專利名稱：用于對沉管隧道節(jié)段進行定位的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對沉管隧道節(jié)段進行定位的設備。
背景技術：
當利用沉管法在水下建筑隧道、以及將依次的各個沉管隧道節(jié)段互聯到一起時， 遇到的其中一個問題就是確保隧道節(jié)段相對于已定位在海底、河床等基礎上的隧道部分 (隧道節(jié)段)具有正確的定位。由于波浪、水流、風等自然條件的影響，對隧道節(jié)段進行正確 定位是非常困難的，或者幾乎是不可能完成的，該作業(yè)往往需要在執(zhí)行了將隧道節(jié)段定位 在海底、河床等基礎上的初始操作之后再進行復雜的重新定位調整。不難理解除了其它一 些因素之外，由于這些隧道節(jié)段的重量和體積巨大，這樣的調整操作需要專門的設備，很耗 工時，且往往形成危險的工作環(huán)境。
發(fā)明內容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種改進的、用于對沉管隧道節(jié)段進行定位的設備。根據本發(fā)明，用于對沉管隧道節(jié)段進行定位的設備包括框架，其帶有兩個基本上 豎直延伸的支腿，兩支腿的上端由基本上水平延伸的橫梁連接起來，該框架被設計得使得 其兩支腿在隧道節(jié)段兩相對橫向側面的外側延伸，并使得橫梁在隧道節(jié)段頂部的上方延 伸，其中，框架上設置有懸掛裝置，隧道節(jié)段可被懸掛在該懸掛裝置上，且支腿的下端可相 對于沉管隧道節(jié)段在垂直方向上移動，且每個支腿上都設置有夾緊構件，其用于與隧道節(jié) 段的所述相對橫向側面相接合，在由框架的支腿和橫梁構成的平面內，該夾緊構件基本上 是可進行調整的。采用根據本發(fā)明的設備，通過使框架支腿的下端相對于隧道節(jié)段的下部進行垂直 移動、并超出該下部，就能將隧道節(jié)段從海底、河床等基礎上抬舉起。由于隧道節(jié)段的重量 很大，支腿的下端將牢固地接合著海底、河床等基礎，并相對于基礎處于非常穩(wěn)定的位置 上。借助于夾緊構件與隧道節(jié)段橫向側面的接合關系，支腿的穩(wěn)定位置轉變?yōu)樗淼拦?jié)段也 具有同樣穩(wěn)定的位置。因而，一方面，夾緊構件可使隧道節(jié)段在被定位時(例如在其沉降過 程的最后階段)其位置相對于已就位的隧道部分達到穩(wěn)定。但在另一方面，夾緊構件還可 用來將隧道節(jié)段的位置相對于已定位隧道部分進行修正，例如能使它們之間實現正確的對 正，以利于設置在它們之間的密封件的工作。盡管可將支腿設置為恒定長度、并通過借助于懸掛裝置抬升隧道節(jié)段來實現隧道 節(jié)段與支腿下端之間的相對運動，但在根據本發(fā)明的設備的優(yōu)選實施方式中，框架支腿的 長度是可變的。這就意味著按照一定的方式來構建支腿，以使其長度可增大或縮短。在支 腿下端與海底、河床等基礎相接合的情況下，通過增大支腿的長度，隧道節(jié)段將自動地被抬
