水下碎石基床铺设装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种水下碎石基床铺设装置及方法，包括船体，在船体上设有运送小车，运送小车由驱动装置驱动沿着船体长度方向滑动，在运送小车上设有溜管，溜管的顶端设有送料口，溜管的底端靠近水底；还设有至少一条为运送小车供料的输送带；在船体船艏和船艉的位置设有浮箱滑轨，浮箱滑轨与船体滑动连接，在两个浮箱滑轨和船体上设有可升降的定位桩；所述的浮箱滑轨为折叠结构。通过采用两个可折叠的浮箱滑轨与船体交替通过定位桩定位并相对滑动的方案，抛石施工完成一个区域后，能够通过往复的移动定位桩和船体实现有精确导向的连续移动，从而避免每次移动船体都需要重新对船体进行定位，通过溜管实现高精度的连续的“Z”字形抛石摊铺施工。

Underwater gravel bed laying device and method

【技术实现步骤摘要】
水下碎石基床铺设装置及方法
本专利技术涉及水下工程施工领域，特别是一种水下碎石基床铺设装置及方法。
技术介绍
沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。为避免基础局部高点，沉管底板受力均匀，底板和地基间设计高精度整平的碎石垫层作为基床，需整平精度很高的专用碎石垫层铺设船进行施工。具有代表性的船舶是DEME公司集团旗下的动态定位直落管式抛石船“FLINTSTONE”，它是世界上最大的抛石船。该船采用DP/DT动态定位，不需拖船协助，可在邻近平台结构500米范围内操作，作业水深可达2000m。其抛石管系统具有主动升降补偿ROV的测量系统，包括多波束、回声测深仪和联机处理系统，被认为是业内最先进。但是浮式动态抛石船的定位精度难以达到cm级，船舶行进方向和抛石管的横向移动很难准确形成如Z型垫层。通常仅适用于石油平台的防护、大型海上风电基础和海底电缆的抛石保护等对表层精度要求不高的项目，不适用于沉管基床铺设。在韩国Busan-Geoje隧道施工中采用了更为先进的支撑平台式抛石整平船“KUS-ISLAND”[该整平船集成了碎石抛设、整平和检测功能，实质上融合支撑平台结构和带补偿装置的抛石管系统，并配套开发施工管理系统，平台式铺设船由于平台升离水面，作业时船体基本不受波、浪、流影响；在海况条件好时也可以漂浮状态整平，适应作业环境能力强。抛石管管理系统能准确检测并控制布料管出料口的高程和位置，整平精度高。“KUS-ISLAND”在釜山隧道实测铺设综合精度，累加高程和平整度，达到±40mm。该方法的缺点是造价极其昂贵，且桩腿需要插入隧道基床沟槽范围内，对地基有一定的破坏作用。中国专利文献CN107489154A记载了一种深海基床整平施工方法，通过船体的移动实现抛石，存在的问题是，船体在移动过程中受到海浪的影响，施工精度不高。中国专利文献CN208328938U记载了一种抛石整平装置，通过设置的框架型平台实现抛石管的X、Y向行走，实现成“Z”字形的抛石。但是，采用该方案在完成一个施工区域后需要整体移动船体，再次定位，在重新定位过程中，需要依赖GPS的定位精度，存在定位速度慢，定位精度差的问题。进一步的，其中还记载了通过液压缸控制平衡管反复伸缩进行行程调节的方案，但是由于受水流和风浪的影响，抛石管保持竖直是困难的，在说明书中虽然记载了倾斜计，但是并未记载如何根据倾斜程度修正抛石管的倾斜程度来确保基床的平面度。进一步的，由于液压缸位于水下，且每个液压缸都有进油和回油管，对多个液压缸进行精确控制是非常困难的，较多液压油管使抛石管的升降控制非常麻烦。