CN116716933A - 碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳及沉管隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳及沉管隧道施工方法，属于沉管隧道施工技术领域。该一体驳包括船体、整平装置和沉管吊放装置；船体包括两个浮体和两个横梁，横梁下方且位于两个浮体之间的空间用于容纳沉管，两个浮体和两个横梁围成的镂空区域构成月池；整平装置包括行走大车、行走小车和整平执行机构，整平执行机构通过行走小车相对于行走大车在竖直面内翻转，以使整平执行机构在工作状态和非工作状态之间转换；沉管吊放装置用于连接位于横梁下方的空间内的沉管，并控制沉管的沉放安装。该一体驳集碎石基床整平和沉管沉放安装功能于一体，能够有效减少沉管隧道施工现场的船舶配置，提高施工效率，降低施工成本。

Description

碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳及沉管隧道施工方法

技术领域

本发明属于沉管隧道施工技术领域，尤其涉及一种碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳及沉管隧道施工方法。

背景技术

沉管隧道作为一种水下大型隧道工程，具有隧道断面形状选择范围大、对地基要求较低、埋深浅可以有效地缩短路线长度、管节施工工序可并行作业等特点,特别适用于软基、河床或海床等易于用水上疏浚设施进行基槽开挖的工程地点，在跨海、跨江、跨河工程中广泛应用。

碎石基床整平和沉管沉放安装是沉管隧道施工的两个重要工序，直接影响到沉管管节施工质量和安全。目前，沉管碎石基床整平作业需采用专用的平台式整平船(参见专利CN103924597A)或漂浮式整平船(参见专利CN109898514A)，而沉管沉放安装作业则需采用单独的沉放驳或者自航式浮运安装一体船(参见专利CN106516021A)，两个施工工序所需的施工装备配置较多，仅能在海上或通航能力较大的一二级航道中进行施工，在有限的施工水域，例如四级航道(可通航500吨级，水深在2.5～3.2m之间、底宽在40～45m之间)等，采用上述施工船舶分别进行碎石基床整平和沉管沉放安装施工时，其船舶尺寸无法满足通航要求，无法拖运进场，而且，在有限的施工水域，缆系布置和作业面等将受到较大的干扰，施工风险大，施工效率低。为了降低对航道水深和航道宽度的要求，已研发组合式沉管运输安装驳(参见专利CN110053720A)进行沉管沉放安装施工，然而，这仍然无法解决碎石基床整平和沉管沉放安装施工两项施工工序中施工装备配置多、缆系布置和作业面受干扰的问题。

因而，如何减少沉管隧道施工现场船舶配置，以适用于有限的施工水域，是当前亟需解决的一项技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳及沉管隧道施工方法，该一体驳集碎石基床整平和沉管沉放安装功能于一体，能够有效减少沉管隧道施工现场的船舶配置，提高施工效率，降低施工成本。

本发明提供一种碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，包括：

船体，其包括：

两个浮体，以浮体的长度方向为纵向，两个浮体沿横向并排设置；

两个横梁，两个横梁均沿横向架设于两个浮体之间，两个横梁分别位于浮体的纵向两端；

其中，横梁下方且位于两个浮体之间的空间用于容纳沉管，两个浮体和两个横梁围成的镂空区域构成月池；

整平装置，其包括：

行走大车，其沿横向架设于两个浮体之间，并位于月池上方，行走大车沿纵向在两个横梁之间相对于浮体移动；

行走小车，其连接于行走大车，行走小车沿行走大车移动并相对于行走大车在竖直面内翻转；

整平执行机构，用于整平基床，其安装于行走小车并可相对于行走小车升降；

其中，整平执行机构通过行走小车相对于行走大车在竖直面内翻转，以使整平执行机构在工作状态和非工作状态之间转换；在工作状态时，整平执行机构呈竖直设置以执行整平作业；在非工作状态时，整平执行机构翻转至月池上方；

沉管吊放装置，其设置于两个横梁上，用于连接位于横梁下方的空间内的沉管，并控制沉管的沉放安装。

在其中一些实施例中，行走大车在位于月池正上方的部分设有第一翻转位，整平执行机构通过行走小车在第一翻转位相对于行走大车翻转；当整平执行机构在第一翻转位转换至工作状态时，整平执行机构穿过月池以对月池包围范围以内的基床执行整平作业。

在其中一些实施例中，行走大车的一端延伸至月池外，行走大车伸出月池外的部分设有第二翻转位，整平执行机构通过行走小车在第二翻转位相对于行走大车翻转；当整平执行机构在第二翻转位转换至工作状态时，整平执行机构位于月池外侧以对月池包围范围以外的基床执行整平作业。

在其中一些实施例中，行走大车包括相对设置的两根轨道梁，两根轨道梁相对的侧面均开设有沿横向延伸的第一轨道；行走小车的两侧分别设有与两个第一轨道滚动连接的小车轨道轮，与每根第一轨道滚动连接的小车轨道轮为两个；每一轨道梁对应于第一翻转位和/或第二翻转位处可拆卸连接有用于将一个小车轨道轮限制在第一翻转位或第二翻转位的限位组件，每一轨道梁对应于第一翻转位和/或第二翻转位处还开设有供另一个小车轨道轮翻出第一轨道的缺口，缺口位于第一轨道上方并与第一轨道相连通；行走小车翻转时，以被限位组件限制的小车轨道轮的轮轴为轴，未被限制的小车轨道轮在行走小车翻转时通过缺口。

