CN109811780A - 沉箱安全注排水系统及注排水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了沉箱安全注排水系统及注排水工艺，所述沉箱安全注排水系统，包括设于沉箱外部的外设机构和可拆卸的安装于沉箱上的预设机构；所述外设机构包括浮体，第一潜水泵和安装在浮体上的供电单元，所述第一潜水泵泵体悬吊在浮体上，其注水管接头设于浮体上，第一潜水泵电连接供电单元；预设机构包括注水水带和第二潜水泵，注水水带的出水口设于舱格内，进水口悬挂在沉箱外部，注水水带的进水口与第一注水管接头连接，第二潜水泵泵体设于舱格内，其出水管排水口和供电电缆设于沉箱外部，其供电电缆的电源接头可电连接供电单元。该系统和工艺可经济高效的完成沉箱注排水操作，并可实现注排水过程中沉箱顶部无人作业，提高施工安全性。

Description

沉箱安全注排水系统及注排水工艺

技术领域

本发明涉及沉箱出运技术，具体涉及沉箱安全注排水系统及注排水工艺。

背景技术

沉箱是用于码头或者防波堤等工程的一种有底的箱型结构，可通过调节箱内压载水水量以控制沉箱下沉或起浮。在沉箱输运安装过程中，沉箱注水下潜作业需沉箱顶部的工人通过手动阀门打开沉箱的进水孔(设于沉箱底部或侧板)，并调节进水阀门以控制进水速度，而沉箱排水起浮作业则需沉箱顶部的工人将潜水泵泵体放置在沉箱的蓄水单元(以相互连通的舱格作为沉箱的一个蓄水单元)的舱格中，以通过潜水泵单独抽排每个蓄水单元中的水，在沉箱顶部使用潜水泵进行排水。

这种沉箱注排水工艺，均在沉箱漂浮状态下需要沉箱顶部工人作业，耗费人工较大，且沉箱处于水上漂浮状态，若遇到突发状况，如沉箱漏水、拖曳缆绳断裂等，工人无法及时撤离沉箱，严重时沉箱倾覆极易造成重大人员伤亡。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供沉箱安全注排水系统及注排水工艺，可经济高效的完成沉箱注排水操作，并可实现注排水过程中沉箱顶部无人作业，提高施工安全性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种沉箱安全注排水系统，包括设于沉箱外部的外设机构和可拆卸的安装于沉箱上的预设机构；

所述外设机构包括可漂浮于水面上的浮体，第一潜水泵和安装在浮体上的供电单元，所述第一潜水泵的泵体、注水管接头和供电电缆分别为第一泵体、第一注水管接头和第一供电电缆，所述第一泵体悬吊在浮体上且可浸于水体中，所述第一注水管接头设于浮体上，所述第一供电电缆电连接所述供电单元；

所述预设机构包括多个注水水带和多个第二潜水泵，以相互连通的舱格作为沉箱的一个蓄水单元，每个蓄水单元至少对应设置一个注水水带和一个第二潜水泵，所述注水水带的出水口设于舱格内或设于舱格顶部开口上方，所述注水水带的进水口悬挂在沉箱外部，所述注水水带的进水口设有快速接头，所述快速接头可与第一注水管接头连接，所述第二潜水泵的泵体、出水管和供电电缆分别为第二泵体、第二出水管和第二供电电缆，所述第二泵体设于舱格内，所述第二出水管的排水口设于沉箱外部，所述第二供电电缆的电源接头悬挂在沉箱外部，所述电源接头可电连接供电单元。

作为优选，所述外设机构还包括可远程控制第一潜水泵和第二潜水泵的水泵无线控制器，所述第一注水管设有监测第一注水管接头出水流量的流量计，所述流量计带有无线发射模块，所述流量计无线电连接水泵无线控制器；所述预设机构包括可测试舱格内液位高度的高频雷达液位计，所述高频雷达液位计与沉箱的蓄水单元一一对应设置，所述高频雷达液位计设于沉箱舱格上方，所述高频雷达液位计带有蓄电池及无线发射模块，所述高频雷达液位计无线电连接水泵无线控制器。

