一种管节上牛腿的施工方法与流程

本发明涉及水底隧道施工技术领域，尤其涉及一种管节上牛腿的施工方法。

背景技术：

目前，在水底隧道施工时，经常会采用沉管法。沉管法的主要施工过程如下：预制管节；利用端封门对管节两端进行密封；将管节浮运至隧道设计处；将管节逐节沉放至预先挖好的基槽内，并使相邻管节连接压紧；拆除端封门，使各管节连通以形成整体隧道。具体地，对于管节而言，其包括左行车道、右行车道和设置在两个行车道中间的管廊。在左右行车道和管廊的端口处，设置有多个牛腿，端封门与牛腿固定连接进而对左右行车道和管廊进行密封。为保证端封门的安装，同一端口顶部和底部的牛腿需位于同一平面内(一般要求平面度不超过5mm)。

现有技术中，通常采用以下两种方法安装牛腿：第一种，在管节整体制造完成后一一安装牛腿；第二种，在管节块体(用于组成管节)的单体制造阶段安装牛腿。对于第一种方法，其能够避免各管节块体的拼装偏差对牛腿安装精度的影响，但由于设置在端口顶部的牛腿的高度(一般为7.6m)较高，且需反向安装，所以施工效率较低。对于第二种方法，其施工较为容易，但显然在管节块体拼装后，其误差累积较为严重，牛腿整体的安装精度无法保证。

基于此，亟需一种管节上牛腿的施工方法，用以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种管节上牛腿的施工方法，在保证牛腿的安装精度的同时，能够兼顾施工效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种管节上牛腿的施工方法，包括以下步骤：

在左顶板块体制造完成后，安装位于所述左顶板块体上的第一左行车道顶部牛腿，之后使所述左顶板块体、左边墙块体、左底板块体和中间左墙体依次连接形成具有左行车道的左管节段，安装位于所述左边墙块体上的第二左行车道顶部牛腿及位于所述左顶板块体和所述左边墙块体上的左行车道底部牛腿；

在右顶板块体制造完成后，安装位于所述右顶板块体上的第一右行车道顶部牛腿，之后使所述右顶板块体、右边墙块体、右底板块体和中间右墙体依次连接形成具有右行车道的右管节段，安装位于所述右边墙块体上的第二右行车道顶部牛腿及位于所述右顶板块体和所述右边墙块体上的右行车道底部牛腿；

使所述左管节段和所述右管节段合拢形成管节，所述管节具有位于所述左行车道和所述右行车道中间的管廊，安装管廊顶部牛腿和管廊底部牛腿。

可选地，安装所述第一左行车道顶部牛腿前，先将所述左顶板块体上下倒置，再划所述左顶板块体的纵向和横向结构基准线，以所述左顶板块体的纵向和横向结构基准线为定位基准，安装所述第一左行车道顶部牛腿；

安装所述第一右行车道顶部牛腿前，先将所述右顶板块体上下倒置，再划所述右顶板块体的纵向和横向结构基准线，以所述右顶板块体的纵向和横向结构基准线为定位基准，安装所述第一右行车道顶部牛腿。

可选地，安装所述第二左行车道顶部牛腿时，先划所述左管节段的纵向结构基准线，再以所述左管节段的纵向结构基准线和所述第一左行车道顶部牛腿为定位基准，安装所述第二左行车道顶部牛腿；

安装所述第二右行车道顶部牛腿时，先划所述右管节段的纵向结构基准线，再以所述右管节段的纵向结构基准线和所述第一右行车道顶部牛腿为定位基准，安装所述第二右行车道顶部牛腿。

安装管节底部牛腿时，均按以下方法进行：在管节顶部牛腿安装完成后，使安装好的所述管节顶部牛腿向下垂直投影，在投影位置所在的目标块体上安装对应的所述管节底部牛腿，所述目标块体包括所述左边墙块体、所述左底板块体、所述右底板块体和所述右边墙块体；