在其中一些实施例中，浮体与横梁可拆卸连接；当浮体与横梁拆离后，整平装置与两个横梁可拆卸连接构成组合体，组合体中，整平装置位于两个横梁之间，且整平装置中，整平执行机构翻转至非工作状态。

在其中一些实施例中，浮体包括位于纵向两端的横梁连接部，以及连接于两个横梁连接部之间的支撑部；横梁的两端设有用于分别与两个浮体对应端的两个横梁连接部相搭接的搭接部，搭接部与横梁连接部可拆卸连接；支撑部设有沿纵向延伸的第二轨道和第三轨道，第二轨道上滑动连接有横梁移动支撑件；两个浮体的横梁移动支撑件用于在横梁的搭接部未与浮体的横梁连接部相搭接时支撑横梁，并沿纵向移动其支撑的横梁；行走大车的底部设有与第三轨道相匹配的大车轨道轮，大车轨道轮通过升降件连接于行走大车的底部。

在其中一些实施例中，沉管吊放装置包括布设于两个横梁上的多个沉放绞车和多个安装绞车，沉放绞车连接有用于沉放沉管的沉放缆，安装绞车连接有用于调整沉管位置和角度的安装缆。

在其中一些实施例中，一体驳还包括系泊装置，系泊装置包括布设于两个横梁上的多个系泊绞车，每一横梁靠近两端处均设有系泊绞车，系泊绞车连接有系泊缆。

除此，本发明还提供了一种沉管隧道施工方法，采用上述碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳进行碎石基床整平施工和沉管沉放安装施工；

碎石基床整平施工包括：整平执行机构通过行走小车相对于行走大车翻转以转换至工作状态，通过行走大车沿纵向相对于浮体的移动以及行走小车沿行走大车的移动，调整整平执行机构的工作位置，对碎石基床进行整平作业；

沉管沉放安装施工包括：整平执行机构通过行走小车相对于行走大车翻转以转换至非工作状态，通过沉管吊放装置将待沉放沉管连接于横梁下方且位于两个浮体之间的空间内，通过沉管吊放装置沉放沉管并调控沉管的位置及角度，以完成沉管的沉放安装。

在其中一些实施例中，上述沉管隧道施工方法还包括一体驳组装步骤，一体驳组装步骤包括：

将处于非工作状态的整平装置连接于两个横梁之间以构成组合体，将组合体、两个浮体移动至待施工区域上方；其中，一个横梁为第一横梁，另一个横梁为第二横梁；

控制两个浮体下沉，并将两个浮体分别移动至组合体的两端下方；

控制两个浮体上浮，以使组合体中的第一横梁两端的搭接部分别搭接于两个浮体的纵向一端的横梁连接部上，第二横梁两端的搭接部分别支撑于两个浮体的横梁移动支撑件上，使整平装置的行走大车架设于两个浮体之间，连接搭接在一起的搭接部与横梁连接部；

断开第二横梁与整平装置之间的连接，通过横梁移动支撑件将第二横梁移动至浮体远离第一横梁的纵向端部，并使第二横梁两端的搭接部分别搭接于两个浮体该端的横梁连接部上，连接搭接在一起的搭接部与横梁连接部，断开整平装置与第一横梁之间的连接，完成一体驳的组装。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提供的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，集碎石基床整平和沉管沉放安装功能于一体，能够完成碎石基床整平和沉管沉放安装两项施工工序，大大减少沉管隧道施工现场的船舶配置，有效避免了因船舶配置多导致的缆系布置和作业面受干扰的问题；

2、本发明提供的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳中，整平装置的行走大车在月池上方设置第一翻转位，在月池外侧设置第二翻转位，通过整平执行机构在第一翻转位和第二翻转位翻转进入工作状态，分别实现了对月池包围范围下方基床的整平施工和对月池包围范围外的小范围基床的整平施工，大大提高了整平效率和整平范围；且通过整平执行机构在第二翻转位翻转进入工作状态，能够对整平船无法进入施工区域进行整平施工，适用范围广泛；

3、本发明提供的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其船体采用组装结构，降低了对施工区域航道水深、航道宽度和净空高度的要求，能够在有限的施工水域进行施工，能够达到在内河四级航道区域内施工的要求，适用范围广泛；

4、本发明提供的沉管隧道施工方法，其碎石基床整平施工和沉管沉放安装施工均由碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳完成，通过整平执行机构由工作状态转换至非工作状态，即可在完成碎石基床整平施工后直接进行沉管沉放安装施工，施工效率高，周期短，施工成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例提供的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳的结构示意图；

