CN117646451A - 一种沉井浮运减摇装置及其控制方法 - Google Patents
一种沉井浮运减摇装置及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117646451A CN117646451A CN202410115834.0A CN202410115834A CN117646451A CN 117646451 A CN117646451 A CN 117646451A CN 202410115834 A CN202410115834 A CN 202410115834A CN 117646451 A CN117646451 A CN 117646451A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- open caisson
- floating
- well wall
- cover plate
- assisting cover
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007667 floating Methods 0.000 title claims abstract description 122
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 241001513371 Knautia arvensis Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D23/00—Caissons; Construction or placing of caissons
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D27/00—Foundations as substructures
- E02D27/10—Deep foundations
- E02D27/18—Foundations formed by making use of caissons
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D16/00—Control of fluid pressure
- G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
- G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
- G05D16/2013—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明涉及沉井基础施工技术领域，尤其涉及一种沉井浮运减摇装置，包括助浮盖板、控制系统与调压管路，助浮盖板安装在沉井的内部，调压管路安装在助浮盖板上，在调压管路上连接有控制阀门，控制阀门受控连接于控制系统；沉井具有外井壁与内井壁，在外井壁与内井壁之间沿圆周方向开设有多个小井孔，多个助浮盖板固定连接在小井孔的内部，多个助浮盖板呈组设置，每组助浮盖板之间相互间隔设置。本发明可以通过减摇装置实现自动化控制沉井井孔内的封闭气室压力，可以通过控制系统控制空压机和电控排气阀的启停时间，实现对封闭气室压力的控制，从而改变各井孔位置处的气液作用力，以实现对沉井倾斜姿态的控制。
Description
技术领域
本发明涉及沉井基础施工技术领域，尤其涉及一种沉井浮运减摇装置及其控制方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，跨海桥梁建设如火如荼，在建和规划建设中的跨海桥梁逐步向大型化发展，相关先进的施工建造技术也应运而生。针对跨海桥梁桥墩基础，目前大多采用大型沉井作为基础，该方案建设工期可控，沉井基础在船坞修造完成后，可在施工水域实现桥墩基础的快速成型，能够很好的适应深水海域桥墩建设施工。大型沉井基础结构在船厂修造完成后，需要利用拖轮编队浮运至施工水域，浮运航线水深复杂，大多存在浅水碍航区域。因此，需要利用技术手段提升沉井浮力，减少沉井吃水，使之满足浮运沿线吃水要求。结合沉井结构特征，增加气浮装置提高沉井吃水是较为可行的沉井浮运方案之一。