所述管节顶部牛腿包括左行车道顶部牛腿、右行车道顶部牛腿和所述管廊顶部牛腿，所述左行车道顶部牛腿包括所述第一左行车道顶部牛腿和所述第二左行车道顶部牛腿，所述右行车道顶部牛腿包括所述第一右行车道顶部牛腿和所述第二右行车道顶部牛腿；

所述管节底部牛腿包括分别与所述左行车道顶部牛腿、右行车道顶部牛腿和所述管廊顶部牛腿一一对应的所述左行车道底部牛腿、所述右行车道底部牛腿和所述管廊底部牛腿。

可选地，在使每一个所述管节顶部牛腿向下垂直投影时，均包括以下步骤：

取所述管节顶部牛腿上的两点作为投影源点，并使用全站仪测取两个所述投影源点的坐标；

配合使用测量光靶，移动所述全站仪，在所述目标块体上找出与两个所述投影源点一一对应的两个投影点；

根据两个所述投影点的坐标确定所述管节底部牛腿的位置。

可选地，在所述管节顶部牛腿或所述管节底部牛腿安装完成后，需在已安装的所述管节顶部牛腿或所述管节底部牛腿所在的管节块体上配钻螺孔，并在所述螺孔处安装预埋锚杆机构。

可选地，安装所述管廊顶部牛腿时，包括以下步骤：

划所述管节的纵向和横向结构基准线；

以所述管节的纵向和横向结构基准线为定位基准，安装所述管廊顶部牛腿。

可选地，安装所述第二左行车道顶部牛腿时，先将手拉葫芦的第一端和第二端分别钩挂到所述左边墙块体和所述第二左行车道顶部牛腿上，再利用所述手拉葫芦将所述第二左行车道顶部牛腿拉至安装位置以进行安装；

安装所述第二右行车道顶部牛腿时，先将所述手拉葫芦的第一端和第二端分别钩挂到所述右边墙块体和所述第二右行车道顶部牛腿，再利用所述手拉葫芦将所述第二右行车道顶部牛腿拉至安装位置以进行安装；

安装所述管廊顶部牛腿时，先将所述手拉葫芦的第一端钩挂到所述左顶板块体或所述右顶板块体上，将所述手拉葫芦的第二端钩挂到所述管廊顶部牛腿，再利用所述手拉葫芦将所述管廊顶部牛腿拉至安装位置以进行安装。

可选地，在钩挂所述手拉葫芦前，需进行以下步骤：在施工区域搭建脚手架，将需安装的所述第二左行车道顶部牛腿、所述第二右行车道顶部牛腿或所述管廊顶部牛腿吊装至所述脚手架上。

可选地，在牛腿吊装完成后，需进行以下步骤：在需安装所述第二左行车道顶部牛腿、所述第二右行车道顶部牛腿或所述管廊顶部牛腿的管节块体上焊接临时吊耳，所述临时吊耳用于钩挂所述手拉葫芦的第一端。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种管节上牛腿的施工方法，由于第一左行车道顶部牛腿的和第一右行车道顶部牛腿的安装分别是在左顶板块体和右顶板块体的单体制造阶段进行的，所以无需进行高空反向安装，能够在很大程度上减少工作量，从而保证施工效率。同时，由于第二左行车道顶部牛腿和左行车道底部牛腿是在左管节段形成之后安装，所以可保证与左行车道相对应的牛腿的安装精度；由于第二右行车道顶部牛腿和右行车道底部牛腿是在右管节段形成之后安装，所以可保证与右行车道相对应的牛腿的安装精度；由于管廊顶部牛腿和管廊底部牛腿是在左管节段和右管节段合拢之后安装，所以可保证与管廊相对应的牛腿的安装精度。由于左行车道、右行车道和管廊三个位置的牛腿安装精度互不影响，所以管节上牛腿整体的安装精度也就得到了保证。

附图说明

图1是现有技术中端封门与管节连接的整体结构示意图；

图2是图1中a-a向的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的管节上牛腿的整体布置图；

图4是本发明实施例提供的管节上牛腿的施工方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的左顶板块体倒置时第一左行车道顶部牛腿的安装结构示意图；

