CN111456017B - 一种水下抛石基床的施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下抛石基床的施工装置，包括左侧开底驳船、右侧开底驳船、可储抛石块装置、水平轨道、石块抓斗、可移动支撑架和曲柄滑块机构。本发明通过设置可储抛石块装置及其内部的抛石容器进行抛石，并通过在可移动支撑架的一侧设置挡板及弹簧，在其另一侧设置储石箱，利用石料抓斗可对抛石基床进行水下精平，可以使石块分布均匀，有效地避免了抛石不均匀的现象，大大减少了后续工作工作量。

Description

一种水下抛石基床的施工装置

技术领域

本发明涉及施工机械技术领域，具体为一种水下抛石基床的施工装置。

背景技术

海上重力式结构物设计建造时，若采用重力式结构，则往往在上部结构施工前先对地基进行处理，以形成承载力高、耐久性好的地基基础。现行重力式水工结构物地基处理采用较多的是水下抛石基床的形式，水下抛石基床的施工中，一般采用人工抛石或开底驳船抛石，分层抛石并分层夯实后，再由潜水员潜入水底，通过导轨法的形式去整平抛石基床，形成平整、承载能力较高的基础，从而防止基床顶部不平整导致重力式结构侧翻。

无论是人工抛石还是开底驳船抛石，均存在抛石不均匀，出现局部过多或过少的情况，导致抛石分布不均匀，从而加大了后续潜水员整平工作的工作量，对工程进度和工程造价的把握产生较多隐形影响。同时，由于海上恶劣的海象条件，加上海底暗流等复杂因素，对潜水员下水施工的人身安全造成较大隐患。

现有施工中采用人工或开底驳船抛石容易造成抛石不均匀以及整平工序操作困难的现象，并且造成潜水员工作量较大，使人身安全受到严重的威胁，已经成为水下抛石基床施工中亟待解决的问题，因此提出一种可使抛石均匀化且无需水下工作人员的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下抛石基床的施工装置，以解决上述背景技术提出的施工中采用人工或开底驳船抛石容易造成抛石不均匀以及整平工序操作困难的现象，并且造成潜水员工作量较大，使人身安全受到严重的威胁的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下抛石基床的施工装置，包括左侧开底驳船、右侧开底驳船、可储抛石块装置、水平轨道、驱动电机、石块抓斗、可移动支撑架和曲柄滑块机构；所述左侧开底驳船的、右侧开底驳船通过连接杆相连，所述连接杆的中部设有可储抛石块装置；所述左侧开底驳船和右侧开底驳船的底部分别通过输送管道与可储抛石块装置连接，且可储抛石块装置的下端连接有抛石定位板；所述连接杆的下端固定连接有竖直伸缩杆，所述竖直伸缩杆的下部固定连接有配重块，所述配重块的下端连接有水平轨道；所述且水平轨道的上端并位于所述竖直伸缩杆之间架设有可移动支撑架，所述可移动支撑架靠右侧开底驳船的一侧下方设有储石箱，所述可移动支撑架靠左侧开底驳船(1)的一侧下端通过弹簧连接有挡板，所述弹簧处设有弹簧压缩状态检测装置；所述可移动支撑架靠右侧开底驳船的一侧连接有曲柄滑块机构，且曲柄滑块机构的上端连接有驱动电机；所述可移动支撑架的上侧设有小型驱动马达及与所述小型驱动马达的转轴相连的石块抓斗，所述小型驱动马达的转轴转动从而驱动石块抓斗抓取石块后运动到储石箱的上方；所述弹簧压缩状态检测装置与小型驱动马达电性连接。