作为优选，第一注水管的排水口设有监测排水口流量的流量计，所述流量计带有无线发射模块，所述流量计无线电连接水泵无线控制器。

作为优选，所述预设机构包括架设在沉箱顶部的安装支架，所述注水水带的出水口固定安装在安装支架上，所述注水水带的出水口朝向舱格顶部开口设置；所述第二泵体通过连接部件悬挂在安装支架下方，所述第二泵体靠近舱格底部设置，所述第二供电电缆和第二出水管固定连接安装支架，所述高频雷达液位计安装在安装支架上。

作为优选，所述第一潜水泵与注水水带一一对应设置，所述第一潜水泵相对于所述浮体中轴线对称设置。

作为优选，所述浮体上固定安装有可沿竖直方向调整第一泵体位置的卷扬机，所述卷扬机线缆下端部连接所述第一泵体，所述第一注水管接头固定安装在浮体上，所述第一注水管接头通过软管或可伸缩的输水管道连接第一泵体的出水口。

作为优选，所述浮体设有竖直通孔，所述第一泵体套设于竖直通孔内。

作为优选，所述外设机构包括可托运浮体的拖船，所述拖船通过缆绳与浮体连接。

作为优选，所述水泵无线控制器设于浮体或拖船上。

作为优选，所述供电单元包括发电机和配电柜，所述配电柜设有可与所述第二供电电缆连接的端口。

作为优选，所述发电机上方设有防雨棚，所述防雨棚安装在浮体上。

本发明还公开了一种使用上述沉箱安全注排水系统的沉箱安全注排水工艺，包括以下步骤：

沉箱预制：沉箱陆上预制完成后，将所述预设机构安装在沉箱上；

沉箱注水：当沉箱需要注水下潜时，将浮体运送至沉箱旁，使浮体漂浮于水面上且第一泵体没于水中，浮体上的工人将注水水带快速接头与第一注水管接头对接后，开启第一潜水泵向沉箱注水，待注水达到设计要求水位时关闭第一潜水泵，断开注水水带快速接头与第一注水管接头的连接，完成注水；

沉箱排水：当沉箱需要排水起浮时，将浮体运送至沉箱旁，将第二供电电缆与浮体的供电单元电连接，开启第二潜水泵，位于沉箱舱格内的第二泵体抽排沉箱中的水使沉箱排水起浮，待排水达到设计要求水位时，断开第二供电电缆与浮体的供电单元的连接，以关闭第二潜水泵，完成沉箱排水。

作为优选，使用设置上述水泵无线控制器和高频雷达液位计的沉箱安全注排水工艺包括以下步骤：

沉箱预制：沉箱陆上预制完成后，将所述预设机构安装在沉箱上；

沉箱注水：当沉箱需要注水下潜时，将浮体运送至沉箱旁，使浮体漂浮于水面上且第一潜水泵没于水中，浮体上的工人将注水水带快速接头与第一注水管接头对接后，开启第一潜水泵向沉箱注水，利用流量计监测沉箱的注水量和注水速度，以通过水泵无线控制器调整第一潜水泵的注水速度使沉箱稳定下沉，待流量计监测到沉箱注水达到设计要求水位时，水泵无线控制器即控制关闭第一潜水泵，待沉箱内液面稳定后，用高频雷达液位计观测沉箱内真实液位高度并反馈给水泵无线控制器以与设计要求水位对比，控制第一潜水泵的开闭，以微调沉箱注水水位使其达到设计要求水位后，断开注水水带快速接头与第一注水管接头的连接，完成沉箱注水；

沉箱排水：当沉箱需要排水起浮时，将浮体运送至沉箱旁，将第二供电电缆与浮体的供电单元电连接，通过水泵无线控制器开启第二潜水泵使沉箱排水起浮，利用高频雷达液位计实时监测沉箱中的液位高度变化，以通过水泵无线控制器调整第二潜水泵注水速度，使沉箱稳定起浮，待排水达到设计要求水位时，水泵无线控制器即控制关闭第二潜水泵，断开第二供电电缆与浮体的供电单元的连接，完成沉箱排水。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：提供了沉箱安全注排水系统及注排水工艺，可经济高效的完成沉箱注排水操作，并可实现注排水过程中沉箱顶部无人作业，提高施工安全性。

