CN109853462B - 深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船及施工方法，所述施工船包括船体，所述船体上安装有抛填机构、夯平机构和清淤机构，所述的抛填机构包括用于约束抛石方向的溜槽和用于提升溜槽的提升组件，所述的溜槽底部固定安装有第一连接部件，所述的夯平机构包括用于夯实整平基床的振动锤，所述的振动锤顶部设有可与第一连接部件固定连接的第二连接部件，所述的清淤机构包括用于吸排水底淤积物的清淤组件，所述的清淤组件顶部设有可与第一连接部件固定连接的第三连接部件。该施工船可实现水下基床抛填、清淤、夯实整平多种功能的切换，完成基床抛填、整平、清淤作业，可以提高施工船舶的利用率，降低施工成本，简化施工方法。

Description

深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船及施工方法

技术领域

本发明涉及水下施工技术，具体涉及深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船及施工方法。

背景技术

沉箱等预制构件在水下安装前需要对基槽进行开挖，然后进行基床的抛填、整平、清淤作业。其中，基床抛填需使用抛填船，驳船运载石料到指定地区后靠泊抛填船，通过皮带或挖掘机投放等方式向抛填船供料，抛填船抛料于水底以完成抛填作业；基床整平需使用整平船，利用振动夯实的原理将原本凹凸不平的块石，通过安装在整平船上振动锤的振动将块石重新排列组合，使基床表面达到平整；基床清淤需使用清淤船，通过与清淤船的清淤泵相连的清淤吸头吸排清除基槽的回淤物。

因此，现有的基床抛填、清淤、整平作用需使用抛填船、清淤船、整平船等不同的船型装备分别作业的，施工成本较高，且施工方法繁琐。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船及施工方法，该施工船可实现水下基床抛填、清淤、夯实整平多种功能的切换，完成基床抛填、整平、清淤作业，可以提高施工船舶的利用率，降低施工成本，简化施工方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，包括船体，所述船体上安装有抛填机构、夯平机构和清淤机构，所述的抛填机构包括用于约束抛石方向的溜槽和用于提升溜槽的提升组件，所述的溜槽沿竖直方向设置，所述的溜槽底部固定安装有第一连接部件，所述的夯平机构包括用于夯实整平基床的振动锤，所述的振动锤顶部设有可与第一连接部件固定连接的第二连接部件，所述的清淤机构包括用于吸排水底淤积物的清淤组件，所述的清淤组件顶部设有可与第一连接部件固定连接的第三连接部件。

作为优选，所述的抛填机构还包括用于安装溜槽的台车和安装在船侧的台车轨道，所述的台车可沿台车轨道移动，所述台车设有用于限定溜槽沿竖直方向运动的约束部件，所述约束部件设有竖直导向轨道，所述溜槽设于竖直导向轨道内。

作为优选，所述的提升组件包括可通过牵引钢丝绳提升或下放溜槽的卷扬机，所述卷扬机固定安装在台车上，所述卷扬机的钢丝绳通过转向滑轮组件连接溜槽。

作为优选，所述的提升组件还包括用于固定溜槽高度位置的限位部件，所述的限位部件包括设于溜槽外壁的多个定位销孔，和安装于所述台车上的定位销轴，所述的定位销孔沿竖直方向均匀设置，所述的定位销轴可插设于定位销孔内以固定溜槽高度位置。

作为优选，所述的抛填机构还包括用于定位溜槽位置的GPS定位仪和用于测定溜槽底部与基床顶面的竖直间距的高度计，所述的GPS定位仪和高度计均无线传输数据至船体上的控制系统，所述的控制系统可显示GPS定位仪和高度计测试数据，所述的GPS定位仪固定安装于溜槽顶部，所述的高度计固定安装于溜槽底部。

作为优选，所述的溜槽为一面侧壁敞口设置的U型溜槽。

作为优选，所述的第一连接部件包括固定套设于溜槽外的连接环，连接环设于溜槽底部，所述的连接环开设有多个第一通孔，所述的第二连接部件和第三连接部件均设有多个第二通孔，所述的第二通孔设于与第一通孔对应位置且可与第一通孔连通，固定螺栓可穿过相连通的第一通孔和第二通孔，以使第一连接部件栓接第二连接部件或第三连接部件。

