一种用于深水区域顶管取水的结构体系及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于深水区域顶管取水的结构体系及其施工方法，属于河道取水工程技术领域，其技术方案要点是，包括工作平台、固定机构、垂直取水管和顶管，通过支撑机构、平面安装机构和施工作业平台共同形成一安全稳的作业平台，其具有较大的空间刚度，能保证在深水环境下水流冲击及偶然船只撞击下结构的稳定性，有效提高了深水区域顶管垂直取水施工的安全可靠性，为深水区域取水工程的安全施工提供参考借鉴，其作业平台为后续钢套管及垂直取水管的施工提供一个稳定可靠施工环境，使得本发明专利技术可在干燥环境下进行顶管与垂直取水管的连接，可为深水顶管取水工程提供参考。可为深水顶管取水工程提供参考。可为深水顶管取水工程提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种用于深水区域顶管取水的结构体系及其施工方法


[0001]本专利技术涉及河道取水工程
，特别涉及一种用于深水区域顶管取水的结构体系及其施工方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的高速发展和城市化建设的大力推进，城镇水资源供应存在较大缺口，促使我国长距离引水工程建设迅猛发展。顶管施工作为一种非开挖铺设地下管线施工技术，在长距离引水工程中发挥着重要作用。采用顶管方式进行长距离引水施工，其核心关键技术在于取水头部的处理。为了实现顶管引水，需要在取水头部设置垂直引水管，并将其与在地层以下的顶管进行连通，从而将垂直取水管内水源引流至地层以下顶管内。由于垂直引水管与顶管的连接施工位于水下环境，因此，如何保证连接施工的准确与安全是长距离顶管引水工程需要重点考虑的问题。尤其是当取水点位于长江、珠江等水深大、流速快、河床地层情况及水面通航环境复杂的河道时，取水头部的安全可靠施工是影响整体工程成功与否的控制因素。
[0003]在目前工程实践中，常见的顶管取水点多位于水库、湖泊等静水环境或者水深较浅、水流速度较慢的河道内，而在长江等深水河道上进行引水施工的工程案例较少，相应工程经验及施工方法还较为欠缺，其不仅需要解决深水区域取水管与顶管对接问题，还需要保证在水流冲击及船只偶然撞击下的施工平台安全问题，施工困难较大。文献[1]报道了安徽省池州市长江引水工程案例，但其取水头部位于长江堤岸附近，水深较浅，水流速度较慢，且采用的是横向顶管取水设计方案，不存在取水管与顶管对接问题。专利《顶管垂直取水方法》（CN201010615181.0）基于某实际工程案例介绍了一种在长江中顶管垂直取水方法，但该专利只对取水流程作了介绍，并未给出顶管取水的结构体系布置方式，不利于实际工程参考及应用。
[0004]因此，针对上述不足之处，需要设计一种用于深水区域顶管取水的结构体系，并提出相应的工作方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种用于深水区域顶管取水的结构体系及其施工方法，其通过支撑机构、平面安装机构和施工作业平台的搭建，形成一安全稳定的作业平台，用于钢套筒及垂直取水管的安装施工，达到满足深水区域水流冲刷、船只偶然撞击下的结构安全的目的，并起到止水隔水效果，有利于垂直取水管与顶管的顺利连接。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于深水区域顶管取水的结构体系，其特征在于，包括：沉放在预定水域内并安装在河床上的工作平台；设置在工作平台上且一端插入预定河床深度的固定机构；
安装在固定机构内的垂直取水管；埋设在河床内的顶管，所述顶管穿过所述固定机构且一端通过直角接头与所述垂直取水管连接。
[0007]进一步的，所述工作平台包括固定在河床内的支撑机构、连接在支撑机构上的平面安装机构和固定在最顶层的平面安装机构上的施工作业平台。
[0008]进一步的，所述支撑机构包括多根竖直方向上平行的支撑桩架，所述支撑桩架由多根第一桩架钢管焊接连接形成，所述支撑桩架固定在河床内。
[0009]进一步的，所述平面安装机构为可拆卸结构，其包括多根竖直方向上平行的第二桩架钢管，所述第二桩架钢管端部与支撑桩架端部之间通过法兰连接板及螺栓连接固定，所述第二桩架钢管侧壁之间通过主钢横梁及次钢横梁焊接连接固定。
[0010]进一步的，所述施工作业平台包括焊接固定在最顶层的平面安装机构上的平台钢板，所述平台钢板的外围安装有防护围栏。
[0011]进一步的，所述固定机构包括插接在河床内的钢套管，所述钢套管位于河床内的部分的外周设置有高压旋喷产生的水泥加固体，所述垂直取水管安装固定在钢套管的内部。
[0012]一种用于深水区域顶管取水的结构体系的施工方法，其特征在于，所述施工方法步骤如下：S1、支撑桩架的沉桩施工、第二桩架钢管和支撑桩架的连接施工及钢套管的下沉施工；S2、平面安装机构的安装焊接及施工作业平台的搭设；S3、对相应地层进行水泥高压旋喷加固及钢套管内土体开挖；S4、顶管的顶进施工、垂直取水管的安装施工及顶管与垂直取水管的连通施工；S5、施工作业平台和平面安装机构的拆卸、钢套管切割及抛石保护层的施工、钢套管内混凝土填充施工。