为了让可储抛石块装置抛石更加均匀，优选地，所述可储抛石块装置为圆柱体，且可储抛石块装置内设有外壳和内壳，穿透所述可储抛石块装置的圆柱体一侧端盖上设有分别与所述左侧开底驳船、右侧开底驳船的输送管道相连通的开口，所述输送管道延伸至所述内壳内腔；所述可储抛石块装置的另一侧端盖中心设有与所述外壳相连的转动轴，所述外壳可沿着转动轴进行旋转，所述内壳侧壁上下对称连续均布有若干圆形孔洞，可以便于将可储抛石块装置内部的石块排出，所述外壳侧壁对应圆形孔洞的截面周向上均布有多个抛石容器，抛石容器具有盛放一定体积石块的作用，所述抛石容器的上侧设有挡石板，所述挡石板的上侧通过弹簧与外壳相连接，且挡石板为倾斜式设置，可以阻挡抛石容器内部的石块。

进一步优选地，所述可储抛石块装置的端盖中心设有2个伺服电机，所述外壳和内壳可以进行独立运动，且内壳转动的速度是外壳转动速度的4倍，可以使不同大小的石料在储石块装置内均匀分布，使抛石更均匀。

优选地，所述右侧开底驳船的下部连接有多个弹簧伸缩管，所述可移动支撑架上设有与水平轨道垂直的横杆，所述横杆上设有若干方形固定环，通过方形固定环将弹簧伸缩管固定到每个所述石块抓斗的上方。所述弹簧处于半压缩状态，且弹簧压缩状态检测装置通过滑动开关与弹簧伸缩管阀门相连接，弹簧伸缩管的内部放置小石块，并利用弹簧的伸缩性进行控制弹簧伸缩管阀门的开关。

为实现石料抓斗从抓取石块后运动到储石箱的上方，优选地，所述石块抓斗的端部连接有气压式伸缩杆，且石块抓斗的中轴与一转动杆的一端固连，所述转动杆的另一端与小型驱动马达的转轴垂直连接；所述可移动支撑架上设有适于石块抓斗绕转轴转动的槽口。利用小型驱动马达可以驱动石块抓斗在所述可移动支撑架两侧进行往复摆动运动，并用于去除多余的石块。进一步优选地，所述气压式伸缩杆设置在带有滑槽的支撑件上，所述支撑件的中部与所述转动杆中部相连。

优选地，所述竖直伸缩杆由固定支撑杆和移动支撑杆组成，且固定支撑杆和移动支撑杆的中部通过伸缩弹簧连接，利用伸缩弹簧的弹力使竖直伸缩杆在任何自由状态下都可以竖直。在海上风浪作用下，即使驳船晃动带动支撑杆上部晃动，也不会影响到支撑杆下部，从而消除了海面风浪对水底整平模块的影响。

优选的，所述水平轨道通过滑动块与可移动支撑架的下部相连接，所述可移动支撑架与滑动块之间采用滑动连接，且可移动支撑架的中部通过连接轴与曲柄滑块机构相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过可储抛石块装置和抛石容器进行抛石，并通过在可移动支撑架的一侧设置挡板及弹簧，在其另一侧设置储石箱，利用石料抓斗可对抛石基床进行水下精平，可以使石块分布均匀，有效地避免了抛石不均匀的现象，可减少后续工作工作量；

(2)采用水平轨道和可移动支撑架相结合的方式，可以自动实现对水下整平工作，无需额外潜水员下水作业，降低工程风险和难度；

(3)自动化施工，方便高效，提高施工效率。

(4)采用两艘驳船同时施工，较传统形式而言，协同性更好，有效推动流水施工的进行，对工程量大、环境条件恶劣、工期紧的工程具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明石块抓斗主视结构示意图；

图3为本发明石块抓斗俯视结构示意图；

图4为本发明另一整体结构示意图；

图5为本发明石块抓斗连接结构示意图

图6为本发明可储抛石块装置剖视结构示意图；

图7为本发明竖直伸缩杆结构示意图；

图8为本发明石块抓斗结构示意图；

图9为本发明抛石容器在离心力作用下抛石工作结构示意图；

图中：1、左侧开底驳船；2、右侧开底驳船；3、可储抛石块装置；4、连接杆；5、输送管道；6、抛石容器；7、水平轨道；8、驱动电机；9、挡石板；10、外壳；11、内壳；12、转动轴；13、抛石定位板；14、竖直伸缩杆；15、储石箱；16、石块抓斗；17、支撑板；18、弹簧；19、挡板；20、小型驱动马达；21、配重块；22、曲柄滑块机构；23、可移动支撑架。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

