碎石基床清淤装置及清淤方法与流程

本发明属于深水基床施工技术领域，尤其涉及一种碎石基床清淤装置及清淤方法。

背景技术：

在沉管隧道施工中，为了使隧道基槽底面平整，通常需要进行基础处理。目前，常用的基础处理方法有先铺法和后填法两大类。先铺法指在沉放沉管之前先铺设碎石基床，相比于后填法，先铺法具有工后沉降小、施工效率高等优点。然而，采用先铺法施工时，由于水域中含沙量较多，且基床原泥面存在一定厚度的淤泥，随着水流的扰动会引发回淤问题，影响正常施工，因而，先铺法施工时需要清除碎石基床表面的超标淤泥。

目前，常用的水下清淤装置有耙吸船、连续行走式漂浮清淤装置、盖章式间歇清淤装置和气举式清淤装置等。然而，采用这些现有清淤装置清理碎石基床表面的淤泥，仍存在一些不足。例如：(1)采用耙吸船清淤，由于其吸泥部件会翻动基床，会直接损坏已铺设的碎石基床；(2)采用行走式清淤装置会对碎石基床造成局部破坏；(3)采用盖章式清淤装置会使碎石基床表面出现局部的压痕；(4)采用气举式清淤装置，其清淤时吸泥部件无需与基床相接触，虽然不会破坏碎石基床，但其清淤效果差、控制困难，无法对碎石基床表面的超标淤泥完全清除。

因此，如何在不破坏碎石基床的前提下，完全清除碎石基床表面的淤泥，是当前急需解决的一项技术问题。

技术实现要素：

本发明针对上述的现有清淤装置破坏碎石基床或清淤不彻底的技术问题，提出一种碎石基床清淤装置及清淤方法，能够在不扰动碎石基床的情况下，快速完全地清除碎石基床表面的淤泥。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提出一种碎石基床清淤装置，安装于清淤船，包括清淤吸头和用于移动所述清淤吸头的移动单元；所述清淤吸头包括吸头本体和由软质材料制成的若干吸管，所述吸管设置于所述吸头本体的底部以接触碎石基床表面；所述移动单元安装于所述清淤船，包括用于下放所述清淤吸头的下放件，所述下放件与所述清淤吸头固定连接，并可相对于所述清淤船升降。

作为优选，所述清淤吸头还包括用于扬起碎石基床表面淤泥的清扫组件，所述清扫组件与所述吸头本体固定连接。

作为优选，所述清扫组件包括可滚动的滚筒和设置于所述滚筒外周的若干毛刷。

作为优选，所述移动单元还包括用于移动所述清淤吸头的移动组件，所述移动组件包括设置于所述清淤船的轨道，以及可沿所述轨道行走的台车，所述台车与所述下放件活动连接。

作为优选，所述碎石基床清淤装置进一步还包括控制单元，所述控制单元包括用于测量所述清淤吸头高程的高度计和用于控制所述移动单元的移动位移的控制器。

作为优选，所述高度计安装于所述清淤吸头，所述控制器分别与所述高度计和所述移动单元电连接，以接收所述高度计测量的高程信息并控制所述移动单元的移动。

本发明还提出一种利用上述任一项技术方案所述的碎石基床清淤装置的清淤方法，包括如下步骤：

行驶清淤船至碎石基床上方，抛锚驻位，对清淤船进行定位，测量碎石基床上淤泥表面和底面高程，计算淤泥厚度；

利用上述任一项技术方案所述的碎石基床清淤装置清除淤泥；

移动所述清淤船以带动所述碎石基床清淤装置移动，完成预定区域的清淤工作。

作为优选，利用上述任一项技术方案所述的碎石基床清淤装置清除淤泥的具体步骤为：通过所述下放件下放所述清淤吸头，直至所述吸管接触所述碎石基床表面，利用所述吸管的吸力清除淤泥。

作为优选，下放所述清淤吸头时，通过所述高度计测量所述清淤吸头的实时高程，通过所述控制器接收所述高度计测量的高程信息并控制所述下放件的移动位移。

作为优选，在移动所述清淤船前还包括沿设置于所述清淤船的所述轨道移动所述台车，进而带动所述清淤吸头移动。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明提供的碎石基床清淤装置采用软质材料制作吸管，在吸管与碎石基床表面接触时，能够有效防止碎石基床表面被破坏，而且软质材料制作的吸管可弯曲以适用于凹凸不平的碎石基床表面，清淤无死角，清淤更完全；

