1.本发明涉及钢壳沉管隧道施工技术领域，尤其涉及一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法。
背景技术：2.钢壳沉管隧道主要结构为钢板+混凝土+钢板“三明治”形式，钢壳沉管隧道外壳和内壳钢板拼焊加工成形，且外壳和内壳之间形成有多个浇筑隔仓的一种沉管结构。这种钢壳沉管在沉放前，需要向浇筑隔仓中浇筑混凝土以完成沉管预制工作。目前国内，钢壳沉管混凝土的浇筑方法主要为全陆域坐底浇筑法和浮态浇筑法两种。
3.全陆域坐底浇筑法是指在建造的干坞内或平台线上向隔仓中浇筑混凝土的浇筑方法，这种浇筑方法由于干坞完全托住壳式沉管的底部，在浇筑施工过程中，壳式沉管的底板不易变形，而且施工设备易于展开，施工较为便利，施工条件不受风、浪、流影响。然而，全陆域坐底浇筑法的单管节浇筑方量大、浇筑时间长、施工作业重复性高，作业人员易疏忽麻痹导致浇筑质量及生产效率低；浇筑质量主要依靠作业人员在施工过程中对每一环节的严格把控，人为把控存在不稳定的缺陷，隔仓混凝土密实度得不到有效保证。
技术实现要素：4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够提高生产效率、降低人为不稳定因素、节省人工及具备连续24小时浇筑作业条件的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法。
5.本发明的目的采用如下技术方案实现：
6.一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，包括如下步骤:
7.前期准备：在干坞内进行沉管总体钢壳结构的组装、运输钢通道的安装、浇筑台车的安装、一级卸料斗和二级卸料斗的安装，其中一级卸料斗的安装高度高于二级卸料斗的安装高度，一级卸料斗的出料口中心轴线与二级卸料斗出料口中心轴线不在同一轴线上；
8.混凝土浇筑：搅拌运输车通过运输钢通道行驶至卸料位置等待卸料，当浇筑台车行驶到接料区，搅拌运输车开始卸料，混凝土依次经过一级卸料斗及二级卸料斗输送到浇筑台车上，之后控制系统根据浇筑任务控制所述浇筑台车自寻位至待浇筑底板隔仓进行混凝土浇筑，同时控制系统预设有浇筑参数并通过传感器实时对底板隔仓的浇筑状态进行监控并根据预设浇筑参数及所监控的工作状态对所述浇筑台车进行浇筑控制。
9.进一步地，在干坞内布置有用于支撑沉管总体钢壳结构的坞墩。
10.进一步地，在坞墩与沉管总体钢壳结构之间设置若干个可调节高度的支撑件。
11.进一步地，沉管总体钢壳结构的顶板隔仓开设用于供二级卸料斗的下料导管穿过的第二下料贯通孔，运输钢通道上开设有用于供一级卸料斗的下料导管穿过的第一下料贯通孔。
12.进一步地，运输钢通道连接坞岸与沉管管面。
13.进一步地，所述一级卸料斗内部设有过滤结构。
14.进一步地，所述浇筑台车包括纵移支撑轨道、纵移行走组件、纵移驱动机构、横移支撑轨道、横移行走组件、横移驱动机构及浇筑本体，所述纵移行走组件滑动设置在纵移支撑轨道上，所述纵移驱动机构与所述纵移行走组件连接以驱动所述纵移行走组件沿纵移支撑轨道纵向运动，所述横移支撑轨道安装在所述纵移行走组件上，所述横移行走组件滑动设置在横移支撑轨道上，所述横移驱动机构与所述横移行走组件连接以驱动所述横移行走组件沿所述横移支撑轨道横向运动，所述浇筑本体安装在横移行走组件上，所述纵移驱动机构及横移驱动机构与所述控制系统电性连接。。
15.进一步地，所述浇筑本体包括浇筑漏斗、与所述浇筑漏斗连接的浇筑下料管以及驱动所述浇筑下料管升降的升降驱动机构，所述升降驱动机构通过牵引组件与所述浇筑下料管传动连接，所述升降驱动机构与所述控制系统电性连接。
16.进一步地，所述运输钢通道的卸料位置距离底板浇筑隔仓的垂直距离为15米。