图2为本发明一个实施例中整平执行机构位于第一翻转位且处于工作状态时整平装置的立体图；

图3为本发明一个实施例中整平执行机构与行走小车的立体图；

图4为本发明一个实施例中整平执行机构位于第一翻转位且处于工作状态时整平装置的侧视图；

图5为图4中B处的局部放大图；

图6为本发明一个实施例中整平执行机构位于第一翻转位且处于非工作状态时整平装置的侧视图；

图7为图6中C处的局部放大图；

图8为图1中A处的局部放大图；

图9为本发明一个实施例中整平执行机构位于第二翻转位且处于工作状态时整平装置的立体图；

图10为图9中D处的局部放大图；

图11为本发明一个实施例中整平执行机构位于第二翻转位且处于工作状态时整平装置的侧视图；

图12为本发明一个实施例中整平执行机构位于第二翻转位且处于非工作状态时整平装置的侧视图；

图13为本发明一个实施例中船体的立体图；

图14为本发明一个实施例中船体的俯视图；

图15为本发明一个实施例中船体的侧视图；

图16为图15中E处的局部放大图；

图17为本发明一个实施例中组合体的俯视图；

图18为本发明一个实施例中组合体的主视图；

图19为本发明一个实施例中组合体支撑于浮体纵向一端时的俯视图；

图20为本发明一个实施例中组合体支撑于浮体纵向一端时的主视图；

图21为本发明一个实施例中横梁向浮体纵向另一端移动时的俯视图；

图22为本发明一个实施例中横梁向浮体纵向另一端移动时的主视图；

图23为本发明一个实施例中组装完成的一体驳的俯视图；

图24为本发明一个实施例中组装完成的一体驳的主视图。

图中：

1、整平装置；2、船体；3、沉管吊放装置；4、系泊装置；5、第一连接件；6、第二连接件；7、调节装置；

11、行走大车；12、行走小车；13、整平执行机构；14、翻转驱动机构；

111、轨道梁；1111、第一轨道；112、大车轨道轮；113、限位组件；1131、限位杆；114、盖板；

121、小车轨道轮；

131、溜管；132、整平头；133、升降组件；1331、第二卷扬机；1332、吊绳；

141、第一卷扬机；142、翻转牵引绳；143、反力架；1431、架体；1432、反力架轨道轮；

21、浮体；211、横梁连接部；212、支撑部；213、第二轨道；214、第三轨道；215、横梁移动支撑件；22、横梁；22a、第一横梁；22b、第二横梁；221、搭接部；222、限位件；

31、沉放绞车；32、安装绞车；

41、系泊绞车；42、系泊缆；

71、调节绞车；72、调节缆；

a、缺口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1-图7所示，在本发明碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳的一个示意性实施例中，该碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳包括船体2、整平装置1和沉管吊放装置3；船体2包括两个浮体21和两个横梁22，以浮体21的长度方向为纵向，两个浮体21沿横向并排设置，两个横梁22均沿横向架设于两个浮体21之间，两个横梁22分别位于浮体21的纵向两端；其中，横梁22下方且位于两个浮体21之间的空间用于容纳沉管，两个浮体21和两个横梁22围成的镂空区域构成月池；整平装置1包括行走大车11、行走小车12和整平执行机构13，行走大车11沿横向架设于两个浮体21之间并位于月池上方，行走大车11沿纵向在两个横梁22之间相对于浮体21移动，行走小车12连接于行走大车11，行走小车12沿行走大车11移动并相对于行走大车11在竖直面内翻转，整平执行机构13用于整平基床，安装于行走小车12并可相对于行走小车12升降；其中，整平执行机构13通过行走小车12相对于行走大车11在竖直面内翻转，以使整平执行机构13在工作状态和非工作状态之间转换，在工作状态时，整平执行机构13呈竖直设置以执行整平作业，在非工作状态时，整平执行机构13翻转至月池上方；沉管吊放装置3设置于两个横梁22上，用于连接位于横梁22下方的空间内的沉管，并控制沉管的沉放安装。

上述碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，通过整平执行机构13翻转至呈竖直的工作状态可进行碎石基床整平作业，通过整平执行机构13翻转至船体2月池上方的非工作状态，可使船体2的横梁22下方、两个浮体21之间的空间用于容纳沉管，进而通过船体2上搭载的沉管吊放装置3进行沉管沉放安装施工，其集碎石基床整平和沉管沉放安装功能于一体，能够完成碎石基床整平和沉管沉放安装两项施工工序，大大减少沉管隧道施工现场的船舶配置，有效避免了因船舶配置多导致的缆系布置和作业面受干扰的问题。而且，上述碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，集碎石基床整平和沉管沉放安装功能于一体，在完成碎石基床整平施工后可直接进行沉管沉放安装施工，船舶调度简单，显著提高了施工效率，降低了施工成本。此外，上述碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，在整平执行机构13翻转至船体2月池上方的非工作状态时，其整体高度较低，降低了对施工区域水深和净空高度的要求，能够在有限的施工水域进行施工，适用范围广泛。

如图2、图4和图6所示，本实施例中，行走大车11在位于月池正上方的部分设有第一翻转位，整平执行机构13通过行走小车12在第一翻转位相对于行走大车11翻转；当整平执行机构13在第一翻转位转换至工作状态时，整平执行机构13穿过月池以对月池包围范围以内的基床执行整平作业。通过将行走小车12限制在第一翻转位处翻转，保证了整平执行机构13在翻转后能够穿过月池，以便于对月池包围范围以内的基床执行整平作业。需要说明的是，第一翻转位优选位于行走大车11的中部，以避免船体2的浮体21妨碍整平执行机构13的翻转。