采用气浮装置提高沉井吃水后，沉井重心也随之增高，此时沉井干舷较高。在浮运过程中，受拖轮拖曳力、风力、水流流力、波浪作用力的影响，沉井会产生一定程度的摇晃，在不利条件下，不对沉井摇晃加以控制，容易产生安全事故。在设计沉井减摇装置的过程中，考虑沉井施工特点，不宜在井壁外部加装过多装置，增加施工难度，且容易引起缆绳剐蹭碰撞；目前沉井结构多由外部井壁、内部分割井孔组成，这种结构能够在保障沉井结构强度的前提下，尽可能的减小沉井自重，便于修造、浮运。针对这一结构特点，目前在现有技术中一般采用封闭沉井内部井孔的方式形成密闭气室，通过控制气室压力，达到控制沉井浮运吃水高度的目的。但是，该气浮方案下，沉井内部井孔内的气压仅是为了提供沉井浮运所需的浮力，而且在浮运作业过程中不方便对气压进行调整。
因此，有必要研制一套沉井浮运减摇装置，对浮运过程中的沉井摇晃加以控制，且不对沉井结构产生过多影响。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足而提供一种沉井浮运减摇装置及其控制方法，本发明针对沉井浮运作业时存在干舷高、易受风浪流环境影响产生摇晃的问题，结合沉井基础的结构特征以及气浮助浮施工的特点，以解决被动减摇装置在使用过程中效果不佳、影响沉井结构布置的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种沉井浮运减摇装置，包括助浮盖板、控制系统与调压管路，所述助浮盖板安装在沉井的内部，所述调压管路安装在助浮盖板上，在调压管路上连接有控制阀门，控制阀门受控连接于控制系统；
所述沉井具有外井壁与内井壁，在外井壁与内井壁之间沿圆周方向开设有多个小井孔，多个所述助浮盖板固定连接在小井孔的内部，多个所述助浮盖板呈组设置，每组助浮盖板之间相互间隔设置；
所述助浮盖板上连接有气压表，气压表与控制系统之间通过信号传输；
所述助浮盖板的底部与内井壁、外井壁、海平面之间形成封闭气室，所述调压管路的输入端与空压机相互连接，调压管路的输出端穿过助浮盖板并插入至封闭气室的内部；
所述控制系统包括电控柜、可编程控制器、工控机、倾角仪与数据采集卡，所述电控柜安装在沉井的内部，所述可编程控制器、倾角仪、工控机与数据采集卡均安装在电控柜的内部，所述可编程控制器、工控机与数据采集卡之间为电性连接，所述数据采集卡与倾角仪、气压表之间均通过信号传输。
进一步的，所述调压管路包括供气主管、供气支管与排气管，所述供气主管的输入端与空压机相互连接，所述供气主管的输出端与多条供气支管相互连接。
进一步的，所述供气支管的输出端穿过助浮盖板并插入至封闭气室的内部，所述排气管固定连接在助浮盖板上，排气管的一端穿过助浮盖板并插入至封闭气室的内部。
进一步的，所述控制阀门包括截止止回阀与电控排气阀，截止止回阀连接在供气支管上，电控排气阀连接在排气管上。
进一步的，所述助浮盖板分为四组，每组助浮盖板的数量大于两个，每组助浮盖板之间的间隔距离为一个小井孔。
进一步的，所述内井壁的内部为中空结构，在内井壁的内部固定连接有隔板A与隔板B，隔板A与隔板B之间相互固定连接。
进一步的，所述隔板A与隔板B之间呈十字交叉设置，将内井壁的内部分为四个大井孔，所述空压机设置有多台，多台空压机布置在每个大井孔的内部。
进一步的，所述助浮盖板的上方设置有反压梁，反压梁的左右两端分别通过反压牛腿与外井壁、内井壁相互固定连接，所述助浮盖板的左右两端分别与外井壁、内井壁之间相互焊接，在助浮盖板的底部固定连接有底板，底板的左右两端分别与外井壁、内井壁之间相互固定连接，所述底板与外井壁、内井壁之间的连接处安装有封边角钢。
一种沉井浮运减摇装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：设置初始条件
在沉井浮运之前，设置初始条件，包括沉井的倾角测量值、封闭气室内的气体压力、沉井倾角变化的幅值阈值与气压调节系数；
步骤S2：监测倾角变化
在沉井浮运的过程中，通过倾角仪实时监测沉井的横向和纵向倾角变化，获取X方向和Y方向的倾角数值，并记录下倾角变化幅值AθX和AθY；
S3：计算倾角变化时间间隔
统计倾角数值由极大值变为极小值过程的泄压时间间隔TθX和加压时间间隔TθY，时间间隔TθX和TθY用于控制封闭气室内泄压和加压的时机；
S4：计算控制指令参数
根据倾角变化的幅值AθX和AθY以及气压调节系数ζX和ζY，计算单位时间内的加气量αθX与泄气量αθY，其计算公式为：
αθX=ζX×AθX；
αθY=ζY×AθY；
所述计算公式中的αθX为在X方向上向封闭气室单位时间内的加气量，单位为m3/s；计算公式中的αθY为在X方向上向封闭气室单位时间内的泄气量，单位为m3/s；
所述计算公式中的AθX 为X方向上沉井倾角变化幅值，单位为度；计算公式中AθY为Y方向上沉井倾角变化幅值，单位为度；
所述计算公式中的ζX和ζY均为气压调节系数；
S5：控制泄压与加压
