CN108313219A - 水上抛石船、水上抛石系统及水上抛石方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水上抛石船、水上抛石系统及水上抛石方法，涉及水上船舶抛石的技术领域，水上抛石船包括船体、固定锚和抛石装置；抛石装置设置于船体上，且抛石装置可相对于船体的长度方向水平移动，船体靠近所述抛石装置抛石方向的船边设置有保险桩；固定锚设置有多个，多个所述固定锚沿着所述船体均匀设置；通过抛石装置能够沿着船体水平移动，从而可以通过抛石装置沿着船体进行抛石作业，而且通过保险桩，使得抛石作业得到有力的安全保险，最后通过固定锚完成船体的稳定，缓解了现有技术中存在的危险系数高、施工工艺落后，难以满足抛石施工安全的要求的技术问题。

Description

水上抛石船、水上抛石系统及水上抛石方法

技术领域

本发明涉及水上船舶抛石技术领域，尤其是涉及一种水上抛石船、水上抛石系统及水上抛石方法。

背景技术

近年来，长江黄金水道的建设和发展越来越受到国家的高度重视和支持,各类航道整治工程加快了开工建设的步伐，航道建设得到了全面、快速发展，抛施工作为航道整治工程中的重要施工工艺，广泛应用于护岸、护底及筑坝等施工领域。

现有技术中，对于长江航道整治工程水上抛石施工普遍采用传统的挖掘机抛石施工工艺，存在挖机过档问题，其危险系数高、施工工艺落后，难以满足抛石施工安全的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水上抛石船、水上抛石系统及水上抛石方法，以缓解现有技术中存在的危险系数高、施工工艺落后，难以满足抛石施工安全的要求的技术问题。

本发明提供的一种水上抛石船，包括：船体、固定锚和抛石装置；

抛石装置设置于船体上，且抛石装置可相对于船体的长度方向水平移动，船体靠近抛石装置抛石方向的船边设置有保险桩；

固定锚设置有多个，多个固定锚沿着船体均匀设置。

进一步地，船体的主甲板上设置有加强甲板区域，以使抛石装置沿着加强甲板区域呈直线移动；

船体的舱内设置有纵桁和支柱的加强栏。

进一步地，船体的两舷各设有靠船墩，靠船墩的舱内设置有加强半框架，加强半框架与靠船墩的舱栏连接。

本发明提供的一种水上抛石系统，包括：运输船和如所述的水上抛石船；

运输船设置有多个，多个运输船沿着船体的两侧依次设置。

本发明提供的一种水上抛石方法，包括以下步骤：

a、检测抛石地形，对运输船进行首船称重，并对水上抛石船进行抛石定位；

b、测量并计算块石的漂移距离；

c、进行抛石作业；

其中，步骤a和步骤b的操作工序能够调整。

进一步地，步骤a包括：步骤101、测量抛石区域水下地形图；

步骤102、根据水上抛石船的抛石量对应将水下地形图划分为多个网格；

步骤103、计算每个网格的工程量；

步骤104、绘制施工工艺图，以控制抛石工程量。

进一步地，步骤a还包括：步骤200、对运输船进行首船称重，并沿着运输船的船首和船尾标志满载标线和空载标线。

进一步地，步骤a还包括：步骤301、水上抛石船沿着水流的方向，通过五缆定位，并沿着水上抛石船的上游方向抛设主领水锚，沿着水上抛石船的左右两侧抛设四个固定支锚，以固定船位；

其中，沿着水上抛石船的船头和船尾的两侧的任一侧的两个固定支锚呈“八”字形设置；

步骤302、所述水上抛石船安装有双GPS定位系统，并通过RTK精确定位。

进一步地，步骤b包括：步骤401，通过理论计算确定块石的漂移距离；

其中，理论块石的漂移距计算公式：

Ld＝0.74VfH/G1/6

式中：Ld－块石抛填水平落距(m)

Vf－表面流速(m/s)

H－水深(m)

G－块石重量(kg)

步骤402、通过实际测量确定块石的漂移距离，通过选择不同粒径的块石分别系上测量绳；将测量绳的另一端系上浮漂，抛投后根据绳长、水深及入水角和浮漂计算漂移距，并做好记录；

