一种顶推式最终接头接合腔排水方法

摘要

本发明涉及一种顶推式最终接头接合腔排水方法，属于沉管隧道施工技术领域，该排水方法包括以下步骤：在顶力顶推过程中，使第一接合腔因受挤压而产生的多余水排入对接管节的压载水箱中；在第一次水力压接过程中，使第一接合腔内位于第一穿舱管件以上部分的水排入对接管节的压载水箱中；通过已安装管节的压载泵将第一接合腔内剩余水全部排入已安装管节的压载水箱中，完成第二次水力压接；通过已安装管节的压载泵将第二接合腔内的水全部排入已安装管节的压载水箱中；将已安装管节的压载水箱中的水经排水口排出。该排水方法解决了大接合腔排水难的问题和接合腔远距离排水的问题，能够适用于顶推式最终接头，且适用于最终接头远离隧道出口的施工工况。

权利要求

1.一种顶推式最终接头接合腔排水方法，用于顶推式最终接头与对接管节对接时形成的第一接合腔和第二接合腔的排水，所述第一接合腔位于所述顶推式最终接头的顶进节段的封门与所述对接管节的端封门之间，所述第二接合腔位于所述顶推式最终接头的套筒的封门与所述顶进节段的封门之间，其特征在于，所述对接管节的端封门的上部预埋有第一穿舱管件、下部预埋有第二穿舱管件和第三穿舱管件，所述顶进节段的封门中预埋有第四穿舱管件，所述套筒的顶部开设有排水口；所述排水方法包括以下步骤：第一次排水管路连接：所述对接管节安装完成后，在所述对接管节的压载水箱与所述第一穿舱管件之间连接第一管路，在所述第一管路上自靠近所述端封门的一端至另一端依次安装排水阀和进气阀；在所述对接管节的压载水箱与所述第二穿舱管件之间连接第二管路，同时在所述第二管路上也安装排水阀；将所述对接管节前方至少一节已安装管节的压载水系统中压载水箱的进排水管路连接于所述第三穿舱管件；

第一接合腔排水：在利用顶推千斤顶顶推所述顶推式最终接头与所述对接管节对接的顶力顶推过程中，打开所述第二管路上安装的排水阀，以使所述第一接合腔因受挤压而产生的多余水排入所述对接管节的压载水箱中，直至所述顶推千斤顶的顶推力达到最大，关闭所述第二管路上安装的排水阀；打开所述第一管路上安装的排水阀，以使所述第一接合腔内位于所述第一穿舱管件以上部分的水排入所述对接管节的压载水箱中，关闭所述第一管路上安装的排水阀，完成第一次水力压接；打开所述第一管路上安装的进气阀，通过所述已安装管节的压载水系统中的压载泵将所述第一接合腔内剩余水经所述第三穿舱管件和所述进排水管路全部排入所述已安装管节的压载水箱中，完成第二次水力压接；