获取X、Y两个方向上的倾角θX和θY 达到极小值时刻tθX和tθY，以X、Y两个方向上的倾角θX和θY 达到极小值时刻tθX和tθY起算，分别在tθX+TθX时刻和tθY+TθY时刻，控制X、Y两个方向上与沉井倾斜方向反向的封闭气室进行泄压，同时对与沉井倾斜方向同向的封闭气室进行加压；
步骤S6：循环环执行步骤S2至步骤S5，通过气压表持续监测沉井倾角变化并根据控制指令参数控制封闭气室的泄压和加压。
本发明的优点在于：本发明提供了一种沉井浮运减摇装置及其控制方法，本发明具有以下优点：
1.本发明可以通过减摇装置实现自动化控制沉井井孔内的封闭气室压力，可以通过控制系统控制空压机和电控排气阀的启停时间，实现对封闭气室压力的控制，从而改变各井孔位置处的气液作用力，以实现对沉井倾斜姿态的控制，该装置无需改变沉井的外壁结构，不影响后续施工，在沉井浮运作业的过程中方便对气压进行调整。
2.本发明可以通过减摇装置配合控制系统及其控制方法实现监测沉井倾角变化过程，控制井孔气压与沉井倾斜运动相位相反的变化过程，以产生削弱沉井倾斜的恢复力，最终实现沉井浮运过程的减摇控制作用，解决了目前沉井浮运作业时存在干舷高、易受风浪流环境影响产生摇晃的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中沉井的俯视结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构示意图；
图3为本发明中沉井的剖面结构示意图；
图4为图3中B处的放大结构示意图；
图5为图4中C处的放大结构示意图；
图6为本发明中减摇装置中控制系统的结构示意图；
图7为本发明中电控柜的结构示意图；
图8为本发明中电控柜的内部结构示意图；
图9为本发明中控制系统的电路框图；
其中：1、沉井； 101、外井壁； 102、内井壁；
103、小井孔； 104、大井孔； 105、隔板A；
106、隔板B； 2、助浮盖板； 3、反压梁；
4、供气支管； 5、截止止回阀； 6、排气管；
7、电控排气阀； 8、气压表； 9、封闭气室；
10、反压牛腿； 11、封边角钢； 12、空压机；
13、供气主管； 14、电控柜； 15、底板；
16、数据采集卡； 17、可编程控制器； 18、倾角仪；
19、工控机； 20、数显控制仪表盘。
具体实施方式
下面将结合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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，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，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
实施例1：图1为本发明中沉井的俯视结构示意图，图2为图1中A处的放大结构示意图，图3为本发明中沉井的剖面结构示意图，图4为图3中B处的放大结构示意图，图5为图4中C处的放大结构示意图，图6为本发明中减摇装置中控制系统的结构示意图，图7为本发明中电控柜的结构示意图，图8为本发明中电控柜的内部结构示意图，图9为本发明中控制系统的电路框图，如图1，图2，图3，图4，图5，图6，图7、图8与图9所示的一种沉井浮运减摇装置，包括助浮盖板2、控制系统与调压管路，所述助浮盖板2安装在沉井1的内部，所述调压管路安装在助浮盖板2上，在调压管路上连接有控制阀门，控制阀门受控连接于控制系统；
其中沉井1具有外井壁101与内井壁102，内井壁102的内部为中空结构，在内井壁102的内部固定连接有隔板A105与隔板B106，隔板A105与隔板B106之间相互固定连接，隔板A105与隔板B106之间呈十字交叉设置，将内井壁102的内部分为四个大井孔104，在每个大井孔104的内部均安装有空压机12，在外井壁101与内井壁102之间沿圆周方向开设有多个小井孔103，多个所述助浮盖板2固定连接在小井孔103的内部，多个所述助浮盖板2呈组设置，每组助浮盖板2之间相互间隔设置，如图1所示，本发明中的助浮盖板2分为四组，每组助浮盖板2的数量为4、2、4、2，每组助浮盖板2之间的间隔距离为一个小井孔103，具体的，沉井1内部共有16个小井孔103，4个大井孔104，均为对称布置，在浮运过程中，沉井1前进方向两侧各封闭4个井孔，前后各封闭2个井孔，经计算当控制封闭井孔内气压约156kPa时，可实现沉井1浮运吃水9m，进而满足浮运沿线吃水控制要求；发明在助浮盖板2上连接有气压表8，气压表8与控制系统之间通过信号传输，气压表8可以实施监测封闭气室9内气体压力，并以电信号形式反馈给控制系统；