其中，测量绳的长度范围为水深的2-3倍；

步骤403、根据理论计算和实际测量以确定块石的漂移距离范围；

其中，步骤401和步骤402的操作工序能够调整。

进一步地，步骤c包括：步骤501、根据运输船的船首和船尾标志满载标线和空载标线，对运输船进行块石装船；

步骤502、水上抛石船根据从上游向下游、由低到高和由河心向岸边的过程进行分层抛石；

步骤503、做抛石记录。

本发明提供的一种水上抛石船，包括：船体、固定锚和抛石装置；抛石装置设置于船体上，且抛石装置可相对于船体的长度方向水平移动，船体靠近所述抛石装置抛石方向的船边设置有保险桩；固定锚设置有多个，多个所述固定锚沿着所述船体均匀设置；通过抛石装置能够沿着船体水平移动，从而可以通过抛石装置沿着船体进行抛石作业，而且通过保险桩，使得抛石作业得到有力的安全保险，最后通过固定锚完成船体的稳定，缓解了现有技术中存在的危险系数高、施工工艺落后，难以满足抛石施工安全的要求的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水上抛石船的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水上抛石船的第一视角下的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的水上抛石船的第二视角下的整体结构示意图。

图标：100-船体；200-固定锚；201-主领水锚；202-固定支锚；300-抛石装置；400-保险桩；500-加强板；600-加强栏；700-靠船墩；800-运输船。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本实施例提供的水上抛石船的整体结构示意图；其中，抛石装置300设置于船体100上，且抛石装置300可相对于船体100的长度方向水平移动。

图2为本实施例提供的水上抛石船的第一视角下的整体结构示意图；其中，第一视角为沿着水上抛石船俯视的位置，且船体100的主甲板上设置有加强甲板区域。

图3为本发明实施例提供的水上抛石船的第二视角下的整体结构示意图；其中，固定锚200设置有多个，多个固定锚200沿着船体100均匀设置。

如图1-3所示，本实施例提供的一种水上抛石船，包括：船体100、固定锚200和抛石装置300；抛石装置300设置于船体100上，且抛石装置300可相对于船体100的长度方向水平移动，船体100靠近抛石装置300抛石方向的船边设置有保险桩400；固定锚200设置有多个，多个固定锚200沿着船体100均匀设置。

其中，船体100可以为多种，例如：船体100采用根据抛石要求进行的新的船体100的设计安装，或者通过将原有的铺排船进行改造，完成水上抛石船的全部过程。

抛石装置300可以为多种，例如：机械臂、挖掘机、铲车等，较佳地，抛石装置300为挖掘机。

固定锚200的数量可以两个、三个、四个等等，优选地，固定锚200的数量为六个。

具体地，固定锚200包括主领水锚201和固定支锚202；主领水锚201沿着所述船体100的上游方向抛设，固定支锚202设置有四个，四个固定支锚202沿着船体100的船头和船尾两侧均匀抛设。

其中，沿着船体100的任一侧的每两个固定支锚202的形状可以为多种，例如：沿着船体100的任一侧的每两个固定支锚202的形状呈平行并排设置；或者沿着船体100的任一侧的每两个固定支锚202的形状呈“八”字形设置，较佳地，着船体100的任一侧的每两个固定支锚202的形状呈“八”字形设置。

具体地，水上抛石船顺水流布置，采用六缆定位，上游方向抛设主领水锚201，左右两侧抛设“八字”锚以固定船位，通过收、放锚缆可灵活控制定位船体100上、下、左、右移动。

抛石装置300的数量可以一个或者多个，较佳地，抛石装置300的数量设置为多个，多个抛石装置300沿着船体100的两侧均匀设置。

优选地，抛石装置300的数量为两个，两个抛石装置300沿着船体100的两侧对称设置。

另外，甲板边缘设置有多个保险桩400，保险桩400的形状可以为多种，例如：梯形、矩形、椭圆形等，较佳地，保险桩400的形状为梯形，以通过保险桩400对于抛石装置300进行更加安全的保险。

本实施例提供的一种水上抛石船，包括：船体100、固定锚200和抛石装置300；抛石装置300设置于船体100上，且抛石装置300可相对于船体100的长度方向水平移动，船体100靠近所述抛石装置300抛石方向的船边设置有保险桩400；固定锚200设置有多个，多个所述固定锚200沿着所述船体100均匀设置；通过抛石装置300能够沿着船体100水平移动，从而可以通过抛石装置300沿着船体100进行抛石作业，而且通过保险桩400，使得抛石作业得到有力的安全保险，最后通过固定锚200完成船体100的稳定，缓解了现有技术中存在的危险系数高、施工工艺落后，难以满足抛石施工安全的要求的技术问题。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供的水上抛石船，船体100的主甲板上设置有加强甲板区域，以使抛石装置300沿着加强甲板区域呈直线移动；船体100的舱内设置有纵桁和支柱的加强栏600。

