一种锚艇辅助顶推单边横移施工系统及其施工方法与流程

本发明涉及水运工程技术领域，更具体地，涉及一种锚艇辅助顶推单边横移施工系统及其施工方法。

背景技术：

随着施工技术的提升，绞吸船更多地面对软岩或珊瑚礁等土质，尽管这几年有大型或特型绞吸船以适应开挖软岩和珊瑚礁而设计，但大量的绞吸船仍是原经济型通用型绞吸船，比如ihc的7025系列绞吸船。因工期紧张，仅有的几艘几艘特型船舶，施工能力不能满足工程需要，因此，需要挖掘通用型绞吸船的潜力。

通用型绞吸船主要开挖淤泥、粘土、砂等土质，所设计的配套横移锚和横移绞车的功率、拉力阈值等都是以适应常规施工而设定，在开挖软岩或珊瑚礁、以及其他硬底质时，因为锚具无法形成足够的锚抓力，锚阻力无法抵抗横移绞车拉力，从而形成走锚，进而，造成绞刀头对被挖岩土的压力不足，降低挖掘能力。由于频繁调整和补抛横移锚浪费时间，同时锚拉力不足绞刀容易滚刀和跳动，甚至在特殊情况下横移锚因为地理条件限制无法抛锚。

技术实现要素：

本发明提供一种锚艇辅助顶推单边横移施工系统及其施工方法，以解决上现有绞吸船在挖掘过程中容易发生走锚现象所导致的挖掘能力差的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种锚艇辅助顶推单边横移施工系统，包括主动横移装置和辅助横移装置，所述主动横移装置包括绞吸船、挖泥桥架、和两个横移绞车，所述挖泥桥架装设在所述绞吸船上，所述横移绞车装设在所述挖泥桥架上，并在所述挖泥桥架上设有绞刀头、穿线孔和两个横移锚，两个所述横移锚通过横移钢丝与所述横移绞车相连，且所述横移钢丝活动式穿过所述穿线孔，所述辅助横移装置包括锚艇，所述锚艇设置于所述的绞吸船一侧。

在上述方案基础上优选，所述穿线孔内设有滑轮，所述横移钢丝通过所述滑轮固定在所述绞刀头上，且所述绞刀头上装设有绞刀。

在上述方案基础上优选，所述锚艇用于施加作用力与所述绞吸船上，以改变所述绞刀的切削作用力。

本发明还提供了一种锚艇辅助顶推单边横移施工方法，包括以下步骤：

s1.向左右两侧抛出横移锚，使所述两个横移锚分别固定在绞吸船的两侧，调整绞刀至泥面，固定所述绞吸船；

s2.调整绞吸船的绞刀至其中一侧的待挖边界线位置，驱动锚艇至绞吸船的外侧面对绞吸船施加作用力。

在上述方案基础上优选，所述步骤s1中向两侧抛出横移锚的具体步骤为：

s11.根据风向，确定抛出横移锚的先后顺序；

s12.调整锚杆与绞吸船的船身呈145°～150°或35°～30°时，将其中一个横移锚下放至海底，收紧横移钢丝调试横移锚的抓系留力，并使横移绞吸船的液压压力达到100kg/cm²；

s13.松放横移钢丝，执行步骤s12，进行抛投另一个横移锚。

在上述方案基础上优选，所述步骤s2中驱动锚艇至绞吸船的外侧面对绞吸船施加作用力具体步骤为：在绞刀进行挖掘过程中，根据横移绞吸船的压力值，调整锚艇对绞吸船施加作用力大小。

本发明的锚艇辅助顶推单边横移施工系统，通过在绞吸船的一侧增设锚艇，通过锚艇施加作用力在绞吸船上，从而增加绞刀对岩土的压力，以改变绞刀上的切削作用力大小，提高挖掘效果，发挥出绞吸船的最大开挖能力。

附图说明

图1为本发明的绞刀横移拉力形成原理的原理图；

图2为本发明的锚艇辅助顶推单边横移施工系统的受力分析图；

图3为本发明的锚艇辅助顶推单边横移施工系统的第一种状态图；

图4为本发明的锚艇辅助顶推单边横移施工系统的第二种状态图；

图5为本发明的锚艇辅助顶推单边横移施工方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

需要说明的是，本发明的一种锚艇辅助顶推单边横移施工系统，是根据绞刀横移拉力形成原理进行设计的。其中，绞刀横移拉力形成原理如图1所示，具体是：绞吸船绞刀的横移主要通过布设在施工轴线两侧的横移锚牵引摆动，横移锚在自身重力和锚缆的拉力作用下，锚爪滑动过程中嵌入接触岩土中，形成抗滑动的阻力，当阻力大于横移锚缆的牵引力时，牵引力和阻力合成的横移拉力拉着绞刀移动，其中，图中的f1为阻力，f2为牵引力，f合为横移拉力。锚阻力越大则可提供的横移拉力越大，同样结构重量的锚具形成的阻力同接触的土质有关，淤泥粘土等易于嵌入的土质形成阻力大，坚硬光滑的岩石、珊瑚底质因嵌入深度不够所以形成阻力小。

