河航道整治生态炸礁疏浚体系及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种河航道整治生态炸礁疏浚体系及施工方法，包括以下步骤：水下地形测量采用导向船和在船艏艉设有RTK接收仪和测深仪的测量船相结合，实现对水下地形的三维测量；钻爆船利用船艏艉RTK接收仪实时定位调节直至与施工基准线平行；水下钻孔采用整体式底板实现钻机沿钻爆船横纵向的微调和精准定位；水下钻孔装药、填塞采用将配重式导管内穿套管后稳定嵌入礁石钻孔中，防止成孔回流堵塞的同时也为后续装药和回填起到导向作用；水下裸露爆破装药采用沿长臂挖掘机动臂柔性固定的塑料软管进行投药，本施工方法具有水下地形测量精度高、钻爆船和钻孔定位准确、成孔效果好、装药质量和效率高等特点，适用于河航道整治的炸礁疏浚工程。

Eco-reef-blasting dredging system and construction method for river and waterway regulation

The invention discloses an ecological reef blasting dredging system and construction method for river channel regulation, which includes the following steps: underwater topographic survey adopts a guide ship and a surveying ship with RTK receiver and bathymeter in the bow to realize three-dimensional survey of underwater topography; drilling and blasting ship uses RTK receiver in the bow to position and adjust in real time until parallel with the construction datum line; underwater drilling and blasting ship uses RTK receiver in the bow to realize three-dimensional survey of underwater topography; Integral bottom plate realizes fine-tuning and precise positioning of drilling rig along the horizontal and vertical direction of drilling and blasting vessel; underwater drilling charge and filling are stably embedded in reef boreholes by inserting a counterweight conduit through the casing to prevent the backflow blockage of the holes, and at the same time play a guiding role for subsequent charging and backfilling; underwater bare blasting charge is made by a flexible plastic hose fixed along the arm of the long arm excavator. The construction method has the characteristics of high