尚ο作為建設性方案，各個支腿的下端可構成能相對于支腿其余部分產生運動的足 部。這就意味著支腿的大部分結構是恒定的結構形態(tài)，只有其下部(足部)可被移動以改變支腿的長度，從而使支腿的下端(足部)相對于隧道節(jié)段移動。在一種實施方式中，為了使足部實現這樣的運動，可借助于至少一個氣缸_活塞 組件將足部連接到支腿的其余部分上。氣缸-活塞組件已被證明能在水下可靠地工作，且 能產生出強大的作用力。但是，如本領域技術所能領會到的那樣，也可考慮采用其它的驅動 機構來移動足部。如果在支腿的所述足部上設置了夾緊構件，則可優(yōu)化作用力的傳遞。這就意味著 可從海底、河床等基礎(其與框架的足部相接合)向隧道節(jié)段直接傳遞作用力。此外，在根據本發(fā)明的設備的另一種優(yōu)選實施方式中，支腿的下端上設置有用于 增強在海底、河床等基礎上抓地力的突出部。如果采用了突出部，則這些突出部例如可被設 置在足部的下側上。優(yōu)選地是，夾緊構件具有氣缸-活塞組件。這樣設計的優(yōu)點類同于上文針對于用 于移動足部的氣缸-活塞組件所列舉的優(yōu)點。如果如根據本發(fā)明設備的另一種實施方式那樣將支腿鉸接到橫梁上，就可針對著 作用在框架上的載荷、以及框架中的載荷，對支腿相對于橫梁(進而相對于隧道節(jié)段)的位 置進行優(yōu)化，例如通過使支腿處于略微坡斜的位置(例如在向下方向上偏斜)而實現優(yōu)化。在此情況下，還可將支腿折縮到這樣的位置在該位置，支腿的延伸方向基本上平 行于橫梁，并靠近橫梁。在該位置，框架的形狀成為利于運輸的緊湊形狀，其中，例如是利用 浮箱來運輸框架(如下文將要描述的本發(fā)明一種實施方式那樣)。這樣，優(yōu)選地是，設備包括用于促使支腿與橫梁之間產生相對樞轉運動的裝置，其 例如是在橫梁與支腿之間延伸的氣缸_活塞組件或卷揚裝置。為了提高支腿的位置穩(wěn)定性_尤其是在夾緊構件處于對隧道節(jié)段執(zhí)行重新定位 的過程中時，可利用張力構件將各支腿的下端相互連接起來，其中的張力構件例如是纜索。如果橫梁的長度是可變的，則根據本發(fā)明的設備的應用范圍將可擴大。結果就是， 設備能應對隧道節(jié)段存在的制造容差的問題，且設備可被用于具有不同寬度的隧道節(jié)段 上。如果如根據本發(fā)明設備的一種實施方式那樣在框架的上側部分上設置有用于與 隧道節(jié)段相接合的止擋構件，則可減小隧道節(jié)段上與框架懸掛裝置進行接合的部分所受到 的不利作用力-尤其是在支腿的延伸方向并不精確垂直的情況中。優(yōu)選地是，這樣的止擋構件是可進行調整的。如果橫梁的懸掛裝置被設計成與隧道節(jié)段上的標準化起吊凸耳相配合，則采用根 據本發(fā)明的設備將是有利的。這就意味著不需要對隧道節(jié)段進行任何適配改造、或只是需 要進行最小的改造就能使其與根據本發(fā)明的設備相配套。這就降低了設備的使用成本，并 縮短了在隧道節(jié)段與設備之間建立連接所需的時間。在根據本發(fā)明設備的一種實施方式中，設備還包括浮箱，其具有連接到框架上的 提升裝置。不論是在本領域公知的、將隧道節(jié)段從其制造地點運輸到其使用地點的運輸過 程中，還是在本領域公知的、對隧道節(jié)段進行沉降的過程中，該浮箱都能以非?？煽康姆绞?對設備進行調遣。在此情況下，優(yōu)選地是，提升裝置被設置成與隧道節(jié)段上的標準起吊凸耳相配合。 因而，框架通過提升裝置與這些起吊凸耳相接合。
最后，需要提到這樣一種實施方式在該實施方式中，浮箱包括兩組(在其縱長方 向上)分離開的提升裝置，且每組提升裝置都與單獨的框架相連。兩框架被用于在靠近隧 道節(jié)段兩相反縱向端部的位置處與隧道節(jié)段相接合。因而，在沉降和定位的所有工作階段 中，隧道節(jié)段都能獲得穩(wěn)定的位置。
下文將參照附圖對本發(fā)明進行闡述，在附圖中圖1是根據本發(fā)明一種實施方式的設備在被安裝到隧道節(jié)段上時的前視圖；圖2是沿圖1中II方向所作的側面立視圖；圖3沿圖1中III方向所作的俯視圖；以及圖4-圖8中的各個示意圖表示了使用根據本發(fā)明的設備時的各個順次階段。