为了便于对月池包围范围以外的部分进行整平作业，如图8、图9、图11和图12所示，行走大车11的一端延伸至月池外，行走大车11伸出月池外的部分设有第二翻转位，整平执行机构13通过行走小车12在第二翻转位相对于行走大车11翻转；当整平执行机构13在第二翻转位转换至工作状态时，整平执行机构13位于月池外侧以对月池包围范围以外的基床执行整平作业。通过在月池外侧设置的第二翻转位，实现整平执行机构13在月池外侧翻转进入工作状态，与整平执行机构13在月池上方第一翻转位翻转进入工作状态相配合，既能够对月池包围范围下方的基床进行整平，又能够对月池包围范围外的小范围基床进行整平，大大提高了整平效率和整平范围；且通过整平执行机构13在第二翻转位翻转进入工作状态，能够对整平船无法进入施工区域(例如预制坞内的碎石基床)进行整平施工，适用范围广泛。

下面对行走小车12相对于行走大车11的具体翻转方式进行说明：

如图2-图7所示，行走大车11包括相对设置的两根轨道梁111，两根轨道梁111相对的侧面均开设有沿横向延伸的第一轨道1111；行走小车12的两侧分别设有与两个第一轨道1111滚动连接的小车轨道轮121，与每根第一轨道1111滚动连接的小车轨道轮121为两个；每一轨道梁111对应于第一翻转位处可拆卸连接有用于将一个小车轨道轮121限制在第一翻转位的限位组件113，每一轨道梁111对应于第一翻转位处还开设有供另一个小车轨道轮121翻出第一轨道1111的缺口a，缺口a位于第一轨道1111上方并与第一轨道1111相连通；行走小车12翻转时，以被限位组件113限制的小车轨道轮121的轮轴为轴，未被限制的小车轨道轮121在行走小车12翻转时通过缺口a。本实施例中，通过在行走小车12两侧设置的小车轨道轮121与行走大车11两根轨道梁111的第一轨道1111相配合，一方面能够实现行走小车12沿行走大车11的移动，另一方面以小车轨道轮121的轮轴为轴能够实现行走小车12相对于行走大车11的翻转；同时，通过设置的限位组件113限制一个小车轨道轮121的位置，能够使行走小车12限制在翻转位，而另一个小车轨道轮121在行走小车12翻转时能够通过设置的缺口a翻出第一轨道1111，由此在利用两个小车轨道轮121沿第一轨道1111的移动保证行走小车12沿行走大车11移动的稳定性的前提下，实现了行走小车12的翻转，且该翻转结构简单。同理，如图8所示，在第二翻转位，也同样设置有限位组件113和缺口a，以实现同样的翻转方式。需要说明的是，行走小车12可通过自带动力设备驱动小车轨道轮121旋转，以使行走小车12带动整平执行机构13沿行走大车11移动；行走小车12不搭载动力设备或动力不足时，也可通过另外设置的动力设备拉动行走小车12和整平执行机构13沿行走大车11移动。

具体的，如图5所示，本实施例中，限位组件113具体包括成对设置的限位杆1131，在限制小车轨道轮121位置时，成对设置的限位杆1131分别位于小车轨道轮121的两侧，并分别与小车轨道轮121的两侧相抵。采用成对设置的限位杆1131作为限位组件113，通过将小车轨道轮121限制在两根限位杆1131之间，即可将行走小车12限制在第一翻转位或第二翻转位，结构简单且便于操作。

进一步的，如图5所示，缺口a处设有用于打开或遮蔽缺口a的盖板114，盖板114可拆卸连接于缺口a处。通过设置的盖板114能够在行走小车12需要翻转时打开缺口a处，而在行走小车12沿行走大车11移动的过程中，通过盖板114遮蔽缺口a，以保持第一轨道1111顶部封闭，防止杂物落入第一轨道1111内，影响行走小车12的移动。

还需要说明的是，为了便于驱动整平执行机构13相对于行走大车11的翻转，如图2和图9所示，本实施例中，行走大车11上设有用于驱动整平执行机构13翻转的翻转驱动机构14，翻转驱动机构14包括设置于行走大车11的第一卷扬机141以及连接于第一卷扬机141和整平执行机构13顶部之间的翻转牵引绳142；其中，第一卷扬机141通过收放翻转牵引绳142缆，以带动整平执行机构13和行走小车12以小车轨道轮121的轮轴为轴相对于行走大车11在竖直面内翻转，以使整平执行机构13在工作状态和非工作状态之间转换。采用第一卷扬机141与翻转牵引绳142相配合的翻转驱动机构14，结构简单，便于整平执行机构13的翻转控制，无需较大的翻转动力。需要说明的是，本实施例中，如图2所示，第一卷扬机141设置于行走大车11远离第二翻转位的一端。还需要说明的是，整平执行机构13翻转时，整平执行机构13需要从远离第一卷扬机141的一侧向下翻转，因而，在驱动整平执行机构13翻转前，需要确保工作状态下整平执行机构13位于行走小车12下方的部分(也即处于非工作状态下整平执行机构13位于行走小车12远离第一卷扬机141一侧的部分)的重量大于整平执行机构13位于行走小车12上方部分(也即处于非工作状态下整平执行机构13位于行走小车12靠近第一卷扬机141一侧的部分)的重量，从而避免整平执行机构13从靠近第一卷扬机141一侧翻转。具体的，如图3所示，整平执行机构13包括溜管131、整平头132和升降组件133，溜管131穿设于行走小车12并可相对于行走小车12升降，整平头132连接于溜管131的底部，升降组件133包括固定安装于行走小车12的第二卷扬机1331以及连接于溜管131与第二卷扬机1331之间的吊绳1332。由于溜管131的底部安装有整平头132，因而，通过第二卷扬机1331收放吊绳1332，使行走小车12位于溜管131的中部，即可确保工作状态下整平执行机构13位于行走小车12下方部分的重量大于整平执行机构13位于行走小车12上方部分的重量。

