一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法技术

本发明专利技术提供一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法，其特征在于该方法总体采用绞吸船高潮位开槽及船舶转体、低潮位槽内横卧养船的思路，绞吸船始终在挖槽内不断调整船舶姿态，在施工状态和待潮状态之间切换，直至平槽段长度超过船长后正常施工，本发明专利技术根据绞吸船船体尺度参数、施工参数、水深及潮位数据建立数学模型，筛选满足施工条件的潮位，计算趁潮水位、进点时间点、挖槽宽度、转体时间点，可直接用于指导绞吸船浅水区趁潮开槽，采用本发明专利技术的方法可减少开挖工程量和废方量，降低施工成本，提高开槽效率，缩短工期。缩短工期。缩短工期。

【技术实现步骤摘要】
一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法


[0001]本专利技术属于疏浚工程
，特别是涉及一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法。

技术介绍

[0002]绞吸船在开始浚挖一个新的施工区时，首先要在原始泥面处开始挖掘，随着绞刀前移、绞刀下放，形成挖槽的渐深段，当绞刀下放至设计挖泥深度后，再开挖平槽段，此过程称为开槽。绞吸船在开槽完成后，随着平槽段开挖，船体逐渐进入平槽段区域，槽内水深始终满足绞吸船吃水要求，保证绞吸船正常横摆挖泥。
[0003]而在浅水区开槽前或绞吸船未完全进入平槽段内时，水深可能不满足绞吸船吃水要求，在低潮时会发生船体底部富余水深不足甚至船舶搁浅现象，给船舶设备带来损害，因此必须保证绞吸船在船体完全进入平槽段内前，水深始终满足绞吸船吃水要求，针对这种工况，传统的施工方法一是采用趁潮开槽，但是一般单次趁潮时间较短，绞吸船无法在单次趁潮时间内完成足够进尺使得绞吸船船体完全进入平槽段，因此需要绞吸船多次离开挖槽、多次进点，反复移船、进点和施工准备占用过多施工时间，开槽效率低。传统的施工方法二是将绞吸船布置在距离浅水区一定距离且水深足够的区域，绞吸船从深水区向浅水施工区开挖一条通道，绞吸船边开挖通道边向浅水区靠近，使得绞吸船船体底部始终留有足够富余水深，但本方法会造成疏浚工程量、施工成本的增加和浪费，工期延长。因此需要研究一种新的方法，解决绞吸船在浅水区开槽疏浚的难题。