2、根据本发明的某些实施例，通过设置清扫组件将碎石基床表面淤泥扬起，便于吸管吸入淤泥，有利于提高清淤效率，并且有利于节约能源，可适用于淤泥淤积较厚的施工工况；

3、根据本发明的某些实施例，通过设置移动组件可实现在清淤船的一次移船驻位中完成一段距离的清淤作业，避免了清淤船船位的频繁移动，提高了清淤效率，缩短了施工周期；

4、根据本发明的某些实施例，通过设置控制单元能够精确移动清淤吸头，有利于精确控制清淤施工操作，提高清淤施工效率；

5、本发明提供的清淤方法能够在不扰动碎石基床的情况下，快速完全地清除碎石基床表面的淤泥，操作简单，而且清淤操作可精确控制，清淤效率高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的碎石基床清淤装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的清淤吸头的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的带有清扫组件的清淤吸头的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的移动单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的碎石基床清淤装置的使用状态图；

以上各图中：1、清淤船；2、清淤吸头；21、吸头本体；211、吸泥腔室；212、排泥口；22、吸管；3、移动单元；31、下放件；32、移动组件；321、轨道；322、台车；4、高度计；5、控制器；6、吸泥泵；7、输泥管道；8、清扫组件；81、滚筒；82、毛刷；9、碎石基床。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。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。

如图1所示，本发明涉及一种碎石基床清淤装置，安装于清淤船1，包括清淤吸头2和用于移动清淤吸头2的移动单元3；清淤吸头2包括吸头本体21和由软质材料制成的若干吸管22，吸管22设置于吸头本体21的底部以接触碎石基床表面；移动单元3安装于清淤船1，包括用于下放清淤吸头2的下放件31，下放件31与清淤吸头2固定连接，并可相对于清淤船1升降。

如图2所示，该装置中的清淤吸头2用于与碎石基床表面接触以清除淤泥，需要说明的是，在本实施例中，吸管22竖直设置于吸头本体21的底部，且若干吸管22成排设置。这样的设置方式使吸管22与碎石基床的接触点在同一直线上，进而通过移动吸头本体21带动若干吸管22同步移动，可形成一个清淤面，清淤更完全，清淤效果更好。还需要说明的是，本发明采用软质材料制作吸管22，在吸管22与碎石基床表面接触时，能够有效防止碎石基床表面被破坏，而且软质材料制作的吸管22可弯曲以适用于凹凸不平的碎石基床表面，清淤无死角。可以理解的是，吸管22可采用橡胶、乳胶、软质塑料或本领域常用的其他软质材料制作，只要保证吸管22可弯曲且不会破坏碎石基床即可。

继续参见图2，吸头本体21为中空结构，其内部形成有吸泥腔室211，吸管22与吸泥腔室211相连通；吸头本体21还设有排泥口212，排泥口212与吸泥腔室211相连通。这种结构的吸头本体21通过设置的吸泥腔室211将若干吸管22清除的淤泥汇集在一起进而排出，有利于集中处理淤泥。在本实施例中，吸头本体21具体为一两端封闭的中空管，中空管水平设置，吸管22和排泥口212相对设置于中空管的侧壁。这种中空管状的吸泥本体结构简单，体积小，便于移动。可以理解的是，本发明中的吸头本体21并不局限于本实施例中的中空管，本领域技术人员还可以采用中空柱状、中空饼状或其他中空结构的吸头本体21。

进一步的，如图3所示，在本发明的另一具体实施例中，清淤吸头2还包括用于扬起碎石基床表面淤泥的清扫组件8，清扫组件8与吸头本体21固定连接，通过清扫组件8将碎石基床表面淤泥扬起，便于吸管22吸入淤泥，有利于提高清淤效率，并且有利于节约能源，可适用于淤泥淤积较厚的施工工况。需要说明的是，清淤时，需要保证清扫组件8先扫过碎石基床，吸管22随后接触清扫组件8扫过的部分碎石基床表面，即保证清扫组件8位于清淤吸头2水平移动方向的前方。

继续参见图3，清扫组件8具体包括可滚动的滚筒81和设置于滚筒81外周的若干毛刷82，通过滚筒81的滚动带动毛刷82清扫碎石基床表面，以使淤泥扬起。需要说明的是，本实施例中滚筒81的滚动可采用电动或气动驱动。这种滚筒81和毛刷82相配合的清扫组件8结构简单，清扫力度温和，不会破坏碎石基床，且清扫效率高。可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他结构的清扫组件8，例如：吹气式清扫组件8，只要能够保证在不破坏碎石基床的前提下将碎石基床表面淤泥扬起即可。

参见图4，图4为移动单元3的结构示意图。如图4所示，该装置中的下放件31具体为一种绗架，需要说明的是，下放件31的升降方式可采用本领域常用的升降方式，例如：采用卷扬机拉动下放件31升降，或者采用齿轮齿条相配合的升降方式，由于上述升降方式均为本领域的常规技术手段，因此此处不做赘述。