具體實施例方式首先將參照圖1-圖3對用于對沉管隧道節(jié)段進行定位的設備的一種實施方式進 行描述。基本而言，設備包括框架1，其具有兩個大體上沿豎直方向延伸的支腿2，兩支腿的 上端由大體上水平延伸的橫梁3連接起來。需要指出的是，盡管圖中表示了具體的實施方式，但框架1的支腿2和橫梁3可以 是許多不同的構造形式，只要支腿能處于豎直位置(接近于豎直位置)、且支腿可由所述橫 梁連接起來即可。因而，例如盡管在圖1中橫梁3具有接合著隧道節(jié)段頂部的中段構件， 但可以取消掉這樣的構件。從圖1可最為清楚地看出，所述框架1被設計成這樣其支腿2在隧道節(jié)段5兩相 對橫向側面4的外側延伸，而其橫梁3則在隧道節(jié)段5頂部6的上方(基本上水平地)延伸?？蚣?設置有懸掛裝置7，隧道節(jié)段6懸掛在該裝置上。橫梁3的所述懸掛裝置7 被設計成與隧道節(jié)段6上標準設計的起吊凸耳(圖中未詳細表示)相配合?？蚣?自身懸 掛在安裝于浮箱11 (只在圖1中表示出了該浮箱11)上的提升裝置8 (其例如是具有提升 纜10的絞車)上。這些提升裝置8通常也被設計成與隧道節(jié)段上的標準起吊凸耳相配合。需要指出的是在大多數情況下，根據本發(fā)明的設備將被用于沿著各個隧道節(jié)段 (長達幾十米)進行調遣使用，因而，浮箱11 一般具有兩組在浮箱11縱向(垂直于圖1的 紙面方向)上分離開的提升裝置8 (每組提升裝置包括兩個提升裝置8)，且每組提升裝置都 與單獨的框架1相連。因而，將有兩個框架1與隧道節(jié)段5的兩縱向相反端相配合。各個支腿2的下端形成了足部12，其被用于與海底、河床等基礎相接合。每個足部 12可都相對于支腿2上的其余部分在垂直方向上移動，這就意味著支腿的下端可相對于沉 管隧道5在垂直方向上移動，且框架1支腿2的長度是可變的。在圖示的實施方式中，支腿 12借助于氣缸_活塞組件13與各支腿2的其余部分進行連接，氣缸_活塞組件13的啟動 將能改變足部12相對于支腿2-進而相對于隧道節(jié)段5的位置。每個足部12上都設置有夾緊構件14，其用于與隧道節(jié)段5的兩相對橫向側面4相 接合。在圖示的實施方式中，這些夾緊構件14包括氣缸-活塞組件，由此使得夾緊構件在 由框架支腿和橫梁構成的平面內基本上是可以調節(jié)的(靠近或遠離隧道節(jié)段5的橫向側面4)。盡管在圖示的實施方式中，夾緊構件14是被設置在支腿2的所述足部12上，但也 可以考慮將夾緊構件連接到支腿2上位于足部12上方的位置處。如圖1所示，足部12的下端上設置有突出部15，其用于增強足部在海底、河床等基 礎上的抓地力。支腿2利用鉸鏈裝置16 (從圖1可最為清楚地看出)鉸接到橫梁3上。結果就是， 支腿2相對于橫梁3 (以及相對于隧道節(jié)段5)的位置是可變的。例如，支腿2可被折縮到 這樣的狀態(tài)在該狀態(tài)中，支腿的延伸方向基本上平行于橫梁3，且靠近橫梁3 (參見下面的 圖4)，在這樣的狀態(tài)下，對框架的運輸作業(yè)將是有利的(從隧道節(jié)段的生產地點到建筑工 地的運輸距離可能很大)。通常情況下，設置了用于促使支腿2與橫梁3之間產生相對樞轉運動的驅動裝置， 該裝置例如是(在圖示的實施方式中)氣缸-活塞組件。但是，所述驅動裝置也可包括在橫 梁與支腿之間延伸的卷揚裝置，例如，纜索(圖中未示出)的一端被連接到支腿的下端上， 而另一端則被連接到安裝于橫梁上(或浮箱上)的絞盤等裝置上。