技术实现思路

[0004]根据以上技术问题，本专利技术提供一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法，其特征在于该方法总体采用绞吸船高潮位开槽及船舶转体、低潮位槽内横卧养船的思路，绞吸船始终在挖槽内不断调整船舶姿态，在施工状态和待潮状态之间切换，直至平槽段长度超过船长后正常施工。本方法计算趁潮水位，绞吸船趁高潮开槽施工，完成渐深段和部分平槽段开挖，首次趁潮开挖的平槽段长度大于绞吸船船体宽度，在水位将要下降至趁潮水位前，绞吸船在辅助船舶的协助下完成船舶转体90
°
，绞吸船横卧在已开挖的平槽段内，当潮位降至最低时，绞吸船在平槽段内的船底富余水深仍满足要求。当潮位再次上升至趁潮水位时，绞吸船再次回转90
°
，继续平槽段开挖，循环以上步骤逐步开挖，直至平槽段总进尺长度大于绞吸船船体长度，此后绞吸船可正常疏浚施工。基于以上技术路线，本方法根据绞吸船船体尺度参数、施工参数、水深及潮位数据建立数学模型，筛选满足施工条件的潮位，计算趁潮水位、船舶移船进点时间点、挖槽宽度、船舶转体时间点。本专利技术解决了绞吸船在浅水区开槽时低潮搁浅或富余水深不足的问题，相较“多次趁潮移船进点开槽”、“自远距离深水区开挖通道进点浅水区”的方法减少工程量、施工成本和工期，本专利技术可加快浅水区开槽效率、保证船舶安全。该方法可适用于低潮时水深不足区域内绞吸船开槽疏浚施工。
[0005]该方法根据绞吸船船体尺度参数、施工参数、水深及潮位数据建立数学模型，筛选满足施工条件的潮位，计算趁潮水位、船舶移船进点时间点、挖槽宽度、船舶转体时间点。
[0006]根据数学模型计算趁潮水位、首次趁潮平槽段开挖时间、计算船舶移船进点时间点和计算船舶首次转体时间点步骤如下：
[0007]S1：设立数学模型边界条件
[0008]浅水施工区原始水深h0，趁潮浚挖泥层厚度h；绞吸船计入桥架的船舶长度L，船体长度L0、宽度B0，船舶吃水W，船舶富裕吃水ΔW；避碰安全系数K(K＞1)；
[0009]绞吸船施工时平均横移速度v，绞刀挖掘单次进尺l，绞刀挖弧半径R；船舶驻位、管线接卡及其他准备工作时间s1，渐深段开挖时间g，绞吸船转体90
°
时间f1。如图2。
[0010]S2：最低潮水位H
min
[0011]如图2。须满足在低潮位时，挖槽平槽段内的水深满足船体吃水要求，即：
[0012]h0+h+H
min
≥W+ΔW
[0013]得：
[0014]H
min
≥W+ΔW
‑
h0‑
h
ꢀꢀꢀ
(式1)
[0015]S3：趁潮水位H
A
[0016]如图2。设趁潮水位H
A
，须满足在趁潮水位时，挖槽外水深满足船舶吃水要求，即：
[0017]h0+H
A
≥W+ΔW
[0018]得：
[0019]H
A
≥W+ΔW
‑
h0ꢀꢀꢀ
(式2)
[0020]S4：首次趁潮平槽段开挖时间Δt1[0021]如图3。
[0022][0023]挖槽宽度：
[0024]B＝L0×
K
[0025]平槽段总进尺：
[0026][0027]须满足：
[0028]ΔL1‑
ΔP≥B0×
K
[0029]所以有：
[0030][0031]S4：进点时间点t1[0032]如图4。设首次趁潮开始和结束时间节点t1、t2，绞吸船开挖平槽段时间：
[0033]Δt1＝t2‑
t1‑
s1‑
f1‑
g
[0034]须满足：
[0035][0036]即：
[0037][0038]根据趁潮水位，查阅潮位预报曲线，寻找满足式1、2、4的潮位，趁潮水位H
A
对应的时间点t1即船舶的进点时间，t2即首次趁潮结束时间。S5：转体时间点
[0039]如图4，船舶首次转体时间点为t2‑
f1。根据趁潮水位，查阅潮位预报曲线，下一个趁潮水位为t3，趁潮结束时间为t4。在t3时刻，船舶开始回转90
°
继续开挖，至t4‑
f1时刻，若绞吸船开挖的平槽段长度小于船长L0，则船舶旋转90
°
横卧在挖槽内，按照此方法循环，直至平槽段长度大于船长L0，绞吸船此后可正常施工。
[0040]本专利技术的有益效果：1、本专利技术根据绞吸船船体尺度参数、施工参数、水深及潮位数据建立数学模型，筛选满足施工条件的潮位，计算趁潮水位、进点时间点、挖槽宽度、转体时间点，可直接用于指导绞吸船浅水区趁潮开槽。
[0041]2、采用本专利技术的方法设置绞吸船避碰安全系数，保证绞吸船横卧挖槽内养船的安全性。
[0042]3、采用本专利技术的方法可减少开挖工程量和废方量，降低施工成本，提高开槽效率，缩短工期。
[0043]4、数学模型的建立和计算可通过计算机语言实现运行，边界条件易于调整，计算方便。
附图说明
[0044]图1是本专利技术绞吸船开槽施工示意图；
[0045]图2是本专利技术绞吸船养船水深计算图；
[0046]图3是本专利技术绞吸船横卧挖槽示意图；
[0047]图4是本专利技术潮位选择示意图；
[0048]图5是本专利技术绞吸船首次趁潮浚挖示意图；
[0049]图6是本专利技术船舶首次趁潮完成转体后横卧挖槽内示意图
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法，其特征在于包括步骤一：计算趁潮水位、步骤二：首次趁潮平槽段开挖时间、步骤三：计算船舶移船进点时间点和步骤四：计算船舶首次转体时间点。2.根据权利要求1所述的一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法，其特征在于所述步骤一：计算趁潮水位包括设立数学模型边界条件、计算最低潮水位和得出趁潮水位：设立数学模型边界条件：设浅水施工区原始水深h0，设趁潮浚挖泥层厚度h；设绞吸船计入桥架的船舶长度L，设船体长度L0、设宽度B0，设船舶吃水W，设船舶富裕吃水ΔW；设避碰安全系数K(K＞1)；设绞吸船施工时平均横移速度v，设绞刀挖掘单次进尺l，设绞刀挖弧半径R；设船舶驻位、设管线接卡及其他准备工作时间s1，设渐深段开挖时间g，设绞吸船转体90
°
时间f1；计算最低潮水位：设最低潮水位H
min
，须满足在低潮位时，挖槽平槽段内的水深满足船体吃水要求，即：h0+h+H
min
≥W+ΔW得：H
min
≥W+ΔW
‑
h0‑
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式1)得出趁潮水位：设趁潮水位H
A
，须满足在趁潮水位时，挖槽外水深满足船舶吃水要求，即：h0+H
A
≥W+ΔW得：H
A
≥W+ΔW

【专利技术属性】
技术研发人员：李金峰，唐兴华，秦亮，
申请(专利权)人：中交天津航道局有限公司，
类型：发明
国别省市：