17.进一步地，所述传感器为激光测距仪，所述激光测距仪用于监测浇筑过程浇筑隔仓内混凝土液位上升高度。
18.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
19.1)整体钢壳管节底板浇筑实现智能化浇筑，智能控制程度高，有利于提高生产效率，减低人为不稳定因素。
20.2)与传统泵送工艺相比较，极大减小混凝土在输送过程中的性能损耗问题，优化了自密实混凝土的品质控制。
21.3)浇筑台车下料工艺与传统泵送工艺相比较，成品隔仓浇筑密实度远远优于泵送工艺。
22.4)混凝土通过一级卸料斗、二级卸料斗、浇筑台车等工装进行消能，解决了高落差输送混凝土导致离析的难题，保障了自密实混凝土性能低损耗、高品质的输送。
23.5)浇筑台车底板施工工艺满足管节底板隔仓全覆盖，设备安装调试完成即可满足所有底板隔仓浇筑，实现机械化、系统化、智能化、简易化的进行24小时浇筑，确保隔仓浇筑质量，同时极大缩短坞期，节省工期。
24.6)通过控制系统预设的浇筑参数实现“每一个隔仓，都是第一个隔仓”的浇筑质量目标，避免作业人员重复隔仓浇筑操作失误。
25.7)浇筑台车的投入使用，可大大减少作业人员投入，有利于降低成本。
附图说明
26.图1为本发明提供的一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法的示意图之一，图中搅拌运输车行驶到卸料位置；
27.图2为本发明提供的一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法的示意图之二，图中浇筑台车行驶到接料区；
28.图3为本发明提供的一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法的浇筑台车的示意图之一；
29.图4为本发明提供的一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法的浇筑台车的示意图之二；
30.图5为本发明提供的一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法的一级卸料斗和二级卸料斗的安装示意图。
31.图中：1、浇筑隔仓；2、浇筑台车；21、浇筑漏斗；22、浇筑下料管；23、横移驱动机构；24、横移支撑轨道；25、纵移支撑轨道；26、纵移驱动机构；27、升降驱动机构；3、二级卸料斗；4、一级卸料斗；41、过滤结构；5、运输钢通道；6、搅拌运输车；7、坞墩；8、支撑件。
具体实施方式
32.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一个”、“另一个”等用于区分相似的元件，这些术语以及其它类似术语不旨在限制本发明的范围。
34.本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在各附图中，相同或相应的元件采用相应的附图标记(例如，以“1xx”和“2xx”标识的元件结构相同、功能类似)。
35.本发明中采用船舶制造工艺里的术语“干坞”、“干舷高度”和“舾装”等。干坞即干船坞，是修造船用或大型浮式箱体结构的坞式建筑物，灌水后可容船舶或大型浮式箱体结构的进出，排水后能在干底上修造船舶，在沉管浇筑施工中用于混凝土浇筑沉管以及浇筑后灌水将沉管浮运出干坞。
36.如图1-5所示，为本发明提供的一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，包括如下步骤:
