CN100360377C - 半潜式水下施工挡流装置 - Google Patents

Abstract

一种用于海洋工程技术领域的半潜式水下施工挡流装置，包括：船体、立柱、挡流板和能开合的门以及甲板，船体的首部开有开口，整个船呈U形，船体首部与尾部的左右两侧各设有一个立柱，立柱设置在挡流板内，挡流板连接在各立柱间，整个装置的首部设置有能开合的门，此门用铰与船体首部左边的立柱连接，此门关闭时，能与船体首部右边的立柱可靠连接，甲板铺设在整个装置的上部，为四个立柱所支持。本发明能包围住近海大桥桥墩下钢管桩群，使被围区域形成水流影响小的作业区，并保证漂浮和半潜作业时装置本身的稳性，增加潜水员水下可作业时间，保证钢管桩防腐锌块焊接进度。另外本发明也可以应用于其它需要有小水流影响作业区的施工状况。

Description

半潜式水下施工挡流装置

技术领域

本发明涉及的是一种用于海洋工程技术领域的水下装置，具体说，是一种半潜式水下施工挡流装置。

背景技术

水下施工挡流装置是一种挡水围堰结构物。在施工水域水质混浊、水流急，不利于作业的情况下，该装置可以挡住外部水流使其包围的水域形成水流影响小的作业区。

经对现有技术文献检索发现，《土木工程概论》(作者：江见鲸、叶志明主编，出版社：高等教育出版社，出版日期：2001年7月第1版)一书第45、46、108、109、202、203页提到一种叫做“沉井”的装置，其自述为：“沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重量克服井壁摩擦力厚下沉至设计标高，然后经过混凝土封底，并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它构筑物的基础。沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构，施工工艺也不复杂。……沉井基础的缺点是：施工期较长；对细砂及粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。”除了文中叙述的“施工期较长；对细砂及粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难”等缺点外，沉井应用范围小只能在作为基础被建造时才起到挡水的作用并不能用于维护已建成的水中建筑物(某些近海大桥的桥墩是由钢管桩支持，需要布设牺牲阳极(防腐锌块)保护，防腐锌块的布设由潜水员在水下焊接到钢管桩上。由于一些近海大桥所在海域水质混浊、水流急，潜水员水下可作业时间短，难以确保钢桩防腐锌块焊接进度)，一次性使用不能被反复利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种半潜式水下施工挡流装置，使其能包围住近海大桥桥墩下钢管桩群，使被围区域形成水流影响小的作业区，并保证漂浮和半潜作业时装置本身的稳性，增加潜水员水下可作业时间，保证钢管桩防腐锌块焊接进度，还可应用于其它需要有小水流影响作业区的施工状况。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：船体、立柱、档流板和能开合的门以及甲板，其连接关系为：船体的首部开有开口，因此整个船呈U形，在船体的四角各设置有一个立柱，即船体首部与尾部的左右两侧各设有一个立柱。立柱设置在挡流板内，挡流板连接在各立柱间，整个装置的首部设置有能开合的门，此门用铰与船体首部左边的立柱连接，由油缸驱动开闭，此门关闭时，能与船体首部右边的立柱可靠连接。甲板铺设在整个装置的上部，为四个立柱所支持。

当装置不作业时飘浮在海面上，吃水位于船体，靠船体提供水线面面积，保证装置的稳性；作业时通过往压载舱加压载水使装置下沉，这时为半潜状态，船体完全淹没于水下，吃水位于立柱，靠立柱提供水线面面积，保证装置的稳性。本发明不设动力装置，移位靠拖轮拖动。

本发明船体内设有压载舱和机舱，通过调整压载舱里的压载水来控制装置下潜与上升；立柱在装置下潜时能提供一定的水线面面积，以保证装置具有足够的稳性，同时给挡流板和门提供支持，并能在装置下潜时提供一定的操作空间，以布置操作设备和提供人员工作场所；挡流板连接在各立柱间，在装置下潜后，与船体和门一起在装置内部形成封闭的水域(在设计的最大水深时，挡流板顶部离开水面约2米)，此封闭水域即为潜水作业员的作业水域，因此可以为潜水作业员提供比较好的作业环境；能开合的门可以采用拱形门，在船体和门下端还设置有裙板，可以插入海底一定的深度，在整个挡流装置不坐底条件下，从海底到挡流板形成水流影响小的作业区；甲板位于装置最高处。不论装置处于何种工作状态，甲板始终在水面以上，可以用于布置操作设备和提供人员工作场所。

本发明装置就位后，采用系缆方式系留在桥墩承台上，仅设置一台按常规舾装要求的锚和锚绞车。如果装置用于其它用途而无法系缆，也可增设锚及绞车来依靠锚泊来定位，建造成本也相应增加。

