大型沉箱运输安装一体化施工装置论文和设计-冯海暴

全文摘要

本实用新型公开了大型沉箱运输安装一体化施工装置包括用于运输沉箱的船体，所述的船体设有限位机构，所述的限位机构包括设于船体尾部可容纳沉箱的开口部，以及用于夹持固定沉箱的夹持组件，所述的夹持组件安装于开口部内，所述的开口部的开口方向朝向船体后方，所述的船体上安装有可为沉箱注水和排水的给排水机构。该装置无需其他大型设备配合，即可实现沉箱的运输和高精度定位安装一体化施工，减少沉箱在运输安装过程中的倾覆风险，应用该设备的施工工艺简单，施工精度高，且可实现沉箱顶部无人作业，能减少人工消耗，确保人员安全。

主设计要求

1.一种大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，包括用于运输沉箱的船体，所述的船体设有限位机构，所述的限位机构包括设于船体尾部可容纳沉箱的开口部，以及用于夹持固定沉箱的夹持组件，所述的夹持组件安装于开口部内，所述的开口部的开口方向朝向船体后方，所述的船体上安装有可为沉箱注水和排水的给排水机构。

设计方案

2.根据权利要求1所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，所述的给排水机构包括用于沉箱注水的给水组件和用于沉箱排水的排水组件，所述的给水组件包括可抽取船体外部水的给水泵及其控制器，所述的给水泵的出水口连通可插入沉箱内的给水管；所述的排水组件包括可抽取沉箱内水的排水泵及其控制器，所述的排水泵的抽水口连通可插入沉箱内的排水管。

3.根据权利要求1所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，所述的开口部为U型开口部，所述的夹持组件包括用于夹持沉箱的第一推板，所述的第一推板沿船体长度方向竖直设置，且设为两个，所述的第一推板通过第一伸缩部件与U型开口部内壁连接，所述的第一伸缩部件可沿垂直第一推板方向伸缩。

4.根据权利要求3所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，所述的限位机构包括扶正机构，所述的扶正机构包括与沿船体宽度方向竖直设置的第二推板，所述的第二推板通过第二伸缩部件与U型开口部内壁连接，所述的第二伸缩部件可沿垂直第二推板方向伸缩。

5.根据权利要求4所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，所述的第一伸缩部件和第二伸缩部件均设为液压千斤顶，液压千斤顶固定安装在U型开口部内壁上，液压千斤顶的推杆垂直于其连接的第一推板或第二推板设置，液压千斤顶的控制器均安装在船体上。

6.根据权利要求4所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，所述的第一推板和第二推板与沉箱的接触面均设置橡胶垫板。

7.根据权利要求1所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，还包括用于监控定位沉箱位置的定位机构，所述的定位机构包括可测试沉箱位置和下沉速度的第一定位仪，所述的第一定位仪安装在沉箱上。

8.根据权利要求7所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置，其特征在于，所述的定位机构还包括用于监测沉箱倾斜状态的姿态仪，所述的姿态仪安装于船体上且靠近开口部设置，第一定位仪和姿态仪无线电连接设置于船体上的沉箱位置监控器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水上施工技术，具体涉及大型沉箱运输安装一体化施工装置。

背景技术

沉箱是用于码头或者防波堤等工程的一种有底的箱型结构，可通过调节箱内压载水控制沉箱下沉或漂浮。传统的沉箱施工工艺中，沉箱陆上预制完成后，通常采用半潜船装船运输至现场后，由沉箱上的工人手动开启阀门打开沉箱底部的进水口为沉箱注水，将沉箱加压载水至满足下船条件，工人手动解除连接半潜船和沉箱的缆绳，半潜船下潜，再通过拖轮拖带沉箱下船，并将沉箱拖至预设安装位置的基床上方后，再由沉箱上工人开启沉箱进水口阀门，为沉箱加压载水，以实现沉箱继续下沉着床安装。

传统的沉箱运输安装施工工艺存在以下风险：(1)沉箱下半潜船时，半潜船需要下潜，半潜船下潜过程中，由于半潜船下水的面积太大，会引起水流剧烈扰动，沉箱较难实现稳定，沉箱在此过程中存在较大的倾覆风险；(2)若沉箱在下沉过程中，浮游稳定性不满足要求时也容易出现倾覆；(3)若遇到沉箱倾覆等突发状况，沉箱上方工人无法及时撤离沉箱，易造成人员伤亡。