作为优选，所述的振动锤包括固定安装于第二连接部件下方的锤体，所述的锤体通过电缆和液压管路连接控制锤体振动的振动锤控制装置和供电装置，所述的振动锤控制装置和供电装置安装于船体上。

作为优选，所述的清淤组件包括固定安装于第三连接部件下方的清淤泵，以及与清淤泵进料管道连通的清淤吸头，所述的清淤泵的排淤管道一端位于水面以上，所述的清淤泵与其控制装置和供电装置电连接，所述的清淤泵的控制装置和供电装置安装于船体上。

本发明还公开了一种深水高精度抛石夯平与基床清淤施工方法，使用上述的深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，所述的施工方法包括以下步骤：

抛填作业：船体行至预设抛填施工区域后泊船定位，供料船向所述的船体靠泊，用提升组件调整溜槽底部至指定水深位置后，通过抛填机构向施工位置抛填石料，石料沿溜槽方向下落于基床上，待抛填至预设抛填高程后，停止抛填，移动船体至下一船位，重复进行上述抛填作业，至完成整个施工区域基床抛填；

夯平作业：用提升组件将溜槽底部提升至脱离水面，固定连接第一连接部件与第二连接部件，以使夯平机构的振动锤安装于溜槽底部，船体行至待整平区域泊船定位后，利用提升组件将振动锤下放至指定水深位置后，启动振动锤，对基床进行振动夯平作业，待夯平至于预设夯平高程后，关闭振动锤，移动船体至下一船位，重复进行上述夯平作业，至完成整个施工区域基床夯实整平；

清淤作业：用提升组件将溜槽底部提升至脱离水面，断开第一连接部件与第二连接部件间的连接，将振动锤自溜槽底部取下，固定连接第一连接部件与第三连接部件，以使清淤机构的清淤组件安装于溜槽底部，船体行至待清淤区域泊船定位后，利用提升组件将清淤组件下放至指定水深位置后，启动清淤组件，对基床进行清淤作业，清淤组件下方基床清淤完成后，关闭清淤组件，移动船体至下一船位，重复进行上述清淤作业，至完成整个施工区域基床清淤。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：提供了深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船及施工方法，该施工船可实现水下基床抛填、清淤、夯实整平多种功能的切换，完成基床抛填、整平、清淤作业，可以提高施工船舶的利用率，降低施工成本，简化施工方法。

附图说明

图1为本发明的多功能施工船抛填作业状态结构示意图；

图2为图1的A部分放大图；

图3为溜槽和第一连接部件配合结构示意图；

图4为本发明的多功能施工船夯平作业状态结构示意图；

图5为图4的B部分放大图；

图6为第二连接部件结构示意图；

图7本发明的多功能施工船清淤作业状态结构示意图；

图8为图7的C部分放大图；

图9为转向滑轮组件设置方式示意图；

以上个图中：1-船体，2-抛填机构，21-溜槽，22-提升组件，221-约束部件，222-卷扬机，223-转向滑轮，2231-第一滑轮，2232-第二滑轮，2233-第三滑轮，2234-第四滑轮，2235-第五滑轮，2236-第六滑轮，224-钢丝绳，225-定位销轴，226-定位销孔，23-台车，24-台车轨道，25-第一连接部件，251-第一通孔，252-连接环，26-高度计，27-GPS定位仪，3-夯平机构，31-第二连接部件，311-第二通孔，312-连接板，32-锤体，4-清淤机构，41-第三连接部件，42-清淤泵，43-清淤吸头，44-排淤管道。

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。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例：

如图1-8所示，一种深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，包括船体1，所述船体1上安装有抛填机构2、夯平机构3和清淤机构4，所述的抛填机构2包括用于约束抛石方向的溜槽21和用于提升溜槽21的提升组件22，所述的溜槽21沿竖直方向设置，所述的溜槽21底部固定安装有第一连接部件25，所述的夯平机构3包括用于夯实整平基床的振动锤，所述的振动锤顶部设有可与第一连接部件25固定连接的第二连接部件31，所述的清淤机构4包括用于吸排水底淤积物的清淤组件，所述的清淤组件顶部设有可与第一连接部件25固定连接的第三连接部件41。