本发明中助浮盖板2的底部与内井壁102、外井壁101、海平面之间形成封闭气室9，可通过加压或放气形成所需的气体压力，当井孔内气压与外界大气压形成差异，进而对沉井1形成向上的负浮力（井孔内气压大于外界大气压）或向下的吸附力（井孔内气压小于外界大气压）。利用空压机12通过供气管向封闭气室9内部提供空气，增加封闭气室9内气体压力，本发明中的调压管路的输入端与空压机12相互连接，调压管路的输出端穿过助浮盖板2并插入至封闭气室9的内部；
本发明中的调压管路包括供气主管13、供气支管4与排气管6，供气主管13的输入端与空压机12相互连接，供气主管13的输出端与多条供气支管4相互连接，本发明中的供气支管4的输出端穿过助浮盖板2并插入至封闭气室9的内部，所述排气管6固定连接在助浮盖板2上，排气管6的一端穿过助浮盖板2并插入至封闭气室9的内部，本发明中的控制阀门包括截止止回阀5与电控排气阀7，截止止回阀5连接在供气支管4上，本发明中的截止止回阀5为充气单向开关阀，可以使得供气管路仅能向封闭气室9内加气，不易形成漏气，由空压机12产生的高压气体可单向通过并进入封闭气室9，封闭气室9内的气体则无法逆向返回外溢，电控排气阀7连接在排气管6上，截止止回阀5与电控排气阀7均与控制系统中的可编程控制器17通过电信号连接，可通过可编程控制器17控制截止止回阀5、电控排气阀7开闭，以进行封闭气室9的加压、泄压。
本发明中的控制系统包括电控柜14、可编程控制器17、工控机19、倾角仪18与数据采集卡16，所述电控柜14安装在沉井1的内部，具体的，在沉井1井壁内侧，布置施工平台，用于施工人员作业，电控柜14布置于施工平台上，可编程控制器17、倾角仪18、工控机19与数据采集卡16均安装在电控柜14的内部，在电控柜14上安装有数显控制仪表盘20，能够实现数据处理、显示输出等功能，所述可编程控制器17、工控机19与数据采集卡16之间为电性连接，所述数据采集卡16与倾角仪18、气压表8之间均通过信号传输。倾角仪18、工控机19、数据采集卡16、可编程控制器17布置于电控柜14内，倾角仪18用于实施监测沉井1浮运过程的倾角，并以电信号形式反馈给控制系统，如图9所示，控制系统包括沉井状态监测电路、监测信号接收电路、加/排气控制电路与工控机电路，沉井状态监测电路的输出端通过信号线缆与信号接收电路连接，沉井状态监测电路可以将气压表监测信号与倾角仪监测信号通过信号线缆发送至监测信号接收电路，监测信号接收电路包括信号接收电路与信号放大电路，工控机电路用于控制可编程控制器，工控机电路的输出端与加/排气控制电路相互连接，加/排气控制电路用于控制空压机与电控排气阀，控制系统能够根据气压表8、倾角仪18反馈数据进行计算，并向各井孔中的空压机12、电控阀门下达控制指令，工作过程中，倾角仪18、气压表8的数字采集信号由数据采集卡16采集，传输至可编程控制器17，由可编程控制器17计算相关井孔空压机12、电控阀门的控制指令。同时，用户可根据需要在工控机19中设置启停，查看设备工作信息，以及倾角仪18、气压表8采集数据。
本发明在助浮盖板2的上方设置有反压梁3，反压梁3的左右两端分别通过反压牛腿10与外井壁101、内井壁102相互固定连接，反压梁3可以提供额外的支撑和稳定性。它的主要作用包括：增加助浮盖板2的刚度：通过固定连接，反压梁3能够增加助浮盖板2的整体刚度，减少其在浮运过程中的变形和振动，从而提高系统的稳定性；分散荷载：反压梁3可以将来自助浮盖板2的荷载均匀分散到外井壁101和内井壁102上，避免局部应力集中，增强结构的承载能力，本发明中的反压牛腿10是将反压梁3与外井壁101、内井壁102相互连接的垂直支撑结构，它的主要作用包括：提供纵向稳定性：可以使反压梁3能够与内井壁102、外井壁101形成一个整体结构，提供纵向稳定性，防止助浮盖板2在浮运过程中发生倾斜或失稳；分担荷载：反压牛腿10能够将来自助浮盖板2的荷载传递给外井壁101和内井壁102，分担助浮盖板2的重量，减轻助浮盖板2对沉井1的负荷；
本发明中助浮盖板2的左右两端分别与外井壁101、内井壁102之间相互焊接，在助浮盖板2的底部固定连接有底板15，对助浮盖板2起到了支撑的作用，底板15的左右两端分别与外井壁101、内井壁102之间相互固定连接，所述底板15与外井壁101、内井壁102之间的连接处安装有封边角钢11，封边角钢11主要作用包括：加强连接：封边角钢11通过焊接的方式，提高了底板15与外井壁101、内井壁102之间的连接强度和稳定性，防止连接处的松动或断裂；防止渗漏：封边角钢11能够起到密封的作用，防止海水从连接处渗漏进入封闭气室9内，增强了封闭气室9的密封性能。