accuracy of underwater topographic survey, accurate positioning of drilling and blasting vessels and boreholes, good hole-forming effect, high charge quality and efficiency, and is suitable for reef-blasting dredging works in river channel regulation.

【技术实现步骤摘要】
河航道整治生态炸礁疏浚体系及施工方法
本专利技术涉及炸礁疏浚施工领域，具体涉及河航道整治生态炸礁疏浚体系及施工方法。
技术介绍
水运行业的持续发展导致原来水深条件不足的港池和航道，现在都需要浚深，遇到土质较硬时就要采用水下爆破的方式。水下爆破的方式一般取决于疏浚开挖面积、地形及开挖深度等情况。对于有覆盖层的区域，先进行挖泥疏浚施工，无覆盖层的区域直接进行炸礁开挖，而炸礁开挖又根据开挖厚度一般采取水下钻孔爆破或裸露爆破。炸礁工程不仅要求定位准确、合理确定爆破参数和精确装药等，又以控制爆破地震波、飞石、扬尘以及减少对周围环境的污染为重点。在炸礁疏浚施工前通常需要进行水下地形的测量，传统技术主要采用扦插法，现普遍采用测深仪结合验潮数据，工作量较大，测量精度和效率有待提高；钻爆船一般按照岸上设置的导标粗定位后，再根据全站仪的指挥进行精确定位，定位过程较繁琐；通常钻机固定在钻爆船上，钻孔定位只能依靠钻爆船的起锚来调节，较难实现精确定位；水下钻孔普遍采用套管钻孔法，但受水流冲刷影响，成孔后易导致淤泥、碎石等回流堵塞炮孔，影响后续装药质量和炸礁效果，甚至需要二次炸礁，增加了工作量和施工成本；现有裸露爆破药包的投放技术包括叉插药包法、滑杆法和船投法，主要需要定位船和投药船相结合的方式，但因定位船起锚操作繁琐，投药船的定位又主要依靠定位船，导致投药效率和精度均有待提高
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有水下地形测量精度高、工作量少，钻爆船和钻孔定位准确，成孔效果好，装药质量和效率高等特点的河航道整治生态炸礁疏浚体系的施工方法，及施工完成的河航道整治生态炸礁疏浚体系。为了实现以上目的，本专利技术提供一河航道整治生态炸礁疏浚体系的施工方法，包括以下步骤：步骤一、采用水下地形精确测量体系测量水下地形：水下地形精确测量体系包括放置在河岸上的基准站、导向船、测量船、测量船船艏RTK接收仪、测量船船艏测深仪、测量船船艉RTK接收仪、测量船船艉测深仪、主缆和钢缆；所述导向船设有两道所述主缆，所述主缆分别锚固在上游的两侧河岸上；通过所述钢缆将测量船与导向船连接；所述测量船船艏RTK接收仪安装在测量船的船头上端，所述测量船船艏测深仪安装在测量船的船头底端，所述测量船船艉RTK接收仪安装在测量船的船尾上端，所述测量船船艉测深仪安装在测量船的船尾底端；测量前，先将基准站固定在河岸上，将导向船的两道主缆分别锚固在上游的两侧河岸上，通过钢缆连接下游测量船的船艏部位，将测量船移至礁石区域上方；测量船船艏RTK接收仪和测量船船艉RTK接收仪通过数据通信链与基准站的信号对接；测量时，读取测量船船艏RTK接收仪的三维坐标，记为(Xi，Yi，Zi)，通过测量船船艏测深仪测量其距离水下礁石的深度，记为Hi，推算可得船艏水下礁石区域A点位的三维地形坐标为(Xi，Yi，Zi-Hi)；同理，测量并推算可得船艉水下礁石区域B点位的三维地形坐标为(Xj，Yj，Zj-Hj)；调节钢缆长度沿河道纵向断面移动测量船，重复上述步骤，完成对应的纵向断面的水下地形测量；调节两道主缆的长度比例沿河道横向断面同步移动导向船和测量船，重复上述步骤，直至完成礁石区域的水下地形测量；步骤二、采用钻爆船定位装置定位钻爆船：钻爆船定