CN110435846A - 高精度半潜船沉管基体、及其预制施工平台和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高精度半潜船沉管基体、及其预制施工平台和施工方法，包括：一底板，钢制，水平向，铺设于半潜船待施工区域，多个支撑件，竖直向，放置于底板上方，一顶板，钢制，水平向，铺设于多个支撑件上方，其中，底板用于支撑多个支撑件，多个支撑件用于支撑顶板，顶板用于在其上建造混凝土结构；本发明通过设置多个千斤顶，并通过静力水准调整各个千斤顶的水平状态，进而调整千斤顶上部的顶板水平状态，使得顶板的水平状态在混凝土结构施工的过程中保持在误差范围内，提高半潜船上沉管管节施工精度，减少了管节施工误差，通过设置基体，增加了半潜船潜水的速度，并对混凝土结构在水底进行了一定的支撑。

Description

高精度半潜船沉管基体、及其预制施工平台和施工方法

【技术领域】

本发明属于混凝土施工技术领域，尤其涉及高精度半潜船沉管基体、及其预制施工平台和施工方法。

【背景技术】

半潜船(Semi-submersible或Semisubmerged ship)是一种特殊的船舶设计方式，与一般的水面船只不同，半潜船通常拥有较深的吃水，但又不似潜水艇般完全隐没于水中，而是有部分船体或结构外露在水面外。由于隐没在水中的体积比例高，因此半潜船比较不容易受到海面上的波浪影响，能够保持较佳的稳定性而适合当作水上的工作平台使用。最早的半潜船是开发用于海上钻油平台的用途上，但也存在包括半潜式起重船(Semi-submersible crane vessels,SSCV)、海上支援船(Offshore support vessels,OSV)、海上生产平台等用途。有许多半潜船是以系留的方式固定在特定位置上，本身并不具有动力，因此需要靠重载船(Heavy-lift ship，也是一种经常采半潜式设计的船只)等特殊船只运送至设置地点；但是也存在像是海基X波段雷达这般本身具有慢速行驶能力的半潜平台设计，能够靠自身的动力在海上移动。

近年来，随着我国经济快速发展，各种基础设施建设日益增多。在进行沉管管节预制过程中，需要使用大量土地，而施工场地周围经常无法提供满足需求的施工场地。为满足沉管管节制作，提出在半潜船上进行管节生产，但由于半潜船整体刚度不足，在管节施工过程中，由于船体变形，造成管节精度下降，最终影响沉管隧道。

【发明内容】

本发明的目的是提供高精度半潜船沉管基体、及其预制施工平台和施工方法，以解决半潜船上沉管管节施工精度低，管节施工误差大的问题。

本发明采用以下技术方案：高精度半潜船沉管预制施工平台，包括：

一底板，钢制，水平向，铺设于半潜船待施工区域，

多个支撑件，竖直向，放置于底板上方，

一顶板，钢制，水平向，铺设于多个支撑件上方，

其中，底板用于支撑多个支撑件，多个支撑件用于支撑顶板，顶板用于在其上建造混凝土结构。

进一步地，顶板的底侧、靠近支撑件的位置安装有静力水准，静力水准用于测量顶板的水平状态，并连接至外部处理器，外部处理器通过处理静力水准的测量数据并发出调整支撑件的指令。

进一步地，支撑件为千斤顶，千斤顶的排布方式为正态分布。

高精度半潜船沉管预制施工平台的施工方法，由以下步骤组成：

在半潜船待施工区域铺设水平向的底板；

在铺设完成的底板上放置多个竖直向的千斤顶；

在多个千斤顶的顶部放置水平向的顶板；

在顶板底侧、靠近千斤顶的位置安装静力水准；

通过静力水准测量顶板的水平状态，并将初始数据发送至外部处理器；

在顶板上进行混凝土结构施工；

在施工过程中，静力水准不断测量顶板的水平状态，并将测量数据发送至外部处理器，外部处理器对比初始数据和测量数据，并进行判断后发送调整千斤顶的指令，使得千斤顶上下运动，保证各个静力水准的测量数据与初始数据之间的偏差在可允许偏差范围内。

高精度半潜船沉管基体，用于和混凝土结构一同沉入水中，包括：

一顶板，钢制，水平向位于混凝土结构下方，顶板用于在施工时在其上进行建造混凝土结构，

多个支撑件，竖直向位于顶板下方；多个支撑件用于支撑顶板，

一底板，钢制，水平向位于多个支撑件下方，底板用于支撑多个支撑件，并在施工时铺设在半潜船待施工区域。

进一步地，支撑件为支架。

本发明的有益效果是：本发明通过设置多个千斤顶，并通过静力水准调整各个千斤顶的水平状态，进而调整千斤顶上部的顶板水平状态，使得顶板的水平状态在混凝土结构施工的过程中保持在误差范围内，提高半潜船上沉管管节施工精度，减少了管节施工误差，通过设置基体，增加了半潜船潜水的速度，并对混凝土结构在水底进行了一定的支撑。

