【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于港航施工，尤其涉及一种基于绞吸船的基槽开挖施工方法。
技术介绍
1、在港航工程建设中，必不可少的内容就是基槽开挖和港池疏浚，这是港航工程项目建设的基础。只有处理好这两项工序，才能做好各类水下管道的填埋工作，进而确保工程质量。在基槽开发施工工程中，要求形成设定的基槽断面，在基槽的两侧形成连续、稳定的边坡。基槽开挖过程中，要求施工质量通常很高，因此要确保基槽的深度、宽度都要符合施工规定和要求，尤其是超宽和超深指标。以绞吸挖泥船为主要开挖设备进行基槽的开挖施工时，需要遵循分条、分段、分层的基本原则，有条不紊地施工。
2、现有基于绞吸挖泥船的基槽开挖施工工艺，由于工艺步骤设计不合理，其槽底及边坡的施工质量难以保证。因此，需要对基于绞吸船的基槽开挖施工工艺进行开发设计。
技术实现思路
1、本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于绞吸船的基槽开挖施工方法，提升基槽开挖的施工质量并且提升施工效率。
2、本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于绞吸船的基槽开挖施工方法，包括以下步骤，步骤s1、对基槽的断面进行分区，分为槽内主体区、槽内质量层区和边坡质量层区，槽内质量层区位于槽内主体区的下方，边坡质量层区位于槽内主体区的两侧；步骤s2、对槽内主体区采用分层台阶方式进行开挖施工，规划分层开挖施工厚度后逐层阶梯式开挖；步骤s3、对槽内质量层区和边坡质量层区进行同步开挖施工，开挖槽内质量层区时，保证绞刀下放深度恒定，开挖边坡质
3、优选地：步骤s2中，设定各层分层厚度为hi，基槽边坡的坡比为1∶n，则设计台阶宽度的一半为ai＝nhi；上层软塑性粘土较软，台阶式开挖后容易塌坡，设定横移开挖边线超出设计边坡面与设计台阶面的交线为δb2且δb2≤ai，以形成连续、均匀的边坡质量层；下层粘性土逐渐密实，开挖时绞刀吸口对周边疏浚土的吸入效果变弱，开挖后台阶不易塌坡，易形成垂直性台阶，设定横移开挖边线自设计边坡面与设计台阶面的交线向内收敛δb1。
4、优选地：步骤s3中对绞刀横移线速度进行修正，方法如下，
5、绞刀位置坐标：
6、xc＝x0+(l1+l0cosθ)sinα
7、yc＝y0+(l1+l0cosθ)cosα
8、主桩位置坐标：
9、xs＝x0-(l2+l3)sinα
10、ys＝y0-(l2+l3)cosα
11、左横移滑轮坐标：
12、xp＝x0+(l1+l4cosθ)sinα-l5cosα
13、yp＝y0+(l1+l4cosθ)cosα+l5sinα
14、右横移滑轮坐标：
15、xp＝x0+(l1+l4cosθ)sinα+l5cosα
16、yp＝y0+(l1+l4cosθ)cosα-l5sinα
17、式中：l0为桥架耳轴距离绞刀轴的长度，l1为dgps天线安装位置距离桥架耳轴中心的水平距离，l2为dgps天线安装位置距离台车行走槽端面中点的水平距离，l3为钢桩台车行程，l4为横移滑轮与桥架耳轴沿挖泥船轴线的距离，l5为横移滑轮与挖泥船轴线的垂线距离，θ为桥架下放角度，α为船首方位角；
18、设横移锚位置坐标(xa、ya)，则左横移缆的方位角ω有：
19、
20、右横移缆的方位角ω有：
21、
22、则左横移缆与挖泥船轴线夹角有：
23、
24、设横移速度即横移绞车收缆速度为vw，桥架上横移滑轮处横移线速度为vl，绞刀横移线速度为vc，则有：
25、
26、又有：
27、
28、进而得到绞刀横移线速度为vc与横移速度即横移绞车收缆速度为vw的关系为：
29、
30、式中，l0、l1、l2、l4为固定值，绞刀横移线速度vc随着l3、vw、θ和而变化。
31、优选地：步骤s3中对绞刀的横移速度即横移绞车收缆速度与绞刀提升速度进行匹配，方法如下，
32、设挖槽一半底宽为b0，在挖槽边坡上画若干分段线，各段之间的水平间距为bi，各段的设计边坡坡度1：ni，各段之间的垂向间距为(i＝1，2...)，桥架耳轴距离船底距离设为e，桥架长度为l0，水位为t，挖泥船吃水为d，桥架下放角度为θ，挖槽设计挖深为h0，
