CN114737592B - 适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，属于水下施工技术领域，包括链式斗式泥土搬运系统、喷冲粉碎除泥系统和监控系统，链式斗式泥土搬运系统绕沉箱箱体两侧的端板一圈设置，喷冲粉碎除泥系统设置在沉箱箱体的顶部一侧，用于冲扫链式斗式泥土搬运系统中链条上的淤泥，监控系统设置在水面的甲板上，监控系统通过线缆与链式斗式泥土搬运系统、喷冲粉碎除泥系统连接。本发明的链斗式端板辅助下沉系统，采用液压驱动链轮并带动链条带动若干铲斗有效地将箱体内腔底部泥土装入铲斗后提升到泥面上使用高压水冲散移除，并在水下实施，有效地排除箱体内腔的泥土，减少箱体围体内侧阻力，有效减少下放过程中的总体阻力。

Description

适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统

技术领域

本发明涉及水下施工技术领域，具体地说，本发明涉及一种适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统。

背景技术

当前对于大型单体钢结构沉箱体水下自重下沉作业通常使用以下方式，第一类为预挖式，将箱体下沉区域及周围预挖出较大的基坑，如抓斗挖泥船、绞吸船等；第二类为重力+喷冲式；第三类为重力+绞吸式；第四类为重力真空吸附式；但对于相对两个独立的相距较远的沉箱体连接形成一个连体的组合沉箱，并要求各沉箱相对位置精度非常高、沉放过程位置变化控制在一定的形变范围，同时要求两沉箱体之间泥土需要保持稳定而不被破坏独立选择其任一类都难以实现。箱体固定位置垂直下沉到水下泥面基线下一定深度需要克服一下难点：1、下放过程的整体姿态动态平衡，包括自重力、吊装不平衡力、箱体侧板外摩擦力、箱体侧板内档的摩擦力、各结构板材垂直向上的支撑力等，这些复合力的作用使得端板下沉中会产生扭曲、弯曲、垂直平行度、水平平行度。2、下放过程中需要保持箱体之间的泥土稳定，箱体内外侧的平衡，以便后续施工过程必要对箱体自身姿态的干扰。3、下放过程需要克服如1所述的摩擦力、浮力、竖向支撑力等综合作用才能下沉，往往沉箱内部形成墙体的泥墙与板材内摩擦阻力和结构件阻力很大无法使箱体下沉。

对于水下预挖坑基方式沉降坐底可利用抓斗船、绞吸船等进行预挖坑或沟，考虑到水流和坍塌的影响，为保证有效坐底面积和强度，坑基必须挖出比较宽大和一定的斜坡度，费时费力，施工复杂，成本高昂；对箱体之间的土体结构破坏较大，尤其在沉船整体打捞要求沉船支撑稳定的情况下不能使用，如在此基础上进行穿梁和梁体进行施工并需要泥土支撑更不可取。

对于水下沉箱体喷冲下沉，即在箱体投影水平面下部覆盖若干高压水喷嘴进行喷冲后靠箱体下沉，全覆盖需要较大的流量功率的多台水下设备和管路匹配，布置复杂，成本高，电缆电线多而可靠性差，并且还对箱体外侧的泥土造成破坏，对于沉船打捞要求土体稳定意义上实际上也是不可行的。

对于绞吸泵绞吸由于抽吸和绞伴泵安装位置相应固定有死角，不能全覆盖，要么装备数量非常多，系统非常复杂且可靠性差，另外对流动性差的粘土类很难抽吸，特别在水下存在异物较多的情况下容易堵塞、失效等现象，因此或需要绞吸、机械移动疏松、喷冲破土的多种组合效果较好，但机构复杂，成本较高，水下施工操作难度大、可靠性难以保证。

对于重力真空吸附式下沉，即在沉箱体除下部外上部封闭，将箱体内侧的泥土抽吸，并抽吸内腔泥沙形成一定真空，在自重作用和真空力的作用下下沉；但需要较大的作用面积，和结构强度要求较高，对箱体会产生较大变形影响，对箱体变形控制要求高的不能使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，该链斗式端板辅助下沉系统可以克服上述缺点。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，包括沉箱箱体，所述沉箱箱体由两侧的端板和中间的框架组成，还包括链式斗式泥土搬运系统、喷冲粉碎除泥系统和监控系统，所述链式斗式泥土搬运系统绕沉箱箱体两侧的端板一圈设置，所述喷冲粉碎除泥系统设置在沉箱箱体的顶部一侧，用于冲扫链式斗式泥土搬运系统中链条上的淤泥，所述监控系统设置在水面的甲板上，监控系统通过线缆与链式斗式泥土搬运系统、喷冲粉碎除泥系统连接。