第二次排水管路连接：进入所述第一接合腔内，通过第三管路连接所述第三穿舱管件与所述第四穿舱管件，以使所述第二接合腔与所述已安装管节的压载水系统相连；

第二接合腔排水：通过所述已安装管节的压载水系统中的压载泵将所述第二接合腔内的水全部排入所述已安装管节的压载水箱中；

第三次排水管路连接：进入所述第二接合腔内，通过第四管路连接所述第四穿舱管件与所述排水口，以使所述已安装管节的压载水系统与所述排水口相连；

储存水外排：通过所述已安装管节的压载水系统中的压载泵将所述已安装管节的压载水箱中的水经所述排水口排出；

其中，所述第一次排水管路连接步骤中，所述第二管路上安装的排水阀包括自靠近所述端封门的一端至另一端依次安装第一排水阀和第二排水阀；所述第一次排水管路连接步骤中，还包括在所述第二管路上安装与所述第二排水阀并联的并联管路，在所述并联管路上自靠近所述第一排水阀的一端至另一端依次安装第三排水阀、压力表和第四排水阀；所述第一接合腔排水步骤中：在进行顶力顶推前，还包括打开所述第一排水阀和第三排水阀，以通过所述压力表监测所述第一接合腔的压力；在所述顶力顶推过程中，当所述压力表的数值增大至预设压力时，停止顶推并进行一次顶压排水，排水后继续进行顶力顶推，每当所述压力表的数值增大至预设压力时，均停止顶推并进行一次顶压排水，直至所述顶推千斤顶的顶推力达到最大；其中，所述顶压排水的具体步骤为：开启所述第二排水阀和第四排水阀，以使所述第一接合腔内的水排入所述对接管节的压载水箱中，当所述压力表的数值恢复至初始值时，关闭所述第二排水阀和第四排水阀；

所述第一次排水管路连接步骤中，所述第一管路上安装的排水阀包括自靠近所述端封门的一端至另一端依次安装的第五排水阀和第六排水阀；所述第一次水力压接过程中，排水时，所述第五排水阀直接开启至最大开度，所述第六排水阀逐步开启至最大开度。

2.根据权利要求1所述的顶推式最终接头接合腔排水方法，其特征在于，所述预设压力为所述顶力顶推过程初始时压力表数值的1% 2%。

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3.根据权利要求1所述的顶推式最终接头接合腔排水方法，其特征在于，所述第六排水阀逐步开启的具体步骤为：先将所述第六排水阀开启至最大开度的1/24，当所述对接管节端部的止水带被压缩2cm后，将所述第六排水阀开启至最大开度的1/12，当所述对接管节端部的止水带再被压缩2cm后，将所述第六排水阀开启至最大开度的1/6，当所述对接管节端部的止水带再被压缩2cm后，将所述第六排水阀开启至最大开度的1/3，当所述对接管节端部的止水带再被压缩2cm后，将所述第六排水阀开启至最大开度。

4.根据权利要求1所述的顶推式最终接头接合腔排水方法，其特征在于，在将所述已安装管节压载水系统中压载水箱的进排水管路连接于所述第三穿舱管件前，排空所述已安装管节的压载水箱内的水。

5.根据权利要求4所述的顶推式最终接头接合腔排水方法，其特征在于，在排空所述已安装管节压载水箱内的水之前，对所述已安装管节进行回填，以固定所述已安装管节。

说明书

一种顶推式最终接头接合腔排水方法

技术领域

[0001] 本发明属于沉管隧道施工技术领域，尤其涉及一种顶推式最终接头接合腔排水方法。

背景技术

[0002] 沉管隧道最终接头是沉管隧道建设的关键，现阶段我国正在建设的某海底隧道最终接头首次采用了顶推式最终接头，通过水力压接实现最终接头与对接管节之间的对接。对接施工时，在最终接头的套筒位置安装顶推千斤顶，将顶进节段顶推至贴合对接管节，顶进节段的端面与对接管节尾端端面设置的GINA止水带接触，使顶进节段内部的封门与对接管节尾端的端封门之间形成第一接合腔，同时顶进节段内部的封门与套筒内设置的封门之间形成第二接合腔，通过海水进入第二接合腔产生的水压，实现对顶进节段与对接管节之间的水力压接。

[0003] 采用顶推式最终接头进行对接施工时，形成的第一接合腔和第二接合腔均需要排水，其中，第一接合腔的积水量在900t左右，第二接合腔的积水量在1100t左右，两个接合腔的总积水量大于现有工程中采用的普通最终接头接合腔的积水量。参见中国发明专利CN107700536A，现有最终接头接合腔排水时，通常是先将接合腔内的水排至与最终接头对接的接头管节内的储水箱中，再将储水箱中的水抽出至距离最终接头最近的沉管隧道出口排出。然而，由于顶推式最终接头的两个接合腔的总积水量大，接头管节内的储水箱不足以满足两个接合腔的排水需要，若将接头管节内的储水箱排空，则会使接头管节的负浮力无法满足施工要求，同时，该海底隧道工程中，顶推式最终接头及其对接的对接管节均距离隧道出口较远，无法向外排水，因而，现有最终接头接合腔排水方法无法满足该海底隧道工程顶推式最终接头接合腔排水施工需求。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种顶推式最终接头接合腔排水方法，其解决了大接合腔排水难的问题和接合腔远距离排水的问题，能够适用于顶推式最终接头，且适用于最终接头远离隧道出口的施工工况。