【附图说明】

图1为本发明的侧视图；

图2为本发明中静力水准的安装示意图。

其中：1.半潜船；2.底板；3.支撑件；4.静力水准；5.顶板；6.混凝土结构。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了高精度半潜船沉管预制施工平台，如图1和图2所示，包括：一底板2，底板2为钢制，底板2为水平向，底板2铺设于半潜船1待施工区域，底板2上放置有多个支撑件3，底板2用于支撑多个支撑件3，支撑件3为竖直向，多个支撑件3上铺设有一顶板5，顶板5为水平向，支撑件3为千斤顶，千斤顶的排布方式为正态分布，将千斤顶的排布方式设置为正态分布，可以保证千斤顶上方的顶板更加稳定，进而保证在千斤顶上下调整的过程中，位于其上的混凝土结构保持水平，多个支撑件3用于支撑顶板5，顶板5为钢制，顶板5铺设在多个支撑件3上方，顶板5用于在其上进行建造混凝土结构6，顶板5的底侧、靠近千斤顶的位置安装有静力水准4，静力水准4用于测量顶板5的水平状态，静力水准4连接至外部处理器，外部处理器通过处理静力水准4的测量数据并发出调整支撑件3的指令，外部处理器可以根据顶板5的水平变化而调整千斤顶，使得千斤顶保证顶板5的水平状态在混凝土结构施工的过程中保持在误差范围内。现有技术中由于半潜船1浮在水面上的，因此整个半潜船1就相当于一个柔性的平面，既然是柔性平面就会存在平面整体刚度不足，在沉管管节施工过程中，由于沉管管节以及混凝土结构6重力大幅增加，使得船体变形，造成沉管管节与沉管管节之间的缝隙变大，高度不一致，进而导致沉管管节精度下降，最终影响沉管隧道，因此通过本发明，底板2铺设在半潜船1待施工区域，然后在底板2上面放置千斤顶，在千斤顶上面放置顶板5，在顶板5上面进行混凝土结构6施工，使得千斤顶可以对其上的顶板5的水平状态进行调整，进而保证各个顶板5上的各个混凝土结构6之间的水平状态。

沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法，沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面或河面现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道，而沉管是由各个管节组装而成，各个管节由混凝土结构构成。

本发明还公开了高精度半潜船沉管预制施工平台的施工方法，由以下步骤组成：

步骤1：在半潜船1待施工区域铺设水平向的底板2，底板2为5-10mm厚钢板，对半潜船1甲板进行加固；

步骤2：在铺设完成的底板2上放置多个竖直向的千斤顶，在铺设完成的钢板上根据混凝土结构6，放置横纵多排千斤顶，千斤顶排数最少为2*2。

步骤3：在多个千斤顶的顶部放置水平向的顶板5；顶板5为5-10mm厚钢板。

步骤4：在顶板5底侧、靠近千斤顶的位置安装静力水准4；即在每个千斤顶顶部与顶板5下部接触位置附近安装静力水准4。

步骤5：通过静力水准4测量顶板5的水平状态，并将初始数据发送至外部处理器；利用静力水准4对顶板5表面进行测量，通过千斤顶对顶板5进行调整使顶板5为水平状态，记录此时个静力水准4数据，储存为初始值。

步骤6：在顶板5上进行混凝土结构6施工；在施工过程中时刻观察静力水准4数据。

步骤7：发现静力水准4数据与初始值有差值时，通过外部处理器发送调整千斤顶的指令，使得千斤顶上下运动，调整千斤顶将顶板5恢复至水平状态，使整个沉管施工为一个水平面；保证各个静力水准4的数据与初始数据在可允许偏差范围内，在施工过程中，静力水准4不断测量顶板5的水平状态，并将测量数据发送至外部处理器，外部处理器对比初始数据和测量数据，并进行判断后发送调整千斤顶的指令，使得所述千斤顶上下运动，保证各个静力水准4的测量数据与初始数据之间的偏差在可允许偏差范围内。