故传统的沉箱施工工艺存在所需设备较多，工艺繁琐，耗费人工，且施工风险较大的缺陷。

发明内容

针对现有技术不足，本实用新型要解决的技术问题是，提供大型沉箱运输安装一体化施工装置，该装置无需其他大型设备配合，即可实现沉箱的运输和高精度定位安装一体化施工，减少沉箱在运输安装过程中的倾覆风险，应用该设备的施工工艺简单，施工精度高，且可实现沉箱顶部无人作业，能减少人工消耗，确保人员安全。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种大型沉箱运输安装一体化施工装置，包括用于运输沉箱的船体，所述的船体设有限位机构，所述的限位机构包括设于船体尾部可容纳沉箱的开口部，以及用于夹持固定沉箱的夹持组件，所述的夹持组件安装于开口部内，所述的开口部的开口方向朝向船体后方，所述的船体上安装有可为沉箱注水和排水的给排水机构。

作为优选，所述的给排水机构包括用于沉箱注水的给水组件和用于沉箱排水的排水组件，所述的给水组件包括可抽取船体外部水的给水泵及其控制器，所述的给水泵的出水口连通可插入沉箱内的给水管；所述的排水组件包括可抽取沉箱内水的排水泵及其控制器，所述的排水泵的抽水口连通可插入沉箱内的排水管。

作为优选，所述的开口部为U型开口部，所述的夹持组件包括用于夹持沉箱的第一推板，所述的第一推板沿船体长度方向竖直设置，且设为两个，所述的第一推板通过第一伸缩部件与U型开口部内壁连接，所述的第一伸缩部件可沿垂直第一推板方向伸缩。

作为优选，所述的限位机构包括扶正机构，所述的扶正机构包括与沿船体宽度方向竖直设置的第二推板，所述的第二推板通过第二伸缩部件与U型开口部内壁连接，所述的第二伸缩部件可沿垂直第二推板方向伸缩。

作为优选，所述的第一伸缩部件和第二伸缩部件均设为液压千斤顶，液压千斤顶固定安装在U型开口部内壁上，液压千斤顶的推杆垂直于其连接的第一推板或第二推板设置，液压千斤顶的控制器均安装在船体上。

作为优选，所述的第一推板和第二推板与沉箱的接触面均设置橡胶垫板。

作为优选，所述的大型沉箱运输安装一体化施工装置还包括用于监控定位沉箱位置的定位机构，所述的定位机构包括可测试沉箱位置和下沉速度的第一定位仪，所述的第一定位仪安装在沉箱上。

作为优选，所述的定位机构还包括用于监测沉箱倾斜状态的姿态仪，所述的姿态仪安装于船体上且靠近开口部设置，第一定位仪和姿态仪无线电连接设置于船体上的沉箱位置监控器。

作为优选，所述的定位机构还包括设置与船体上用于定位船体位置的第二定位仪，所述的第二定位仪无线电连接设于船体上的沉箱位置监控器。

作为优选，所述的第一定位仪、第二定位仪均为GPS定位仪。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：提供了大型沉箱运输安装一体化施工装置，该装置无需其他大型设备配合，即可实现沉箱的运输和高精度定位安装一体化施工，减少沉箱在运输安装过程中的倾覆风险，应用该设备的施工工艺简单，施工精度高，且可实现沉箱顶部无人作业，能减少人工消耗，确保人员安全。具体而言：

(1)本实用新型的施工装置可实现大型沉箱运输安装一体化施工，该装置的限位机构的用于容纳沉箱的开口部设置，可在运输和沉放安装沉箱过程中限制沉箱位置状态，减小沉箱的倾覆风险。

(2)设于船上的给排水机构可给沉箱加压载水，无需沉箱顶部人工操作即可实现沉箱沉放，同时当沉箱着床位置不准时，可通过给排水机构抽出沉箱中的水，使沉箱重新处于漂浮状态再次调整沉箱位置重新着床，以实现沉箱着床位置的精确控制，实现沉箱的高精度定位安装。