图6是本发明实施例提供的第二左行车道顶部牛腿的安装结构示意图；

图7是本发明实施例提供的第二左行车道顶部牛腿安装时的局部结构示意图；

图8是本发明实施例提供的左行车道底部牛腿的整体安装示意图；

图9是本发明实施例提供的单个左行车道底部牛腿安装时的投影结构示意图。

图中：

100、左行车道；200、管廊；300、右行车道；400、端封门；401、端封门立柱；

1、左管节段；11、左顶板块体；12、左边墙块体；13、左底板块体；14、中间左墙体；2、右管节段；21、右顶板块体；22、右边墙块体；23、右底板块体；24、中间右墙体；

3、左行车道顶部牛腿；31、第一左行车道顶部牛腿；32、第二左行车道顶部牛腿；4、左行车道底部牛腿；5、右行车道顶部牛腿；51、第一右行车道顶部牛腿；52、第二右行车道顶部牛腿；6、右行车道底部牛腿；7、管廊顶部牛腿；8、管廊底部牛腿；

9、预埋锚杆机构；10、脚手架；20、临时吊耳；30、手拉葫芦。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有技术中，管节包括多个管节块体。如图1-图3所示，左顶板块体11、左边墙块体12、左底板块体13和中间左墙体14依次连接形成具有左行车道100的左管节段1。右顶板块体21、右边墙块体22、右底板块体23和中间右墙体24依次连接形成具有右行车道300的右管节段2。左管节段1和右管节段2合拢形成完整的管节。该管节中，管廊200位于左行车道100和右行车道300中间。

在左行车道100、管廊200和右行车道300的端口处分别盖设有一个端封门400，每个端封门400均包括多个端封门立柱401。以管廊200处的端封门400为例，如图2所示，每个端封门立柱401的上端与一个管廊顶部牛腿7连接，每个端封门立柱401的下端与一个管廊底部牛腿8连接。管廊顶部牛腿7和管廊底部牛腿8需上下对齐，且处于同一平面内，以保证管廊200处的端封门400的安装质量。左行车道100和右行车道300两处的顶部牛腿和底部牛腿的安装要求与管廊200处的相同，在此不再赘述。

本实施例提供了一种管节上牛腿的施工方法，用以安装管节上的牛腿。

为更清楚阐明该施工方法，下面先对管节上牛腿的整体布置情况进行介绍：管节上的牛腿包括管节顶部牛腿和管节底部牛腿两部分。如图3所示，管节顶部牛腿包括左行车道顶部牛腿3、右行车道顶部牛腿5和管廊顶部牛腿7，左行车道顶部牛腿3包括第一左行车道顶部牛腿31和第二左行车道顶部牛腿32，右行车道顶部牛腿5包括第一右行车道顶部牛腿51和第二右行车道顶部牛腿52。管节底部牛腿包括左行车道底部牛腿4、右行车道底部牛腿6和管廊底部牛腿8。其中，左行车道底部牛腿4、右行车道底部牛腿6和管廊底部牛腿8分别与左行车道顶部牛腿3、右行车道顶部牛腿5和管廊顶部牛腿7一一上下对应。

进一步地，如图3-图9所示，本实施例提供的施工方法主要包括以下步骤：

在左顶板块体11制造完成后，安装位于左顶板块体11上的第一左行车道顶部牛腿31。第一左行车道顶部牛腿31安装之后，使左顶板块体11、左边墙块体12、左底板块体13和中间左墙体14依次连接形成左管节段1，安装位于左边墙块体12上的第二左行车道顶部牛腿32及位于左顶板块体11和左边墙块体12上的左行车道底部牛腿4；

在右顶板块体21制造完成后，安装位于右顶板块体21上的第一右行车道顶部牛腿51，之后使右顶板块体21、右边墙块体22、右底板块体23和中间右墙体24依次连接形成右管节段2，安装位于右边墙块体22上的第二右行车道顶部牛腿52及位于右顶板块体21和右边墙块体22上的右行车道底部牛腿6；