位装置包括钻机、钻爆船、钻爆船船艏RTK接收仪、钻爆船船艉RTK接收仪、钻爆船主缆、侧缆、沉链、基准站和施工基准线，所述钻机设置在钻爆船上，所述钻爆船船艏RTK接收仪设置在钻爆船的船头，所述钻爆船船艉RTK接收仪设置在钻爆船的船尾；所述基准站设置在河岸上；所述施工基准线设置在河岸上；所述钻爆船主缆、侧缆和沉链用于定位钻爆船；定位前，先将基准站固定在远离炸礁区域的河岸上，同时在河岸附近设置第一基准点和第二基准点，二者连线即为施工基准线，测量确定第一基准点和第二基准点的平面坐标，分别记为(X1，Y1)和(X2，Y2)；定位时，根据步骤一的水下地形测量结果，将设有钻机的钻爆船移至礁石上方，实时读取钻爆船船艏RTK接收仪和钻爆船船艉RTK接收仪的平面坐标，记为(Xm，Ym)和(Xn，Yn)，动态调整钻爆船方向直至满足下式：此时，钻爆船方向平行于施工基准线；随后，依次将两道所述主缆一端连接钻爆船船艏，另一端锚固在上游的两侧河岸，将两道所述侧缆一端连接靠近河岸的钻爆船船身一侧，另一端锚固在河岸上；将两道所述沉链一端连接在背离河岸的钻爆船船身一侧，设有船锚的一端沉入水底，完成钻爆船的定位展布；步骤三、利用炸礁水下钻孔装置进行水下钻孔：炸礁水下钻孔装置包括钻机、横向轨道、纵向轨道和长度约等于礁石深度H水深的套管，所述钻机滑动式设置在纵向轨道，所述纵向轨道滑动式设置在横向轨道上，所述套管垂直置于钻机的正下方，所述钻机的钻杆能够贯穿套管下移穿入礁石的内部；钻孔前，根据步骤二中的钻爆船的实际坐标数据，通过对钻机进行横向上和纵向上的调节来确保钻机的横向定位精确和纵向定位精确；钻孔时，将长度约等于礁石深度H水深的套管垂直置于钻机正下方，启动钻机，钻杆内穿套管后下移直达礁石表面，开始钻孔，直至达到设计深度H孔深，最终形成钻孔；步骤四、采用炸礁水下爆破装药结构对钻孔装药：炸礁水下爆破装药结构包括用于装药的配重式导管，所述配重式导管的长度大于礁石水深H水深与钻孔深度H孔深之和，所述配重式导管一端用于插接在钻孔内，所述配重式导管的另一端用于投药；装药前，在钻孔成孔清渣后，在步骤三中的套管内及时插入配重式导管稳定嵌入在钻孔内，然后再移走套管；配重式导管的管口露出水面；装药时，将药柱依次连接好雷管和导爆管后，沿着配重式导管内壁下放至钻孔的孔底；装药完毕后，用细粒卵石或砂石等作为填塞物对配重式导管和药柱之间的空隙进行回填；步骤五、采用水下裸露爆破装药结构投放药包：水下裸露爆破装药结构包括投药船、长臂挖掘机、用于观察礁石方位的水下摄像机和塑料软管，所述水下摄像机安装在长臂挖掘机的连杆上，所述长臂挖掘机上的摇杆用于控制连杆的角度；所述塑料软管的下管口与固定在连杆上，所述塑料软管的上管口位于投药船上；装药前，将投药船移至礁石区域上方；装药时，控制长臂挖掘机的摇杆角度，通过设置在长臂挖掘机连杆处的水下摄像机实时观察礁石的方位，将塑料软管的下管口对准礁石，上管口临时扣接在投药船上；将药包通过绳索连接浮球，导爆管松弛绑扎在绳索上，随后先将药包顺入塑料软管沿内壁直接滑至礁石顶部，解除上管口处的扣件，提升控制长臂挖掘机的动臂，直至浮球滑出塑料软管的下管口并漂浮在水面上；步骤六、在水面汇总连接导爆管形成起爆网络，钻爆船和投药船移位，起爆。作为优选，在所述步骤1当中，所述测量船船艏RTK接收仪与所述测量船船艏测深仪分别设置在测量船船艏部位的甲板和船底处，处于同一中轴线上；对应地，所述测量船船艉RTK接收仪和所述测量船船艉测深仪分别设置在测量船船艉部位的甲板和船底处，处于同一中轴线上。作为优选，在所述步骤3当中，所述炸礁水下钻孔装置中包括整体式底板，所述钻机安装在整体式底板上，所述整体式底板中部镂空，所述整体式底板长边两侧设有两道平行的纵向轨道，所述钻机可沿纵向轨道移动。作为优选，在所述步骤4当中，所述配重式导管的外径小于所述套管和钻孔的内径，管顶高度延伸至水面以上，管底设有配重、孔洞和无纺土工布，配重设在最底端，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.