附图说明

图1为本实用新型的施工装置的主体结构示意图；

图2为本实用新型的施工装置的沉箱装配状态示意图；

图3为本实用新型的施工装置在施工工艺中船体系泊定位状态示意图；

图4为本实用新型的施工装置在施工工艺中沉箱安装着床状态示意图；

以上个图中：1-船体，2-沉箱，21-舱格，3-限位机构，31-夹持组件，311-第一伸缩部件，312-第一推板，32-扶正组件，321-第二伸缩部件，322-第二推板，33-橡胶垫板，34-U型开口部，4-给排水机构，41-给水组件，411-给水泵，412-给水管，42-排水组件，421-排水泵，422-排水管，5-定位机构，51-第一定位仪，52-姿态仪，53-第二定位仪，6-基床。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例：

如图1-4所示，一种大型沉箱运输安装一体化施工装置，包括船体1，所述的船体1尾部设有可容纳沉箱2的开口部，所述的开口部的开口方向朝向船体1后方，开口部内安装有限位机构3，所述的限位机构3包括用于夹持固定沉箱2的夹持组件31，所述的船体1上安装有可为沉箱2注水和排水的给排水机构4。

使用上述的施工装置的大型沉箱运输安装一体化施工工艺，包括以下步骤：

沉箱装船：船体1就位，将处于漂浮状态的沉箱2容纳于船体1开口部内，用限位机构3的夹持组件31夹持沉箱2，使船体1和沉箱2固定连接；

沉箱运输：启动船体1，用船体1将沉箱2运输至沉放位置的基床6上方后，船体1系泊定位；

沉箱安装着床：撤销夹持组件31对沉箱2的夹持力，应用给排水机构4向漂浮状态的沉箱2内均匀注水，控制注水速度以调节沉箱2下沉速度，使沉箱2缓慢下沉直至落于基床6上后，停止注水，判断沉箱2着床状态是否满足预设要求，若满足预设要求，则沉箱2着床成功；若不满足着预设要求，则应用给排水机构4抽出部分沉箱2中的水，使沉箱2再次处于漂浮状态后停止抽水，应用夹持组件31夹持沉箱2，启动船体1带动沉箱2运动，调整沉箱2位置后撤销夹持组件31对沉箱2的夹持力，再次用给排水机构4向沉箱2内注水至沉箱2着床，重复判断、调整沉箱2位置过程，直至沉箱2着床状态满足预设要求，沉箱2着床成功；

沉箱安装固定：沉箱2着床成功后，继续用给排水机构4向沉箱2内注水至达到沉箱2安装的压载要求，沉箱2固定安装完成，启动船体1，使船体1驶离沉箱2。

上述施工装置和施工工艺无需其他大型设备配合，即可实现沉箱2的运输和高精度定位安装一体化施工，用于运输沉箱2的船体设有可容纳沉箱2的开口部，沉箱2在运输过程中通过夹持组件31的夹持作用与沉箱2连接，到达预设安装位置后可直接撤去夹持组件31的夹持力，应用船体上的给排水机构4向漂浮状态的沉箱2内均匀注水直接沉放安装沉箱，无需其他设备(如拖船)配合，沉放沉箱过程中可通过控制注水速度以调节沉箱2下沉速度，优选的将沉箱2下沉速度控制在小于10m\/min范围内缓慢沉放沉箱使沉箱2着床，沉箱2在运输和安装沉放过程中其位置状态受开口部限制，减小了沉箱2在运输安装过程中的倾覆风险，且该装置设有给排水机构4，除了可以为沉箱2加压载水外，还可以将沉箱2中的水抽出，在沉箱2未能在预设位置着床成功时，可以使沉箱2重新处于漂浮状态再次调整沉箱位置重新着床，以实现沉箱2着床位置的精确控制，故应用该设备的施工工艺简单，施工精度高，且整个施工过程无需沉箱顶部人工操作，能减少人工消耗，确保人员安全。

具体的，本实用新型的施工设备和施工工艺优选应用于顶面开口且舱格21间相互连通的沉箱2的运输安装施工，以方便均匀加压载水。

具体的，所述的给排水机构4包括用于沉箱2注水的给水组件41和用于沉箱2排水的排水组件42，所述的给水组件41包括给水泵411及其控制器，给水泵411的抽水管插入船体1外部水环境中可抽取船体1外部的水，所述的给水泵411的出水口连通可插入沉箱内的给水管412；所述的排水组件42包括可抽取沉箱2内水的排水泵421及其控制器，所述的排水泵421的抽水口连通可插入沉箱2内的排水管422。