使左管节段1和右管节段2合拢形成管节，再安装管廊顶部牛腿7和管廊底部牛腿8。

按以上方法施工时，由于第一左行车道顶部牛腿31是在左顶板块体11的单体制造阶段进行的，第一右行车道顶部牛腿51的安装是在右顶板块体21的单体制造阶段进行的，所以均无需对这两处的牛腿进行高空反向安装。实际中，由于第一左行车道顶部牛腿31和第一右行车道顶部牛腿51在顶部牛腿中所占比例较大，所以按此可在很大程度上减少工作量，保证施工效率。

同时，由于第二左行车道顶部牛腿32和左行车道底部牛腿4是在左管节段1形成之后安装，所以可保证与左行车道100相对应的牛腿的安装精度。同理，由于第二右行车道顶部牛腿52和右行车道底部牛腿6是在右管节段1形成之后安装，所以可保证与右行车道300相对应的牛腿的安装精度；由于管廊顶部牛腿7和管廊底部牛腿8是在左管节段1和右管节段2合拢之后安装，所以可保证与管廊200相对应的牛腿的安装精度。可以理解的是，由于管节上三个端封门400的安装是相互独立的，所以左行车道100、管廊200和右行车道300三处牛腿的安装精度也是互不影响的，因此能够保证管节上牛腿整体安装精度。

为更清楚地阐明该施工方法，下面结合图3-图9，对该方法的具体实施过程进行讲解。

首先，在左顶板块体11的单体制造阶段，安装第一左行车道顶部牛腿31。在右顶板块体21的单体制造阶段，安装第一右行车道顶部牛腿51。

以左顶板块体11为例，第一左行车道顶部牛腿31的安装过程如下：

(1)在左顶板块体11制造完成后，将左顶板块体11脱胎转运至外场；

(2)吊装左顶板块体11使其上下倒置，即如图5所示，使第一左行车道顶部牛腿31的安装位置朝上；

(3)根据左顶板块体11的尺寸，校核并堪画左顶板块体11的纵向和横向结构基准线；

(4)以左顶板块体11的结构基准线为基准，根据牛腿安装图，定位并装焊各第一左行车道顶部牛腿31；

(5)根据第一左行车道顶部牛腿31上的开孔，使用便携式磁性钻在左顶板块体11上配钻螺孔；

(6)在螺孔位置安装预埋锚杆机构9(包括预埋锚杆、螺母及锚板)。

参照第一左行车道顶部牛腿31的安装过程，可完成第一右行车道顶部牛腿51的安装，在此不再赘述。

当第一左行车道顶部牛腿31安装完成后，使左顶板块体11、左边墙块体12、左底板块体13和中间左墙体14依次连接形成左管节段1，安装第二左行车道顶部牛腿32和左行车道底部牛腿4。

当第二右行车道顶部牛腿51安装完成后，使右顶板块体21、右边墙块体22、右底板块体23和中间右墙体24依次连接形成右管节段2，安装第二右行车道顶部牛腿52和右行车道底部牛腿6。

以第二左行车道顶部牛腿32和左行车道底部牛腿4的安装为例，结合图6-图8，其具体安装过程如下：

(1)在施工区域搭建脚手架10；

(2)在左边墙块体12上安装临时吊耳20；

(3)将手拉葫芦30的第一端钩挂到临时吊耳20上，第二端钩挂到第二左行车道顶部牛腿32上，通过手拉葫芦30将第二左行车道顶部牛腿32吊装至脚手架10上；

(4)划左管节段1的纵向结构基准线；

(5)以左管节段1的纵向结构基准线和第一左行车道顶部牛腿31为定位基准，根据牛腿安装图，通过手拉葫芦30将第二左行车道顶部牛腿32吊装至安装位置，并采用定位焊固定第二左行车道顶部牛腿32；

