一种水下沉管系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水下沉管系统，包括组装式的沉管、调节管座、取水头、横梁、立桩、哈夫，所述取水头的基座采用钢模框浇注水下砼固定，所述横梁通过桩帽设置在立桩上，所述横梁上设置有一对调节管座，所述调节管座顶面为弧形面，所述沉管放置在一对调节管座上，所述沉管上套设有抱箍，所述抱箍的两端连接在横梁上对沉管进行固定，所述沉管之间通过哈夫连接，所述哈夫中部向上拱起形成鼓式哈夫，所述哈夫分为上哈夫和下哈夫。本发明专利技术中的水下沉管系统将整体式的桩帽与横梁结构改成组装式部件，降低了潜水员水下作业的劳动强度，提高对接精度，保证了桩帽和横梁的安装质量。保证了桩帽和横梁的安装质量。保证了桩帽和横梁的安装质量。

【技术实现步骤摘要】
一种水下沉管系统及其施工方法


[0001]本专利技术涉及沉管
，具体为一种水下沉管系统及其施工方法。

技术介绍

[0002]电厂、自来水厂等取水系统通常采用自流引水方式，取水经由取水头上部进水窗进入，从底部的出水管，经由沉管段、顶管段、进入循泵房前池内。
[0003]随着取水规模的不断增大，顶管、取水头及沉管直径与单件重量越来越大，水下作业时，由于水的浮力和阻力的作用使得潜水员操作笨拙，劳动强度高、动作缓慢，定位控制难度骤增，成为重大的技术难题。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种水下沉管系统及其施工方法，解决现有沉管为整体式，水下作业劳动强度大，安装困难的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种水下沉管系统，包括组装式的沉管、调节管座、取水头、横梁、立桩、哈夫，所述取水头的基座采用钢模框浇注水下砼固定，所述横梁通过桩帽设置在立桩上，所述横梁上设置有一对调节管座，所述调节管座顶面为弧形面，所述沉管放置在一对调节管座上，所述沉管上套设有抱箍，所述抱箍的两端连接在横梁上对沉管进行固定，所述沉管之间通过哈夫连接，所述哈夫中部向上拱起形成鼓式哈夫，所述哈夫分为上哈夫和下哈夫，所述上哈夫和下哈夫之间通过螺栓连接。
[0006]优选的，所述哈夫和沉管之间设置有管型橡胶圈。
[0007]优选的，所述管型橡胶圈采用钢筋固定。
[0008]优选的，所述哈夫上开设有若干螺栓孔。
[0009]优选的，所述哈夫外包裹有模袋布。
[0010]还涉及一种水下沉管系统的施工方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1、制作三维沉管仿真模型按照同比例缩放制作沉管三维仿真模型，利用模型管段布置吊点进行试吊，复核确定沉管起吊后的平衡姿态，使得沉管起吊后不扭转变位；依照模型直观地对潜水员水下作业顺序、操作空间、安装找正控制、固定件安装紧固要求、安全防护措施进行讲解交底；S2、沉管基槽开挖：将基槽开挖平面图导入挖泥船GPS卫星定位系统软件，抓斗式挖泥船挖土，开口式泥驳船抛土至海事部门指定的深泓区域；按照设计安全稳定坡比开挖，随时纠偏避免超挖欠挖，开挖过程中要结合回淤情况适当留有富裕度，满足潜水员水下作业空间要求；S3、钢管桩打设：打桩船GPS先初步定位，然后喂桩，做垂直度检查，同时全站仪和经纬仪交会测量精确定位，定位完成后打设钢管桩，最后水平仪控制钢管桩顶部高程；S4、取水头安装：在地面安装连接管端下哈夫，取水头顶部设置高于水面的标志
杆；起吊后调整取水头平直；浮吊自行，GPS初步定位，全站仪和经纬仪精确控制标志杆轴线；潜水员水下检查核对，双向轴线位置偏差不大于
±
50mm；S5、桩帽、横梁、调节管座安装：搁置横梁的两桩桩帽安装时，需控制顶部连接钢板方向在一条连线上，并垂直于沉管轴线；横梁吊装前将左右调节管座临时固定在横梁上，左右调节管座间的尺寸比安装图纸尺寸大200mm～300mm；横梁吊装时在地面上架设经纬仪控制安放轴线位置，指挥潜水员水下移动横梁，使经纬仪十字丝和横梁的吊钩铅垂线吻合；横梁就位后桩帽和横梁用螺栓连接固定，拧紧双螺母；S7、沉管、哈夫、抱箍安装：1）哈夫试拼校准螺孔，安装固定管型橡胶圈，上哈夫和下哈夫组对完成后用油漆标识清晰；2）下哈夫与沉管端部连接固定时，螺栓孔位置应设置止水防渗漏；3）沉管采用500吨浮吊吊装，需要有三个独立的吊钩；4）沉管上三个吊点应分别使用单独的吊钩，便于调整沉管姿态；5）起吊离地后调整管道轴线、高差和三维模型姿态保持一致；6）浮吊自行，GPS初步定位；7）地面安设两台经纬仪分别控制两端轴线；8）沉管两端设置拉绳用以拉动调整管道，使其与轴线方向吻合；9）当沉管下沉距设计高程500mm时，潜水员核查管口对接情况，确认正确后，将沉管搁置在横梁上；10）潜水员逐个移动左右调节管座，使其完全贴紧管身并紧固螺栓，固定后拆除起吊钢索；11）安装上哈夫和抱箍；S7、模袋布加工长度、宽度大于哈夫尺寸；模袋布的四边事先穿设尼龙绳，用两根直径50mm的钢管导引模袋布沉入水中挂到哈夫两侧，潜水员水下抽掉钢管理顺模袋布后，扣紧全部尼龙绳；S8、取水头底座钢模框内水下混凝土浇注时，混凝土导管应始终保持插入在混凝土内，导管应连续缓慢移动，导管插入、浇注高程由潜水员控制；水下施工作业完成后，对取水头、沉管、岸坡进行回填保护。