步骤8：沉管施工完成后，使用支架置换千斤顶，拆除静力水准4。

步骤9：将沉管管节放置在指定位置。

本发明还公开了高精度半潜船沉管基体，用于和混凝土结构一同沉入水中，包括：一顶板5，顶板5钢制，顶板5水平向位于混凝土结构6下方，顶板5用于在施工时在其上进行建造混凝土结构6，顶板5下方设置多个竖直向支撑件3，支撑件3为支架，多个支撑件3用于支撑顶板5，多个支撑件3位于一底板2上，底板2为钢制，底板2水平向位于多个支撑件3下方，底板2用于在施工时铺设于半潜船1待施工区域，还用于支撑多个支撑件3，在施工该基体的过程中，先将底板2铺设在半潜船1待施工区域，然后在底板2上面多个放置千斤顶，在千斤顶上面放置顶板5，在顶板5上面进行混凝土结构6施工，使得千斤顶可以对其上的顶板5的水平状态进行调整，进而使得保证混凝土结构6的水平状态，待混凝土结构6施工完毕后，拆除千斤顶，将千斤顶置换为支架，所得底板2、支架和顶板5对混凝土结构6进行支撑，并且一同沉入水中放置在指定位置，通过设置基体，增加了半潜船潜水的速度，并对混凝土结构在水底进行了一定的支撑。

半潜船1就相当于一个柔性的平面，既然是柔性平面就会存在平面整体刚度不足，在沉管管节施工过程中，由于沉管管节以及混凝土结构6重力大幅增加，使得船体变形，造成沉管管节与沉管管节之间的缝隙变大，如果在每个沉管管节下部设置一个基体，并对各个基体之间的水平状态进行调整，那么就可以保证各个沉管管节之间的缝隙一致，且水平状态一致，因此在安装时，调整支撑件3的高度，使得位于支撑件3上的各个顶板5之间呈水平状态，进而可以保证由混凝土结构6建成的沉管管节之间保持水平状态，保证沉管管节与沉管管节之间的缝隙一致。

当顶板5上由混凝土结构6建造完成的沉管管节完工后，因为半潜船1的施工区域有限，因此需要将先完成建造的沉管管节的两头封闭后放置在水中，因此此时，将半潜船1下沉，使得半潜船1内的水平面不断上升，然后利用水对基体和混凝土结构6的浮力，将半潜船1和基体一共沉入水中指定的放置，等待所有沉管管节完成后进行组装。

Claims (6)

1.高精度半潜船沉管预制施工平台，其特征在于，包括：

一底板(2)，钢制，水平向，铺设于半潜船(1)待施工区域，

多个支撑件(3)，竖直向，放置于所述底板(2)上方，

一顶板(5)，钢制，水平向，铺设于多个所述支撑件(3)上方，

其中，所述底板(2)用于支撑多个支撑件(3)，多个所述支撑件(3)用于支撑顶板(5)，所述顶板(5)用于在其上建造混凝土结构(6)。

2.根据权利要求1所述的高精度半潜船沉管预制施工平台，其特征在于，所述顶板(5)的底侧、靠近支撑件(3)的位置安装有静力水准(4)，所述静力水准(4)用于测量顶板(5)的水平状态，并连接至外部处理器，所述外部处理器用于通过处理静力水准(4)的测量数据并发出调整支撑件(3)的指令。

3.根据权利要求2所述的高精度半潜船沉管预制施工平台，其特征在于，所述支撑件(3)为千斤顶，所述千斤顶的排布方式为正态分布。

4.高精度半潜船沉管预制施工平台的施工方法，其特征在于，由以下步骤组成：

在半潜船(1)待施工区域铺设水平向的底板(2)；

在铺设完成的所述底板(2)上放置多个竖直向的千斤顶；

在多个所述千斤顶的顶部放置水平向的顶板(5)；

在所述顶板(5)底侧、靠近千斤顶的位置安装静力水准(4)；

通过所述静力水准(4)测量顶板(5)的水平状态，并将初始数据发送至外部处理器；

在所述顶板(5)上进行混凝土结构(6)施工；

在施工过程中，所述静力水准(4)不断测量顶板(5)的水平状态，并将测量数据发送至外部处理器，所述外部处理器对比初始数据和测量数据，并进行判断后发送调整千斤顶的指令，使得所述千斤顶上下运动，保证各个所述静力水准(4)的测量数据与初始数据之间的偏差在可允许偏差范围内。

5.高精度半潜船沉管基体，其特征在于，用于和混凝土结构一同沉入水中，包括：

一顶板(5)，钢制，水平向位于混凝土结构(6)下方，所述顶板(5)用于在施工时在其上进行建造混凝土结构(6)，

多个支撑件(3)，竖直向位于所述顶板(5)下方；多个所述支撑件(3)用于支撑顶板(5)，

一底板(2)，钢制，水平向位于多个所述支撑件(3)下方，所述底板(2)用于支撑多个支撑件(3)，并在施工时铺设在半潜船(1)待施工区域。

6.根据权利要求5所述的高精度半潜船沉管基体，其特征在于，所述支撑件(3)为支架。