本发明油缸是一种很常见的由液体供给能量做机械功的机械装置，位于与门绞接的船体首部，通过液压产生动力，经过传动构件驱动门的开闭。

与现有技术相比，本发明的具有明显的效果：本发明通过船首门的闭合将一部分水域包围在装置内部，挡流板、船体和裙板挡住装置外部的水流，使得被包围的水域形成小水流影响的工作区。不仅适用于辅助近海大桥桥墩钢桩防腐锌块焊接施工，还可以适用于其它需要小水流影响工作区的工程施工。本发明即到即用：一经建造完成，由拖轮拖到工作预定地点立即可以投入使用，无需进行施工来安装挡流装置本身；灵活机动可以反复使用：工作完成后移位到新的工作地点再次工作或海上锚泊等待新任务。本发明的设计利用了半潜式海洋平台的相关知识，无论是飘浮状态还是作业时的半潜状态的稳性靠装置本身提供，因而不会发生倾覆；工作时装置处于半潜状态，垂直方向上靠浮力与重力平衡，裙板的作用只是结合挡流板、船体从海底到挡流板形成水流影响小的作业区，而不是靠插入海底获得对装置的支持力，因而海底的地貌情况对装置工作影响不大；由于门、船体、立柱的设计参照了半潜式海洋平台，具有一定的结构强度，因而能在一定程度的风、浪、流影响下作业。

附图说明

图1本发明结构主视图

图2本发明结构侧视图

图3本发明结构俯视图

图4本发明工作原理示意图(一)

图5本发明工作原理示意图(二)

图6本发明工作原理示意图(三)

具体实施方式

如图1-3所示，本发明包括：船体1、立柱2、档流板3、能开合的门4及甲板6，其连接关系为：船体1的首部开有开口，整个船呈U形，在船体1的四角各设置有一个立柱2，即船体1首部与尾部的左右两侧各设有一个立柱2，立柱2设置在挡流板3内，挡流板3连接在各立柱2间，整个装置的首部设置有能开合的门4，此门4用铰与船体1首部左边的立柱2连接，此门4关闭时，与船体1首部右边的立柱2连接，甲板6铺设在整个装置的上部，为四个立柱2所支持。

在船体1和门4下端还设置有裙板5。门4采用拱形门。

本发明就位后，采用系缆方式系留在桥墩承台上，仅设置一台锚和锚绞车，或者增设锚及绞车来依靠锚泊来定位。

如图4-6所示，本发明工作过程如下：

1)平潮时本发明靠拖轮拖往工作预定地点，这时装置处于飘浮状态，吃水位于船体。船首门为关闭状态，与船体首部右边的立柱可靠连接；

2)到达工作预定地点后，利用油缸打开船首门；(见图4)

3)装置边前进围住桥墩钢管桩，边利用油缸关闭船首门；(见图5、图6)

4)往压载舱加压载水使装置竖直下潜至其裙板插入海底，此时装置处于半潜状态，船体完全淹没于水下，吃水位于立柱；

5)利用设置在装置四周的带缆桩把装置牢固系泊在承台上；

6)这时挡流板、船体和裙板将挡住外部水流，在装置包围水域形成小水流影响的工作区，潜水员即可以开始作业；

7)在潜水员作业完成后，平潮时，首先解开系泊缆绳；

8)压载舱排水使装置浮起到预定吃水，这时装置处于飘浮状态，吃水位于船体；

9)边利用油缸打开船首门，装置边靠拖轮拖动离开工作区域；

10)待装置完全脱离桥墩钢管桩后，利用油缸关闭船首门；

11)拖轮拖动装置使其移位到新的工作地点或海上锚泊。

过程7)到11)为过程1)到5)的逆过程。

Claims (4)

1、一种半潜式水下施工挡流装置，包括：档流板(3)，其特征在于，还包括：船体(1)、立柱(2)、能开合的门(4)以及甲板(6)，船体(1)的首部开有开口，整个船呈U形，在船体(1)的四角各设置有一个立柱(2)，即船体(1)首部与尾部的左右两侧各设有一个立柱(2)，立柱(2)设置在挡流板(3)内，挡流板(3)连接在各立柱(2)间，整个装置的首部设置有能开合的门(4)，此门(4)用铰与船体(1)首部左边的立柱(2)连接，此门(4)关闭时，与船体(1)首部右边的立柱(2)连接，甲板(6)铺设在整个装置的上部，为四个立柱(2)所支持。

2、根据权利要求1所述的半潜式水下施工挡流装置，其特征是，在船体(1)和门(4)下端还设置有裙板(5)。

3、根据权利要求1所述的半潜式水下施工挡流装置，其特征是，门(4)采用拱形门。

4、根据权利要求1所述的半潜式水下施工挡流装置，其特征是，船体(1)内设有压载舱和机舱。

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