进一步的，继续参见图4，移动单元3还包括用于移动清淤吸头2的移动组件32，移动组件32包括设置于清淤船1的轨道321，以及可沿轨道321行走的台车322，台车322与下放件31活动连接。需要说明的是，台车322与下放件31的连接需要保证不影响下放件31的升降，如图4所示，下放件31套接于台车322内，并可相对于台车322升降。清淤时，沿轨道321移动台车322，进而带动与台车322相连的下放件31和清淤吸头2水平移动，即可实现在清淤船1的一次移船驻位中完成一段距离的清淤作业，避免了清淤船1船位的频繁移动，提高了清淤效率，缩短了施工周期。

如图1所示，该装置进一步还包括控制单元，所述控制单元包括用于测量清淤吸头2高程的高度计4和用于控制移动单元3的移动位移的控制器5。具体的，高度计4安装于清淤吸头2，控制器5分别与高度计4和移动单元3电连接，以接收高度计4测量的高程信息并控制移动单元3的移动。通过高度计4实时测量清淤吸头2的高程，并通过控制器5控制移动单元3的移动，能够精确移动清淤吸头2，有利于精确控制清淤施工操作，提高清淤施工效率。需要说明的是，在本实施例中，控制器5控制的移动单元3具体为下放件31或台车322。

此外，还需要说明的是，该装置进一步还包括用于提供吸力的吸泥泵6，以及连接于吸泥泵6与清淤吸头2之间的输泥管道7。清淤时，通过吸泥泵6提供吸力，使碎石基床表面的淤泥由清淤吸头2吸入，经输泥管道7排出。

为了使本发明的碎石基床清淤装置更加清楚，下面对本发明碎石基床清淤装置的工作过程说明如下：

如图5所示，首先通过下放件31下放清淤吸头2，使清淤吸头2的软质吸管22接触碎石基床9的表面，开启吸泥泵6，将碎石基床9表面的淤泥由清淤吸头2吸入，经输泥管道7排出，完成清淤工作。在清淤时，可通过清扫组件8将碎石基床9表面淤泥扬起，以便于吸管22吸入淤泥。此外，还可沿设置于清淤船1的轨道321移动台车322，进而带动与台车322相连的下放件31和清淤吸头2水平移动，完成一段距离的清淤作业。

本发明提供的碎石基床清淤装置采用软质材料制作吸管22，在吸管22与碎石基床表面接触时，能够有效防止碎石基床表面被破坏，而且软质材料制作的吸管22可弯曲以适用于凹凸不平的碎石基床表面，清淤无死角，清淤更完全。

本发明还提供了一种利用上述任一项实施例的碎石基床清淤装置的清淤方法，包括如下步骤：

s1：行驶清淤船1至碎石基床上方，抛锚驻位，对清淤船1进行定位，测量碎石基床上淤泥表面和底面高程，计算淤泥厚度。

在本步骤中，需要说明的是，清淤船1的定位可通过gps定位系统进行。此外，淤泥表面和底面高程可采用潜水员探摸法或专利cn104652397a公开的一种深水基槽回淤监测方法进行测量。上述淤泥表面和底面高程的测量方法均为现有技术，此处不再赘述。

s2：利用上述任一项实施例所述的碎石基床清淤装置清除淤泥。

在本步骤中，利用上述任一项实施例所述的碎石基床清淤装置清除淤泥的具体步骤为：通过下放件31下放清淤吸头2，直至吸管22接触碎石基床表面，利用吸管22的吸力清除淤泥。需要说明的是，在清除淤泥时，可通过清扫组件8将碎石基床表面的淤泥扬起，以便于吸管22吸入淤泥。进一步的，下放清淤吸头2时，通过高度计4测量清淤吸头2的实时高程，通过控制器5接收高度计4测量的高程信息并控制下放件31的移动位移，以精确下放清淤吸头2。

s3：移动清淤船1以带动碎石基床清淤装置移动，完成预定区域的清淤工作。

在本步骤中，需要说明的是，清淤船1的移动可通过清淤船1自航、绞缆、拖船拖动等移动方式中的任意一种移动方式或多种移动方式组合进行。进一步的，为了减少清淤船1的移动次数，在移动清淤船1前还包括沿设置于清淤船1的轨道321移动台车322，进而带动清淤吸头2移动，实现了在清淤船1的一次移船驻位中完成一段距离的清淤作业，避免了清淤船1船位的频繁移动，提高了清淤效率，缩短了施工周期。需要说明的是，在移动台车322进而带动清淤吸头2移动时，可通过控制器5控制台车322的移动位移，以精确移动清淤吸头2。

本发明提供的清淤方法能够在不扰动碎石基床的情况下，快速完全地清除碎石基床表面的淤泥，操作简单，而且清淤操作可精确控制，清淤效率高。