37.前期准备：在干坞内进行沉管总体钢壳结构的组装、运输钢通道5的安装、浇筑台车2的安装、一级卸料斗4和二级卸料斗3的安装，其中一级卸料斗4的安装高度高于二级卸料斗3的安装高度，一级卸料斗4的出料口中心轴线与二级卸料斗3出料口中心轴线不在同一轴线上；
38.混凝土浇筑：搅拌运输车6通过运输钢通道5行驶到至卸料位置等待卸料，当浇筑台车2行驶到接料区，搅拌运输车6开始卸料，混凝土依次经过一级卸料斗4及二级卸料斗3输送到浇筑台车2上，之后控制系统根据浇筑任务控制所述浇筑台车2自寻位至待浇筑底板隔仓进行混凝土浇筑，同时控制系统预设有浇筑参数并通过传感器实时对底板隔仓的浇筑状态进行监控并根据预设浇筑参数及所监控的工作状态对所述浇筑台车2进行浇筑控制。
39.作为优选的实施方式，在干坞内布置有用于支撑沉管总体钢壳结构的坞墩7。
40.作为优选的实施方式，在坞墩7与沉管总体钢壳结构之间设置若干个可调节高度
的支撑件8。
41.作为优选的实施方式，沉管总体钢壳结构的顶板隔仓开设用于供二级卸料斗3的下料导管穿过的第二下料贯通孔，运输钢通道5上开设有用于供一级卸料斗4的下料导管穿过的第一下料贯通孔。
42.作为优选的实施方式，运输钢通道5连接坞岸与沉管管面。
43.作为优选的实施方式，所述一级卸料斗4内部设有过滤结构41。
44.作为优选的实施方式，所述浇筑台车2包括纵移支撑轨道25、纵移行走组件、纵移驱动机构26、横移支撑轨道24、横移行走组件、横移驱动机构23及浇筑本体，所述纵移行走组件滑动设置在纵移支撑轨道25上，所述纵移驱动机构26与所述纵移行走组件连接以驱动所述纵移行走组件沿纵移支撑轨道25纵向运动，所述横移支撑轨道24安装在所述纵移行走组件上，所述横移行走组件滑动设置在横移支撑轨道24上，所述横移驱动机构23与所述横移行走组件连接以驱动所述横移行走组件沿所述横移支撑轨道24横向运动，所述浇筑本体安装在横移行走组件上，所述纵移驱动机构26及横移驱动机构23与所述控制系统电性连接。在本实施例中，通过控制系统控制浇筑台车2进行纵向运动及横向运动的精准控制，进一步提高浇筑的智能化。
45.所述作为优选的实施方式，所述浇筑本体包括浇筑漏斗21、与所述浇筑漏斗21连接的浇筑下料管22以及驱动所述浇筑下料管22升降的升降驱动机构27，所述升降驱动机构27通过牵引组件与所述浇筑下料管22传动连接，所述升降驱动机构27与所述控制系统电性连接。
46.作为优选的实施方式，所述运输钢通道5的卸料位置距离底板浇筑隔仓1的垂直距离为15米。
47.作为优选的实施方式，所述传感器为激光测距仪，所述激光测距仪用于监测浇筑过程浇筑隔仓1内混凝土液位上升高度。
48.本发明的具体施工步骤如下：
49.步骤1：先在干坞内浇筑工位根据钢壳沉管管节底板结构形式布置坞墩7，用于支撑钢壳沉管管节。在坞墩7与管节之间设置若干个支撑件8，支撑件8优选为螺旋钢支撑，通过螺旋钢支撑进行微调，确保管节底部受力均匀。
50.步骤2：钢壳沉管管节根据其结构尺寸，划分为若干个小块体，在布置好的坞墩7上进行钢壳总拼，钢壳总拼时顶板隔仓开设用于供二级卸料斗3的下料导管穿过的第二下料贯通孔，这样可以满足后续二级卸料斗3的下料导管伸进入管内。
51.步骤3：钢壳管节总拼完成后，进行浇筑附属设施的安装，主要包括：运输钢通道5的安装、一级卸料斗4和二级卸料斗3的安装、坞内管节行车道孔外伸作业平台的安装以及浇筑台车2的安装。
52.步骤4：搅拌运输车6通过沉管管面设置的运输钢通道5，行驶到卸料位置等待卸料。
53.步骤5：搅拌运输车6行驶到卸料位置就位后，浇筑台车2行驶到接料区。
54.步骤6：搅拌运输车6开始卸料，自密实混凝土卸料过程中经一级卸料斗4的过滤结构41进行过滤，筛出较大块体的混凝土结块，避免堵塞浇筑台车2的浇筑下料管22。过滤后的自密实混凝土经下料导管到达二级卸料斗3。