河航道整治生态炸礁疏浚体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用水下地形精确测量体系测量水下地形：水下地形精确测量体系包括放置在河岸(11)上的基准站(7)、导向船(1)、测量船(2)、测量船船艏RTK接收仪、测量船船艏测深仪、测量船船艉RTK接收仪、测量船船艉测深仪、主缆(8)和钢缆(9)；所述导向船(1)设有两道所述主缆(8)，所述主缆(8)分别锚固在上游的两侧河岸(11)上；通过所述钢缆(9)将测量船(2)与导向船(1)连接；所述测量船船艏RTK接收仪安装在测量船(2)的船头上端，所述测量船船艏测深仪安装在测量船(2)的船头底端，所述测量船船艉RTK接收仪安装在测量船(2)的船尾上端，所述测量船船艉测深仪安装在测量船(2)的船尾底端；测量前，先将基准站(7)固定在河岸(11)上，将导向船(1)的两道主缆(8)分别锚固在上游的两侧河岸(11)上，通过钢缆(9)连接下游测量船(2)的船艏部位，将测量船(2)移至礁石区域上方；测量船船艏RTK接收仪和测量船船艉RTK接收仪通过数据通信链与基准站(7)的信号对接；测量时，读取测量船船艏RTK接收仪的三维坐标，记为(Xi，Yi，Zi)，通过测量船船艏测深仪测量其距离水下礁石(10)的深度，记为Hi，推算可得船艏水下礁石区域A点位的三维地形坐标为(Xi，Yi，Zi‑Hi)；同理，测量并推算可得船艉水下礁石区域B点位的三维地形坐标为(Xj，Yj，Zj‑Hj)；调节钢缆(9)长度沿河道纵向断面移动测量船(2)，重复上述步骤，完成对应的纵向断面的水下地形测量；调节两道主缆(8)的长度比例沿河道横向断面同步移动导向船(1)和测量船(2)，重复上述步骤，直至完成礁石区域的水下地形测量；步骤二、采用钻爆船定位装置定位钻爆船：钻爆船定位装置包括钻机(15)、钻爆船(16)、钻爆船船艏RTK接收仪、钻爆船船艉RTK接收仪、主缆(8)、侧缆(17)、沉链(18)、基准站(7)和施工基准线(14)，所述钻机(15)设置在钻爆船(16)上，所述钻爆船船艏RTK接收仪设置在钻爆船(16)的船头，所述钻爆船船艉RTK接收仪设置在钻爆船(16)的船尾；所述基准站(7)设置在河岸(11)上；所述施工基准线(14)设置在河岸(11)上；所述主缆(8)、侧缆(17)和沉链(18)用于定位钻爆船(16)；定位前，先将基准站(7)固定在远离炸礁区域的河岸(11)上，同时在河岸(11)附近设置第一基准点(12)和第二基准点(13)，二者连线即为施工基准线(14)，测量确定第一基准点(12)和第二基准点(13)的平面坐标，分别记为(X1，Y1)和(X2，Y2)；定位时，根据步骤一的水下地形测量结果，将设有钻机(15)的钻爆船(16)移至礁石(10)上方，实时读取钻爆船船艏RTK接收仪和钻爆船船艉RTK接收仪的平面坐标，记为(Xm，Ym)和(Xn，Yn)，动态调整钻爆船(16)方向直至满足下式：...

【技术特征摘要】
1.河航道整治生态炸礁疏浚体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用水下地形精确测量体系测量水下地形：水下地形精确测量体系包括放置在河岸(11)上的基准站(7)、导向船(1)、测量船(2)、测量船船艏RTK接收仪、测量船船艏测深仪、测量船船艉RTK接收仪、测量船船艉测深仪、主缆(8)和钢缆(9)；所述导向船(1)设有两道所述主缆(8)，所述主缆(8)分别锚固在上游的两侧河岸(11)上；通过所述钢缆(9)将测量船(2)与导向船(1)连接；所述测量船船艏RTK接收仪安装在测量船(2)的船头上端，所述测量船船艏测深仪安装在测量船(2)的船头底端，所述测量船船艉RTK接