[0005] 本发明提供一种顶推式最终接头接合腔排水方法，用于顶推式最终接头与对接管节对接时形成的第一接合腔和第二接合腔的排水，第一接合腔位于顶推式最终接头的顶进节段的封门与对接管节的端封门之间，第二接合腔位于顶推式最终接头的套筒的封门与顶进节段的封门之间，对接管节的端封门的上部预埋有第一穿舱管件、下部预埋有第二穿舱管件和第三穿舱管件，顶进节段的封门中预埋有第四穿舱管件，套筒的顶部开设有排水口；该排水方法包括以下步骤：

[0006] 第一次排水管路连接：对接管节安装完成后，在对接管节的压载水箱与第一穿舱管件之间连接第一管路，在第一管路上自靠近端封门的一端至另一端依次安装排水阀和进气阀；在对接管节的压载水箱与第二穿舱管件之间连接第二管路，同时在第二管路上也安装排水阀；将对接管节前方至少一节已安装管节的压载水系统中压载水箱的进排水管路连接于第三穿舱管件；

[0007] 第一接合腔排水：在利用顶推千斤顶顶推顶推式最终接头与对接管节对接的顶力顶推过程中，打开第二管路上安装的排水阀，以使第一接合腔因受挤压而产生的多余水排入对接管节的压载水箱中，直至顶推千斤顶的顶推力达到最大，关闭第二管路上安装的排水阀；打开第一管路上安装的排水阀，以使第一接合腔内位于第一穿舱管件以上部分的水排入对接管节的压载水箱中，关闭第一管路上安装的排水阀，完成第一次水力压接；打开第一管路上安装的进气阀，通过已安装管节的压载水系统中的压载泵将第一接合腔内剩余水经第三穿舱管件和进排水管路全部排入已安装管节的压载水箱中，完成第二次水力压接；

[0008] 第二次排水管路连接：进入第一接合腔内，通过第三管路连接第三穿舱管件与第四穿舱管件，以使第二接合腔与已安装管节的压载水系统相连；

[0009] 第二接合腔排水：通过已安装管节的压载水系统中的压载泵将第二接合腔内的水全部排入已安装管节的压载水箱中；

[0010] 第三次排水管路连接：进入第二接合腔内，通过第四管路连接第四穿舱管件与排水口，以使已安装管节的压载水系统与排水口相连；

[0011] 储存水外排：通过已安装管节的压载水系统中的压载泵将已安装管节的压载水箱中的水经排水口排出。

[0012] 在其中一些实施例中，第一次排水管路连接步骤中，第二管路上安装的排水阀包括自靠近端封门的一端至另一端依次安装第一排水阀和第二排水阀；第一次排水管路连接步骤中，还包括在第二管路上安装与第二排水阀并联的并联管路，在并联管路上自靠近第一排水阀的一端至另一端依次安装第三排水阀、压力表和第四排水阀；第一接合腔排水步骤中：在进行顶力顶推前，还包括打开第一排水阀和第三排水阀，以通过压力表监测第一接合腔的压力；在顶力顶推过程中，当压力表的数值增大至预设压力时，停止顶推并进行一次顶压排水，排水后继续进行顶力顶推，每当压力表的数值增大至预设压力时，均停止顶推并进行一次顶压排水，直至顶推千斤顶的顶推力达到最大；其中，顶压排水的具体步骤为：开启第二排水阀和第四排水阀，以使第一接合腔内的水排入对接管节的压载水箱中，当压力表的数值恢复至初始值时，关闭第二排水阀和第四排水阀。