33、当绞刀开挖至第n条分段线时，绞刀桥架的水平投影长度可表示为：
34、
35、此时桥架下放角度θ可表示为：
36、
37、钢桩至绞刀的水平投影长度表示为：
38、ri＝l1+l2+l3+lsi
39、绞吸船轴线与航道轴线的夹角表示为：
40、
41、边坡上第i段(i＝1，2，...)绞刀迹线的弧线水平投影长度：
42、
43、则vc与绞刀提升速度vsc有如下关系：
44、
45、即：
46、
47、将vc与vw关系式代入，得
48、
49、又cosθ可以表示为：
50、
51、进而得到横移速度即横移绞车收缆速度vw与绞刀提升速度vsc的关系为：
52、
53、优选地：步骤s3中对绞刀竖向提升速度进行修正，方法如下，
54、设桥架起升滑轮距离桥架耳轴距离为l6，起升钢丝缆收缆速度为vsw，起升滑轮垂向速度vlw，绞刀竖向提升速度vsc，绞刀垂向速度vlc，桥架起升钢丝缆与垂向夹角ρ，ρ与桥架下放角度θ有关，根据挖泥船图纸测量得出相关关系，
55、则有：
56、vsc＝vlc×cosθ
57、vsw＝vlw×cos(θ-ρ)
58、
59、进而得到绞刀竖向提升速度vsc与起升钢丝缆收缆速度vsw的关系为：
60、
61、本专利技术的优点和积极效果是：
62、本专利技术提供了一种基于绞吸船的基槽开挖施工方法，优化设计了开挖施工工艺步骤以及核心施工步骤的关键参数，通过对基槽内部进行分区并且先行开挖槽内主体区、预留槽内质量区和边坡质量区进行后续同步开挖施工，令基槽开挖的施工质量更容易控制，通过优化设定槽内主体区开挖的分层厚度并且优化槽内质量区和边坡质量区施工的具体参数使之更加匹配，提升了槽内主体区、槽内质量区和边坡质量区的施工质量。此外，本专利技术中提供的基槽开挖施工方法在槽内主体区分层开挖完成之后，实现了将槽内质量区和边坡质量区的同步开挖，显著提升了基槽开挖施工的效率。
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1.一种基于绞吸船的基槽开挖施工方法，其特征是：包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的基于绞吸船的基槽开挖施工方法，其特征是：步骤S2中，设定各层分层厚度为hi，基槽边坡的坡比为1∶n，则设计台阶宽度的一半为Ai＝nhi；上层软塑性粘土较软，台阶式开挖后容易塌坡，设定横移开挖边线超出设计边坡面与设计台阶面的交线为ΔB2且ΔB2≤Ai，以形成连续、均匀的边坡质量层；下层粘性土逐渐密实，开挖时绞刀吸口对周边疏浚土的吸入效果变弱，开挖后台阶不易塌坡，易形成垂直性台阶，设定横移开挖边线自设计边坡面与设计台阶面的交线向内收敛ΔB1。
3.如权利要求2所述的基于绞吸船的基槽开挖施工方法，其特征是：步骤S3中对绞刀横移线速度进行修正，方法如下，
4.如权利要求3所述的基于绞吸船的基槽开挖施工方法，其特征是：步骤S3中对绞刀的横移速度即横移绞车收缆速度与绞刀提升速度进行匹配，方法如下，
5.如权利要求4所述的基于绞吸船的基槽开挖施工方法，其特征是：步骤S3中对绞刀竖向提升速度进行修正，方法如下，
【技术特征摘要】
1.一种基于绞吸船的基槽开挖施工方法，其特征是：包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的基于绞吸船的基槽开挖施工方法，其特征是：步骤s2中，设定各层分层厚度为hi，基槽边坡的坡比为1∶n，则设计台阶宽度的一半为ai＝nhi；上层软塑性粘土较软，台阶式开挖后容易塌坡，设定横移开挖边线超出设计边坡面与设计台阶面的交线为δb2且δb2≤ai，以形成连续、均匀的边坡质量层；下层粘性土逐渐密实，开挖时绞刀吸口对周边疏浚土的吸入效果变弱，开挖后台阶不易塌坡，易形成垂直...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，李军，李金峰，武琳，滕克强，王曦巍，王晓萌，张达，沈普，
申请(专利权)人：中交天津疏浚工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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