收仪安装在测量船(2)的船尾上端，所述测量船船艉测深仪安装在测量船(2)的船尾底端；测量前，先将基准站(7)固定在河岸(11)上，将导向船(1)的两道主缆(8)分别锚固在上游的两侧河岸(11)上，通过钢缆(9)连接下游测量船(2)的船艏部位，将测量船(2)移至礁石区域上方；测量船船艏RTK接收仪和测量船船艉RTK接收仪通过数据通信链与基准站(7)的信号对接；测量时，读取测量船船艏RTK接收仪的三维坐标，记为(Xi，Yi，Zi)，通过测量船船艏测深仪测量其距离水下礁石(10)的深度，记为Hi，推算可得船艏水下礁石区域A点位的三维地形坐标为(Xi，Yi，Zi-Hi)；同理，测量并推算可得船艉水下礁石区域B点位的三维地形坐标为(Xj，Yj，Zj-Hj)；调节钢缆(9)长度沿河道纵向断面移动测量船(2)，重复上述步骤，完成对应的纵向断面的水下地形测量；调节两道主缆(8)的长度比例沿河道横向断面同步移动导向船(1)和测量船(2)，重复上述步骤，直至完成礁石区域的水下地形测量；步骤二、采用钻爆船定位装置定位钻爆船：钻爆船定位装置包括钻机(15)、钻爆船(16)、钻爆船船艏RTK接收仪、钻爆船船艉RTK接收仪、主缆(8)、侧缆(17)、沉链(18)、基准站(7)和施工基准线(14)，所述钻机(15)设置在钻爆船(16)上，所述钻爆船船艏RTK接收仪设置在钻爆船(16)的船头，所述钻爆船船艉RTK接收仪设置在钻爆船(16)的船尾；所述基准站(7)设置在河岸(11)上；所述施工基准线(14)设置在河岸(11)上；所述主缆(8)、侧缆(17)和沉链(18)用于定位钻爆船(16)；定位前，先将基准站(7)固定在远离炸礁区域的河岸(11)上，同时在河岸(11)附近设置第一基准点(12)和第二基准点(13)，二者连线即为施工基准线(14)，测量确定第一基准点(12)和第二基准点(13)的平面坐标，分别记为(X1，Y1)和(X2，Y2)；定位时，根据步骤一的水下地形测量结果，将设有钻机(15)的钻爆船(16)移至礁石(10)上方，实时读取钻爆船船艏RTK接收仪和钻爆船船艉RTK接收仪的平面坐标，记为(Xm，Ym)和(Xn，Yn)，动态调整钻爆船(16)方向直至满足下式：此时，钻爆船(16)方向平行于施工基准线(14)；随后，依次将两道所述主缆(8)一端连接钻爆船(16)船艏，另一端锚固在上游的两侧河岸(11)，将两道所述侧缆(17)一端连接靠近河岸(11)的钻爆船(16)船身一侧，另一端锚固在河岸(11)上；将两道所述沉链(18)一端连接在背离河岸(11)的钻爆船(16)船身一侧，设有船锚(19)的一端沉入水底，完成钻爆船的定位展布；步骤三、利用炸礁水下钻孔装置进行水下钻孔：炸礁水下钻孔装置包括钻机(15)、横向轨道(21)、纵向轨道(22)和长度约等于礁石深度H水深的套管(23)，所述钻机(15)滑动式设置在纵向轨道(22)，所述纵向轨道(22)滑动式设置在横向轨道(21)上，所述套管(23)垂直置于钻机(15)的正下方，所述钻机(15)的钻杆(24)能够贯穿套管下移穿入礁石的内部；钻孔前，根据步骤二中的钻爆船(16)的实际坐标数据，通过对钻机(15)进行横向上和纵向上的调节来确保钻机(15)的横向定位精确和纵向定位精确；钻孔时，将长度约等于礁石深度H水深的套管(23)垂直置于钻机(15)正下方，启动钻机(15)，钻杆(24)内穿套管(23)后下移直达礁石(10)表面，开始钻孔，直至达到设计深度H孔深，最终形成钻孔(25)；步骤四、采用炸礁水下爆破装药结构对钻孔装药：炸礁水下爆破装药结构包括用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘荣伟，田小春，万俊，李萌，
申请(专利权)人：四川港航建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51