沉管隧道基床膠囊起浮式土工布覆蓋防淤系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海底隧道的施工時(shí)使用的系統(tǒng)和方法，尤其是沉管隧道基床防淤的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水底隧道經(jīng)常采用沉管法，整個(gè)隧道沉管由多節(jié)管節(jié)組成，一般標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長180m，寬37.95m，沉管基礎(chǔ)為帶壟溝的碎石基床，碎石基床寬度為42米，壟溝寬1.05m，碎石條帶寬1.8m，每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)沉管的基床面積達(dá)到(42mX 180 m)7560 m2，碎石基床從開始整平到沉管安裝的暴露時(shí)間大約12天，由于一些海域的海水中平均含沙量較高，再加上基槽坡頂原泥面有2m左右的淤泥，受汛期含沙量變化、附近航道疏浚及采砂作業(yè)、大型運(yùn)輸船舶對(duì)底質(zhì)的擾動(dòng)及異常惡劣天氣等影響，會(huì)引起基槽回淤加大，甚至造成驟淤。這給沉管施工和管段本身受力帶來許多問題，如何防止和清除回淤沉積物對(duì)沉管隧道基礎(chǔ)來說是很關(guān)鍵的。
[0003]淤積對(duì)沉管隧道造成的不利影響主要有:改變碎石基床受力特性，影響基床結(jié)構(gòu)的傳力效果；基床面淤積，造成沉放管節(jié)無法著床；對(duì)沉積物的擾動(dòng)，改變海水容重，影響已沉管節(jié)的抗浮安全；如果在碎石墊層基礎(chǔ)中夾有淤泥層，則在隧道運(yùn)營后，會(huì)因淤泥的固結(jié)變形導(dǎo)致沉管工后沉降過大及不均勻沉降超標(biāo)，在管段中產(chǎn)生較大彎矩，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致管段開裂。淤泥沉積使基槽深處水的比重增加，這會(huì)降低管段沉放位置上抗浮力的安全限度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種沉管隧道基床開挖后防止基床表面回淤的防淤系統(tǒng)，以及施工方法，使得安裝沉管前實(shí)現(xiàn)淤泥和基床的完全隔離，保證了基床的完整性，保證基床上無異物的出現(xiàn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的沉管隧道基床膠囊起浮式土工布覆蓋防淤系統(tǒng)，包括土工布自動(dòng)起浮裝置和覆蓋土工布專用船舶，所述土工布自動(dòng)起浮裝置包括土工布、氣囊，所述氣囊連接在土工布上，氣囊連接充氣管；所述覆蓋土工布專用船舶包括兩艘鋪排船，所述鋪排船的一端設(shè)置滑板。
[0006]作為一種改進(jìn)，所述土工布下方還設(shè)置防縮排布鋼管。
[0007]進(jìn)一步的，所述氣囊呈Z字形設(shè)置在土工布上，形成網(wǎng)格狀。
[0008]所述氣囊分別設(shè)置在土工布上方和下方。
[0009]所述滑板鉸接在船體上，所述船體上還設(shè)置支撐板，支撐板連接滑板。
[0010]一種沉管隧道基床膠囊起浮式土工布覆蓋防淤系統(tǒng)方法，包括下列步驟，
A、兩艘鋪排船對(duì)拉在基床上鋪設(shè)土工布自動(dòng)起浮裝置，將要鋪設(shè)的土工布自動(dòng)起浮裝置安裝在鋪排船上；
B、兩艘鋪排船放下滑板，并同步放下覆蓋土工布自動(dòng)起浮裝置，直至土工布自動(dòng)起浮裝置著地；
C、停止沉管錨泊一側(cè)的船，開始邊放布邊移動(dòng)另一艘專用船舶進(jìn)行土工布自動(dòng)起浮裝置的鋪設(shè)工作，保證正放排長度與移船距離一致，直至土工布自動(dòng)起浮裝置完全鋪好；
D、基床全部整平完成之后安裝沉管之前，將土工布自動(dòng)起浮裝置上的氣囊充氣，當(dāng)土工布自動(dòng)起浮裝置開始上浮時(shí)停止充氣，土工布自動(dòng)起浮裝置上浮的同時(shí)收緊提拉鋼絲繩使土工布自動(dòng)起浮裝置平穩(wěn)不偏位；
E、土工布自動(dòng)起浮裝置上浮至水面后，將土工布自動(dòng)起浮裝置拖離基床區(qū)域，清理淤泥，對(duì)氣囊放氣，收起。
[0011]在步驟D中，對(duì)將土工布自動(dòng)起浮裝置上的上層氣囊進(jìn)行充氣，形成網(wǎng)格。