具体的，所述的开口部为U型开口部34，所述的夹持组件31包括用于夹持沉箱2的第一推板312，所述的第一推板312沿船体1长度方向竖直设置，且设为两个，所述的第一推板312通过第一伸缩部件311与U型开口部34内壁连接，所述的第一伸缩部件311可沿垂直第一推板312方向伸缩。

使用上述的施工装置的大型沉箱运输安装一体化施工工艺的沉箱着床步骤中，撤销夹持组件31对沉箱2的夹持力后仍保持两个第一推板312紧贴沉箱2外壁状态直至沉箱2着床成功。以两个第一推板312夹持沉箱，可通过夹持力和第一推板312和沉箱2外壁的摩擦力固定连接沉箱2和船体1，以利用船体1拖运沉箱2，在沉箱2沉放过程中采用两个竖直设置的第一推板312紧贴沉箱2外壁可以限制沉箱2在船体1宽度向上的运动，更好的限制沉箱2的下沉方向精确定位沉放沉箱2，同时更好的减小沉箱2的侧翻风险。

具体的，所述的限位机构3包括扶正机构32，所述的扶正机构32包括与沿船体1宽度方向竖直设置的第二推板322，所述的第二推板322通过第二伸缩部件321与连接，所述的第二伸缩部件321可沿垂直第二推板322方向伸缩。

使用上述的施工装置的大型沉箱运输安装一体化施工工艺的沉箱着床步骤中，若沉箱2出现在船体长度方向上的倾斜时，可控制第二伸缩部件321伸出以带动第二推板322运动接触沉箱2外壁以扶正沉箱2，同时，也可在沉放沉箱2过程中，也可使用第二推板322紧贴沉箱外壁，以限制沉箱2在船体1长度向上的运动，更好的限制沉箱2的下沉方向精确定位沉放沉箱2，同时消除沉箱2的侧翻风险。

具体的，所述的第一伸缩部件311和第二伸缩部件321均设为液压千斤顶，液压千斤顶固定安装在U型开口部34内壁上，液压千斤顶的推杆垂直于其连接的第一推板312或第二推板322设置，液压千斤顶的控制器均安装在船体上。

具体的，所述的第一推板312和第二推板322与沉箱2的接触面均设置橡胶垫板33。橡胶垫板33的设置可以在沉箱2贴靠第一推板312和第二推板322时起到缓冲作用，可避免夹持和扶正过程中沉箱2或限位机构3。

具体的，所述的橡胶垫板33与沉箱2的接触面设有防滑结构。设置防滑结构可在夹持过程中增大第一推板312对沉箱2外壁的摩擦力，更加稳定的连接沉箱2和船体1。

具体的，所述的大型沉箱2运输安装一体化施工装置还包括用于监控定位沉箱位置的定位机构4，所述的定位机构4包括安装于沉箱2上方可测试沉箱2位置和下沉速度的第一定位仪51。

使用上述的施工装置的大型沉箱运输安装一体化施工工艺的沉箱运输步骤中，可使用第一定位仪51定位沉箱2位置可以更加方便的确定沉箱2是否到达沉放位置的基床6上方，同时在沉箱2着床步骤中，可以应用第一定位仪51直接测量监控沉箱2下沉速度，方便参考调节给排水机构向沉箱注水的速度，以调整沉箱2下沉速度。

作为优选，所述的定位机构5还包括用于监测沉箱2倾斜状态的姿态仪52，所述的姿态仪52安装于船体1上且靠近开口部设置，第一定位仪51和姿态仪52无线电连接设置于船体1上的沉箱位置监控器。采用上述设置，可利用沉箱位置监控器同时监控沉箱2的位置、沉放速度和倾斜状态，以参考定位机构5的监控数据灵活调整沉箱2沉放状态。

具体的，所述的定位机构5还包括设置与船体1上用于定位船体1位置的第二定位仪53，所述的第二定位仪53无线电连接设于船体1上的沉箱2位置监控器。采用第二定位仪53监控定位船体1的位置，与第一定位仪51配合，可以更加方便精确的监控定位沉箱2位置，方便施工定位。

具体的，所述的第一定位仪51、第二定位仪53均为GPS定位仪。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

设计图

大型沉箱运输安装一体化施工装置论文和设计

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