在沉井1浮运过程中，为增加沉井1吃水，需要提高井孔封闭气室9的气压，井孔内液面则低于外部液面，井孔内外液位差所反映的排水体积则为沉井1提供附加浮力，本发明通过降低抬高一侧井孔的气室压力，以减小该侧浮力，并增加降低一侧井孔的气室压力，以增加该侧浮力，此时就形成了与沉井1倾斜方向相反的恢复力。
实施例2：本发明还公开了一种沉井浮运减摇装置的控制方法，在浮运施工开始前，沉井1初始吃水较大，此时，通过控制系统关闭排气管6的电控排气阀7，形成井孔内封闭空间，控制空压机12工作，向井孔内注气打压，当井孔内气体压力升高，孔内海水被排除，液面降低，排除水体体积为沉井1提供了上浮力，沉井1上浮，吃水逐渐减小。当沉井1吃水满足浮运要求时，空压机12停止工作，此时，沉井1满足浮运作业条件。利用拖轮拖带沉井1浮运航行于指定航线，在浮运航行过程中，受到水流、波浪等环境荷载影响，沉井1会产生摇晃，对浮运作用安全以及相关施工作业产生影响，此时需利用本减摇装置及控制方法，对沉井1摇晃进行抑制，该控制方法具体包括以下步骤：
步骤S1：设置初始条件
在沉井1浮运之前，设置初始条件，包括沉井1的倾角测量值、封闭气室9内的气体压力、沉井1倾角变化的幅值阈值与气压调节系数；
步骤S2：监测倾角变化
在沉井1浮运的过程中，通过倾角仪18实时监测沉井1的横向和纵向倾角变化，获取X方向和Y方向的倾角数值，并记录下倾角变化幅值AθX和AθY；
S3：计算倾角变化时间间隔
统计倾角数值由极大值变为极小值过程的泄压时间间隔TθX和加压时间间隔TθY，时间间隔TθX和TθY用于控制封闭气室9内泄压和加压的时机；
S4：计算控制指令参数
根据倾角变化的幅值AθX和AθY以及气压调节系数ζX和ζY，计算单位时间内的加气量αθX与泄气量αθY，其计算公式为：
αθX=ζX×AθX；
αθY=ζY×AθY；
计算公式中的αθX为在X方向上向封闭气室9单位时间内的加气量，单位为m3/s；计算公式中的αθY为在X方向上向封闭气室9单位时间内的泄气量，单位为m3/s；计算公式中的AθX 为X方向上沉井1倾角变化幅值，单位为度；计算公式中AθY为Y方向上沉井1倾角变化幅值，单位为度；计算公式中的ζX和ζY均为气压调节系数，可初步选取ζX=ζY=10，在实际调节过程中可对该系数进行调整。
S5：控制泄压与加压
获取X、Y两个方向上的倾角θX和θY 达到极小值时刻tθX和tθY，以X、Y两个方向上的倾角θX和θY 达到极小值时刻tθX和tθY起算，分别在tθX+TθX时刻和tθY+TθY时刻，控制X、Y两个方向上与沉井1倾斜方向反向的封闭气室9进行泄压，同时对与沉井1倾斜方向同向的封闭气室9进行加压；
步骤S6：循环环执行步骤S2至步骤S5，通过气压表8持续监测沉井1倾角变化并根据控制指令参数控制封闭气室9的泄压和加压，控制系统可根据用户需求，在沉井浮运作业期间，有选择性的启用、停用。
根据上述计算得到的控制指令参数，可实现对封闭气室9内压力的控制，进而形成所需的沉井1倾角恢复力。本发明通过控制系统控制封闭气室9内的空气压力，对沉井1形成与自身摇晃相位相反的倾摇恢复力，最终实现沉井1在浮运过程中的减摇作用，本发明提出的浮运减摇装置不改变沉井外壁结构，不影响后续施工，在沉井浮运作业的过程中方便对气压进行调整。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种沉井浮运减摇装置，包括助浮盖板（2）、控制系统与调压管路，所述助浮盖板（2）安装在沉井（1）的内部，所述调压管路安装在助浮盖板（2）上，在调压管路上连接有控制阀门，控制阀门受控连接于控制系统；
其特征在于：所述沉井（1）具有外井壁（101）与内井壁（102），在外井壁（101）与内井壁（102）之间沿圆周方向开设有多个小井孔（103），多个所述助浮盖板（2）固定连接在小井孔（103）的内部，多个所述助浮盖板（2）呈组设置，每组助浮盖板（2）之间相互间隔设置；
所述助浮盖板（2）上连接有气压表（8），气压表（8）与控制系统之间通过信号传输；
所述助浮盖板（2）的底部与内井壁（102）、外井壁（101）、海平面之间形成封闭气室（9），所述调压管路的输入端与空压机（12）相互连接，调压管路的输出端穿过助浮盖板（2）并插入至封闭气室（9）的内部；
所述控制系统包括电控柜（14）、可编程控制器（17）、工控机（19）、倾角仪（18）与数据采集卡（16），所述电控柜（14）安装在沉井（1）的内部，所述可编程控制器（17）、倾角仪（18）、工控机（19）与数据采集卡（16）均安装在电控柜（14）的内部，所述可编程控制器（17）、工控机（19）与数据采集卡（16）之间为电性连接，所述数据采集卡（16）与倾角仪（18）、气压表（8）之间均通过信号传输。