[0012]在步驟E中，土工布自動(dòng)起浮裝置上浮至水面后，對(duì)土工布自動(dòng)起浮裝置上的下層氣囊進(jìn)行充氣。
[0013]在步驟B中，在土工布自動(dòng)起浮裝置上系上浮漂來檢測土工布自動(dòng)起浮裝置位置是否滿足要求，如著地位置與設(shè)計(jì)著地位置存在偏差，鋪排船提起土工布自動(dòng)起浮裝置調(diào)整位置。
[0014]通過超短基線進(jìn)行水下覆蓋土工布的鋪設(shè)定位。
[0015]土工布覆蓋法施工方案，將制作好的土工布通過鋪排船覆蓋在已整平好的基床上，使淤泥落在保護(hù)土工布上，沉管安裝前，通過對(duì)土工布上的膠囊充氣的方式把土工布和淤泥一起自動(dòng)浮起，實(shí)現(xiàn)了淤泥和基床的徹底隔絕，保護(hù)了基床的完整性。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]圖1是土工布自動(dòng)起浮裝置的平面布置示意圖。
[0018]圖2是土工布自動(dòng)起浮裝置的氣囊布置示意圖。
[0019]圖3是土工布自動(dòng)起浮裝置鋪設(shè)示意圖。
[0020]圖4是土工布自動(dòng)起浮裝置鋪設(shè)完成后的示意圖。
[0021]圖5是土工布自動(dòng)起浮裝置上浮前的狀態(tài)圖。
[0022]圖6是土工布自動(dòng)起浮裝置上浮過程中的狀態(tài)圖。
[0023]圖7是土工布自動(dòng)起浮裝置上浮至水面的狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的沉管隧道基床膠囊起浮式土工布覆蓋防淤系統(tǒng)，包括土工布自動(dòng)起浮裝置I和覆蓋土工布專用船舶，土工布自動(dòng)起浮裝置I包括土工布3、鋼絲繩4、氣囊5、防縮排布鋼管6。
[0025]如圖1所示，根據(jù)基床7的尺寸，選擇土工布鋪設(shè)平面尺寸暫定8000m2(200mX40m)，整塊鋪設(shè)。土工布采用底部加筋肋鋼絲繩4網(wǎng)格，鋼絲繩4設(shè)置在土工布3底部起支撐作用，尺寸初步擬定為2.5mX 4m,防縮排布鋼管6的間距為10米，上部鋪設(shè)土工布3與鋼絲繩4連接后直接盛放淤泥。
[0026]如圖2所示，在土工布3上方和下方分別布置Z字型(環(huán)形)氣囊5(選60cm直徑)，設(shè)置出氣口 8和進(jìn)氣口 9，形成網(wǎng)格狀，氣囊5連接安裝在船上的充氣管10，防淤排布鋪設(shè)時(shí)氣囊5處于真空壓縮狀態(tài)，等到淤泥沉積后沉管11安裝前清除淤泥時(shí)，可以通過對(duì)氣囊5充氣，使得氣囊5先形成網(wǎng)格狀，防止清淤土工布3在上浮過程中出現(xiàn)淤泥灑落現(xiàn)象。
[0027]如圖3所示，覆蓋土工布專用船舶包括兩艘鋪排船2，每艘船舶2安裝了兩臺(tái)克令吊，供吊裝使用，船上設(shè)錨機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)施。鋪排船2的一端設(shè)置滑板12，滑板12鉸接在鋪排船2上，鋪排船2上還設(shè)置支撐板13，支撐板13連接滑板12，支撐板13可以伸縮，通過支撐板13的伸縮來抬起或落下滑板12，支撐板13可以是液壓機(jī)構(gòu)等。鋪排船2上設(shè)置連接提拉鋼絲繩16的驅(qū)動(dòng)滾筒14和摩擦滾筒15。
[0028]本發(fā)明的沉管隧道基床膠囊起浮式土工布覆蓋防淤系統(tǒng)方法，包括下列步驟，
如圖3至圖7所示，施工時(shí)，用兩艘鋪排船2對(duì)拉鋪設(shè)土工布自動(dòng)起浮裝置I覆蓋于基床4上，確保不破壞沉管范圍內(nèi)的基床7。對(duì)拉鋪設(shè)施工是指兩艘鋪排船2施工拉住土工布自動(dòng)起浮裝置I從一端進(jìn)行鋪設(shè)，一艘位于已安沉管11 一側(cè)拋錨，另一艘鋪排船2拉住排布邊移船邊放排，共同完一幅土工布的鋪設(shè)。
[0029]如圖3所示，將已經(jīng)綁扎上鋼絲繩4網(wǎng)格的土工布吊至兩艘鋪排船滑板13上，此時(shí)上部膠囊5a和下部膠囊5b通過抽氣機(jī)將膠囊5抽至真空壓縮狀態(tài)，按常規(guī)方法展排結(jié)束后，既可以兩艘鋪排船同時(shí)卷排，又可以其中一艘鋪排船先將軟體排卷完，再放排輸送至另一艘鋪排船，此時(shí)一艘船放排，另一艘卷排，同步進(jìn)行。卷排時(shí)，應(yīng)提前根據(jù)各個(gè)鋪排船的平面位