附图说明

图1为本发明的沉箱安全注排水系统的排水状态结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视示图；

图3为图2的B部分放大图；

图4为本发明的浮体的结构示意图；

图5为本发明的浮体的俯视图；

以上个图中：1-浮体,11-卷扬机，111-线缆，12-竖直通孔，13-系缆桩，14-防雨棚，2-第一潜水泵，21-第一泵体，22-第一注水管，221-第一注水管接头，222-流量计，3-供电单元，31-配电柜，311-端口，32-发电机，4-第二潜水泵，41-第二泵体，42-第二出水管，43-第二供电电缆，5-注水水带，51-出水口，52-快速接头，6-安装支架，7-沉箱，71-舱格,72-隔板通孔,8-拖船，81-缆绳，9-水泵无线控制器，10-高频雷达液位计。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，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。

实施例：

如图1-5所示，一种沉箱安全注排水系统，包括设于沉箱8外部的外设机构和可拆卸的安装于沉箱上的预设机构；

所述外设机构包括可漂浮于水面上的浮体1，第一潜水泵2和安装在浮体1上的供电单元3，所述第一潜水泵2的泵体、出水管、注水管接头和供电电缆分别为第一泵体21、第一注水管22、第一注水管接头221和第一供电电缆，所述第一泵体21悬吊在浮体1上且可浸于水体中，所述第一注水管接头221设于浮体1上，所述第一供电电缆电连接所述供电单元3；

所述预设机构包括多个注水水带5和多个第二潜水泵4，以相互通过隔舱板通孔72连通的舱格71作为沉箱7的一个蓄水单元，每个蓄水单元至少对应设置一个注水水带5和一个第二潜水泵4，所述注水水带5的出水口51设于舱格71内或设于舱格71顶部开口上方，所述注水水带5的进水口悬挂在沉箱7外部，所述注水水带5的进水口设有快速接头52，所述快速接头52可与第一注水管接头221连接，所述第二潜水泵4的泵体、出水管和供电电缆分别为第二泵体41、第二出水管42和第二供电电缆43，所述第二泵体41设于舱格71内，所述第二出水管42的排水口设于沉箱外部，所述第二供电电缆43的电源接头悬挂在沉箱外部，所述电源接头可电连接供电单元3。

使用上述沉箱安全注排水系统的沉箱安全注排水工艺，包括以下步骤：

沉箱预制：沉箱7陆上预制完成后，将所述预设机构安装在沉箱7上；

沉箱注水：当沉箱7需要注水下潜时，将浮体1运送至沉箱7旁，使浮体1漂浮于水面上且第一泵体21没于水中，浮体1上的工人将注水水带5的快速接头52与第一注水管接头221对接后，开启第一潜水泵2向沉箱7注水，待注水达到设计要求水位时关闭第一潜水泵7，断开注水水带5的快速接头52与第一注水管接头221的连接，完成注水；

沉箱排水：当沉箱7需要排水起浮时，将浮体1运送至沉箱7旁，浮体1上的工人将第二供电电缆43与浮体1的供电单元3电连接，开启第二潜水泵4，位于沉箱舱格71内的第二泵体41抽排沉箱7中的水使沉箱7排水起浮，待排水达到设计要求水位时，断开第二供电电缆43与浮体1的供电单元3的连接，以关闭第二潜水泵4，完成沉箱7排水。

采用上述沉箱安全注排水系统和注排水工艺，可在沉箱顶部无人作业的情况下，实现沉箱输运安装过程中的注排水作业，避免在沉箱漂浮状态的沉箱顶部人工作业，提高施工安全，且该系统无需对沉箱运输的大型设备进行改装，施工成本较低，可经济高效的完成沉箱注排水操作。