进一步的，如图2和图9所示，翻转驱动机构14还包括连接于行走大车11的反力架143，反力架143沿行走大车11移动，翻转牵引绳142从反力架143的下方绕过反力架143；当整平执行机构13在第一翻转位翻转时，反力架143被限制于靠近第一卷扬机141处；当整平执行机构13在第二翻转位翻转时，反力架143被限制于第一翻转位。通过设置的反力架143向翻转牵引绳142施加反力，能够减小第一卷扬机141拉动整平执行机构13翻转时所需的作用力。需要说明的是，当整平执行机构13在第二翻转位翻转时，将反力架143限制于第一翻转位，能够使翻转牵引绳142在反力架143两侧的部分之间形成更合适的角度，以达到更省力的状态。还需要说明的是，在将整平执行机构13和行走小车12移动至第二翻转位时，利用锁固钢丝绳将反力架143连接于整平执行机构13的顶端，能够使反力架143跟随行走小车12和整平执行机构13移动至第一翻转位，无需另外设置驱动反力架143移动的驱动结构。

具体的，如图10所示，本实施例中，反力架143具体包括分别滚动连接于两个第一轨道1111的反力架轨道轮1432以及连接于两个反力架轨道轮1432之间的架体1431，翻转牵引绳142绕过架体1431；当整平执行机构13在第一翻转位翻转时，反力架143通过锁固件连接于第一卷扬机141；当整平执行机构13在第二翻转位翻转时，反力架143的反力架轨道轮1432被限位组件113限制于第一翻转位。采用上述结构的反力架143，能够利用第一翻转位处的限位组件113进行限位，无需另外设置其他限位结构。

为了进一步提高上述碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳的适用范围，如图13-图24所示，本实施例中，浮体21与横梁22可拆卸连接，当浮体21与横梁22拆离后，整平装置1与两个横梁22可拆卸连接构成组合体，组合体中，整平装置1位于两个横梁22之间，且整平装置1中，整平执行机构13翻转至非工作状态。通过将船体2的浮体21和横梁22设置为可拆卸连接，能够使浮体21、由横梁22和整平装置1组成的组合体分别运输至施工现场进行组装，能够进一步降低对航道水深和航道宽度的要求，以达到在内河四级航道区域内施工的要求。

需要说明的是，如图18所示，在组合体中，行走大车11的两侧均设置有第一连接件5，两个横梁22面向行走大车11的侧面均设置有与第一连接件5相对的第二连接件6，相对设置的第一连接件5和第二连接件6可拆卸连接。通过设置的第一连接件5和第二连接件6的可拆卸连接，实现组合体的组装。具体的，本实施例中，第一连接件5为连接座，第二连接件6为连接板，连接板插入连接座中并通过螺栓连接于连接座；这种连接座、连接板和螺栓相配合的可拆卸连接结构，结构简单且便于组合体的组装和拆卸。

为了便于组装上述碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，如图13-图15、图21和图22所示，浮体21包括位于纵向两端的横梁连接部211，以及连接于两个横梁连接部211之间的支撑部212；横梁22的两端设有用于分别与两个浮体21对应端的两个横梁连接部211相搭接的搭接部221，搭接部221与横梁连接部211可拆卸连接；支撑部212设有沿纵向延伸的第二轨道213和第三轨道214，第二轨道213上滑动连接有横梁移动支撑件215；两个浮体21的横梁移动支撑件215用于在横梁22的搭接部221未与浮体21的横梁连接部211相搭接时支撑横梁22，并沿纵向移动其支撑的横梁22(即两个浮体21的横梁移动支撑件215用于在组合体中的一个横梁22两端的搭接部221分别搭接于两个浮体21对应端的两个横梁连接部211上时，支撑另一横梁22两端的搭接部221，并在其支撑的横梁22与整平装置1相拆离后运输其支撑的横梁22)；如图18所示，行走大车11的底部设有与第三轨道214相匹配的大车轨道轮112，大车轨道轮112通过升降件连接于行走大车11的底部。船体2组装过程为：如图17和图18所示，将处于非工作状态的整平装置1连接于两个横梁22之间以构成组合体，从而将组合体、两个浮体21移动至待施工区域上方，其中，一个横梁22为第一横梁22a，另一个横梁22为第二横梁22b；如图19和图20所示，控制两个浮体21下沉，并将两个浮体21分别移动至组合体的两端下方，控制两个浮体21上浮，以使组合体中的第一横梁22a两端的搭接部221分别搭接于两个浮体21的纵向一端的横梁连接部211上，第二横梁22b两端的搭接部221分别支撑于两个浮体21的横梁移动支撑件215上，使整平装置1的行走大车11架设于两个浮体21之间，连接搭接在一起的搭接部221与横梁连接部211；如图21和图22所示，断开第二横梁22b与整平装置1之间的连接，通过横梁移动支撑件215将第二横梁22b移动至浮体21远离第一横梁22a的纵向端部；如图23和图24所示，使第二横梁22b两端的搭接部221分别搭接于两个浮体21的横梁连接部211上，连接搭接在一起的搭接部221与横梁连接部211，断开整平装置1与第一横梁22a之间的连接，完成一体驳的组装。本实施例中，通过将组合体支撑于两个浮体21的纵向同一端之间，进而通过设置的横梁移动支撑件215沿第二轨道213的移动，使其中一个横梁22移动至浮体21的纵向另一端以完成组装，组装过程简单，能够实现一体驳的快速组装，组装效率高、周期短。需要说明的是，通过升降件伸长以降下大车轨道轮112，使大车轨道轮112落于第三轨道214上，从而使行走大车11架设于两个浮体21之间；在行走大车11与第一横梁22a和第二横梁22b拆离后，通过升降件收缩以使行走大车11下降，避免升降件一直处于顶升状态；在完成施工后拆解一体驳时，通过升降件伸长以顶升行走大车11，便于调整行走大车11的高度，以使第一连接件5和第二连接件6对正，便于通过螺栓连接第一连接件5和第二连接件6，从而使行走大车11与两个横梁22重新连接为组合体。还需要说明的是，如图14所示，第二轨道213和第三轨道214均从浮体21纵向一端的横梁连接部211延伸至纵向另一端的横梁连接部211。此外，还需要说明的是，搭接部221与横梁连接部211通过第三连接件(例如螺栓等)可拆卸连接。