更进一步的，上述文件还记载了利用整平头去刮平基床，但是随着抛石管的长度增加，抛石管的弯曲变形增大，该方案的整平精度难以控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种水下碎石基床铺设装置及方法，能够以较高的精度沿着滑轨实现连续抛石施工，且无需重复定位，减少重复定位误差，提高施工精度；优选的方案中，能够对溜管底部出料口的高程和倾角分别进行调节，以提高控制精度；能够减少对位于水下的液压缸的控制难度，尤其是能够减少复杂的控制管路；能够不依赖溜管自身的刚度，实现对碎石基床的整平。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种水下碎石基床铺设装置，包括船体，在船体上设有运送小车，运送小车由驱动装置驱动沿着船体长度方向滑动，在运送小车上设有溜管，溜管的顶端设有送料口，溜管的底端靠近水底；还设有至少一条为运送小车供料的输送带；在船体船艏和船艉的位置设有浮箱滑轨，浮箱滑轨与船体滑动连接，在两个浮箱滑轨和船体上设有可升降的定位桩；所述的浮箱滑轨为折叠结构。优选的方案中，所述的浮箱滑轨靠近两端的位置设有定位桩锁定装置，定位桩可升降的设置在定位桩锁定装置内；在船体也设有至少两个定位桩锁定装置和定位桩。优选的方案中，在浮箱滑轨上设有至少一个折叠关节，折叠的浮箱滑轨通过转轴连接，在浮箱滑轨靠近船体的一侧设有齿条和滑轨，在船体上设有由驱动装置驱动旋转的滑移齿轮，滑移齿轮与齿条啮合连接。优选的方案中，在浮箱滑轨折叠的位置，还设有可升降的升降齿条，在浮箱滑轨张开的状态下，升降齿条落下到折叠的位置，与齿条平齐；升降齿条通过至少一个立轴与转轴轴线平行或同轴安装，通过人工、电动葫芦或液压缸实现升降。在两段浮箱滑轨折叠的位置背面，固设有两块固定板，当浮箱滑轨展开时，两块固定板接触，并通过螺栓固定连接。优选的方案中，所述的滑轨为凸出外壁的结构，在船体相应位置设有用于容纳滑轨的滑轨空间，用于和滑轨形成互相扣合的结构，在滑轨与滑轨空间的内壁之间设有导轮；所述的滑轨与滑轨空间通过调节浮箱滑轨与船体之间的吃水深度连接和脱开。优选的方案中，溜管为互相套接的第一溜管和第二溜管；第一溜管与第二溜管可升降的连接，在第二溜管的底部设有出料口调节装置；在运送小车上设有多个卷扬装置，卷扬装置的钢丝绳端头与第二溜管连接；通过卷扬装置控制第二溜管的升降。优选的方案中，所述的出料口调节装置中，出料口套筒与第二溜管活动套接，在第二溜管的外壁设有多个向外伸出的上固定架，出料口套筒的外壁相应设有多个向外伸出的下固定架，上固定架与下固定架之间设有倾角调节油缸；出料口套筒上还设有第一倾角传感器；在下固定架的底部设有距离传感器，用于检测出料口套筒到基床底部的距离；倾角调节油缸两端的油口与倾角换向阀连接，倾角换向阀分别与进油管和回油管连接，看进油管上设有第二流量阀和第二单向阀；多个进油管与多位分配电磁阀连接，多位分配电磁阀与供油管连接。优选的方案中，在出料口套筒的外壁设有振动装置；振动装置的结构为：出料口套筒的外壁设有液压马达，液压马达与偏心块连接.优选的方案中，在浮箱滑轨的可折叠端头的一侧设有浮箱推进装置；在第一溜管上还设有石料检测装置，用于检测石料的装料高度；在第一溜管上还设有GPS定位装置103；在第一溜管的外壁还设有全站仪棱镜。一种采用上述的水下碎石基床铺设装置的方法，包括以下步骤：S1、船体移动至设计位置，利用GPS或北斗系统定位溜管在水平面的位置；浮箱滑轨展开，使船体位于浮箱滑轨的初始位置；将浮箱滑轨上的定位桩打入水底；S2、通过调节溜管的升降，控制溜管底部的出料口的高程位置；S3、在溜管的底部设有出料口调节装置，在出料口调节装置中设有倾角调节油缸，调整溜管最下端出料口的水平度；S4、通过输送带往溜管中灌入石料，当石料达到设定的高度时，驱动运送小车和溜管沿船体长度方向滑动，石料从溜管下方流出，形成碎石垄带，即碎石基床；S5、一行碎石基床施工完成后，船体通过浮箱滑轨的导向移动到下一行的位置，再进行碎石基床铺设施工；船体沿浮箱滑轨到达滑动的极限位置后，将船体上的定位桩打入水底，使船体固定，起出浮箱滑轨上的定位桩，将浮箱滑轨沿着船体滑到初始位置；重复上述步骤S4~S5，实现水下碎石基床的连续精确铺设施工。