实施例1

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种水下抛石基床的施工装置，包括左侧开底驳船1、右侧开底驳船2、可储抛石块装置3、水平轨道7、驱动电机8、石块抓斗16、可移动支撑架23和曲柄滑块机构22，所述左侧开底驳船1的右侧通过螺栓螺母与连接杆4的一端相连接便于对连接杆4进行安装，所述连接杆4的中部设有可储抛石块装置3，可以保证可储抛石块装置3的稳定性，所述连接杆的另一端与右侧开底驳船2相连接；所述左侧开底驳船1和右侧开底驳船2的底部分别通过输送管道5与可储抛石块装置3连接，利用输送管道5可以达到采集以及传送石块的作用，且可储抛石块装置3的下端连接有抛石定位板13，利用抛石定位板13可以提高抛石的精度，并且连接杆4的下端固定连接有竖直伸缩杆14，竖直伸缩杆14可以达到支撑固定水平轨道7的作用，所述竖直伸缩杆14的下部固定连接有配重块21，配重块21可以提高竖直伸缩杆14向下的重力，所述配重块21的下端连接有水平轨道7，且水平轨道7的上端并位于所述竖直伸缩杆14之间架设有可移动支撑架23，所述可移动支撑架23的右下侧设有储石箱15，储石箱15可以放置多余的石块，所述可移动支撑架23的左下侧通过弹簧18连接有挡板19，所述弹簧18处设有弹簧压缩状态检测装置；挡板19可以检测石块的平整度，所述可移动支撑架23的右端连接有曲柄滑块机构22，曲柄滑块机构22可以进行驱动可移动支撑架23沿着水平轨道7进行移动，且曲柄滑块机构22的上端连接有驱动电机8，驱动电机8可以带动曲柄滑块机构22进行运动；所述可移动支撑架23的上侧设有小型驱动马达20和与所述小型驱动马达20的转轴相连的石块抓斗16，所述小型驱动马达20的转轴转动从而驱动石块抓斗16抓取石块后运动到所述储石箱15的上方；所述弹簧压缩状态检测装置与小型驱动马达20电性连接。石块抓斗16可以将多余的石块抓取，并放置在储石箱15的内部，且石块抓斗16的上部连接有小型驱动马达20，小型驱动马达20可以驱动石块抓斗16进行往复式摆动，所述小型驱动马达20的下端通过马达支撑板17固定在可移动支撑架23的上部，可以保证小型驱动马达20的稳定性。所述弹簧压缩状态检测装置可以为位移传感器或其他能够实现检测弹簧压缩状态的任何感应装置。

作为本实施例优选的一种实施方式，如图7所示，所述竖直伸缩杆14由固定支撑杆和移动支撑杆组成，且固定支撑杆和移动支撑杆的中部通过伸缩弹簧连接，利用伸缩弹簧的弹力使竖直伸缩杆14在任何自由状态下都可以竖直。

作为本实施例优选的一种实施方式，所述水平轨道7通过滑动块与可移动支撑架23的下部相连接，所述可移动支撑架23与滑动块之间采用滑动连接，且可移动支撑架23的中部通过连接轴与曲柄滑块机构22相连接。工作原理：在使用该施工装置时，利用连接杆4以及可拆卸螺栓螺母将可储抛石块装置3、左侧开底驳船1和右侧开底驳船2连接固定，通过输送管道5与可储抛石块装置3连接，可以使左侧开底驳船1和右侧开底驳船2上部的开料进入到可储抛石块装置3的内部，同时利用竖直伸缩杆14和配重块21与水平轨道7的上端相连接，可以使竖直伸缩杆14产生向下的作用力，同时保证了水平轨道7的稳定性；进行抛石时，可通过利用抛石定位板13可以提高抛石的精度；