进一步的，如图15和图16所示，横梁22的两端还设有用于与浮体21侧部相抵以限制横梁22与浮体21相对位置的限位件222，搭接部221下方形成有用于容纳浮体21的横梁连接部211的凹腔，限位件222设置于凹腔面向横梁连接部211一侧的腔壁。通过在横梁22的搭接部221下方设置凹腔，与浮体21的横梁连接部211相配合，能够实现搭接部221和横梁连接部211之间的快速定位，同时，通过设置的限位件222限制横梁连接部211在凹腔中的位置，能够避免浮体21的横梁连接部211与凹腔侧壁的碰撞。为了便于安装限位件222，如图16所示，凹腔面向横梁连接部211一侧的腔壁的上部为竖直面、下部为向远离横梁连接部211方向倾斜的倾斜面，限位件222设置于倾斜面。

为了便于移动横梁22，如图13所示，一体驳还包括系泊装置4，系泊装置4包括布设于两个横梁22上的多个系泊绞车41，每一横梁22靠近两端处均设有系泊绞车41，系泊绞车41连接有系泊缆42。如图21所示，在移动横梁22时，通过设置的系泊绞车41绞移系泊缆42，实现横梁22的移动。

为了控制横梁22随横梁移动支撑件215的移动方向，如图21和图22所示，组合式沉管沉放驳还包括用于调控横梁22随横梁移动支撑件215移动方向的调节装置7，调节装置7设置于两个横梁22的对应端之间，调节装置7为两个，两个调节装置7分别靠近横梁22的两端；调节装置7包括分别设置于两个横梁22同一端的两个调节绞车71，以及连接于两个调节绞车71之间的调节缆72。在移动第二横梁22b前，在两个横梁22对应端的调节绞车71之间连接调节缆72，以在横梁22的两端之间组装两个调节装置7；在移动第二横梁22b时，调节装置7中位于第一横梁22a上的调节绞车71松放调节缆72，位于第二横梁22b上的调节绞车71收卷调节缆72，通过调节两个调节装置7中调节绞车71松放或收卷调节缆72的速度控制第二横梁22b的移动方向。

此外，还需要说明的是，如图13所示，沉管吊放装置3包括布设于两个横梁22上的多个沉放绞车31和多个安装绞车32，沉放绞车31连接有用于沉放沉管的沉放缆，安装绞车32连接有用于调整沉管位置和角度的安装缆。

基于上述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，本发明还提供了一种沉管隧道施工方法，采用上述碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳进行碎石基床整平施工和沉管沉放安装施工；

碎石基床整平施工包括：整平执行机构13通过行走小车12相对于行走大车11翻转以转换至工作状态，通过行走大车11沿纵向相对于浮体21的移动以及行走小车12沿行走大车11的移动，调整整平执行机构13的工作位置，对碎石基床进行整平作业；

沉管沉放安装施工包括：整平执行机构13通过行走小车12相对于行走大车11翻转以转换至非工作状态，通过沉管吊放装置3将待沉放沉管连接于横梁22下方且位于两个浮体21之间的空间内，通过沉管吊放装置3沉放沉管并调控沉管的位置及角度，以完成沉管的沉放安装。

上述沉管隧道施工方法，其碎石基床整平施工和沉管沉放安装施工均由碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳完成，通过整平执行机构13由工作状态转换至非工作状态，即可在完成碎石基床整平施工后直接进行沉管沉放安装施工，施工效率高，周期短，施工成本低。

进一步的，如图17-图24所示，上述沉管隧道施工方法还包括一体驳组装步骤，一体驳组装步骤包括：

(1)将处于非工作状态的整平装置1连接于两个横梁22之间以构成组合体，将组合体、两个浮体21移动至待施工区域上方；其中，一个横梁22为第一横梁22a，另一个横梁22为第二横梁22b。

