連接處的邊沿，有效防止水從連接處的邊沿滲入。

作為優(yōu)選，如圖6和8所示，第一止水囊411與第二止水槽422位于最終接頭1與待對接管段2連接處的同側(cè)。這樣設(shè)置使得第一止水囊411與第二止水囊421交錯設(shè)置，更有利于增強止水效果。

進一步的，為了便于注漿或充氣，第一止水囊411和/或第二止水囊421為土工布或橡膠材質(zhì)。需要說明的是，當采用土工布制作第一止水囊411和/或第二止水囊421時，由于土工布可透水不可透漿，因此可采用注漿的方式使第一止水囊411和/或第二止水囊421膨脹；當采用橡膠材質(zhì)制作第一止水囊411和/或第二止水囊421時，由于橡膠材質(zhì)不漏氣，因此可采用充氣的方式使第一止水囊411和/或第二止水囊421膨脹。此外，可以理解的是，第一止水囊411和第二止水囊421均設(shè)有用于充氣或注漿的注入孔，以及用于排氣或排漿的排出孔。

當最終接頭1的兩端面與兩側(cè)待對接管段2之間的空隙較大時，為了保證止水效果，如圖6所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在最后一節(jié)待對接管段2上安裝頂推止水組件45，通過頂推止水組件45頂推以減小最終接頭1的兩端面與兩側(cè)待對接管段2之間的空隙，便于進一步止水。需要說明的是，頂推止水組件45為現(xiàn)在技術(shù)中常用的一種止水裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知其結(jié)構(gòu)，在此不進行贅述。

此外，還需要說明的是，本發(fā)明提供的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)不僅適用于如圖1所示的倒梯形箱體式的最終接頭1，還適用于如圖9所示的常規(guī)的方形箱體式的最終接頭1或者其他形式的最終接頭。

本發(fā)明還提出了一種利用上述任一項實施例的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)對接最終接頭1的對接方法，包括如下步驟：

s1：利用起重船將最終接頭1沉放至兩節(jié)待對接管段2之間，在沉放過程中，利用沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)中的橫向?qū)蚪M件31和縱向?qū)蚪M件32控制最終接頭1的橫向位置和縱向位置。

在本步驟中，需要說明的是，通過橫向?qū)蚪M件31和縱向?qū)蚪M件32控制最終接頭1的橫向位置和縱向位置的具體步驟為：在沉放過程中，橫向?qū)蚪M件31中的橫向?qū)驐U311滑入橫向?qū)蚣?12的橫向限位槽3121中，縱向?qū)蚪M件32中的縱向?qū)驐U321滑入縱向?qū)蚣?22的縱向限位槽3221中。這種控制方法可以使最終接頭1的軸線與兩側(cè)待對接管段2的軸線重合，最終接頭1位于兩側(cè)待對接管段2的正中間，保證最終接頭1在橫向和縱向上的準確就位。此外，還需要說明的是，在沉放過程中，通過向最終接頭1內(nèi)的壓載水箱注水使最終接頭1下沉，起重船對最終接頭1提供的吊力保持在200t至500t之間。

s2：向沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)中止水裝置4的第一止水囊411充氣或注漿，使第一止水囊411膨脹至填滿第一止水槽412。

在本步驟中，通過充氣或注漿等方式使第一止水囊411膨脹，膨脹后的第一止水囊411容納在第一止水槽412內(nèi)，通過第一止水槽412擠壓第一止水囊411即可實現(xiàn)止水。需要說明的是，注漿是指注入水泥漿。

s3：利用止水裝置4中的澆筑管44向止水裝置4中的澆筑止水區(qū)43澆筑混凝土，使最終接頭1與兩側(cè)待對接管段2連接為一體。

在本步驟中，通過澆筑管44向澆筑止水區(qū)43內(nèi)澆筑混凝土，能夠使最終接頭1與待對接管段2連接為一個整體，實現(xiàn)了連接處的永久性止水。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，為了提高止水效果，在向第一止水囊411充氣或注漿后，還包括向止水裝置4中的第二止水囊421充氣或注漿，使第二止水囊421膨脹至填滿第二止水槽422。

本發(fā)明提供的沉管隧道最終接頭對接系統(tǒng)通過設(shè)置的橫向?qū)蚪M件31和縱向?qū)蚪M件32，能夠?qū)崿F(xiàn)最終接頭1在橫向和縱向上的快速準確就位，提高了施工效率。同時，無需采用長度較短的最終接頭，減小了最終接頭1的兩端面與兩側(cè)待對接管段2之間的空隙，降低了止水難度。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，其采用可膨脹的止水囊與容納止水囊的止水槽相配合，通過止水槽擠壓止水囊即可實現(xiàn)止水，止水效果好，且止水操作可在水上完成，無需人工進行水下作業(yè)，施工風險小。進一步的，根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，通過設(shè)置的澆筑管44向澆筑止水區(qū)43內(nèi)澆筑混凝土，使最終接頭1與待對接管段2連接為一個整體，實現(xiàn)了連接處的永久性止水，而且這種永久性止水操作可在水上完成，無需人工進行水下作業(yè)，施工風險小。采用本發(fā)明提供的對接方法進行最終接頭1對接，其施工效率高、成本低，并且易于控制、施工質(zhì)量好，此外，無需人工進行水下作業(yè)，施工風險低。