对抛石基床进行水下精平时，通过驱动电机8带动曲柄滑块机构22进行运动，并利用连接滑动块使可移动支撑架23可以在水平轨道7的上部进行一定距离的移动，在移动的同时利用挡板19和弹簧18可以进行检测基床上部的平整度，挡板19和弹簧18均设有多个，且每个挡板19的上部设有石块抓斗16，由于弹簧18处于半压缩状态，如出现基床过高时，石料较多，弹簧18就会处于完全压缩，则可控制石块抓斗16的前端抓爪进行收缩，将挡板19前部的石块进行夹起，同时小型驱动马达20驱动石块抓斗16进行旋转，使石块抓斗16转动至储石箱15的上部，再控制石块抓斗16的前端抓爪张开，使石块落在储石箱15的内部，从而可以达到清理基床上部过高的石块，从而可以达到基床表面的平整度。

实施例2

如图4、6、9所示，本实施例是对实施例1的进一步优化，其中，所述连接杆4的中部连接可储抛石块装置3，所述可储抛石块装置3为圆柱体，且可储抛石块装置3由外壳10和内壳11构成，穿透所述可储抛石块装置3的圆柱体一侧端盖上设有分别与所述左侧开底驳船1、右侧开底驳船2的输送管道5相连通的开口，所述输送管道5延伸至所述内壳11内腔；所述可储抛石块装置3的另一侧端盖中心设有与所述外壳10相连的转动轴12；所述外壳10可沿着转动轴12进行旋转，可以便于将可储抛石块装置3内部的石块排出；所述内壳11侧壁上上下对称连续均布有2列圆形孔洞，所述外壳10侧壁对应圆形孔洞的截面周向上均布有8个抛石容器6，抛石容器6具有盛放一定体积石块的作用，所述抛石容器6的上侧设有挡石板9，挡石板9可以使泄石均匀，所述挡石板9的上侧通过弹簧与外壳10相连接，且挡石板9为倾斜式设置，可以阻挡抛石容器6内部的石块。

作为本实施例优选的一种实施方式，所述转动轴12与内壳11相连，所述转动轴与一伺服电机相连用于驱动内壳转动；所述转动轴12外侧套设有一套筒，所述套筒与外壳10相连，通过齿轮传动机构与另一伺服电机相连用于驱动外壳转动。优选地，所述内壳11转动的速度是外壳10转动速度的4倍，可以使不同大小的石料在可储抛石块装置3内均匀分布，使抛石更均匀。

进行抛石时，可以通过外壳10和内壳11之间的相互转动可以使可储抛石块装置3内部的石料通过内壳11上的圆形孔洞进入到抛石容器6的内部，挡石板9的上侧与外壳10相连接，下侧位于抛石容器6的下端，石块进行排放时，挡石板9受到石块的压力下侧开启，上侧的弹簧进行压缩，使抛石容器6内部的石料流出，从而达到均匀抛石的效果，同时利用抛石定位板13可以提高抛石的精度。

实施例3

如图1所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述右侧开底驳船2的下部连接有多个弹簧伸缩管，弹簧伸缩管的内部放置小石块，所述可移动支撑架23上设有与水平轨道7垂直的横杆(图中未示出)，所述横杆上设有若干方形固定环，通过方形固定环将弹簧伸缩管固定到每个所述石块抓斗16的上方；所述弹簧压缩状态检测装置与弹簧伸缩管阀门相连接。所述弹簧18处于半压缩状态，并利用弹簧18的伸缩性进行控制弹簧伸缩管阀门的开关。

作为本实施例优选的一种实施方式，如图5、8所示，所述石块抓斗16的端部连接有气压式伸缩杆，且石块抓斗16的中轴与一转动杆的一端固连，所述转动杆的另一端与小型驱动马达20的转轴垂直连接。所述可移动支撑架23上设有适于石块抓斗16绕转轴转动的槽口(图中未示出)，所述可移动支撑架23上的槽口只要能满足石块抓斗16绕转轴正常转动即可，在图5中可移动支撑架23、石块抓斗16仅为简单示意，不对本发明具体实施进行限制。利用小型驱动马达20可以驱动石块抓斗16在可移动支撑架23的两侧进行往复摆动运动，并用于去除多余的石块。进一步优选地，所述气压式伸缩杆设置在带有滑槽的支撑件上，所述支撑件的中部与所述转动杆中部相连(图中未示出)。