优选的，所述链式斗式泥土搬运系统包括链轮驱动头、链条、铲斗、张紧器和托轮，所述链条绕沉箱箱体两侧端板的外围一圈设置，链条下方均布铲斗，链条的上方设置托轮，托轮等距间隔设置，所述链轮驱动头设置在端板顶部一侧边，用于驱动链条移动，端板的顶部的另一侧边设置张紧器，张紧器抵住链条保持链条的张紧状态。

优选的，所述链轮驱动头包括驱动轴、油马达减速机、链轮、轴承和轴承座，所述驱动轴与油马达减速机连接，驱动轴与甲板泵液压源连接提供动力，油马达减速机通过轴承连接并驱动链轮，链轮驱动链条，轴承连接轴承座，轴承座固定在沉箱上。

优选的，所述轴承采用全封闭滚动轴承，保证强度。

优选的，所述张紧器与沉箱箱体的连接方式采用空气弹簧支撑滚轮的连接方式。

优选的，所述喷冲粉碎除泥系统包括固定框架、移动框架和喷嘴，所述固定框架设置在沉箱箱体框架上，移动框架设置在固定框架顶部，并可以在固定框架上往复移动，移动框架连接连杆，连杆连接回拉油缸实现移动框架的往复运动，喷嘴设有多个，多个喷嘴均布在移动框架上，喷嘴通过水管与泵连接，喷嘴向铲斗内的淤泥喷水冲洗。

优选的，所述监控系统包括控制箱和控制台，所述控制箱集中采集接收指令信息，使用网络传输方式连接在控制台，控制台的触摸屏分类模块上可显示压力、流量百分比等参数，通过触摸屏可启动、停止、报警设定、流量设定。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明的链斗式端板辅助下沉系统，采用液压驱动链轮并带动链条带动若干铲斗有效地将箱体内腔底部泥土装入铲斗后提升到泥面上使用高压水冲散移除，并在水下实施，有效地排除箱体内腔的泥土，减少箱体围体内侧阻力，有效减少下放过程中的总体阻力。监控系统通过数据采集显示和吊机力的配合和可认为控制任何其中一组链轮驱动转速即可控制排泥速度方式可有效地控制箱体支撑点力点的大小，来控制连接体整体或单边下放的速度，可动态调整、纠正端板任何一侧和整体姿态和变形。喷冲粉碎除泥系统能够在水下工作，其在链斗的带动下自动对准铲斗后喷冲除泥，喷冲一定距离和时间后可自动脱离铲斗，实现自动循环往复。本系统在除泥过程没有造成箱体之外泥土的损坏，保持了土体的稳定性，并提供足够的支撑力。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为链斗式端板辅助下沉系统的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为喷冲粉碎除泥系统的结构示意图。

上述图中的标记均为：1、沉箱箱体；2、链式斗式泥土搬运系统；21、链轮驱动头；22、链条；23、铲斗；24、张紧器；25、托轮；3、喷冲粉碎除泥系统；31、固定框架；32、移动框架；33、喷嘴；34、泵；4、监控系统；41、控制箱；42、控制台。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。

如图1、2所示，本适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统包括沉箱箱体1，沉箱箱体1由两侧的端板和中间的框架组成，还包括链式斗式泥土搬运系统2、喷冲粉碎除泥系统3和监控系统4，链式斗式泥土搬运系统2绕沉箱箱体1两侧的端板一圈设置，喷冲粉碎除泥系统3设置在沉箱箱体1的顶部一侧，用于冲扫链式斗式泥土搬运系统2中链条22上的淤泥，监控系统4设置在水面的甲板上，监控系统4通过线缆与链式斗式泥土搬运系统2、喷冲粉碎除泥系统3连接。

如图1所示，链式斗式泥土搬运系统2包括链轮驱动头21、链条22、铲斗23、张紧器24和托轮25，链条22绕沉箱箱体1两侧端板的外围一圈设置，链条22下方均布铲斗23，链条22的上方设置托轮25，托轮25等距间隔设置，托轮25起到对链条22的限位的作用，链轮驱动头21设置在端板顶部一侧边，用于驱动链条22移动，端板的顶部的另一侧边设置张紧器24，张紧器24抵住链条22保持链条22的张紧状态。张紧器24与沉箱箱体1的连接方式采用空气弹簧支撑滚轮的连接方式，这样张紧器本身具有一定的弹性。

链轮驱动头21包括驱动轴、油马达减速机、链轮、轴承和轴承座，驱动轴与油马达减速机连接，驱动轴与甲板泵液压源连接提供动力，油马达减速机通过轴承连接并驱动链轮，链轮驱动链条，轴承连接轴承座，轴承座固定在沉箱上,轴承采用全封闭滚动轴承，保证强度。