其中，加强区域的加强板500的长度范围为24-26m，宽度范围为0.8-1.2m，厚度范围为11-13mm。

具体地，沿着船体100的主甲板上左右两侧，纵向铺设板厚12mm，1m宽、26m长的加强甲板。

进一步地，船体100的两舷各设有靠船墩700，靠船墩700的舱内设置有加强半框架，加强半框架与靠船墩700的舱栏连接。

其中，船体100的两舷各设靠船墩700，靠船墩700与主船舷板的间距范围为1-3m，优选地，靠船墩700与主船舷板的为间距2m。

另外，靠船墩700处舱内用┴300*8/100*10半框架加强。

本实施例提供的水上抛石船，通过主甲板上设置有加强甲板区域，保证了抛石装置300可以更加稳定的位于船体100的甲板上，加强了甲板的强度，保证了抛石装置300移动的稳定性；另外，船体100的两舷各设有靠船墩700，便于其他运输船800的靠近，使得设计更加合理，更加实用。

本实施例提供的一种水上抛石系统，包括：运输船800和如所述的水上抛石船；运输船800设置有多个，多个运输船800沿着船体100的两侧依次设置。

其中，运输船800的数量可以为两个、四个等，较佳地，运输船800的数量为两个，两个运输船800分别位于船体100的两侧。

本实施例提供的水上抛石系统，可以通过将多个运输船800沿着船体100的两侧依次设置，更加更加方便水上抛石船的抛石过程；另外，由于本实施例提供的水上抛石系统的其他技术效果与上述实施例提供的水上运输船800的技术效果相同，此处不再赘述。

本实施例提供的一种水上抛石方法，包括以下步骤：a、检测抛石地形，对运输船800进行首船称重，并对水上抛石船进行抛石定位；b、测量并计算块石的漂移距离；c、进行抛石作业；其中，步骤a和步骤b的操作工序能够调整。

由于测量和计算块石的漂移距离和对检测抛石地形可以同时进行，故而步骤a和步骤b的操作工序可以根据实际过程的具体要求进行。

进一步地，步骤a包括：步骤101、测量抛石区域水下地形图；步骤102、根据水上抛石船的抛石量对应将水下地形图划分为多个网格；步骤103、计算每个网格的工程量；步骤104、绘制施工工艺图，以控制抛石工程量。

进一步地，步骤a还包括：步骤200、对运输船800进行首船称重，并沿着运输船800的船首和船尾标志满载标线和空载标线。

进一步地，步骤a还包括：步骤301、水上抛石船沿着水流的方向，通过六缆定位，并沿着水上抛石船的上游方向抛设主领水锚201，沿着水上抛石船的左右两侧抛设四个固定支锚202，以固定船位；其中，沿着水上抛石船的船头和船尾的两侧的任一侧的两个固定支锚202呈“八”字形设置；步骤302、所述水上抛石船安装有双GPS定位系统，并通过RTK精确定位。

其中，GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称；利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。

RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

具体过程：首先测绘出抛石区域水下地形图，分析施工区域地形情况，根据船型划分若干网格，并结合设计断面尺寸和划分的网格大小计算出每个网格工程量；绘制施工工艺图，以控制抛石工程量。

其中，抛石前画出每个抛石区段的断面图，以利于抛石后复测检查。

进一步地，步骤b包括：步骤401，通过理论计算确定块石的漂移距离；其中，理论块石的漂移距计算公式：

Ld＝0.74VfH/G1/6

式中：Ld－块石抛填水平落距(m)

Vf－表面流速(m/s)

H－水深(m)

G－块石重量(kg)

步骤402、通过实际测量确定块石的漂移距离，通过选择不同粒径的块石分别系上测量绳；将测量绳的另一端系上浮漂，抛投后根据绳长、水深及入水角和浮漂计算漂移距，并做好记录；其中，测量绳的长度范围为水深的2-3倍；

步骤403、根据理论计算和实际测量以确定块石的漂移距离范围；其中，步骤401和步骤402的操作工序能够调整。

其中，理论计算步骤和实际测量步骤可以同时进行或者可以先理论计算再进行实际测量，或者先进行实际测量得出数据，再计算理论数据，最后得出误差。

优选地，是先进行理论计算之后，再进行实际测量，最后根据数据分析，得出误差，确定块石的漂移距离范围

进一步地，步骤c包括：步骤501、根据运输船800的船首和船尾标志满载标线和空载标线，对运输船800进行块石装船；步骤502、水上抛石船根据从上游向下游、由低到高和由河心向岸边的过程进行分层抛石；步骤503、做抛石记录。

其中，水下抛石施工所使用的运输船800舶相对固定，并进行首船称重计量每船需以空载线进场装料并装至满载线；石方堆积密度系数根据石材的材质和粒径测算确定，计算出单船方量；施工现场收方时只需观察空载线和满载线，施工现场采用超载不计、欠载拒收的原则；块石运输船800舶挂靠在水上抛石船的两侧，用两根缆绳固定。