使用上述多功能施工船的深水高精度抛石夯平与基床清淤施工方法，包括以下步骤：

抛填作业：船体1行至预设抛填施工区域后泊船定位，供料船向所述的船体1靠泊，用提升组件22调整溜槽21底部至指定水深位置后，通过抛填机构2向施工位置抛填石料，石料沿溜槽21方向下落于基床上，待抛填至预设抛填高程后，停止抛填，移动船体1至下一船位，重复进行上述抛填作业，至完成整个施工区域基床抛填；

夯平作业：用提升组件22将溜槽21底部提升至脱离水面，固定连接第一连接部件25与第二连接部件31，以使夯平机构3的振动锤安装于溜槽21底部，船体1行至待整平区域泊船定位后，利用提升组件22将振动锤下放至指定水深位置后，启动振动锤，对基床进行振动夯平作业，待夯平至预设夯平高程后，关闭振动锤，移动船体1至下一船位，重复进行上述夯平作业，至完成整个施工区域基床夯实整平；

清淤作业：用提升组件22将溜槽21底部提升至脱离水面，断开第一连接部件25与第二连接部件31间的连接，将振动锤自溜槽21底部取下，固定连接第一连接部件25与第三连接部件41，以使清淤机构4的清淤组件安装于溜槽21底部，船体1行至待清淤区域泊船定位后，利用提升组件22将清淤组件下放至指定水深位置后，启动清淤组件，对基床进行清淤作业，清淤组件下方基床清淤完成后，关闭清淤组件，移动船体1至下一船位，重复进行上述清淤作业，至完成整个施工区域基床清淤。

采用上述多功能施工船和施工方法可实现水下基床抛填、清淤、夯实整平多种功能的切换，完成基床抛填、整平、清淤作业，可以提高施工船舶的利用率，降低施工成本，简化施工方法。

具体的，所述的抛填机构2还包括用于安装溜槽21的台车23和安装在船侧的台车轨道24，所述的台车23可沿台车轨道24移动，所述台车23设有用于限定溜槽21沿竖直方向运动的约束部件221，所述约束部件221设有竖直导向轨道，所述溜槽21设于竖直导向轨道内。

台车23和台车轨道24的设置，使溜槽21在施工过程中可沿台车轨道24方向运动以适应施工需求，在抛填、夯平、清淤作业中，在完成一个位置的施工作业后，可移动台车至下一位置进行施工作业，直至一个船位施工作业完成后，再移动船体至下一船位进行施工作业，至完成整个施工区域基床抛填，台车23和台车轨道24的设置可减少船体1移动次数，可更好的降低施工成本，简化施工方法。同时，约束部件221的设置可将溜槽限制为沿竖直方向运动，可更好的限定溜槽的运动方向，方便在抛填、夯平和清淤作业过程中的精确定位。

具体的，上述约束部件221可为可实现约束限定溜槽21沿竖直方向运动的本领域所有常规设置，如所述约束部件221设为开设有竖直通孔的约束框架，溜槽21套设于竖直通孔内，竖直通孔口径与溜槽横截面形状相配合，溜槽21受竖直通孔约束限制只能沿竖直方向运动。

具体的，所述的提升组件22包括可通过牵引钢丝绳224提升或下放溜槽21的卷扬机222，所述卷扬机222固定安装在台车23上，所述卷扬机222的钢丝绳224通过转向滑轮组件223连接溜槽21。

具体的，所述转向滑轮组件223可采用多种现有的能够改变钢丝绳224运动方向以实现溜槽21升降控制的设置方式，所述转向滑轮组件223的滑轮可设于台车23和/或溜槽21上，如采用图9所示的设置方式：