具体的，所述外设机构包括可托运浮体1的拖船8，所述拖船8通过缆绳81与浮体1上设置的系缆桩13连接。拖船8可在注排水作业过程中实现浮体的拖运。

具体的，所述外设机构还包括可远程控制第一潜水泵2和第二潜水泵4的水泵无线控制器9，所述第一注水管22设有监测第一注水管接头221流量的流量计222，所述流量计222带有无线发射模块，所述流量计222无线电连接水泵无线控制器9；所述预设机构包括可测试舱格71内液位高度的高频雷达液位计10，所述高频雷达液位计10与沉箱7的蓄水单元一一对应设置，所述高频雷达液位计10设于沉箱舱格71上方，所述高频雷达液位计10带有蓄电池及无线发射模块，所述高频雷达液位计10无线电连接水泵无线控制器9。

采用上述设置了水泵无线控制器9、流量计222和高频雷达液位计10的沉箱安全注排水系统的沉箱安全注排水工艺包括以下步骤：

沉箱预制：沉箱7陆上预制完成后，将所述预设机构安装在沉箱7上；

沉箱注水：当沉箱7需要注水下潜时，将浮体1运送至沉箱7旁，使浮体7漂浮于水面上且第一潜水泵2没于水中，浮体1上的工人将注水水带5快速接头52与第一注水管接头221对接后，开启第一潜水泵2向沉箱注水，利用流量计222监测沉箱7的注水量和注水速度，以通过水泵无线控制器9调整第一潜水泵2的注水速度使沉箱7稳定下沉，待流量计222监测到沉箱7注水达到设计要求水位时，水泵无线控制器9即控制关闭第一潜水泵2，待沉箱内液面稳定后，用高频雷达液位计10观测沉箱内真实液位高度并反馈给水泵无线控制器9以与设计要求水位对比，控制第一潜水泵2的开闭，以微调沉箱注水水位使其达到设计要求水位(若达到设计要求水位则完成注水，若未达到要求水位，则利用水泵无线控制器9再次开启第一潜水泵2为沉箱7注水，待沉箱7注水达到设计要求水位时，水泵无线控制器9控制关闭第一潜水泵2，完成注水)，断开注水水带5快速接头52与第一注水管接头221的连接，完成沉箱7注水；

沉箱排水：当沉箱7需要排水起浮时，将浮体1运送至沉箱7旁，将第二供电电缆43与浮体1的供电单元3电连接，通过水泵无线控制器9开启第二潜水泵4使沉箱7排水起浮，利用高频雷达液位计10实时监测沉箱7中的液位高度变化，以通过水泵无线控制器9调整第二潜水泵4注水速度，使沉箱7稳定起浮，待排水达到设计要求水位时，水泵无线控制器9即控制关闭第二潜水泵4，断开第二供电电缆43与浮体1的供电单元3的连接，完成沉箱7排水。

采用上述设置了水泵无线控制器9、流量计222和高频雷达液位计10的沉箱安全注排水系统，可方便实现对沉箱7注、排水状态的精确控制，控制沉箱7在运输安装过程中可稳定下潜或起浮，同时，并可预设要求水位，当流量计222和高频雷达液位计10监测到注、排水达到设计要求水位时，可由水泵无线控制器9控制关闭第一潜水泵2或第二潜水泵4，更好的实现自动化控制。在注水过程中，采用高频雷达液位计10监测辅助流量计222调整水泵无线控制器9以控制第一潜水泵2，以微调沉箱7注水水位，可更加精确的调整沉箱注水水位。

具体的，水泵无线控制器9安装在浮体1或拖船8上(如如图1所示水泵无线控制器9设于拖船8上)，可在浮体1或拖船8实现对沉箱7注排水作业的控制。

具体的，所述预设机构包括架设在沉箱7顶部的安装支架6，所述注水水带5的出水口51固定安装在安装支架6上，所述注水水带5的出水口51朝向舱格71顶部开口设置；所述第二泵体41通过连接部件悬挂在安装支架6下方，所述第二泵体41靠近舱格底部设置，所述第二供电电缆43和第二出水管42固定连接安装支架6，所述高频雷达液位计10安装在安装支架6上。