故根据上述绞刀横移拉力形成原理，本发明的一种锚艇辅助顶推单边横移施工系统，包括主动横移装置和辅助横移装置，主动横移装置包括绞吸船、挖泥桥架和两个横移绞车，挖泥桥架装设在绞吸船上，横移绞车装设在挖泥桥架上，并在挖泥桥架上设有绞刀头、穿线孔和两个横移锚，两个横移锚通过横移钢丝与横移绞车相连，且横移钢丝活动式穿过穿线孔，辅助横移装置包括锚艇，锚艇设置于绞吸船一侧。

使用时，首先通过将横移锚抛投至海底固定，然后驱动绞吸船运动，从而使得绞刀对海底待挖区进行挖掘，如图3所示。当绞刀难以切削岩土或切削效果差，导致绞吸船横移速度明显下降或者不足时，调整锚艇对绞吸船的侧面施加作用力，绞吸船收到侧向顶推作用力时，从而以增加绞刀的切割作用力，如图4所示。

其受力原理图，请参阅图2所示，由于绞刀刀头在横移过程中，绞刀齿尖在微观上是沿着以绞刀轴线为中心的圆弧运动，对岩土形成切线方向的作用力f绞，横移拉力作用下对岩土形成沿着拉力方向的压力f拉，两个力合成绞刀齿对岩土的切削力f切1。本发明为了提高切削力，在横移拉力和绞刀功率无法提高的情况下，通过锚艇在横移方向的背面顶推绞吸船，推力通过绞吸船船身传导到绞刀头，增大对岩土的压力f拉和f顶，从而形成更大的切削力f切2。

进一步的，本发明的穿线孔内设有滑轮，横移钢丝通过滑轮固定在绞刀上，且锚艇用于施加作用力与绞吸船上，以改变绞刀的切削作用力。

请参阅图5所示，本发明还提供了一种锚艇辅助顶推单边横移施工方法，包括以下步骤：

s1.向左右两侧抛出横移锚，使两个横移锚分别固定在绞吸船的两侧，调整绞刀至泥面，固定绞吸船；

s2.调整绞吸船的绞刀至其中一侧的待挖边界线位置，驱动锚艇至绞吸船的外侧面对绞吸船施加作用力。

其中，本发明的步骤s1中向两侧抛出横移锚的具体步骤为：

s11.根据风向，确定抛出横移锚的先后顺序；

s12.调整锚杆与绞吸船的船身呈145°～150°或35°～30°时，将其中一个横移锚下放至海底，收紧横移钢丝调试横移锚的抓系留力，并使横移绞吸船的液压压力达到100kg/cm²；

s13.松放横移钢丝，执行步骤s12，进行抛投另一个横移锚。

其中，本发明的步骤s2中驱动锚艇至绞吸船的外侧面对绞吸船施加作用力具体步骤为：在绞刀进行挖掘过程中，根据横移绞吸船的压力值，调整锚艇对绞吸船施加作用力大小。

需要说明的是，本发明所提供了一种锚艇辅助顶推单边横移施工方法，是基于绞吸船定位准确，且设备平面定位设备和挖泥机刀具校准后进行的。

其中，本发明的绞吸船的平面定位是采用dpgs定位系统，利用安装在船舶驾驶楼顶部的dgps和设置在船舶驾驶楼内的电子罗经仪进行平面控制。另外，利用船舶配套的计算机辅助施工决策系统，可实时电脑屏幕显示并监测船体平面位置。

而对于挖泥机具绞刀的矫正采用钢尺实测的方式校准，因此在施工前，应组织对绞刀头进行深度校准，具体步骤分4步：

1)提高桥梁至同前甲板平齐，记录施工辅助决策系统显示桥梁角度和高度。

2)将桥梁下放一定角度，同时记录系统显示的桥梁角度和绞刀深度，并通过人工用钢丝绳实测绞刀深度，记录数个不同角度的比较数值。

3)对比对结果进行校正，调整系统校正施工辅助系统计算结果。

4)重复步骤2)和3)，直至校准完毕。

本发明的锚艇辅助顶推单边横移施工系统，通过在绞吸船的一侧增设锚艇，通过锚艇施加作用力在绞吸船上，从而增加绞刀对岩土的压力，以改变绞刀上的切削作用力大小，提高挖掘效果，发挥出绞吸船的最大开挖能力。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。