所述转向滑轮组件223由六个滑轮组成，其中，第一滑轮2231、第二滑轮2232、第三滑轮2233和第四滑轮2234固定安装在台车顶面上，第五滑轮2235和第六滑轮2236固定安装在溜槽下部两侧且等高设置，除第一滑轮2231水平设置外，其他滑轮均竖直设置，第二滑轮2232平行于第五滑轮2235且设于第五滑轮2235正上方，第三滑轮2233和第四滑轮2234位于溜槽前方的同一竖直平面内且等高设置，第三滑轮2233和第四滑轮2234垂直于第五滑轮2235设置。卷扬机222的钢丝绳224绳端依次穿过第一滑轮2231、第二滑轮2232、第五滑轮2235、第三滑轮2233、第四滑轮2234和第六滑轮2236后与台车底部固定连接，采用上述转向滑轮组件223设置方式和绕绳方式可通过卷扬机222的钢丝绳224的收放实现溜槽21的升降控制。

具体的，所述的提升组件22还包括用于固定溜槽21高度位置的限位部件，所述的限位部件包括设于溜槽21外壁的多个定位销孔226，和安装在台车23上的定位销轴225，所述的定位销孔226沿竖直方向均匀设置，所述的定位销轴225可插设于定位销孔226内以固定溜槽21高度位置。通过溜槽21上的定位销孔226与安装于台车23上的定位销轴225的配合限制固定溜槽21的高度位置，方便溜槽21位置固定，方便施工作业。

具体的，所述的抛填机构2还包括用于定位溜槽21位置的GPS定位仪27和用于测定溜槽21底部与基床顶面的竖直间距的高度计26，所述的GPS定位仪27和高度计26均无线传输数据至船体1上的控制系统，所述控制系统可显示GPS定位仪27和高度计26的测试数据，所述的GPS定位仪27固定安装于溜槽21顶部，所述的高度计26固定安装于溜槽21底部。GPS定位仪27可测试溜槽21的水平位置和竖直高度位置，与测定溜槽21底部与基床顶面的竖直间距的高度计26配合，可更加方便的实时测量抛石高程和整平高程，方便精确施工。

具体的，船体1的船首和船尾上可分别设置一个用于定位船体位置的GPS定位仪，与用于定位溜槽21位置的GPS定位仪27配合可更加精确的定位施工位置。

具体的，所述的溜槽21为一面侧壁敞口设置的U型溜槽。U型溜槽的设置可更加方便石料的填装，更加方便施工操作。

具体的，所述的第一连接部件25包括固定套设于溜槽21外的连接环252，所述的连接环252可通过焊接方式与溜槽21底部连接，所述的连接环252开设有多个第一通孔251，所述的第二连接部件31和第三连接部件41均设有多个第二通孔311，所述的第二通孔311设于与第一通孔251对应位置且可与第一通孔251连通，固定螺栓可穿过相连通的第一通孔251和第二通孔311，以使第一连接部件25栓接第二连接部件31或第三连接部件41。所述的第二连接部件31可设为如图6所示的结构，包括与连接环形状相匹配的连接板312和设于连接板312上的第二通孔311，所述的第三连接部件41可设为与第二连接部件31相同的结构。第一连接部件25与第二连接部件31和第三连接部件41均通过固定螺栓栓接，可以更加方便振动锤和清淤组件的拆卸和装配，更加方便转换施工作业。

具体的，所述的振动锤包括固定安装于第二连接部件31下方的锤体32，所述的锤体32通过电缆和液压管路连接控制锤体32振动的振动锤控制装置和供电装置，所述的振动锤控制装置和供电装置安装于船体1上，所述的电缆和液压管路可设于溜槽21内。

具体的，所述的清淤组件包括固定安装于第三连接部件41下方的清淤泵42，以及与清淤泵42进料管道连通的清淤吸头43，所述的清淤泵42的排淤管道44一端位于水面以上，所述的清淤泵42与其控制装置和供电装置通过导线电连接，所述的清淤泵42的控制装置和供电装置安装于船体1上，所述的导线可设于溜槽21内。

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 (6)

1.一种深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，包括船体，其特征在于，所述船体上安装有抛填机构、夯平机构和清淤机构，所述的抛填机构包括用于约束抛石方向的溜槽和用于提升溜槽的提升组件，所述的溜槽沿竖直方向设置，所述的溜槽底部固定安装有第一连接部件，所述的夯平机构包括用于夯实整平基床的振动锤，所述的振动锤顶部设有可与第一连接部件固定连接的第二连接部件，所述的清淤机构包括用于吸排水底淤积物的清淤组件，所述的清淤组件顶部设有可与第一连接部件固定连接的第三连接部件；