[0013]综上，本专利技术具有以下有益效果：1. 本专利技术提出的由支撑机构、平面安装机构和施工作业平台共同形成一安全稳定的作业平台，其具有较大的空间刚度，能保证在深水环境下水流冲击及偶然船只撞击下结构的稳定性，有效提高了深水区域顶管垂直取水施工的安全可靠性，为深水区域取水工程的安全施工提供参考借鉴；2. 本专利技术提出的作业平台为后续钢套管及垂直取水管的施工提供一个稳定可靠施工环境，使得本专利技术可在干燥环境下进行顶管与垂直取水管的连接，可为深水顶管取水工程提供参考；3.本专利技术构造简单，所用零部件加工简便且辅助设施技术成熟，具备较高的可行性。
附图说明
[0014]图1为一种用于深水区域顶管取水的结构体系的主视图；图2为一种用于深水区域顶管取水的结构体系中两个第二桩架钢管之间的连接主视图；
图3为一种用于深水区域顶管取水的结构体系中两个第二桩架钢管之间的连接俯视图；图4为一种用于深水区域顶管取水的结构体系中主钢横梁与第二桩架钢管之间的连接示意图；图5为一种用于深水区域顶管取水的结构体系中次钢横梁与第二桩架钢管之间的连接示意图；图6为一种用于深水区域顶管取水的结构体系中水泥加固体的范围俯视图；图中：1
‑
顶管；2
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垂直取水管；3
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钢套管；4
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直角接头；5
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填芯混凝土；6
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第二桩架钢管；7
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主钢横梁；8
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钢拉索；9
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平台钢板；10
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防护围栏；11
‑
水泥加固体；12
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抛石防护层；13
‑
法兰连接板；14
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螺栓；15
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连接板；16
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次钢横梁；17
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支撑桩架。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]请参阅图1至图6，一种用于深水区域顶管取水的结构体系，其包括工作平台、固定机构、垂直取水管2和顶管1。
[0017]工作平台包括固定在河床内的支撑机构、连接在支撑机构上的平面安装机构和固定在最顶层的平面安装机构上的施工作业平台；支撑机构由8根竖直方向上平行的支撑桩架17组合形成，且每根支撑桩架17由多根第一桩架钢管的端部相互焊接连接形成，其第一桩架钢管的数量由支撑桩架17所需要下沉的距离所决定，通过焊接连接以保证在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于深水区域顶管取水的结构体系，其特征在于，包括：沉放在预定水域内并安装在河床上的工作平台；设置在工作平台上且一端插入预定河床深度的固定机构；安装在固定机构内的垂直取水管（2）；埋设在河床内的顶管（1），所述顶管（1）穿过所述固定机构且一端通过直角接头（4）与所述垂直取水管（2）连接。2.根据权利要求1所述的一种用于深水区域顶管取水的结构体系，其特征在于：所述工作平台包括固定在河床内的支撑机构、连接在支撑机构上的平面安装机构和固定在最顶层的平面安装机构上的施工作业平台。3.根据权利要求2所述的一种用于深水区域顶管取水的结构体系，其特征在于：所述支撑机构包括多根竖直方向上平行的支撑桩架（17），所述支撑桩架（17）由多根第一桩架钢管焊接连接形成，所述支撑桩架（17）固定在河床内。4.根据权利要求3所述的一种用于深水区域顶管取水的结构体系，其特征在于：所述平面安装机构为可拆卸结构，其包括多根竖直方向上平行的第二桩架钢管（6），所述第二桩架钢管（6）端部与支撑桩架（17）端部之间通过法兰连接板（13）及螺栓（14）连接固定，所述第二桩架钢管（6）侧壁之间通过主钢横梁（7）及次钢横梁（16...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安辉，罗如平，柳黎鑫，倪娇娇，赵亮，庄桂成，陈豪，施发杰，袁灯，张艳芳，朱碧堂，
申请(专利权)人：中建安装集团有限公司华东交通大学，
类型：发明
国别省市：