[0011]优选的，所述S8中，通常采取的保护措施有：铺设土工布软体排、抛填碎石、抛填袋装土、抛填块石。
[0012]本专利技术的有益效果在于：1、建立可视化信息模型依据施工图纸，利用BIM技术绘制三维沉管可视化信息模型，精确计算部件加工数量和尺寸，并直观的对作业人员进行部件加工制作、水下操作要领等安全技术交底，使事前策划准备更加直观和贴近实际，提高了安全、质量保障能力。
[0013]2、水下基槽开挖自带GPS定位系统的抓斗式挖泥船定位准确、便捷，有效防止了偏挖和超挖，极大地提高了工作效率、降低了成本。
[0014]3、测量控制平面控制采用全站仪和经纬仪地面交会法精确控制沉桩、沉管和取水头定位，高程控制采用水准仪控制桩顶高程，确保部件水下安装精度。
[0015]4、优化桩帽和横梁将整体式的桩帽与横梁结构改成组装式部件，降低了潜水员水下作业的劳动强度，提高对接精度，有效地保证了桩帽和横梁的安装质量。
[0016]5、优化调节管座和抱箍采用调节管座与沉管分开制作并增加独立式抱箍，解决了调节管座与沉管整体制作拼接场地大、平台搭设要求高、管口空间对接难度大的难题。
[0017]6、优化哈夫采用鼓式哈夫替代原设计图纸平式哈夫，消除了因管道间的微小错口、轴线偏差带来的管道连接困难，提高了管道对接接头质量。
[0018]7、增加模袋布防渗采用模袋布完全包裹哈夫，进一步提高了哈夫接头的严密性，以防渗透。
[0019]8、适用范围广适用于电厂、自来水厂等所有取水工程水下沉管施工，包括直沉管、斜沉管以及三维立体空间变化沉管的水下对接安装。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术实施例提供的一种水下沉管系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种水下沉管系统调节管座的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种水下沉管系统哈夫的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种水下沉管系统的施工方法的流程图。
[0022]附图标记说明：1、一号沉管；2、二号沉管；3、三号沉管；4、四号沉管；5、五号沉管；6、六号沉管；7、七号沉管；8、下哈夫；9、上哈夫；10、水下砼；11、抱箍；12、横梁；13、桩帽；14、调节管座；15、管形橡胶圈；16、钢筋。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下沉管系统，其特征在于，包括组装式的沉管、调节管座、取水头、横梁、立桩、哈夫，所述取水头的基座采用钢模框浇注水下砼固定，所述横梁通过桩帽设置在立桩上，所述横梁上设置有一对调节管座，所述调节管座顶面为弧形面，所述沉管放置在一对调节管座上，所述沉管上套设有抱箍，所述抱箍的两端连接在横梁上对沉管进行固定，所述沉管之间通过哈夫连接，所述哈夫中部向上拱起形成鼓式哈夫，所述哈夫分为上哈夫和下哈夫，所述上哈夫和下哈夫之间通过螺栓连接。2.如权利要求1所述的一种水下沉管系统，其特征在于，所述哈夫和沉管之间设置有管型橡胶圈。3.如权利要求1所述的一种水下沉管系统，其特征在于，所述管型橡胶圈采用钢筋固定。4.如权利要求1所述的一种水下沉管系统，其特征在于，所述哈夫上开设有若干螺栓孔。5.如权利要求1所述的一种水下沉管系统，其特征在于，所述哈夫外包裹有模袋布。6.一种水下沉管系统的施工方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1、制作三维沉管仿真模型按照同比例缩放制作沉管三维仿真模型，利用模型管段布置吊点进行试吊，复核确定沉管起吊后的平衡姿态，使得沉管起吊后不扭转变位；依照模型直观地对潜水员水下作业顺序、操作空间、安装找正控制、固定件安装紧固要求、安全防护措施进行讲解交底；S2、沉管基槽开挖：将基槽开挖平面图导入挖泥船GPS卫星定位系统软件，抓斗式挖泥船挖土，开口式泥驳船抛土至海事部门指定的深泓区域；按照设计安全稳定坡比开挖，随时纠偏避免超挖欠挖，开挖过程中要结合回淤情况适当留有富裕度，满足潜水员水下作业空间要求；S3、钢管桩打设：打桩船GPS先初步定位，然后喂桩，做垂直度检查，同时全站仪和经纬仪交会测量精确定位，定位完成后打设钢管桩，最后水平仪控制钢管桩顶部高程；S4、取水头安装：在地面安装连接管端下哈夫，取水头顶部设置高于水面的标志杆；起吊后调整取水头平直；浮吊自行，GPS初步定位，全站仪和经纬仪精确控制标志杆轴线；潜水员...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏国春，李凤高，徐元龙，徐洪良，李壮壮，陈玥琦，
申请(专利权)人：江苏省水利建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：