所述的第一连接部件包括固定套设于溜槽外的连接环，连接环设于溜槽底部，所述的连接环开设有多个第一通孔，所述的第二连接部件和第三连接部件均设有多个第二通孔，所述的第二通孔设于与第一通孔对应位置且可与第一通孔连通，固定螺栓可穿过相连通的第一通孔和第二通孔，以使第一连接部件栓接第二连接部件或第三连接部件；

所述的抛填机构还包括用于安装溜槽的台车和安装在船侧的台车轨道，所述的台车可沿台车轨道移动，所述台车设有用于限定溜槽沿竖直方向运动的约束部件，所述约束部件设有竖直导向轨道，所述溜槽设于竖直导向轨道内；所述的抛填机构还包括用于定位溜槽位置的GPS定位仪和用于测定溜槽底部与基床顶面的竖直间距的高度计，所述的GPS定位仪和高度计均无线传输数据至船体上的控制系统，所述的GPS定位仪固定安装于溜槽顶部，所述的高度计固定安装于溜槽底部；

所述的清淤组件包括固定安装于第三连接部件下方的清淤泵，以及与清淤泵进料管道连通的清淤吸头，所述的清淤泵的排淤管道一端位于水面以上，所述的清淤泵与其控制装置和供电装置电连接，所述的清淤泵的控制装置和供电装置安装于船体上。

2.根据权利要求1所述的深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，其特征在于，所述的提升组件包括可通过牵引钢丝绳提升或下放溜槽的卷扬机，所述卷扬机固定安装在台车上，所述卷扬机的钢丝绳通过转向滑轮组件连接溜槽。

3.根据权利要求1所述的深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，其特征在于，所述的提升组件还包括用于固定溜槽高度位置的限位部件，所述的限位部件包括设于溜槽外壁的多个定位销孔，和安装于台车上的定位销轴，所述的定位销孔沿竖直方向均匀设置，所述的定位销轴可插设于定位销孔内以固定溜槽高度位置。

4.根据权利要求1所述的深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，其特征在于，所述的溜槽为一面侧壁敞口设置的U型溜槽。

5.根据权利要求1所述的深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，其特征在于，所述的振动锤包括固定安装于第二连接部件下方的锤体，所述的锤体通过电缆和液压管路连接控制锤体振动的振动锤控制装置和供电装置，所述的振动锤控制装置和供电装置安装于船体上。

6.一种深水高精度抛石夯平与基床清淤施工方法，其特征在于，使用权利要求1至5中任一项的深水高精度抛石夯平与基床清淤多功能施工船，包括以下步骤：

抛填作业：船体行至预设抛填施工区域后泊船定位，供料船向所述的船体靠泊，用提升组件调整溜槽底部至指定水深位置后，通过抛填机构向施工位置抛填石料，石料沿溜槽方向下落于基床上，待抛填至预设抛填高程后，停止抛填，移动船体至下一船位，重复进行上述抛填作业，至完成整个施工区域基床抛填；

夯平作业：用提升组件将溜槽底部提升至脱离水面，固定连接第一连接部件与第二连接部件，以使夯平机构的振动锤安装于溜槽底部，船体行至待整平区域泊船定位后，利用提升组件将振动锤下放至指定水深位置后，启动振动锤，对基床进行振动夯平作业，待夯平至预设夯平高程后，关闭振动锤，移动船体至下一船位，重复进行上述夯平作业，至完成整个施工区域基床夯实整平；

清淤作业：用提升组件将溜槽底部提升至脱离水面，断开第一连接部件与第二连接部件间的连接，将振动锤自溜槽底部取下，固定连接第一连接部件与第三连接部件，以使清淤机构的清淤组件安装于溜槽底部，船体行至待清淤区域泊船定位后，利用提升组件将清淤组件下放至指定水深位置后，启动清淤组件，对基床进行清淤作业，清淤组件下方基床清淤完成后，关闭清淤组件，移动船体至下一船位，重复进行上述清淤作业，至完成整个施工区域基床清淤。