2.根据权利要求1所述的一种沉井浮运减摇装置，其特征在于：所述调压管路包括供气主管（13）、供气支管（4）与排气管（6），所述供气主管（13）的输入端与空压机（12）相互连接，所述供气主管（13）的输出端与多条供气支管（4）相互连接。
3.根据权利要求2所述的一种沉井浮运减摇装置，其特征在于：所述供气支管（4）的输出端穿过助浮盖板（2）并插入至封闭气室（9）的内部，所述排气管（6）固定连接在助浮盖板（2）上，排气管（6）的一端穿过助浮盖板（2）并插入至封闭气室（9）的内部。
4.根据权利要求3所述的一种沉井浮运减摇装置，其特征在于：所述控制阀门包括截止止回阀（5）与电控排气阀（7），截止止回阀（5）连接在供气支管（4）上，电控排气阀（7）连接在排气管（6）上。
5.根据权利要求1所述的一种沉井浮运减摇装置，其特征在于：所述助浮盖板（2）分为四组，每组助浮盖板（2）的数量大于两个，每组助浮盖板（2）之间的间隔距离为一个小井孔（103）。
6.根据权利要求1所述的一种沉井浮运减摇装置，其特征在于：所述内井壁（102）的内部为中空结构，在内井壁（102）的内部固定连接有隔板A（105）与隔板B（106），隔板A（105）与隔板B（106）之间相互固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种沉井浮运减摇装置，其特征在于：所述隔板A（105）与隔板B（106）之间呈十字交叉设置，将内井壁（102）的内部分为四个大井孔（104），所述空压机（12）设置有多台，多台空压机（12）布置在每个大井孔（104）的内部。
8.根据权利要求1所述的一种沉井浮运减摇装置，其特征在于：所述助浮盖板（2）的上方设置有反压梁（3），反压梁（3）的左右两端分别通过反压牛腿（10）与外井壁（101）、内井壁（102）相互固定连接，所述助浮盖板（2）的左右两端分别与外井壁（101）、内井壁（102）之间相互焊接，在助浮盖板（2）的底部固定连接有底板（15），底板（15）的左右两端分别与外井壁（101）、内井壁（102）之间相互固定连接，所述底板（15）与外井壁（101）、内井壁（102）之间的连接处安装有封边角钢（11）。
9.一种沉井浮运减摇装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：设置初始条件
在沉井（1）浮运之前，设置初始条件，包括沉井（1）的倾角测量值、封闭气室（9）内的气体压力、沉井（1）倾角变化的幅值阈值与气压调节系数；
步骤S2：监测倾角变化
在沉井（1）浮运的过程中，通过倾角仪（18）实时监测沉井（1）的横向和纵向倾角变化，获取X方向和Y方向的倾角数值，并记录下倾角变化幅值AθX和AθY；
S3：计算倾角变化时间间隔
统计倾角数值由极大值变为极小值过程的泄压时间间隔TθX和加压时间间隔TθY，时间间隔TθX和TθY用于控制封闭气室（9）内泄压和加压的时机；
S4：计算控制指令参数
根据倾角变化的幅值AθX和AθY以及气压调节系数ζX和ζY，计算单位时间内的加气量αθX与泄气量αθY，其计算公式为：
αθX=ζX×AθX；
αθY=ζY×AθY；
计算公式中的αθX为在X方向上向封闭气室（9）单位时间内的加气量，单位为m3/s；计算公式中的αθY为在X方向上向封闭气室（9）单位时间内的泄气量，单位为m3/s；
所述计算公式中的AθX 为X方向上沉井倾角变化幅值，单位为度；计算公式中AθY为Y方向上沉井（1）倾角变化幅值，单位为度；
所述计算公式中的ζX和ζY均为气压调节系数；
S5：控制泄压与加压
获取X、Y两个方向上的倾角θX和θY 达到极小值时刻tθX和tθY，以X、Y两个方向上的倾角θX和θY 达到极小值时刻tθX和tθY起算，分别在tθX+TθX时刻和tθY+TθY时刻，控制X、Y两个方向上与沉井（1）倾斜方向反向的封闭气室（9）进行泄压，同时对与沉井（1）倾斜方向同向的封闭气室（9）进行加压；
步骤S6：循环执行步骤S2至步骤S5，通过气压表（8）持续监测沉井（1）倾角变化并根据控制指令参数控制封闭气室（9）的泄压和加压。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410115834.0A CN117646451B (zh) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | 一种沉井浮运减摇装置及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410115834.0A CN117646451B (zh) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | 一种沉井浮运减摇装置及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117646451A true CN117646451A (zh) | 2024-03-05 |