对抛石基床进行水下精平时，通过驱动电机8带动曲柄滑块机构22进行运动，并利用连接卡槽使可移动支撑架23可以在水平轨道7的上部进行一定距离的移动，在移动的同时利用挡板19和弹簧18可以进行检测基床上部的平整度，挡板19和弹簧18均设有多个，且每个挡板19的上部设有石块抓斗16，且石块抓斗16的上端还配备一个弹簧伸缩管，由于弹簧18处于半压缩状态，在进行移动时弹簧18没有接触到石块，并使弹簧18处于完全伸长状态时，弹簧18就会通过滑动开关触动弹簧伸缩管底部的阀门开启，使弹簧伸缩管内部的小石块落入挡板19的前部，当挡板19前部存在石块时，弹簧18就不会处于伸长状态，并且相对应的弹簧伸缩管阀门就会关闭，从而将较低的基床进行补齐。

实施例4

本实施例包括实施例2-3的技术方案，在此不再赘述，总体工作原理：在使用本发明施工装置时，利用连接杆4以及可拆卸螺栓螺母将可储抛石块装置3、左侧开底驳船1和右侧开底驳船2连接固定；通过输送管道5与可储抛石块装置3连接，可以使左侧开底驳船1和右侧开底驳船2上部的开料进入到可储抛石块装置3的内部，同时利用竖直伸缩杆14和配重块21与水平轨道7的上端相连接，可以使竖直伸缩杆14产生向下的作用力，同时保证了水平轨道7的稳定性；进行抛石时，可以通过外壳10和内壳11之间的相互转动可以使可储抛石块装置3内部的石料通过内壳11上的圆形孔洞进入到抛石容器6的内部，挡石板9的上侧与外壳10相连接，下侧位于抛石容器6的下端，石块进行排放时，挡石板9受到石块的压力下侧开启，上侧的弹簧进行压缩，使抛石容器6内部的石料流出，从而达到均匀抛石的效果，同时利用抛石定位板13可以提高抛石的精度；