本步骤中，需要说明的是，浮体21和组合体可以通过拖轮浮运至待施工区域上方，也可通过运输船运输至待施工区域上方。

(2)控制两个浮体21下沉，并将两个浮体21分别移动至组合体的两端下方。

(3)控制两个浮体21上浮，以使组合体中的第一横梁22a两端的搭接部221分别搭接于两个浮体21的纵向一端的横梁连接部211上，第二横梁22b两端的搭接部221分别支撑于两个浮体21的横梁移动支撑件215上，使整平装置1的行走大车11架设于两个浮体21之间，连接搭接在一起的搭接部221与横梁连接部211；

本步骤中，需要说明的是，在控制两个浮体21上浮前，还包括调整横梁移动支撑件215位置的步骤，以使横梁移动支撑件215位于第二横梁22b的搭接部221的正下方。控制两个浮体21上浮时，先使浮体21上浮至浮体21纵向一端的横梁连接部211的顶部与组合体中第一横梁22a的搭接部221的底部相接触，且浮体21的横梁移动支撑件215的顶部与第二横梁22b的搭接部221的底部相接触，将第一横梁22a的搭接部221初步连接于两个浮体21的横梁连接部211，再控制两个浮体21继续上浮，以使组合体支撑于两个浮体21上。控制两个浮体21上浮时，浮体21的横梁连接部211进入第一横梁22a的凹腔，并通过限位件222限制横梁连接部211在凹腔中的位置。

(4)断开第二横梁22b与整平装置1之间的连接，通过横梁移动支撑件215将第二横梁22b移动至浮体21远离第一横梁22a的纵向端部，并使第二横梁22b两端的搭接部221分别搭接于两个浮体21该端的横梁连接部211上，连接搭接在一起的搭接部221与横梁连接部211，断开整平装置1与第一横梁22a之间的连接，完成一体驳的组装。

本步骤中，需要说明的是，通过第二横梁22b上设置的系泊绞车41绞移系泊缆42，实现第二横梁22b的移动。还需要说明的是，在移动第二横梁22b前，在两个横梁22对应端的调节绞车71之间连接调节缆72，以在横梁22的两端之间组装两个调节装置7；在移动第二横梁22b时，调节装置7中位于第一横梁22a上的调节绞车71松放调节缆72，位于第二横梁22b上的调节绞车71收卷调节缆72，通过调节两个调节装置7中调节绞车71松放或收卷调节缆72的速度控制第二横梁22b的移动方向。

通过对本发明碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳及沉管隧道施工方法的多个实施例的说明，可以看到本发明碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳及沉管隧道施工方法实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、本发明提供的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，集碎石基床整平和沉管沉放安装功能于一体，能够完成碎石基床整平和沉管沉放安装两项施工工序，大大减少沉管隧道施工现场的船舶配置，有效避免了因船舶配置多导致的缆系布置和作业面受干扰的问题；

2、本发明提供的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳中，整平装置1的行走大车11在月池上方设置第一翻转位，在月池外侧设置第二翻转位，通过整平执行机构13在第一翻转位和第二翻转位翻转进入工作状态，分别实现了对月池包围范围下方基床的整平施工和对月池包围范围外的小范围基床的整平施工，大大提高了整平效率和整平范围；且通过整平执行机构13在第二翻转位翻转进入工作状态，能够对整平船无法进入施工区域进行整平施工，适用范围广泛；

3、本发明提供的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其船体2采用组装结构，降低了对施工区域航道水深、航道宽度和净空高度的要求，能够在有限的施工水域进行施工，能够达到在内河四级航道区域内施工的要求，适用范围广泛；

4、本发明提供的沉管隧道施工方法，其碎石基床整平施工和沉管沉放安装施工均由碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳完成，通过整平执行机构13由工作状态转换至非工作状态，即可在完成碎石基床整平施工后直接进行沉管沉放安装施工，施工效率高，周期短，施工成本低。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，包括：

船体，其包括：

两个浮体，以所述浮体的长度方向为纵向，两个所述浮体沿横向并排设置；

两个横梁，两个所述横梁均沿横向架设于两个所述浮体之间，两个所述横梁分别位于所述浮体的纵向两端；

其中，所述横梁下方且位于两个所述浮体之间的空间用于容纳沉管，两个所述浮体和两个所述横梁围成的镂空区域构成月池；

整平装置，其包括：

行走大车，其沿横向架设于两个所述浮体之间，并位于所述月池上方，所述行走大车沿纵向在两个所述横梁之间相对于所述浮体移动；

行走小车，其连接于所述行走大车，所述行走小车沿所述行走大车移动并相对于所述行走大车在竖直面内翻转；

整平执行机构，用于整平基床，其安装于所述行走小车并可相对于所述行走小车升降；

其中，所述整平执行机构通过所述行走小车相对于所述行走大车在竖直面内翻转，以使所述整平执行机构在工作状态和非工作状态之间转换；在所述工作状态时，所述整平执行机构呈竖直设置以执行整平作业；在所述非工作状态时，所述整平执行机构翻转至所述月池上方；

沉管吊放装置，其设置于两个所述横梁上，用于连接位于所述横梁下方的所述空间内的所述沉管，并控制所述沉管的沉放安装。

2.根据权利要求1所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，所述行走大车在位于所述月池正上方的部分设有第一翻转位，所述整平执行机构通过所述行走小车在所述第一翻转位相对于所述行走大车翻转；当所述整平执行机构在所述第一翻转位转换至所述工作状态时，所述整平执行机构穿过所述月池以对所述月池包围范围以内的基床执行整平作业。