| CN117646451B CN117646451B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=90049870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410115834.0A Active CN117646451B (zh) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | 一种沉井浮运减摇装置及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117646451B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011184923A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Penta Ocean Construction Co Ltd | ケーソン曳航時の動揺低減装置 |
| CN204456156U (zh) * | 2014-12-25 | 2015-07-08 | 中铁大桥局集团第二工程有限公司 | 一种设置有助浮装置的沉井 |
| CN106759426A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 中交第二航务工程局有限公司 | 软弱土层沉井下沉控制方法及装置 |
| CN207292336U (zh) * | 2017-08-29 | 2018-05-01 | 深圳市海斯比船艇科技股份有限公司 | 平衡装置及水上浮体 |
| CN108609126A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-02 | 曹伟华 | 一种全自动气体减摇调倾抗沉船 |
| CN109835435A (zh) * | 2017-11-28 | 2019-06-04 | 曹伟华 | 船舶自动抗沉救生系统 |
| CN110080261A (zh) * | 2018-01-25 | 2019-08-02 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种桶式结构的控制系统 |
| CN116122322A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-05-16 | 中交一公局集团有限公司 | 一种沉井下沉施工方法及施工系统 |
| CN116220086A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-06 | 中铁四局集团有限公司 | 水气组合式控制下沉的大型钢沉井及其下沉施工方法 |
-
2024
- 2024-01-29 CN CN202410115834.0A patent/CN117646451B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011184923A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Penta Ocean Construction Co Ltd | ケーソン曳航時の動揺低減装置 |
| CN204456156U (zh) * | 2014-12-25 | 2015-07-08 | 中铁大桥局集团第二工程有限公司 | 一种设置有助浮装置的沉井 |
| CN106759426A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 中交第二航务工程局有限公司 | 软弱土层沉井下沉控制方法及装置 |
| CN207292336U (zh) * | 2017-08-29 | 2018-05-01 | 深圳市海斯比船艇科技股份有限公司 | 平衡装置及水上浮体 |