具体的，所述第二泵体41通过连杆44悬挂在安装支架6下方，连杆44的上端固定连接安装支架6，连杆44的下端固定连接第二泵体41；注水水带5、第二供电电缆43和第二出水管42可通过卡箍等连接结构与安装支架6固定连接。

具体的，所述第一潜水泵2与注水水带5一一对应设置，所述第一潜水泵2相对于所述浮体1中轴线对称设置。例如如图5所示，所述浮体1设为长方体浮箱，所述第一潜水泵2可设为四个，且分设于长方形浮箱的四角。

沉箱7的每个蓄水单元都对应设有注水水带5，且第一潜水泵2与注水水带5一一对应设置，在沉箱7注水过程中，第一潜水泵2与与之对应的注水水带5连接，同时开启多个第一潜水泵2可同时对沉箱7的每个蓄水单元进行注水，提高注水过程的稳定性，使沉箱稳定下潜。

具体的，所述浮体1上固定安装有可沿竖直方向调整第一泵体21位置的卷扬机11，所述卷扬机11的线缆111下端部连接所述第一泵体21，所述第一注水管接头221固定安装在浮体1上，所述第一注水管接头221通过软管或可伸缩的输水管道连接第一泵体21的出水口。

所述卷扬机11的设置使得在浮体1的漂浮状态下，可调整第一泵体21在水下的位置，方便第一泵体21下降至合适的吸水深度，更好的满足施工要求。

具体的，所述浮体1设有竖直通孔12，所述竖直通孔12套设于第一泵体21外部。

具体的，所述供电单元3包括发电机32和配电柜31，所述配电柜31设有与所述第二供电电缆43连接的端口311。

具体的，所述发电机32上方设有防雨棚14，所述防雨棚14安装在浮体1上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种沉箱安全注排水系统，其特征在于，包括设于沉箱外部的外设机构和可拆卸的安装于沉箱上的预设机构；

所述外设机构包括可漂浮于水面上的浮体，第一潜水泵和安装在浮体上的供电单元，所述第一潜水泵的泵体、注水管接头和供电电缆分别为第一泵体、第一注水管接头和第一供电电缆，所述第一泵体悬吊在浮体上且可浸于水体中，所述第一注水管接头设于浮体上，所述第一供电电缆电连接所述供电单元；

所述预设机构包括多个注水水带和多个第二潜水泵，每个沉箱蓄水单元至少对应设置一个注水水带和一个第二潜水泵，所述注水水带的出水口设于舱格内或设于舱格顶部开口上方，所述注水水带的进水口悬挂在沉箱外部，所述注水水带的进水口设有快速接头，所述快速接头可与第一注水管接头连接，所述第二潜水泵的泵体、出水管和供电电缆分别为第二泵体、第二出水管和第二供电电缆，所述第二泵体设于舱格内，所述第二出水管的排水口设于沉箱外部，所述第二供电电缆的电源接头悬挂在沉箱外部，所述电源接头可电连接供电单元。

2.根据权利要求1所述的沉箱安全注排水系统，其特征在于，所述外设机构还包括可远程控制第一潜水泵和第二潜水泵的水泵无线控制器，所述第一注水管设有监测第一注水管接头出水流量的流量计，所述流量计带有无线发射模块，所述流量计无线电连接水泵无线控制器；所述预设机构包括可测试舱格内液位高度的高频雷达液位计，所述高频雷达液位计与沉箱的蓄水单元一一对应设置，所述高频雷达液位计设于沉箱舱格上方，所述高频雷达液位计带有蓄电池及无线发射模块，所述高频雷达液位计无线电连接水泵无线控制器。