(6)装焊固定第二左行车道顶部牛腿32；

(7)如图8所示，以左行车道顶部牛腿3为定位基准，使左行车道顶部牛腿3向下垂直投影，在投影位置所在的左边墙块体12及左底板块体13上安装左行车道底部牛腿4；

(8)使用全站仪测量、验收牛腿整体精度，要求整体平面度≤5mm，上下同线的牛腿倾斜度≤5mm。

(9)根据第二左行车道顶部牛腿32上的开孔，在左边墙块体12上配钻螺孔；

(10)在螺孔位置安装预埋锚杆机构9；

(11)拆除脚手架10。

本实施例中，手拉葫芦30的标准起升量为1吨，以满足承重需求。且在吊装每个第二左行车道顶部牛腿32时，均使用三个手拉葫芦30，以保证吊装的稳定性。

可选地，结合图9，以左边墙块体12上的一个第二左行车道顶部牛腿32为例，其向下垂直投影时，具体包括以下过程：

(1)使用全站仪测量第二左行车道顶部牛腿32的坐标，在该牛腿上取两点a(x1，y1，z1)和b(x2，y2，z2)作为投影源点；

(2)配合使用测量光靶，移动全站仪，在左行车道100底部的左边墙块体12上找出分别与a点和b点一一对应的投影点a′(x′1，y′1，z′1)和b′(x′2，y′2，z′2)，根据a′和b′即可确认对应的左行车道底部牛腿4的位置，从而保证了左边墙块体12上的第二左行车道顶部牛腿32和左行车道底部牛腿4上下同线。

参照第二左行车道顶部牛腿32和左行车道底部牛腿4的安装过程，可完成第二右行车道顶部牛腿52和右行车道底部牛腿6的安装，在此不再赘述。

在左行车道顶部牛腿3、左行车道底部牛腿4、右行车道顶部牛腿5和右行车道底部牛腿6均安装完成后，使左管节段1和右管节段2合拢形成管节。之后，进行管廊顶部牛腿7和管廊底部牛腿8的安装，具体安装过程如下：

(1)划管节的纵向基准线和横向基准线；

(2)以管节的纵向和横向基准线为定位基准，安装管廊顶部牛腿7，安装时需搭建脚手架10并配合使用手拉葫芦30；

(3)根据管廊顶部牛腿7的开孔，对位于管廊200顶部的左顶板块体11和右顶板块体21进行配钻螺孔，并安装预埋锚杆9、螺母及锚板。

(4)拆除脚手架10；

(5)以管廊顶部牛腿7为定位基准，安装管廊底部牛腿8，具体过程可参考左行车道底部牛腿4的安装，在此不再赘述；

(6)根据管廊底部牛腿8的开孔，使用磁吸钻对位于管廊200底部的左底板块体13和右底板块体23配钻螺孔，并安装预埋锚杆机构9；

(7)使用全站仪测量管廊200处牛腿的整体安装精度，要求平面度≤5mm，上下同线的牛腿倾斜度≤5mm。

当完成管廊顶部牛腿7和管廊底部牛腿8的安装后，管节上所有牛腿即安装完成，其最终效果如图3所示，在此不再赘述。

综上，本实施例提供了一种管节上牛腿的施工方法，通过在左顶板块体11的单体制造阶段安装第一左行车道顶部牛腿31，在右顶板块体21的单体制造节段安装第一右行车道顶部牛腿51，可很大程度地减少高空反向安装工作量，保证施工效率。

同时，由于第二左行车道顶部牛腿32和左行车道底部牛腿4是在左管节段1形成之后安装，所以可保证与左行车道100相对应的牛腿的安装精度；由于第二右行车道顶部牛腿52和右行车道底部牛腿6是在右管节段2形成之后安装，所以可保证与右行车道300相对应的牛腿的安装精度；由于管廊顶部牛腿7和管廊底部牛腿8是在左管节段1和右管节段2合拢之后安装，所以可保证与管廊200相对应的牛腿的安装精度，最终保证了管节上牛腿的整体安装精度。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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