55.步骤7：二级卸料斗3承接上方一级卸料斗4流落的自密实混凝土，二级卸料斗3在安装时出料口中心轴线与一级卸料斗4出料口中心轴线不在同一轴线上，在接料过程中，上方一级卸料斗4流落下来的自密实混凝土，撞击二级卸料斗3的斗壁消除高落差下落动能后，在通过二级卸料斗3下料导管，向下方浇筑台车2输送自密实混凝土。如此可以消除高落差落料对自密实混凝土的性能损耗及减小自密实混凝土高落差对智能浇筑台车2料斗的冲击，延长浇筑台车2的料斗的使用寿命。
56.步骤8：浇筑台车2接料完成后，控制系统根据浇筑任务自寻位至待浇筑隔仓1。
57.步骤9：浇筑台车2自寻位至待浇筑隔仓1，设备操作手点击智能控制系统上的开始浇筑按钮进行隔仓浇筑。
58.步骤10：控制系统预设浇筑参数，通过当前浇筑隔仓1布置的激光测距仪监测浇筑过程混凝土液位上升高度数据，并判断当前隔仓浇筑的状态，在满足控制系统预设的参数条件时，控制系统发布相关指令到浇筑台车2进行浇筑台车2的浇筑速度及浇筑下料管22上升高度控制。实现以机械化、智能化的设备提高生产效率，降低人为不稳定因素的影响，同时以信息化、标准化的监控系统使生产过程的品质得以控制。
59.在本发明中，通过上述的浇筑方法，解决了单管节浇筑方量大、浇筑时间长，浇筑质量主要依靠控制系统在施工过程中对每一环节的严格把控。本发明具有以下技术效果：
60.1)整体钢壳管节底板浇筑实现智能化浇筑，智能控制程度高，有利于提高生产效率，降低人为不稳定因素的影响。
61.2)与传统泵送工艺相比，极大减小混凝土在输送过程中的性能损耗问题，同时有利于自密实混凝土的品质控制。
62.3)浇筑台车2下料工艺与传统泵送工艺相比，成品隔仓浇筑密实度远远优于泵送工艺。
63.4)运输钢通道5卸料位置距离底板浇筑隔仓1的最大垂直距离为15米，通过一级卸料斗4、二级卸料斗3、浇筑漏斗21、浇筑下料管22等工装进行消能，解决了高落差导致混凝土离析的难题，保障了自密实混凝土性能低损耗、高品质的输送。
64.5)浇筑台车2底板施工工艺满足管节底板隔仓全覆盖，设备安装调试完成即可满足所有底板隔仓浇筑，实现自动化、信息化、智能化、标准化的进行24小时浇筑，确保隔仓浇筑质量，同时极大缩短坞期，降低成本。
65.6)通过控制系统预设浇筑参数实现“每一个隔仓，都是第一个隔仓”的浇筑质量目标，避免作业人员重复隔仓浇筑的操作失误。
66.7)浇筑台车2的投入使用，可大大减少作业人员投入，有利于降低成本。
67.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
技术特征：1.一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，包括如下步骤:前期准备：在干坞内进行沉管总体钢壳结构的组装、运输钢通道(5)的安装、浇筑台车(2)的安装、一级卸料斗(4)和二级卸料斗(3)的安装，其中一级卸料斗(4)的安装高度高于二级卸料斗(3)的安装高度，一级卸料斗(4)的出料口中心轴线与二级卸料斗(3)出料口中心轴线不在同一轴线上；混凝土浇筑：搅拌运输车(6)通过运输钢通道(5)行驶到至卸料位置等待卸料，当浇筑台车(2)行驶到接料区，搅拌运输车(6)开始卸料，混凝土依次经过一级卸料斗(4)及二级卸料斗(3)输送到浇筑台车(2)上，之后控制系统根据浇筑任务控制所述浇筑台车(2)自寻位至待浇筑底板隔仓进行混凝土浇筑，同时控制系统预设有浇筑参数并通过传感器实时对底板浇筑隔仓(1)的浇筑混凝土上升状态进行监控并根据预设浇筑参数及所监控的工作状态对所述浇筑台车(2)进行浇筑控制。2.如权利要求1所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，在干坞内布置有用于支撑沉管总体钢壳结构的坞墩(7)。