对抛石基床进行水下精平时，通过驱动电机8带动曲柄滑块机构22进行运动，并利用连接滑动块使可移动支撑架23可以在水平轨道7的上部进行一定距离的移动，在移动的同时利用挡板19和弹簧18可以进行检测基床上部的平整度，挡板19和弹簧18均设有多个，且每个挡板19的上部设有石块抓斗16，且石块抓斗16的上端还配备一个弹簧伸缩管，由于弹簧18处于半压缩状态，在进行移动时弹簧18没有接触到石块，并使弹簧18处于完全伸长状态时，弹簧18就会通过滑动开关触动弹簧伸缩管底部的阀门开启，使弹簧伸缩管内部的小石块落入挡板19的前部，当挡板19前部存在石块时，弹簧18就不会处于伸长状态，并且相对应的弹簧伸缩管阀门就会关闭，从而将较低的基床进行补齐；如出现基床过高时，石料较多，弹簧18就会处于完全压缩，则可移动支撑架23上端的石块抓斗16就会通过气压伸缩杆控制石块抓斗16的前端抓爪进行收缩，将挡板19前部的石块进行夹起，同时小型驱动马达20驱动石块抓斗16进行旋转，使石块抓斗16转动至储石箱15的上部，通过气压伸缩杆控制石块抓斗16的前端抓爪张开，使石块落在储石箱15的内部，从而可以达到清理基床上部过高的石块，从而可以达到基床表面的平整度，以上便是整个施工装置的工作过程。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：包括左侧开底驳船（1）、右侧开底驳船（2）、可储抛石块装置（3）、水平轨道（7）、驱动电机（8）、石块抓斗（16）、可移动支撑架（23）和曲柄滑块机构（22）；所述左侧开底驳船（1）、右侧开底驳船（2）通过连接杆相连，所述连接杆（4）的中部设有可储抛石块装置（3）；所述左侧开底驳船（1）和右侧开底驳船（2）的底部分别通过输送管道（5）与可储抛石块装置（3）连接，所述可储抛石块装置（3）的下端连接有抛石定位板（13）；所述连接杆（4）的下端固定连接有竖直伸缩杆（14），所述竖直伸缩杆（14）的下部固定连接有配重块（21），所述配重块（21）的下端连接有水平轨道（7）；所述水平轨道（7）的上端并位于所述竖直伸缩杆（14）之间架设有可移动支撑架（23），所述可移动支撑架（23）靠右侧开底驳船（2）的一侧下方设有储石箱（15），所述可移动支撑架（23）靠左侧开底驳船（1）的一侧下端通过弹簧（18）连接有挡板（19），所述弹簧（18）处设有弹簧压缩状态检测装置；所述可移动支撑架（23）靠右侧开底驳船（2）的一侧连接有曲柄滑块机构（22），且曲柄滑块机构（22）的上端连接有驱动电机（8）；所述可移动支撑架（23）的上侧设有小型驱动马达（20）及与所述小型驱动马达（20）的转轴相连的石块抓斗（16），所述小型驱动马达（20）的转轴转动从而驱动石块抓斗（16）抓取石块后运动到储石箱（15）的上方；所述弹簧压缩状态检测装置与小型驱动马达（20）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：所述可储抛石块装置（3）为圆柱体，且可储抛石块装置（3）内设有外壳（10）和内壳（11）；穿透所述可储抛石块装置（3）的圆柱体一侧端盖上设有分别与所述左侧开底驳船（1）、右侧开底驳船（2）的输送管道（5）相连通的开口，所述输送管道（5）延伸至所述内壳（11）内腔；所述可储抛石块装置（3）的另一侧端盖中心设有与所述外壳（10）相连的转动轴（12），所述外壳（10）可沿着转动轴（12）进行旋转，所述内壳（11）侧壁上下对称连续均布有若干圆形孔洞，所述外壳（10）侧壁对应圆形孔洞的截面周向上均布有多个抛石容器（6），所述抛石容器（6）的上侧设有挡石板（9），所述挡石板（9）的上侧通过弹簧与外壳（10）相连接，且挡石板（9）为倾斜式设置。

3.根据权利要求1所述的一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：右侧开底驳船（2）的下部连接有多个弹簧伸缩管；所述可移动支撑架（23）上方设有与水平轨道（7）垂直的横杆，所述横杆上设有若干方形固定环，通过方形固定环将弹簧伸缩管固定到每个所述石块抓斗（16）的上方；所述弹簧压缩状态检测装置通过滑动开关与弹簧伸缩管阀门相连接。

4.根据权利要求2所述的一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：所述可储抛石块装置（3）的端盖中心设有2个伺服电机，所述外壳（10）和内壳（11）可以进行独立运动，且内壳（11）转动的速度是外壳（10）转动速度的4倍。

5.根据权利要求1所述的一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：所述竖直伸缩杆（14）由固定支撑杆和移动支撑杆组成，且固定支撑杆和移动支撑杆的中部通过伸缩弹簧连接。

6.根据权利要求1所述的一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：所述石块抓斗（16）的端部连接有气压式伸缩杆，且石块抓斗（16）的中轴与一转动杆的一端固连，所述转动杆的另一端与小型驱动马达（20）的转轴垂直连接。

7.根据权利要求6所述的一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：所述气压式伸缩杆设置在带有滑槽的支撑件上，所述支撑件的中部与所述转动杆中部相连。

8.根据权利要求1所述的一种水下抛石基床的施工装置，其特征在于：所述水平轨道（7）通过滑动块与可移动支撑架（23）的下部相连接，所述可移动支撑架（23）与滑动块之间采用滑动连接，且可移动支撑架（23）的中部通过连接轴与曲柄滑块机构（22）相连接。

Images