CN109736377A - 一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其施工方法。该开槽机由四部分组成：可调节冲砂保护板、液压支撑臂、高压射流喷嘴和履带式自行装载平台。可调节冲砂保护板连接在液压支撑臂的两端，通过调节支撑臂的张开程度，调节可调节冲砂保护板之间的距离，从而可以控制开槽的宽度，通过高压射流喷嘴对冲砂保护板之间海床进行冲击开槽，将海底开出一条管线沟槽，所有部件都集成安装于履带式自行装载平台上，履带式自行装载平台通过拖曳缆线与海面船只联系，通过拖曳缆线传递控制信息。本发明用于海底管线工程中快速开槽埋设施工中，无需潜水员下水施工，在船只上控制机械自动施工，施工速度快，节约了大量的人工成本，提高了施工效率和施工精细程度。

Description

一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其使用方法。该开槽机械由四部分组成：可调节冲砂保护板、液压支撑臂、高压射流喷嘴和履带式自行装载平台。可调节冲砂保护板连接在液压支撑臂的两端，通过调节支撑臂的张开程度，调节可调节冲砂保护板之间的距离，从而可以控制开槽的宽度，通过高压射流喷嘴对冲砂保护板之间海床进行冲击开槽，泥浆顺水流冲向外部沉积，将海底开出一条管线沟槽，所有部件都集成安装于履带式自行装载平台上，履带式自行装载平台通过拖曳缆线与海面船只联系，通过拖曳缆线传递控制信息。本发明用于海底管线工程中快速开槽埋设施工，无需潜水员下水施工，在船只上控制机械自动施工，施工速度快，节约了大量的人工成本，提高了施工效率和施工精细程度。属于海洋工程、岩土工程等技术领域。

背景技术

海底管线，由钢管、保温层、配重层、加热系统、防腐系统组成的输油气、化学药剂的管路，用以联通海上平台、单点和陆上油库。海底管线投产后不受水深、地形条件限制，可连续输送油气，效率高。但是由于修理困难，在设计时要考虑输送物的性质，并根据管线周围的气象、海况、地形、地质等资料，合理选择管线的走向、规格和结构，以确保安全使用。海底管线的埋设为防止海流冲刷、保证管线的稳定、船舶抛锚和渔船捕鱼对管线造成的损害，需将管线埋入泥面以下三倍管径或2m深处。常用的方法是用骑在管子上的水下挖沟机以高压水冲开管线下的泥土，靠管子自重下入沟内，再用高压水冲泥回填埋上。有时就靠海流冲刷自然埋填。但是需要水下潜水员操作，人工成本高，人身安全难以保证，施工效率较低，且管线埋置深度难以精确，因此需要一种全新的射流开槽机械来解决问题。

发明内容

本发明提出一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其使用方法。该开槽机械由四部分组成：可调节冲砂保护板、液压支撑臂、高压射流喷嘴和履带式自行装载平台。可调节冲砂保护板连接在液压支撑臂的两端，通过调节支撑臂的张开程度，调节可调节冲砂保护板之间的距离，从而可以控制开槽的宽度，通过高压射流喷嘴对冲砂保护板之间海床进行冲击开槽，泥浆顺水流冲向外部沉积，将海底开出一条管线沟槽，所有部件都集成安装于履带式自行装载平台上，履带式自行装载平台通过拖曳缆线与海面船只联系，通过拖曳缆线传递控制信息。本发明用于海底管线工程中快速开槽埋设施工，无需潜水员下水施工，在船只上控制机械自动施工，施工速度快，节约了大量的人工成本，提高了施工效率和施工精细程度。

本发明的解决方案

本发明提出一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其使用方法，其整体结构包含4个部分：1)可调节冲砂保护板、2)液压支撑臂、3)高压射流喷嘴、4)履带式自行装载平台。