[0013] 在其中一些实施例中，预设压力为顶力顶推过程初始时压力表数值的1% 2%。~

[0014] 在其中一些实施例中，第一次排水管路连接步骤中，第一管路上安装的排水阀包括自靠近端封门的一端至另一端依次安装的第五排水阀和第六排水阀；第一次水力压接过程中，排水时，第五排水阀直接开启至最大开度，第六排水阀逐步开启至最大开度。

[0015] 在其中一些实施例中，第六排水阀逐步开启的具体步骤为：先将第六排水阀开启至最大开度的1/24，当对接管节端部的止水带被压缩2cm后，将第六排水阀开启至最大开度的1/12，当对接管节端部的止水带再被压缩2cm后，将第六排水阀开启至最大开度的1/6，当对接管节端部的止水带再被压缩2cm后，将第六排水阀开启至最大开度的1/3，当对接管节端部的止水带再被压缩2cm后，将第六排水阀开启至最大开度。

[0016] 在其中一些实施例中，在将已安装管节压载水系统中压载水箱的进排水管路连接于第三穿舱管件前，排空已安装管节的压载水箱内的水。

[0017] 在其中一些实施例中，在排空已安装管节压载水箱内的水之前，对已安装管节进行回填，以固定已安装管节。

[0018] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

[0019] 1、本发明提供的顶推式最终接头接合腔排水方法，利用对接管节的压载水箱承载顶推式最终接头在顶力推顶过程和第一次水力压接过程中第一接合腔排出的少量水，第一接合腔内剩余的大量积水通过对接管节前方已安装管节的压载泵抽出至已安装管节的压载水箱中储存，第二接合腔内的大量积水也通过对接管节前方已安装管节的压载泵抽出至已安装管节的压载水箱中储存，在第一接合腔和第二接合腔均排空水后，再通过顶推式最终接头套筒顶部开设的排水口实现已安装管节的压载水箱中储存水的外排，能够满足顶推式最终接头的大接合腔排水需要，且解决了接合腔远距离排水的问题；

[0020] 2、本发明提供的顶推式最终接头接合腔排水方法中，采用的水箱及泵均为管节中已安装的压载水系统中的压载水箱和压载泵，仅需要进行简单的管路连接即可完成排水作业，施工成本低，且施工效率高、工期安排紧凑。

附图说明

[0021] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0022] 图1为本发明顶推式最终接头接合腔排水方法一个实施例中第一次排水管路连接后对接管节的结构示意图；

[0023] 图2为图1中A处的局部放大图；

[0024] 图3为本发明顶推式最终接头接合腔排水方法一个实施例中第一接合腔排水步骤中顶力顶推时排水过程的示意图；

[0025] 图4为本发明顶推式最终接头接合腔排水方法一个实施例中第一接合腔排水步骤中第一次水力压接时排水过程的示意图；

[0026] 图5为本发明顶推式最终接头接合腔排水方法一个实施例中第一接合腔排水步骤中第二次水力压接时排水过程的示意图；

[0027] 图6为本发明顶推式最终接头接合腔排水方法一个实施例中第二接合腔排水过程的示意图；

[0028] 图7为本发明顶推式最终接头接合腔排水方法一个实施例中储存水外排过程的示意图。

[0029] 图中：

[0030] 1、顶推式最终接头；101、顶进节段；102、套筒；2、对接管节；201、对接管节的压载水箱；3、第一接合腔；4、第二接合腔；5、第一穿舱管件；6、第二穿舱管件；7、第三穿舱管件；8、第四穿舱管件；9、第一管路；10、第二管路；11、并联管路；12、第一排水阀；13、第二排水阀；14、第三排水阀；15、压力表；16、第四排水阀；17、第五排水阀；18、第六排水阀；19、进气阀；20、已安装管节；2001、已安装管节的压载水箱；2002、压载泵；2003、进排水管路；21、第三管路；22、第四管路；23、排水口。