本专利技术提供的一种水下碎石基床铺设装置及方法，通过采用两个可折叠的浮箱滑轨与船体交替通过定位桩定位并相对滑动的方案，抛石施工完成一个区域后，能够通过往复的移动定位桩和船体实现有精确导向的连续移动，从而避免每次移动船体都需要重新对船本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下碎石基床铺设装置，包括船体（3），其特征是：在船体（3）上设有运送小车（13），运送小车（13）由驱动装置驱动沿着船体（3）长度方向滑动，在运送小车（13）上设有溜管，溜管的顶端设有送料口（8），溜管的底端靠近水底；还设有至少一条为运送小车（13）供料的输送带；在船体（3）船艏和船艉的位置设有浮箱滑轨（15），浮箱滑轨（15）与船体滑动连接，在两个浮箱滑轨（15）和船体（3）上设有可升降的定位桩（5）；所述的浮箱滑轨（15）为折叠结构。

【技术特征摘要】
1.一种水下碎石基床铺设装置，包括船体（3），其特征是：在船体（3）上设有运送小车（13），运送小车（13）由驱动装置驱动沿着船体（3）长度方向滑动，在运送小车（13）上设有溜管，溜管的顶端设有送料口（8），溜管的底端靠近水底；还设有至少一条为运送小车（13）供料的输送带；在船体（3）船艏和船艉的位置设有浮箱滑轨（15），浮箱滑轨（15）与船体滑动连接，在两个浮箱滑轨（15）和船体（3）上设有可升降的定位桩（5）；所述的浮箱滑轨（15）为折叠结构。2.根据权利要求1所述的一种水下碎石基床铺设装置，其特征是：所述的浮箱滑轨（15）靠近两端的位置设有定位桩锁定装置（51），定位桩（5）可升降的设置在定位桩锁定装置（51）内；在船体（3）也设有至少两个定位桩锁定装置（51）和定位桩（5）。3.根据权利要求1所述的一种水下碎石基床铺设装置，其特征是：在浮箱滑轨（15）上设有至少一个折叠关节，折叠的浮箱滑轨通过转轴（153）连接，在浮箱滑轨（15）靠近船体（3）的一侧设有齿条（152）和滑轨（151），在船体（3）上设有由驱动装置驱动旋转的滑移齿轮（32），滑移齿轮（32）与齿条（152）啮合连接。4.根据权利要求3所述的一种水下碎石基床铺设装置，其特征是：在浮箱滑轨（15）折叠的位置，还设有可升降的升降齿条（155），在浮箱滑轨（15）张开的状态下，升降齿条（155）落下到折叠的位置，与齿条（152）平齐；在两段浮箱滑轨折叠的位置背面，固设有两块固定板（154），当浮箱滑轨展开时，两块固定板（154）接触，并通过螺栓固定连接。5.根据权利要求3所述的一种水下碎石基床铺设装置，其特征是：所述的滑轨（151）为凸出外壁的结构，在船体（3）相应位置设有用于容纳滑轨（151）的滑轨空间，用于和滑轨（151）形成互相扣合的结构，在滑轨（151）与滑轨空间的内壁之间设有导轮；所述的滑轨（151）与滑轨空间通过调节浮箱滑轨（15）与船体（3）之间的吃水深度连接和脱开。6.根据权利要求1所述的一种水下碎石基床铺设装置，其特征是：溜管为互相套接的第一溜管（1）和第二溜管（2）；第一溜管（1）与第二溜管（2）可升降的连接，在第二溜管（2）的底部设有出料口调节装置（4）；在运送小车（13）上设有多个卷扬装置（14），卷扬装置（14）的钢丝绳端头与第二溜管（2）连接；通过卷扬装置（14）控制第二溜管（2）的升降。7.根据权利要求6所述的一种水下碎石基床铺设装置，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿，杨秀礼，翟世鸿，华晓涛，冯先导，徐杰，程茂林，王聪，刘修成，吴中正，夏昊，孟奎，朱明清，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42