3.根据权利要求2所述的沉箱安全注排水系统，其特征在于，所述预设机构包括架设在沉箱顶部的安装支架，所述注水水带的出水口固定安装在安装支架上，所述注水水带的出水口朝向舱格顶部开口设置；所述第二泵体通过连接部件悬挂在安装支架下方，所述第二泵体靠近舱格底部设置，所述第二供电电缆和第二出水管固定连接安装支架，所述高频雷达液位计安装在安装支架上。

4.根据权利要求1所述的沉箱安全注排水系统，其特征在于，所述第一潜水泵与注水水带一一对应设置，所述第一潜水泵相对于所述浮体中轴线对称设置。

5.根据权利要求1所述的沉箱安全注排水系统，其特征在于，所述浮体上固定安装有可沿竖直方向调整第一泵体位置的卷扬机，所述卷扬机线缆下端部连接所述第一泵体，所述第一注水管接头固定安装在浮体上，所述第一注水管接头通过软管或可伸缩的输水管道连接第一泵体的出水口。

6.根据权利要求5所述的沉箱安全注排水系统，其特征在于，所述浮体设有竖直通孔，所述第一泵体套设于竖直通孔内。

7.根据权利要求6所述的沉箱安全注排水系统，其特征在于，所述外设机构包括可托运浮体的拖船，所述拖船通过缆绳与浮体连接。

8.根据权利要求1所述的沉箱安全注排水系统，其特征在于，所述供电单元包括发电机和配电柜，所述配电柜设有可与所述第二供电电缆连接的端口。

9.一种沉箱安全注排水工艺，其特征在于，使用权利要求1至8中任一项所述的沉箱安全注排水系统，包括以下步骤：

沉箱预制：沉箱陆上预制完成后，将所述预设机构安装在沉箱上；

沉箱注水：当沉箱需要注水下潜时，将浮体运送至沉箱旁，使浮体漂浮于水面上且第一泵体没于水中，浮体上的工人将注水水带快速接头与第一注水管接头对接后，开启第一潜水泵向沉箱注水，待注水达到设计要求水位时关闭第一潜水泵，断开注水水带快速接头与第一注水管接头的连接，完成注水；

沉箱排水：当沉箱需要排水起浮时，将浮体运送至沉箱旁，将第二供电电缆与浮体的供电单元电连接，开启第二潜水泵，位于沉箱舱格内的第二泵体抽排沉箱中的水使沉箱排水起浮，待排水达到设计要求水位时，断开第二供电电缆与浮体的供电单元的连接，以关闭第二潜水泵，完成沉箱排水。

10.根据权利要求1所述的沉箱安全注排水工艺，其特征在于，使用权利要求2所述的沉箱安全注排水系统，包括以下步骤：

沉箱预制：沉箱陆上预制完成后，将所述预设机构安装在沉箱上；

沉箱注水：当沉箱需要注水下潜时，将浮体运送至沉箱旁，使浮体漂浮于水面上且第一潜水泵没于水中，浮体上的工人将注水水带快速接头与第一注水管接头对接后，开启第一潜水泵向沉箱注水，利用流量计监测沉箱的注水量和注水速度，以通过水泵无线控制器调整第一潜水泵的注水速度使沉箱稳定下沉，待流量计监测到沉箱注水达到设计要求水位时，水泵无线控制器即控制关闭第一潜水泵，待沉箱内液面稳定后，用高频雷达液位计观测沉箱内真实液位高度并反馈给水泵无线控制器以与设计要求水位对比，控制第一潜水泵的开闭，以微调沉箱注水水位使其达到设计要求水位后，断开注水水带快速接头与第一注水管接头的连接，完成沉箱注水；

沉箱排水：当沉箱需要排水起浮时，将浮体运送至沉箱旁，将第二供电电缆与浮体的供电单元电连接，通过水泵无线控制器开启第二潜水泵使沉箱排水起浮，利用高频雷达液位计实时监测沉箱中的液位高度变化，以通过水泵无线控制器调整第二潜水泵注水速度，使沉箱稳定起浮，待排水达到设计要求水位时，水泵无线控制器即控制关闭第二潜水泵，断开第二供电电缆与浮体的供电单元的连接，完成沉箱排水。