其中1)可调节冲砂保护板是内侧带有连接插销耳的金属四边形薄板，前进方向迎泥面处有刃口，方便切割土体，连接插销耳用来连接液压支撑臂圆柱头，并通过插销固定；

其中2)液压支撑臂是从中间向左右两侧液压顶撑的机械臂结构，有两个横向顶出臂，横向顶出臂前端有圆柱头，圆柱头中空，通过插销与可调节冲砂保护板相连，调节液压支撑臂横向顶出臂的张开宽度，可以调节开槽的宽度，液压支撑臂同时还通过轴向顶撑臂与履带式自行装载平台的横梁相连，通过调节轴向顶撑臂的伸长，可以斜向下使得可调节冲砂保护板的刃口插入土体；

其中3)高压射流喷嘴，是能够喷射高压水流的喷嘴，水流呈扁平扫帚状喷出，作用于可调节冲砂保护板之间的土体，高压射流喷嘴后面连接有高压水流管，从控制船只上的加压设备提供高压水流；

其中4)履带式自行装载平台是轮式履带自行平台，所有结构部件都装载在其上，两侧履带横跨于开槽沟之上，通过拖曳缆线与海面船只联系，通过拖曳缆线传递控制信息和高压水流；

如前所述的一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机的使用方法：

1)、通过吊装机械将开槽机吊放于海底管线设计开槽的海床上，通过拖曳线缆控制开槽机的姿态；

2)、控制液压支撑臂横向顶出臂的张开宽度，调节开槽的宽幅达到设计值，调节液压支撑臂轴向顶撑臂的伸长长度，将可调节冲砂保护板的刃口插到土体中；

3)、开启高压水流阀门，高压水流通过高压射流喷嘴斜向下冲刷切割土体，混合泥浆流出到两侧沉积，逐步形成沟槽，而受可调节冲砂保护板保护，外部土体不会受到冲刷；

4)、当沟槽冲刷达到设计深度时，向前移动履带式自行装载平台，逐步向前冲刷出一条管线沟槽；

5)、按照设计线路调整履带式自行装载平台的前进线路，完成管线的开槽施工。

本发明的优点

本发明的目的在于提出一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其使用方法。可调节冲砂保护板连接在液压支撑臂的两端，通过调节支撑臂的张开程度，调节可调节冲砂保护板之间的距离，从而可以控制开槽的宽度，通过高压射流喷嘴对冲砂保护板之间海床进行冲击开槽，泥浆顺水流冲向外部沉积，将海底开出一条管线沟槽，所有部件都集成安装于履带式自行装载平台上，履带式自行装载平台通过拖曳缆线与海面船只联系，通过拖曳缆线传递控制信息。本发明用于海底管线工程中快速开槽埋设施工，无需潜水员下水施工，在船只上控制机械自动施工，对海面气象条件要求低，施工速度快，节约了大量的人工成本，减少由于人员伤亡与恶劣海况造成误工的损失，提高了施工效率和施工精细程度。

附图说明

附图1为可调节冲砂保护板的示意图

附图2为液压支撑臂的示意图

附图3为高压射流喷嘴的示意图

附图4为履带式自行装载平台的示意图

图中：1)可调节冲砂保护板，2)连接插销耳，3)刃口，4)液压支撑臂，5)横向顶出臂，6)圆柱头，7)轴向顶撑臂，8)高压射流喷嘴，9)高压水流管，10)履带式自行装载平台，11)横梁。

具体实施方式：

一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机及其使用方法，其整体结构包含4个部分：可调节冲砂保护板、液压支撑臂、高压射流喷嘴、履带式自行装载平台。

结构中的可调节冲砂保护板1)是内侧带有连接插销耳2)的金属四边形薄板，前进方向迎泥面处有刃口3)，方便切割土体，连接插销耳2)用来连接液压支撑臂4)圆柱头6)，并通过插销固定；

结构中的液压支撑臂4)是从中间向左右两侧液压顶撑的机械臂结构，有两个横向顶出臂5)，横向顶出臂5)前端有圆柱头6)，圆柱头6)中空，通过插销与可调节冲砂保护板1)相连，调节液压支撑臂4)横向顶出臂5)的张开宽度，可以调节开槽的宽度，液压支撑臂4)同时还通过轴向顶撑臂7)与履带式自行装载平台10)的横梁11)相连，通过调节轴向顶撑臂7)的伸长，可以斜向下使得可调节冲砂保护板1)的刃口3)插入土体；