由于块石粒径大小不一，为力求较大块石覆盖在较小块石上，抛石严格按照从上游向下游、由低到高由河心向岸边分层抛石的要求进行。

抛投过程中，做好抛石施工记录，内容包括船只定位、移位、船只编号、抛投时间、吨位、复核记录以及水文条件等。

最后，在水上抛石施工完后要及时安排水下地形测量，以检查抛石是否达到设计要求。

根据施工效率现场测算，连续抛投施工每小时可抛石400方，移船位3分钟，运输船800舶换船25分钟。按每天8小时工作时间，运输船800舶装载量350方，完成1m厚抛石区域工程量为：

工程量＝8*60/(350/400*60+350/(2*2*25)*3+25)*350*2＝3818方。

与传统抛石工艺相比，施工效率较高，同时解决了抛石装置300过档的安全隐患，安全系数有很大提高。

本实施例提供的水上抛石方法，通过检测抛石地形，对运输船800进行首船称重，并对水上抛石船进行抛石定位；测量并计算块石的漂移距离；进行抛石作业；可实现对靠泊在水上抛石船两舷的运石船同时抛石施工，具有安全性高、定位精度高、机械化程度高、抛石效率高的特点，应用于水上抛石作业时，可较好地满足抛石施工安全性的要求，具有广阔的研究空间和市场推广应用价值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水上抛石船，其特征在于，包括：船体、固定锚和抛石装置；

所述抛石装置设置于所述船体上，且所述抛石装置可相对于所述船体的长度方向水平移动，所述船体靠近所述抛石装置抛石方向的船边设置有保险桩；

所述固定锚设置有多个，多个所述固定锚沿着所述船体均匀设置。

2.根据权利要求1所述的水上抛石船，其特征在于，所述船体的主甲板上设置有加强甲板区域，以使所述抛石装置沿着所述加强甲板区域呈直线移动；

所述船体的舱内设置有纵桁和支柱的加强栏。

3.根据权利要求2所述的水上抛石船，其特征在于，所述船体的两舷各设有靠船墩，所述靠船墩的舱内设置有加强半框架，所述加强半框架与所述靠船墩的舱栏连接。

4.一种水上抛石系统，其特征在于，包括：运输船和如权利要求1-3任一项所述的水上抛石船；

所述运输船设置有多个，多个所述运输船沿着所述船体的两侧依次设置。

5.一种水上抛石方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、检测抛石地形，对运输船进行首船称重，并对水上抛石船进行抛石定位；

b、测量并计算块石的漂移距离；

c、进行抛石作业；

其中，步骤a和步骤b的操作工序能够调整。

6.根据权利要求5所述的水上抛石方法，其特征在于，步骤a包括：步骤101、测量抛石区域水下地形图；

步骤102、根据水上抛石船的抛石量对应将水下地形图划分为多个网格；

步骤103、计算每个网格的工程量；

步骤104、绘制施工工艺图，以控制抛石工程量。

7.根据权利要求6所述的水上抛石方法，其特征在于，步骤a还包括：步骤200、对运输船进行首船称重，并沿着运输船的船首和船尾标志满载标线和空载标线。

8.根据权利要求7所述的水上抛石方法，其特征在于，步骤a还包括：步骤301、水上抛石船沿着水流的方向，通过五缆定位，并沿着水上抛石船的上游方向抛设主领水锚，沿着水上抛石船的左右两侧抛设四个固定支锚，以固定船位；

其中，沿着水上抛石船的船头和船尾的两侧的任一侧的两个固定支锚呈“八”字形设置；

步骤302、所述水上抛石船安装有双GPS定位系统，并通过RTK精确定位。

9.根据权利要求5所述的水上抛石方法，其特征在于，步骤b包括：步骤401，通过理论计算确定块石的漂移距离；

其中，理论块石的漂移距计算公式：

Ld＝0.74VfH/G1/6

式中：Ld－块石抛填水平落距(m)

Vf－表面流速(m/s)

H－水深(m)

G－块石重量(kg)

步骤402、通过实际测量确定块石的漂移距离，通过选择不同粒径的块石分别系上测量绳；将测量绳的另一端系上浮漂，抛投后根据绳长、水深及入水角和浮漂计算漂移距，并做好记录；

其中，测量绳的长度范围为水深的2-3倍；

步骤403、根据理论计算和实际测量以确定块石的漂移距离范围；

其中，步骤401和步骤402的操作工序能够调整。

10.根据权利要求5所述的水上抛石方法，其特征在于，步骤c包括：步骤501、根据运输船的船首和船尾标志满载标线和空载标线，对运输船进行块石装船；

步骤502、水上抛石船根据从上游向下游、由低到高和由河心向岸边的过程进行分层抛石；

步骤503、做抛石记录。