| CN109835435A (zh) * | 2017-11-28 | 2019-06-04 | 曹伟华 | 船舶自动抗沉救生系统 |
| CN110080261A (zh) * | 2018-01-25 | 2019-08-02 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种桶式结构的控制系统 |
| CN108609126A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-02 | 曹伟华 | 一种全自动气体减摇调倾抗沉船 |
| CN116122322A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-05-16 | 中交一公局集团有限公司 | 一种沉井下沉施工方法及施工系统 |
| CN116220086A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-06 | 中铁四局集团有限公司 | 水气组合式控制下沉的大型钢沉井及其下沉施工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张敏: "西堠门公铁两用大桥主桥主墩基础施工关键技术", 桥梁建设, vol. 53, no. 6, 31 December 2023 (2023-12-31), pages 1 - 9 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117646451B (zh) | 2024-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10174744B2 (en) | Semi-submersible floating wind turbine platform structure with water entrapment plates | |
| EP3342699B1 (en) | Floating offshore platform | |
| JP5264593B2 (ja) | 固定用着底部材、緊張係留浮体システム及びその設置方法 | |
| CN113636026B (zh) | 一种半潜式起重拆解平台快速压载系统及其操作方法 | |
| CN113353202B (zh) | 一种海上换流站的浮托式安装结构及方法 | |
| US3285213A (en) | Floating structures | |
| JPS61274011A (ja) | ジヤケツト塔構造体およびその据付け技術 | |
| CN101858083A (zh) | 低空间水中钢管桩拔桩施工方法及装置 | |
| CN103241668A (zh) | 深海海底储罐安装装备及方法 | |
| CN104494788A (zh) | 半潜式平台吊机吊运平衡补偿系统 | |
| CN110371270B (zh) | 一种产品船下水安全起浮出驳的方法 | |
| CN106759340A (zh) | 低空间水中钢管桩拔桩施工方法及装置 | |
| CN117646451B (zh) | 一种沉井浮运减摇装置及其控制方法 | |
| CN108396762A (zh) | 一种整体式稳桩平台 | |
| JPH09202291A (ja) | 浮体減揺装置 | |
| CN214194541U (zh) | 一种海上作业定位系统及其沉桩水下导向定位装置 | |
| MXPA02009211A (es) | Sistema de transferencia de carga. | |
| CN113338338A (zh) | 一种钢壳沉管浮态浇筑方法 | |
| CN109229275A (zh) | 一种坐底式风电安装船倾斜试验装置及试验方法 | |
| CN117429567A (zh) | 一种漂浮式海上风电舱室液位监测装置及评估方法 | |
| CN208167773U (zh) | 一种整体式稳桩平台 | |
| CN109295948A (zh) | 一种自升式平台自动配载的方法和系统 | |
| CN113879475A (zh) | 海上风力发电平台的动态压载调节装置及其调节方法 | |
| CN209703537U (zh) | 沉箱安全注排水系统 | |
| CN103693168B (zh) | 海上lng储罐的水上运输系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |