全文摘要
本实用新型一种浮式水下碎石基床整平船，包括船体，在船体周围设有多个可升降的定位桩，还设有运送小车，运送小车由驱动装置驱动沿着船体滑动，在运送小车上设有溜管，溜管的顶端设有送料口，溜管的底端靠近河底；还设有至少一条为运送小车供料的输送带。所述的溜管为互相套接的第一溜管和第二溜管；第一溜管与第二溜管可升降的连接，在第二溜管的底部设有出料口调节装置；在船体上设有多个卷扬装置，卷扬装置的钢丝绳端头与第二溜管连接。通过采用可移动的溜管，配合可升降的定位桩，能够实现高精度的施工，实现了一次驻位，溜管可多次来回抛洒石料；配合伸缩溜管的结构，能够方便的调整整个溜管的长度，以精确控制碎石基床的厚度。
主设计要求
1.一种浮式水下碎石基床整平船，包括船体（3），其特征是：在船体（3）周围设有多个可升降的定位桩（5），还设有运送小车（13），运送小车（13）由驱动装置驱动沿着船体（3）滑动，在运送小车（13）上设有溜管，溜管的顶端设有送料口（8），溜管的底端靠近河底；还设有至少一条为运送小车（13）供料的输送带。
设计方案
1.一种浮式水下碎石基床整平船，包括船体（3），其特征是：在船体（3）周围设有多个可升降的定位桩（5），还设有运送小车（13），运送小车（13）由驱动装置驱动沿着船体（3）滑动，在运送小车（13）上设有溜管，溜管的顶端设有送料口（8），溜管的底端靠近河底；还设有至少一条为运送小车（13）供料的输送带。
2.根据权利要求1所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：所述的溜管为互相套接的第一溜管（1）和第二溜管（2）；
第一溜管（1）与第二溜管（2）可升降的连接，在第二溜管（2）的底部设有出料口调节装置（4）；在船体（3）上设有多个卷扬装置（14），卷扬装置（14）的钢丝绳端头与第二溜管（2）连接。
3.根据权利要求2所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：所述的出料口调节装置（4）中，出料口套筒（46）与第二溜管（2）活动套接，在第二溜管（2）的外壁设有多个向外伸出的上固定架（41），出料口套筒（46）的外壁相应设有多个向外伸出的下固定架（43），上固定架（41）与下固定架（43）之间设有倾角调节油缸（42）；出料口套筒（46）上还设有第一倾角传感器（45）。
4.根据权利要求3所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：在下固定架（43）的底部设有距离传感器（44），用于检测出料口套筒（46）到基床底部的距离。
5.根据权利要求3或4所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：倾角调节油缸（42）两端的油口与倾角换向阀（421）连接，倾角换向阀（421）分别与进油管和回油管连接，进油管上设有第二流量阀（422）和第二单向阀（423）；
多个进油管与多位分配电磁阀（424）连接，多位分配电磁阀（424）与供油管连接；供油管还与压力缓冲罐（425）连接。
6.根据权利要求2所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：在第二溜管（2）上固设有伸缩固定装置（6），伸缩固定装置（6）的固定支架（61）与第二溜管（2）固定连接，固定支架（61）上固设有一个或多个固定缸（62），固定缸（62）的活塞杆前端设有夹片，夹片穿过第二溜管（2）与第一溜管（1）的外壁接触，用于固定第二溜管（2）。
7.根据权利要求6所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：固定缸（62）内设有复位弹簧，固定缸（62）的油口通过管路与进油管和第一回油管连接，进油管和回油管与换向电磁阀（624）连接，换向电磁阀（624）与供油管和第二回油管连接；在进油管上设有第一流量阀（622）和第一单向阀（623）；
在管路上设有压力传感器（621）；所述的换向电磁阀（624）有两位，每位均有连通通路和截止位，两位中的连通通路和截止位位置相反。
8.根据权利要求2所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：在第一溜管（1）上还设有石料检测装置（101），用于检测石料的装料高度；在第一溜管（1）上还设有GPS定位装置（103）；在第一溜管（1）的外壁还设有全站仪棱镜（102）。
9.根据权利要求1所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：沿着船体（3）的长度或宽度方向设置有轨道（31），运送小车（13）滑动安装在轨道（31）上，在轨道（31）两端的位置设有绞车（10），用于驱动运送小车（13）沿着轨道（31）滑动；与轨道（31）平行的设有第一输送带（12），在运送小车（13）上设有第二输送带（9），第二输送带（9）的入口端位于第一输送带（12）的下方，第二输送带（9）的出口端位于送料口（8）的上方。
10.根据权利要求1所述的一种浮式水下碎石基床整平船，其特征是：在船体（3）靠近四角的位置设有定位桩锁定装置（51），定位桩（5）穿过定位桩锁定装置（51）插入到水底；所述的定位桩锁定装置（51）内设有锁紧缸，锁紧缸与压紧块连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及水下工程施工领域，特别是一种浮式水下碎石基床整平船。
背景技术
沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。为避免基础局部高点，沉管底板受力均匀，底板和地基间设计高精度整平的碎石垫层作为基床，需整平精度很高的专用碎石垫层铺设船进行施工。
具有代表性的船舶是DEME公司集团旗下的动态定位直落管式抛石船“FLINTSTONE”，它是世界上最大的抛石船。该船采用DP\/DT动态定位，不需拖船协助，可在邻近平台结构500米范围内操作，作业水深可达2000m。其抛石管系统具有主动升降补偿ROV的测量系统，包括多波束、回声测深仪和联机处理系统，被认为是业内最先进。但是浮式动态抛石船的定位精度难以达到cm级，船舶行进方向和抛石管的横向移动很难准确形成如Z型垫层。通常仅适用于石油平台的防护、大型海上风电基础和海底电缆的抛石保护等对表层精度要求不高的项目，不适用于沉管基床铺设。
在韩国Busan-Geoje隧道施工中采用了更为先进的支撑平台式抛石整平船“KUS-ISLAND”[该整平船集成了碎石抛设、整平和检测功能，实质上融合支撑平台结构和带补偿装置的抛石管系统，并配套开发施工管理系统，平台式铺设船由于平台升离水面，作业时船体基本不受波、浪、流影响；在海况条件好时也可以漂浮状态整平，适应作业环境能力强。抛石管管理系统能准确检测并控制布料管出料口的高程和位置，整平精度高。“KUS-ISLAND”在釜山隧道实测铺设综合精度，累加高程和平整度，达到±40mm。该方法的缺点是造价极其昂贵，且桩腿需要插入隧道基床沟槽范围内，对地基有一定的破坏作用。
中国专利文献CN107489154A记载了一种深海基床整平施工方法，通过船体的移动实现抛石，存在的问题是，船体在移动过程中受到海浪的影响，施工精度不高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种浮式水下碎石基床整平船，能够替代传统施工装备，实现比现有技术更高效率，且更精确的施工，尤其是能够实现成“Z”字形铺设。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种浮式水下碎石基床整平船，包括船体，在船体周围设有多个可升降的定位桩，还设有运送小车，运送小车由驱动装置驱动沿着船体滑动，在运送小车上设有溜管，溜管的顶端设有送料口，溜管的底端靠近河底；
还设有至少一条为运送小车供料的输送带。
优选的方案中，所述的溜管为互相套接的第一溜管和第二溜管；
第一溜管与第二溜管可升降的连接，在第二溜管的底部设有出料口调节装置；
在船体上设有多个卷扬装置，卷扬装置的钢丝绳端头与第二溜管连接。
优选的方案中，所述的出料口调节装置中，出料口套筒与第二溜管活动套接，在第二溜管的外壁设有多个向外伸出的上固定架，出料口套筒的外壁相应设有多个向外伸出的下固定架，上固定架与下固定架之间设有倾角调节油缸；
出料口套筒上还设有第一倾角传感器。
优选的方案中，在下固定架的底部设有距离传感器，用于检测出料口套筒到基床底部的距离。
优选的方案中，倾角调节油缸两端的油口与倾角换向阀连接，倾角换向阀分别与进油管和回油管连接，进油管上设有第二流量阀和第二单向阀；
多个进油管与多位分配电磁阀连接，多位分配电磁阀与供油管连接；
供油管还与压力缓冲罐连接。
优选的方案中，在第二溜管上固设有伸缩固定装置，伸缩固定装置的固定支架与第二溜管固定连接，固定支架上固设有一个或多个固定缸，固定缸的活塞杆前端设有夹片，夹片穿过第二溜管与第一溜管的外壁接触，用于固定第二溜管。
优选的方案中，固定缸内设有复位弹簧，固定缸的油口通过管路与进油管和第一回油管连接，进油管和回油管与换向电磁阀连接，换向电磁阀与供油管和第二回油管连接；
在进油管上设有第一流量阀和第一单向阀；
在管路上设有压力传感器；
所述的换向电磁阀有两位，每位均有连通通路和截止位，两位中的连通通路和截止位位置相反。
优选的方案中，在第一溜管上还设有石料检测装置，用于检测石料的装料高度；
在第一溜管上还设有GPS定位装置；
在第一溜管的外壁还设有全站仪棱镜。
优选的方案中，沿着船体的长度或宽度方向设置有轨道，运送小车滑动安装在轨道上，在轨道两端的位置设有绞车，用于驱动运送小车沿着轨道滑动；
与轨道平行的设有第一输送带，在运送小车上设有第二输送带，第二输送带的入口端位于第一输送带的下方，第二输送带的出口端位于送料口的上方。
优选的方案中，在船体靠近四角的位置设有定位桩锁定装置，定位桩穿过定位桩锁定装置插入到水底；
所述的定位桩锁定装置内设有锁紧缸，锁紧缸与压紧块连接。
本实用新型提供的一种浮式水下碎石基床整平船，通过采用可移动的溜管，配合可升降的定位桩，能够实现高精度的施工，实现了一次驻位，溜管可多次来回抛洒石料；优选的方案中，通过采用的第一溜管与第二溜管套接的结构，配合伸缩固定装置，能够方便的调整整个溜管的长度，以精确控制碎石基床的厚度。溜管下端的设置的出料口调节装置，配合倾角传感器能够方便的调节出料口的角度，能够在溜管产生倾斜的情况下，调节出料口的角度，保证出料口与泥面齐平并且保证出料口与泥面的距离保持固定值，从而保证石料铺设的精度。移动的输送带喂料可实现连续喂料，保证石料可连续供应至料管内。溜管内设置有石料检测装置，保证石料的量一定，从而保证出料口的石料对地压力一致，可以保证石料铺设的精度。溜管可通过卷扬装置控制伸缩，随时可根据水深的变化进行调节。通过上述方法，本实用新型的装置能够连续的进行施工，提高了碎石基床的铺设速度，同时也提高了碎石基床的铺设精度，铺设的碎石基床的平整度误差能够控制在40mm内。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的整体结构主视示意图。
图2为本实用新型的整体结构俯视示意图。
图3为本实用新型的侧视结构还示意图。
图4为本实用新型中溜管和出料口调节装置的结构示意图。
图5为本实用新型中出料口调节装置的俯视图。
图6为本实用新型中伸缩固定装置的俯视图。
图7为本实用新型中固定缸的液压驱动结构示意图。
图8为本实用新型中固定缸的液压驱动结构示意图。
图中：第一溜管1，石料检测装置101，全站仪棱镜102，GPS定位装置103，第二溜管2，船体3，轨道31，驱动装置32，出料口调节装置4，上固定架41，倾角调节油缸42，倾角换向阀421，第二流量阀422，第二单向阀423，多位分配电磁阀424，压力缓冲罐425，下固定架43，距离传感器44，第一倾角传感器45，出料口套筒46，定位桩5，定位桩锁定装置51，伸缩固定装置6，固定支架61，固定缸62，压力传感器621，第一流量阀622，第一单向阀623，换向电磁阀624，碎石基床7，送料口8，第二输送带9，绞车10，卷扬装置的钢丝绳11，第一输送带12，运送小车13，卷扬装置14。
具体实施方式
如图1~3中，一种浮式水下碎石基床整平船，包括船体3，在船体3周围设有多个可升降的定位桩5，还设有运送小车13，运送小车13由驱动装置驱动沿着船体3滑动，在运送小车13上设有溜管，溜管的顶端设有送料口8，溜管的底端靠近河底；通过运送小车13的运动，带动溜管滑动，在一个施工段内，能够不移动船体，通过溜管的往复移动，实现碎石基床7的高效率和高精度铺设施工。
还设有至少一条为运送小车13供料的输送带。优选的，输送带为两条，能够实现连续的供料。
优选的方案如图1、4中，所述的溜管为互相套接的第一溜管1和第二溜管2；
第一溜管1与第二溜管2可升降的连接，在第二溜管2的底部设有出料口调节装置4；
在船体3上设有多个卷扬装置14，卷扬装置14的钢丝绳端头与第二溜管2连接。通过卷扬装置，能够方便的调节第二溜管2底部离泥地的高度。优选的，卷扬装置14设置在运送小车13上，随着溜管一起滑动。
优选的方案如图4、5中，所述的出料口调节装置4中，出料口套筒46与第二溜管2活动套接，在第二溜管2的外壁设有多个向外伸出的上固定架41，出料口套筒46的外壁相应设有多个向外伸出的下固定架43，上固定架41与下固定架43之间设有倾角调节油缸42；
优选的方案中，出料口套筒46上还设有第一倾角传感器45。根据第一倾角传感器45的反馈，调节出料口套筒46底部的倾斜角度，使调节出料口套筒46的底部与基床底部平行。
优选的方案中，在下固定架43的底部设有距离传感器44，用于检测出料口套筒46到基床底部的距离。本例中的上固定架41和下固定架43均为四个。相应的距离传感器44也为四个。本例中的距离传感器44采用超声或声呐传感器。由此方案，能够控制碎石基床7的平整度误差在40mm之内，本例中的超声或声呐传感器精度为2mm，满足监测的精度要求。
本实用新型中设有四个距离传感器44，通常在摊铺过程中，至少有一个距离传感器44会检测到泥地的距离，至少一个检测到碎石基床7的距离，在此状态下，对二者的数据求差，即可获得碎石基床7的摊铺高度数据，以通过控制倾角调节油缸42的伸缩进行微调。溜管通常采用“Z”字形行走方式，往复摊铺，在摊铺了至少一行碎石基床7后，此时，两个距离传感器44会检测到泥地的距离，对获得数据求差，即可得到出料口是否存在倾斜的数据，然后以第一倾角传感器45进一步验证，并通过控制倾角调节油缸42的伸缩进行微调。而另两个距离传感器44会检测到碎石基床7之间的距离，对获得数据求差，可判断是否需要启动整平操作，若是，则启动振动装置47对碎石基床7的表面进行整平，直至符合设计要求。
优选的方案如图8中，倾角调节油缸42两端的油口与倾角换向阀421连接，倾角换向阀421分别与进油管和回油管连接，进油管上设有第二流量阀422和第二单向阀423；
多个进油管与多位分配电磁阀424连接，多位分配电磁阀424与供油管连接；本例中，采用了一个多位分配电磁阀424控制四个倾角调节油缸42。以适应深水工况，减少管路。具体运行步骤是由多位分配电磁阀424的切换给四个倾角调节油缸42中的一个供油，通过倾角换向阀421的切换，控制倾角调节油缸42的活塞杆的伸缩动作。通过依次对四个倾角调节油缸42的调节，使出料口套筒46的底部与基床底部平行。然后再根据距离传感器44的反馈，配合卷扬装置14的动作将出料口套筒46的底部调节至适当的高度，以控制碎石基床7的厚度。
优选的方案中，在出料口套筒46的外壁设有振动装置。振动装置的结构为：出料口套筒46的外壁设有液压马达，液压马达与偏心块连接，以通过振动方式，更好的将碎石基床7整平，进一步优选的，振动装置在出料口套筒46的外壁沿着圆周相距90度布置，以通过控制实现圆形、椭圆形或直线振动，进一步提高整平效率。设置的振动装置47使碎石基床7的整平无需依赖溜管自身的刚度，尤其是溜管采用可伸缩的结构，且第一溜管1与第二溜管2之间具有较大间隙的工况下，本实用新型的方案具有更大的优势。
供油管还与压力缓冲罐425连接。由此方案，使输出的油压压力均衡。
优选的方案如图1、6中，在第二溜管2上固设有伸缩固定装置6，伸缩固定装置6的固定支架61与第二溜管2固定连接，固定支架61上固设有一个或多个固定缸62，固定缸62的活塞杆前端设有夹片，夹片穿过第二溜管2与第一溜管1的外壁接触，用于固定第二溜管2。由此结构，避免卷扬装置14持续持力，尤其是在深水工况中，避免了钢丝绳的弹性伸缩对第二溜管2高度位置的影响。
优选的方案如图7中，固定缸62内设有复位弹簧，固定缸62的油口通过管路与进油管和第一回油管连接，进油管和回油管与换向电磁阀624连接，换向电磁阀624与供油管和第二回油管连接；
在进油管上设有第一流量阀622和第一单向阀623；
在管路上设有压力传感器621；
所述的换向电磁阀624有两位，每位均有连通通路和截止位，两位中的连通通路和截止位位置相反。由此结构，通过换向电磁阀624的锁紧和松开，且油路简单，能够大幅减少管路，降低故障几率。
优选的方案中，在第一溜管1上还设有石料检测装置101，用于检测石料的装料高度；保证石料的量一定，从而保证出料口的石料对地压力一致，以保证石料铺设的精度。
在第一溜管1上还设有GPS定位装置103；由此方案，用于确定第一溜管1在水平面上的空间位置。
在第一溜管1的外壁还设有全站仪棱镜102。由此方案，用于以更高的精度确定第一溜管1的空间位置。
优选的方案中，沿着船体3的长度或宽度方向设置有轨道31，运送小车13滑动安装在轨道31上，在轨道31两端的位置设有绞车10，用于驱动运送小车13沿着轨道31滑动；
与轨道31平行的设有第一输送带12，在运送小车13上设有第二输送带9，第二输送带9的入口端位于第一输送带12的下方，第二输送带9的出口端位于送料口8的上方。在第一输送带12上设有随着第二输送带9移动出料斗，为第二输送带9供料。
优选的方案如图1~3中，在船体3靠近四角的位置设有定位桩锁定装置51，定位桩5穿过定位桩锁定装置51插入到水底的泥土中，起到稳固船体的作用；
所述的定位桩锁定装置51内设有锁紧缸，锁紧缸与压紧块连接。定位桩锁定装置51横截面为一环形的结构，在环形上设有开口，在开口的位置设有铰接的压紧块，锁紧缸一端与压紧块铰接，另一端与环形结构连接，通过锁紧缸的活塞杆的伸缩将第一溜管1松开或压紧。
船体通过绞车移动至设计位置，将定位桩5下放插入泥土中，定位桩锁定装置51将定位桩5锁定，定位桩提高施工过程中船体的稳定性，能够抵抗水流力、溜管刮铲所带来的水平力，同时提供部分支撑力可以让船体的吃水深度保持一定，不受载荷，即运送小车13和溜管的移动带来的变化。
利用GPS\/北斗系统定位溜管在水平面的位置，让溜管准确到起始抛石位置，通过控制倾角调节油缸42的伸缩调整溜管最下端出料口的水平度，通过卷扬装置14带动第二溜管2的升降，以保障出料口的标高是准确的，出料口是水平的。位置确定后，启动伸缩固定装置6将第二溜管2固定。启动第一输送带12和第二输送带9，往溜管内灌入一定的石料，当石料达到设定的高度时，开启绞车10驱动运送小车13，带动溜管沿船体3的一侧滑动，使石料从溜管下方缓慢流出，形成碎石垄带，即碎石基床7。同时施工过程中通过石料检测装置101，若发现溜管内石料过少，及时进行自动补充石料。当前一条碎石带铺设完毕后，四条定位桩5全部升起，通过锚缆或者拖轮移动船舶，船舶保持平稳的移动，船舶移动并定位好后，进行下一条碎石基床7的铺设。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920070856.4
申请日:2019-01-16
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:CN209555932U
授权时间:20191029
主分类号:E02D 15/10
专利分类号:E02D15/10;B63B35/00
范畴分类:36E;36B;
申请人:中交第二航务工程局有限公司
第一申请人:中交第二航务工程局有限公司
申请人地址:430048 湖北省武汉市金银湖区东西湖路11号
发明人:王建平;杨秀礼;翟世鸿;华晓涛;徐杰;程茂林;刘修成;吴中正;夏昊;孟奎;朱明清;冯先导;王聪
第一发明人:王建平
当前权利人:中交第二航务工程局有限公司
代理人:彭永念
代理机构:42244
代理机构编号:武汉维盾知识产权代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计