[发明专利]沉管隧道基床刚性框架式土工布覆盖防淤系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底隧道的施工时使用的系统和方法，尤其是沉管隧道基床防淤的系统和方法。

背景技术

水底隧道经常采用沉管法，整个隧道沉管由多节管节组成，一般标准管节长180m，宽37.95m，沉管基础为带垄沟的碎石基床，碎石基床宽度为42米，垄沟宽1.05m，碎石条带宽1.8m，每节标准沉管的基床面积达到(42m×180m)7560㎡，碎石基床从开始整平到沉管安装的暴露时间大约12天，由于一些海域的海水中平均含沙量较高，再加上基槽坡顶原泥面有2m左右的淤泥，受汛期含沙量变化、附近航道疏浚及采砂作业、大型运输船舶对底质的扰动及异常恶劣天气等影响，会引起基槽回淤加大，甚至造成骤淤。这给沉管施工和管段本身受力带来许多问题，如何防止和清除回淤沉积物对沉管隧道基础来说是很关键的。

淤积对沉管隧道造成的不利影响主要有：改变碎石基床受力特性，影响基床结构的传力效果；基床面淤积，造成沉放管节无法着床；对沉积物的扰动，改变海水容重，影响已沉管节的抗浮安全；如果在碎石垫层基础中夹有淤泥层，则在隧道运营后，会因淤泥的固结变形导致沉管工后沉降过大及不均匀沉降超标，在管段中产生较大弯矩，严重时导致管段开裂。淤泥沉积使基槽深处水的比重增加，这会降低管段沉放位置上抗浮力的安全限度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种沉管隧道基床开挖后防止基床表面回淤的防淤系统，以及施工方法，使得安装沉管前实现淤泥和基床的完全隔离，保证了基床的完整性，保证基床上无异物的出现。

为解决上述技术问题，本发明的沉管隧道基床刚性框架式土工布覆盖防淤系统，包括刚性框架式土工布覆盖装置，和专用船舶，所述刚性框架式土工布覆盖装置包括土工布、钢管框架和设置在钢管框架上的排水装置，所述排水装置连接压排水管，所述钢管框架纵横连接，分成多个框格，土工布布置在框格内；所述专用船舶包括两艘铺排船，所述铺排船的一端设置滑板，所述铺排船通过钢丝绳与刚性框架式土工布覆盖装置连接。

作为一种改进，通过超短基线水下定位检测系统定位，所述刚性框架式土工布覆盖装置的框架四角安装4个应答器。

作为一种改进，所述钢管框架的两端设置支撑梁，所述支撑梁底端至少低于钢管框架边缘10cm。

作为一种改进，所述土工布通过加筋带锁扣与钢管框架连接。

本发明的沉管隧道基床刚性框架式土工布覆盖防淤方法，包括下列步骤，

A、刚性框架式土工布覆盖装置的钢管框架排空水浮于水上，通过拖轮拖放至基床覆盖区域后，锚艇将框架钢丝绳拉至两艘专用船舶上的卷筒处张紧卷起；

B、向钢管框架压水，使刚性框架式土工布覆盖装置开始缓慢下沉，启动铺设船卷筒开始缓慢沉放刚性框架式土工布覆盖装置；

C、刚性框架式土工布覆盖装置下沉到基床上之后，继续向钢管框架内压水；

D、基床全部整平完成之后安装沉管之前，将钢管框架排水，使刚性框架式土工布覆盖装置负浮力足够小，启动船上的卷筒缓慢提升刚性框架式土工布覆盖装置至水面，继续排水，使刚性框架式土工布覆盖装置浮在水面上；

E、将刚性框架式土工布覆盖装置拖离基床区域，清理淤泥，专用船舶继续对下一块刚性框架式土工布覆盖装置起浮。

在步骤C中，继续向钢管框架内压水使刚性框架式土工布覆盖装置稳定之后，将提拉钢丝绳和压排水管通过浮标固定于水面上。

刚性框架式土工布覆盖装置下沉和起浮过程中，通过通过超短基线水下定位检测系统定位。

采用刚性框架式分块土工布覆盖防淤方案，通过对装置上起浮实现淤泥和基床的彻底隔绝，保护了基床的完整性。本方案在每段基床整平完成后，及时对已整平好的基床进行全面覆盖，防止淤泥、砂等沉积物落在基床上，整平一个船位覆盖一个船位，沉管安装前，通过土工布起浮装置将淤泥浮起，然后通过土工布铺设船将土工布起浮装置移至基床下游，通过水泵或其他方法将淤泥清除，然后将土工布淤泥起浮装置移至指定区域，等待下次循环使用。

由于该装备是垂直轴线方向铺设清淤装置，铺设船宽度小，和整平船距离可以适当减小，可以提高工程进度。本方法定位精度高，使用超短基线系统，可以精确水下定位偏差仅为20cm，满足要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是刚性框架式土工布覆盖装置的平面布置示意图。

图2是刚性框架式土工布覆盖装置的剖面图。

图3是本发明的沉管隧道基床刚性框架式土工布覆盖防淤系统的俯视图。