支腿2的下端(足部)可借助于張力構件相互連接起來，其中的張力構件例如是 纜索(圖中未示出)，因而，這些纜索將在隧道節(jié)段5的下方延伸，一般而言，其將增強框架 1的穩(wěn)定性，具體而言將增強支腿2的穩(wěn)定性。另外，橫梁3的長度是可變的，以應對隧道節(jié)段存在制造誤差的情況?？蚣?的上側部分上設置有止擋構件18，其用于與隧道節(jié)段相接合，這些止擋構 件是可調的(例如借助于氣缸_活塞組件進行調整)。下文將參照圖4-8對該設備的工作過程進行闡述。在圖4中，框架1借助于提升裝置8被懸掛在浮箱11上。支腿2被鉸接在這樣的 位置上其延伸方向基本上平行于橫梁3 (此處沒有表示出鉸接裝置，但可從圖1看出)。在 該結構狀態(tài)下，浮箱11可在不帶有隧道節(jié)段的情況下對設備進行運輸。在圖5中，支腿2的延伸方向基本上處于垂直方向，且隧道節(jié)段5被接納在支腿2 之間、橫梁3的下方。提升纜索10被連接到框架上，因而也連接到隧道節(jié)段5上，按照這種 方式，可將隧道節(jié)段運向其使用地點，在使用地點處，隧道節(jié)段可被沉降向海底、河床等基 礎，并靠近已在此處就位的隧道部分(多個隧道節(jié)段)。如圖6所示，隧道節(jié)段已到底海底、河床等基礎。然后，參見圖7，支腿2的足部12 被放下，作為結果，隧道節(jié)段5被從海底、河床等基礎上略微地抬起。在此情形下，框架已獲 得的穩(wěn)定的位置(隧道節(jié)段的重量以至于達到穩(wěn)定)，此時，足部上的夾緊構件14被啟動， 以與隧道節(jié)段5進行接合。例如可按照這樣的方式來操作(延伸和收縮)夾緊構件14，使 得隧道節(jié)段的兩端處可分別地橫向移動(例如為了與先前定位的隧道節(jié)段實現對正、或者 為改善它們之間的密封狀況)。圖8中以虛線表示了隧道節(jié)段5，的側向移位(通過使隧道 節(jié)段一側的夾緊構件14伸出、同時收縮另一側的另一夾緊構件而實現移位)。如果對隧道節(jié)段的側向修正量超出了夾緊構件允許的運動行程，則可將夾緊構件 移動到其末端位置，并通過向上移動足部而降低隧道節(jié)段，再將夾緊構件移回到其起始位 置，然后再次將隧道節(jié)段升高，之后再次啟動夾緊構件。如這樣進行操作，就能使設備能側 向一步一步地“行走”。
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最后，可利用橫跨在兩順次隧道節(jié)段接頭處的張緊裝置來將該隧道節(jié)段拉緊到其 前一隧道節(jié)段上。如本領域公知的那樣，這樣的張緊裝置(圖中未示出)可包括氣缸-活 塞組件。本發(fā)明并不限于上述的實施方式，在由后附權利要求書限定的范圍內，可對這些 實施方式進行各種改動。
權利要求
一種用于對沉管隧道節(jié)段進行定位的設備，其包括框架，框架帶有兩個大體上豎直延伸的支腿，兩支腿的上端由基本上水平延伸的橫梁連接，該框架被設計成使其兩支腿在隧道節(jié)段兩相對橫向側面的外側延伸，并使其橫梁在隧道節(jié)段頂部的上方延伸，其中，框架設置有懸掛裝置，隧道節(jié)段能夠被懸掛在該懸掛裝置上，且支腿的下端能夠相對于沉管隧道節(jié)段在垂直方向上移動，每個支腿都設置有夾緊構件，該夾緊構件用于與隧道節(jié)段的所述相對橫向側面相接合，在由框架的支腿和橫梁構成的平面內，該夾緊構件基本上是能夠進行調整的。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于框架支腿的長度是可變的。