如图3所示，喷冲粉碎除泥系统3包括固定框架31、移动框架32和喷嘴33，固定框架31设置在沉箱箱体1框架上，移动框架32设置在固定框架31顶部，并可以在固定框架31上往复移动，移动框架32连接连杆，连杆连接回拉油缸实现移动框架32的往复运动，喷嘴33设有多个，多个喷嘴33均布在移动框架32上，喷嘴33通过水管与泵连接，喷嘴33向铲斗23内的淤泥喷水冲洗。

监控系统4包括控制箱41和控制台42，控制箱41集中采集接收指令信息，使用网络传输方式连接在控制台42，控制台42的触摸屏分类模块上可显示压力、流量百分比等参数，通过触摸屏可启动、停止、报警设定、流量设定。

使用时，在端板宽度内腔沿四周布置一套链式斗式泥土搬运系统2，通过链条22带动铲斗23在泥土表面上装入铲斗，泥土随铲斗被携带到端板顶部后，被安装的一套喷冲粉碎除泥系统3将泥土冲刷出铲斗23被水流带走。

链轮驱动头21由液压油马达减速机驱动提供驱动力，带动链条22和铲斗23循环行走，油马达使用甲板液压泵站或水下液压泵站供油，通过液压管与液压马达快速接头式连接，可在端板下放到位后拔除液压管；在端板上安装若干托轮25进行链条22导向，整根链条22被张紧器24张紧，防止跳链和链条22打节等现象。

铲斗23为容积式斗形结构，只有入泥口朝前进方向敞开，并且入泥口尺寸大些，以减小接触阻力，链斗通过马蹄环与链条相连接。

自动往复式喷冲机构框架和移动框架32平行安装在每个端板链条22水平段上部，由铝合金型材装配而成，喷嘴33和垂直向下的方形输水短管连接到移动框架32的底下，喷嘴33对准链斗中心朝内腔喷冲排泥，水源有甲板水泵34提供，流量与喷嘴数量、流速、喷冲深度等匹配；铲斗23内的泥土在高压水作用下将被完全冲散干净，铲斗23运行到底部时重新装入泥土。

在以上机构的作用下，配合端板的逐步下放，同时逐步同步排泥，端板沉箱顺利到达预定深度。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，包括沉箱箱体，所述沉箱箱体由两侧的端板和中间的框架组成，其特征在于：还包括链式斗式泥土搬运系统、喷冲粉碎除泥系统和监控系统，所述链式斗式泥土搬运系统绕沉箱箱体两侧的端板一圈设置，所述喷冲粉碎除泥系统设置在沉箱箱体的顶部一侧，用于冲扫链式斗式泥土搬运系统中链条上的淤泥，所述监控系统设置在水面的甲板上，监控系统通过线缆与链式斗式泥土搬运系统、喷冲粉碎除泥系统连接。

2.根据权利要求1所述的适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，其特征在于：所述链式斗式泥土搬运系统包括链轮驱动头、链条、铲斗、张紧器和托轮，所述链条绕沉箱箱体两侧端板的外围一圈设置，链条下方均布铲斗，链条的上方设置托轮，托轮等距间隔设置，所述链轮驱动头设置在端板顶部一侧边，用于驱动链条移动，端板的顶部的另一侧边设置张紧器，张紧器抵住链条保持链条的张紧状态。

3.根据权利要求2所述的适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，其特征在于：所述链轮驱动头包括驱动轴、油马达减速机、链轮、轴承和轴承座，所述驱动轴与油马达减速机连接，驱动轴与甲板泵液压源连接提供动力，油马达减速机通过轴承连接并驱动链轮，链轮驱动链条，轴承连接轴承座，轴承座固定在沉箱上。

4.根据权利要求3所述的适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，其特征在于：所述轴承采用全封闭滚动轴承，保证强度。

5.根据权利要求2所述的适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，其特征在于：所述张紧器与沉箱箱体的连接方式采用空气弹簧支撑滚轮的连接方式。

6.根据权利要求1所述的适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，其特征在于：所述喷冲粉碎除泥系统包括固定框架、移动框架和喷嘴，所述固定框架设置在沉箱箱体框架上，移动框架设置在固定框架顶部，并可以在固定框架上往复移动，移动框架连接连杆，连杆连接回拉油缸实现移动框架的往复运动，喷嘴设有多个，多个喷嘴均布在移动框架上，喷嘴通过水管与泵连接，喷嘴向铲斗内的淤泥喷水冲洗。

7.根据权利要求1所述的适用箱体型端板的链斗式端板辅助下沉系统，其特征在于：所述监控系统包括控制箱和控制台，所述控制箱集中采集接收指令信息，使用网络传输方式连接在控制台，控制台的触摸屏分类模块上可显示压力、流量百分比的参数，通过触摸屏可启动、停止、报警设定、流量设定。