3.根据权利要求2所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，所述行走大车的一端延伸至所述月池外，所述行走大车伸出所述月池外的部分设有第二翻转位，所述整平执行机构通过所述行走小车在所述第二翻转位相对于所述行走大车翻转；当所述整平执行机构在所述第二翻转位转换至所述工作状态时，所述整平执行机构位于所述月池外侧以对所述月池包围范围以外的基床执行整平作业。

4.根据权利要求2或3所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，所述行走大车包括相对设置的两根轨道梁，两根所述轨道梁相对的侧面均开设有沿横向延伸的第一轨道；所述行走小车的两侧分别设有与两个所述第一轨道滚动连接的小车轨道轮，与每根所述第一轨道滚动连接的所述小车轨道轮为两个；每一所述轨道梁对应于所述第一翻转位和/或所述第二翻转位处可拆卸连接有用于将一个所述小车轨道轮限制在所述第一翻转位或所述第二翻转位的限位组件，每一所述轨道梁对应于所述第一翻转位和/或所述第二翻转位处还开设有供另一个所述小车轨道轮翻出所述第一轨道的缺口，所述缺口位于所述第一轨道上方并与所述第一轨道相连通；所述行走小车翻转时，以被所述限位组件限制的所述小车轨道轮的轮轴为轴，未被限制的所述小车轨道轮在所述行走小车翻转时通过所述缺口。

5.根据权利要求1所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，所述浮体与所述横梁可拆卸连接；当所述浮体与所述横梁拆离后，所述整平装置与两个所述横梁可拆卸连接构成组合体，所述组合体中，所述整平装置位于两个所述横梁之间，且所述整平装置中，所述整平执行机构翻转至非工作状态。

6.根据权利要求5所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，所述浮体包括位于纵向两端的横梁连接部，以及连接于两个所述横梁连接部之间的支撑部；所述横梁的两端设有用于分别与两个所述浮体对应端的两个所述横梁连接部相搭接的搭接部，所述搭接部与所述横梁连接部可拆卸连接；所述支撑部设有沿纵向延伸的第二轨道和第三轨道，所述第二轨道上滑动连接有横梁移动支撑件；两个所述浮体的所述横梁移动支撑件用于在所述横梁的所述搭接部未与所述浮体的所述横梁连接部相搭接时支撑所述横梁，并沿纵向移动其支撑的所述横梁；所述行走大车的底部设有与所述第三轨道相匹配的大车轨道轮，所述大车轨道轮通过升降件连接于所述行走大车的底部。

7.根据权利要求1所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，所述沉管吊放装置包括布设于两个所述横梁上的多个沉放绞车和多个安装绞车，所述沉放绞车连接有用于沉放所述沉管的沉放缆，所述安装绞车连接有用于调整所述沉管位置和角度的安装缆。

8.根据权利要求1所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳，其特征在于，所述一体驳还包括系泊装置，所述系泊装置包括布设于两个所述横梁上的多个系泊绞车，每一所述横梁靠近两端处均设有所述系泊绞车，所述系泊绞车连接有系泊缆。

9.沉管隧道施工方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的碎石基床整平与沉管沉放安装一体驳进行碎石基床整平施工和沉管沉放安装施工；

所述碎石基床整平施工包括：所述整平执行机构通过所述行走小车相对于所述行走大车翻转以转换至所述工作状态，通过所述行走大车沿纵向相对于所述浮体的移动以及所述行走小车沿所述行走大车的移动，调整所述整平执行机构的工作位置，对碎石基床进行整平作业；

所述沉管沉放安装施工包括：所述整平执行机构通过所述行走小车相对于所述行走大车翻转以转换至所述非工作状态，通过所述沉管吊放装置将待沉放沉管连接于所述横梁下方且位于两个所述浮体之间的空间内，通过所述沉管吊放装置沉放所述沉管并调控所述沉管的位置及角度，以完成所述沉管的沉放安装。

10.根据权利要求9所述的沉管隧道施工方法，其特征在于，还包括一体驳组装步骤，所述一体驳组装步骤包括：

将处于非工作状态的所述整平装置连接于两个所述横梁之间以构成所述组合体，将所述组合体、两个所述浮体移动至待施工区域上方；其中，一个所述横梁为第一横梁，另一个所述横梁为第二横梁；

控制两个所述浮体下沉，并将两个所述浮体分别移动至所述组合体的两端下方；

控制两个所述浮体上浮，以使所述组合体中的所述第一横梁两端的所述搭接部分别搭接于两个所述浮体的纵向一端的所述横梁连接部上，所述第二横梁两端的所述搭接部分别支撑于两个所述浮体的所述横梁移动支撑件上，使所述整平装置的所述行走大车架设于两个所述浮体之间，连接搭接在一起的所述搭接部与所述横梁连接部；

断开所述第二横梁与所述整平装置之间的连接，通过所述横梁移动支撑件将所述第二横梁移动至所述浮体远离所述第一横梁的纵向端部，并使所述第二横梁两端的所述搭接部分别搭接于两个所述浮体该端的所述横梁连接部上，连接搭接在一起的所述搭接部与所述横梁连接部，断开所述整平装置与所述第一横梁之间的连接，完成一体驳的组装。