具体实施方式

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

[0033] 术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

[0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0035] 如图1‑图7所示，本发明实施例提供了一种顶推式最终接头接合腔排水方法，用于顶推式最终接头1与对接管节2对接时形成的第一接合腔3和第二接合腔4的排水，第一接合腔3位于顶推式最终接头1的顶进节段101的封门与对接管节2的端封门之间，第二接合腔4位于顶推式最终接头1的套筒102的封门与顶进节段101的封门之间，对接管节2的端封门的上部预埋有第一穿舱管件5、下部预埋有第二穿舱管件6和第三穿舱管件7，顶进节段101的封门中预埋有第四穿舱管件8，套筒102的顶部开设有排水口23，排水方法包括以下步骤：

[0036] S1第一次排水管路连接：对接管节2安装完成后，在对接管节的压载水箱201与第一穿舱管件5之间连接第一管路9，在第一管路9上自靠近端封门的一端至另一端依次安装排水阀和进气阀19；在对接管节的压载水箱201与第二穿舱管件6之间连接第二管路10，同时在第二管路10上也安装排水阀；将对接管节2前方至少一节已安装管节的压载水箱2001的进排水管路2003连接于第三穿舱管件7；

[0037] S2第一接合腔排水：在利用顶推千斤顶顶推顶推式最终接头1与对接管节2对接的顶力顶推过程中，打开第二管路10上安装的排水阀，以使第一接合腔3因受挤压而产生的多余水排入对接管节的压载水箱201中，直至顶推千斤顶的顶推力达到最大，关闭第二管路10上安装的排水阀；打开第一管路9上安装的排水阀，以使第一接合腔3内位于第一穿舱管件5以上部分的水排入对接管节的压载水箱201中，关闭第一管路9上安装的排水阀，完成第一次水力压接；打开第一管路9上安装的进气阀19，通过已安装管节20的压载水系统中的压载泵2002将第一接合腔3内剩余水经第三穿舱管件7和进排水管路2003全部排入已安装管节的压载水箱2001中，完成第二次水力压接；

[0038] S3第二次排水管路连接：进入第一接合腔3内，通过第三管路21连接第三穿舱管件7与第四穿舱管件8，以使第二接合腔4与已安装管节20的压载水系统相连。

[0039] S4第二接合腔4排水：通过已安装管节20的压载泵2002将第二接合腔4内的水全部排入已安装管节的压载水箱2001中；

[0040] S5第三次排水管路连接：进入第二接合腔4内，通过第四管路22连接第四穿舱管件8与排水口23，以使已安装管节20的压载水系统与排水口23相连；

[0041] S6储存水外排：通过已安装管节20的压载泵2002将已安装管节的压载水箱2001中的水经排水口23排出。

[0042] 上述顶推式最终接头接合腔排水方法中，需要说明的是，本实施例为某海底隧道顶推式最终接头接合腔排水的实例，对接管节2为第18节管节，选择的已安装管节20具体为第18节管节前方的第16节管节。还需要说明的是，对接管节的压载水箱201和已安装管节的压载水箱2001均为管节沉放时所采用的压载水系统中的压载水箱，无需另外设置；已安装管节20的压载泵2002为管节沉放时所采用的压载水系统中的压载泵2002，无需另外设置。