3.如权利要求2所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，在坞墩(7)与沉管总体钢壳结构之间设置若干个可调节高度的支撑件(8)。4.如权利要求1所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，沉管总体钢壳结构的顶板隔仓开设用于供二级卸料斗(3)的下料导管穿过的第二下料贯通孔，运输钢通道(5)上开设有用于供一级卸料斗(4)的下料导管穿过的第一下料贯通孔。5.如权利要求1所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，运输钢通道(5)连接坞岸与沉管管面。6.如权利要求1所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，所述一级卸料斗(4)内部设有过滤结构(41)。7.如权利要求1所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，所述浇筑台车(2)包括纵移支撑轨道(25)、纵移行走组件、纵移驱动机构(26)、横移支撑轨道(24)、横移行走组件、横移驱动机构(23)及浇筑本体，所述纵移行走组件滑动设置在纵移支撑轨道(25)上，所述纵移驱动机构(26)与所述纵移行走组件连接以驱动所述纵移行走组件沿纵移支撑轨道(25)纵向运动，所述横移支撑轨道(24)安装在所述纵移行走组件上，所述横移行走组件滑动设置在横移支撑轨道(24)上，所述横移驱动机构(23)与所述横移行走组件连接以驱动所述横移行走组件沿所述横移支撑轨道(24)横向运动，所述浇筑本体安装在横移行走组件上，所述纵移驱动机构(26)及横移驱动机构(23)与所述控制系统电性连接。8.如权利要求7所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，所述浇筑本体包括浇筑漏斗(21)、与所述浇筑漏斗(21)连接的浇筑下料管(22)以及驱动所述浇筑下料管(22)升降的升降驱动机构(27)，所述升降驱动机构(27)通过牵引组件与所述浇筑下料管(22)传动连接，所述升降驱动机构(27)与所述控制系统电性连接。9.如权利要求1所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，所述运输钢通道(5)的卸料位置距离底板浇筑隔仓(1)的垂直距离为15米。10.如权利要求1所述的钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，其特征在于，所述传感器为激光测距仪，所述激光测距仪用于监测浇筑过程浇筑隔仓(1)内混凝土液位上升高度。
技术总结本发明公开了一种钢壳沉管隧道底板自密实混凝土浇筑方法，包括如下步骤：搅拌运输车通过运输钢通道行驶至卸料位置等待卸料，当浇筑台车行驶到接料区，搅拌运输车开始卸料，混凝土依次经过一级卸料斗及二级卸料斗输送到浇筑台车上，之后控制系统根据浇筑任务控制所述浇筑台车自寻位至待浇筑底板隔仓进行混凝土浇筑，同时控制系统预设有浇筑参数并通过传感器实时对底板隔仓的浇筑上升状态进行监控，并根据预设浇筑参数及所监控的工作状态对所述浇筑台车进行浇筑控制。解决了单管节底板浇筑方量大、单一重复浇筑数量多、浇筑时间长等问题，隔仓浇筑质量主要依靠施工过程中对每一环节的严格把控。环节的严格把控。环节的严格把控。
技术研发人员：吴旭东 李志生 刘少炜 庄海银 韦东进 彭金昌 高升 罗华明
受保护的技术使用者：保利长大工程有限公司
技术研发日：2022.05.06
技术公布日：2022/7/5