结构中的高压射流喷嘴8)，是能够喷射高压水流的喷嘴，水流呈扁平扫帚状喷出，作用于可调节冲砂保护板1)之间的土体，高压射流喷嘴8)后面连接有高压水流管9)，从控制船只上的加压设备提供高压水流；

结构中的履带式自行装载平台10)是轮式履带自行平台，所有结构部件都装载在其上，两侧履带横跨于开槽沟之上，通过拖曳缆线与海面船只联系，通过拖曳缆线传递控制信息和高压水流；

如前所述的一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机的使用方法：

1)、通过吊装机械将开槽机吊放于海底管线设计开槽的海床上，通过拖曳线缆控制开槽机的姿态；

2)、控制液压支撑臂4)横向顶出臂5)的张开宽度，调节开槽的宽幅达到设计值，调节液压支撑臂4)轴向顶撑臂7)的伸长长度，将可调节冲砂保护板1)的刃口3)插到土体中；

3)、开启高压水流阀门，高压水流通过高压射流喷嘴8)斜向下冲刷切割土体，混合泥浆流出到两侧沉积，逐步形成沟槽，而受可调节冲砂保护板1)保护，外部土体不会受到冲刷；

4)、当沟槽冲刷达到设计深度时，向前移动履带式自行装载平台10)，逐步向前冲刷出一条管线沟槽；

5)、按照设计线路调整履带式自行装载平台10)的前进线路，完成管线的开槽施工。

Claims (2)

1.一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机，其整体结构包含4个部分：1)可调节冲砂保护板、2)液压支撑臂、3)高压射流喷嘴、4)履带式自行装载平台，其特征是：

1)、所述的可调节冲砂保护板是内侧带有连接插销耳的金属四边形薄板，前进方向迎泥面处有刃口，方便切割土体，连接插销耳用来连接液压支撑臂圆柱头，并通过插销固定；

2)、所述的液压支撑臂是从中间向左右两侧液压顶撑的机械臂结构，有两个横向顶出臂，横向顶出臂前端有圆柱头，圆柱头中空，通过插销与可调节冲砂保护板相连，调节液压支撑臂横向顶出臂的张开宽度，可以调节开槽的宽度，液压支撑臂同时还通过轴向顶撑臂与履带式自行装载平台的横梁相连，通过调节轴向顶撑臂的伸长，可以斜向下使得可调节冲砂保护板的刃口插入土体；

3)、所述的高压射流喷嘴，是能够喷射高压水流的喷嘴，水流呈扁平扫帚状喷出，作用于可调节冲砂保护板之间的土体，高压射流喷嘴后面连接有高压水流管，从控制船只上的加压设备提供高压水流；

4)、所述的履带式自行装载平台是轮式履带自行平台，所有结构部件都装载在其上，两侧履带横跨于开槽沟之上，通过拖曳缆线与海面船只联系，通过拖曳缆线传递控制信息和高压水流。

2.基于权利要求1所述的一种用于海底管线埋设的自行射流式开槽机的使用方法：

1)、通过吊装机械将开槽机吊放于海底管线设计开槽的海床上，通过拖曳线缆控制开槽机的姿态；

2)、控制液压支撑臂横向顶出臂的张开宽度，调节开槽的宽幅达到设计值，调节液压支撑臂轴向顶撑臂的伸长长度，将可调节冲砂保护板的刃口插到土体中；

3)、开启高压水流阀门，高压水流通过高压射流喷嘴斜向下冲刷切割土体，混合泥浆流出到两侧沉积，逐步形成沟槽，而受可调节冲砂保护板保护，外部土体不会受到冲刷；

4)、当沟槽冲刷达到设计深度时，向前移动履带式自行装载平台，逐步向前冲刷出一条管线沟槽；

5)、按照设计线路调整履带式自行装载平台的前进线路，完成管线的开槽施工。