[0043] 上述顶推式最终接头接合腔排水方法，利用对接管节的压载水箱201承载顶推式最终接头1在顶力推顶过程和第一次水力压接过程中第一接合腔3排出的少量水，第一接合腔3内剩余的大量积水通过对接管节2前方已安装管节20的压载泵2002抽出至已安装管节的压载水箱2001中储存，第二接合腔4内的大量积水也通过对接管节2前方已安装管节20的压载泵2002抽出至已安装管节的压载水箱2001中储存，在第一接合腔3和第二接合腔4均排空水后，再通过顶推式最终接头1套筒102顶部开设的排水口23实现已安装管节的压载水箱2001中储存水的外排，能够满足顶推式最终接头1的大接合腔排水需要，且解决了接合腔远距离排水的问题。而且，上述顶推式最终接头接合腔排水方法中，采用的水箱及泵均为管节中已安装的压载水系统中的压载水箱和压载泵，仅需要进行简单的管路连接即可完成排水作业，施工成本低，且施工效率高、工期安排紧凑。

[0044] 在一些实施例中，如图2所示，第一次排水管路连接步骤中，第二管路10上安装的排水阀包括自靠近端封门的一端至另一端依次安装第一排水阀12和第二排水阀13；第一次排水管路连接步骤中，还包括在第二管路10上安装与第二排水阀13并联的并联管路11，在并联管路11上自靠近第一排水阀12的一端至另一端依次安装第三排水阀14、压力表15和第四排水阀16；第一接合腔3排水步骤中：在进行顶力顶推前，还包括打开第一排水阀12和第三排水阀14，以通过压力表15监测第一接合腔3的压力；在顶力顶推过程中，当压力表15的数值增大至预设压力时，停止顶推并进行一次顶压排水，排水后继续进行顶力顶推，每当压力表15的数值增大至预设压力时，均停止顶推并进行一次顶压排水，直至顶推千斤顶的顶推力达到最大；其中，顶压排水的具体步骤为：开启第二排水阀13和第四排水阀16，以使第一接合腔3内的水排入对接管节的压载水箱201中，当压力表15的数值恢复至初始值时，关闭第二排水阀13和第四排水阀16。通过设置的压力表15实时监测第一接合腔3内的压力，同时通过第一排水阀12、第二排水阀13、第三排水阀14和第四排水阀16的配合，实现顶压排水，能够有效避免在顶力顶推过程中排出过多的水，影响后续水力压接。优选的，预设压力为顶力顶推过程初始时压力表15数值的1% 2%。若预设压力过高，则可能造成顶推千斤顶的~损坏；若预设压力过低，则排水阀操作频繁，排水时间过长。

[0045] 在一些实施例中，如图2所示，第一次排水管路连接步骤中，第一管路9上安装的排水阀包括自靠近端封门的一端至另一端依次安装的第五排水阀17和第六排水阀18；第一次水力压接过程中，排水时，第五排水阀17直接开启至最大开度，第六排水阀18逐步开启至最大开度。在第一次水力压接过程中，通过第五排水阀17全开、第六排水阀18逐步开启的方式，能够实现前期缓慢排水、后期快速排水的排水效果，使水力压接的作用力呈现逐步增加的效果，避免在水力压接前期产生较大的作用力而导致管节损坏。优选的，第六排水阀18逐步开启的具体步骤为：先将第六排水阀18开启至最大开度的1/24，当对接管节2端部的止水带被压缩2cm后，将第六排水阀18开启至最大开度的1/12，当对接管节2端部的止水带再被压缩2cm后，将第六排水阀18开启至最大开度的1/6，当对接管节2端部的止水带再被压缩2cm后，将第六排水阀18开启至最大开度的1/3，当对接管节2端部的止水带再被压缩2cm后，将第六排水阀18开启至最大开度。

[0046] 还需要说明的是，在将已安装管节的压载水箱2001的进排水管路2003连接于第三穿舱管件7前，排空已安装管节的压载水箱2001内的水，以供后续第一接合腔3和第二接合腔4排水使用。在排空已安装管节的压载水箱2001内的水之前，需要对已安装管节20进行回填，以固定已安装管节20，使已安装管节20的负浮力满足施工要求。

[0047] 最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0048] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。