3.根據權利要求2所述的設備，其特征在于每個支腿的下端形成了足部，該足部能夠 相對于支腿的其余部分進行運動。
4.根據權利要求3所述的設備，其特征在于足部借助于至少一個氣缸-活塞組件與 支腿上的其余部分相連。
5.根據權利要求3或4所述的設備，其特征在于夾緊裝置被設置在支腿的所述足部上。
6.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于支腿的下端上設置有用于增強在 海底、河床等上的抓地力的突出部。
7.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于夾緊構件具有氣缸-活塞組件。
8.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于支腿被鉸接到橫梁上。
9.根據權利要求8所述的設備，其特征在于支腿可被折縮到這樣的位置在該位置， 支腿的延伸方向基本上平行于橫梁，并靠近橫梁。
10.根據權利要求8或9所述的設備，其特征在于包括用于使支腿與橫梁之間產生相 對樞轉運動的驅動裝置。
11.根據權利要求10所述的設備，其特征在于驅動裝置包括氣缸-活塞組件。
12.根據權利要求10所述的設備，其特征在于驅動裝置包括在橫梁與支腿之間延伸 的卷揚裝置
13.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于各支腿的下端利用張力構件相 互連接起來，其中的張力構件例如是纜索。
14.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于橫梁的長度是可變的。
15.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于框架的上方部分上設置有用于 與隧道節(jié)段相接合的止擋構件。
16.根據權利要求15所述的設備，其特征在于止擋構件是能夠進行調整的。
17.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于橫梁的懸掛裝置被設計成與隧 道節(jié)段上的標準起吊凸耳相配合。
18.根據上述權利要求之一所述的設備，其特征在于還包括浮箱，該浮箱具有與框架 相連的提升裝置。
19.根據權利要求18所述的設備，其特征在于提升裝置被設計成與隧道節(jié)段上的標 準起吊凸耳相配合。
20.根據權利要求18或19所述的設備，其特征在于浮箱包括兩組分離開的提升裝 置，且每組提升裝置都與單獨的框架相連。
全文摘要
一種用于對沉管隧道節(jié)段進行定位的設備包括框架(1)，框架帶有兩個大體上豎直延伸的支腿(2)，兩支腿的上端由基本上水平延伸的橫梁(3)連接起來。該框架被設計得使其兩支腿在隧道節(jié)段兩相對橫向側面(4)的外側延伸，并使其橫梁(3)在隧道節(jié)段頂部(6)的上方延伸?？蚣苌显O置有懸掛裝置(7)，隧道節(jié)段可被懸掛在該懸掛裝置上。支腿的下端可相對于沉管隧道節(jié)段在垂直方向上移動，且每個支腿上都設置有夾緊構件(14)，其用于與隧道節(jié)段的所述相對橫向側面(4)相接合。在由框架支腿和橫梁構成的平面內，夾緊構件基本上是可進行調整的。
文檔編號E02D29/073GK101918644SQ200780102223
公開日2010年12月15日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權日2007年12月20日
發(fā)明者G·M·赫特格斯 申請人:斯特拉頓大眾項目有限責任公司;株式會社大宇建設