跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船的制作方法

1.本发明涉及桥墩防冲刷施工领域，尤其涉及跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船。


背景技术：

2.桥墩冲刷指的是由于桥墩的阻碍，水流在桥墩周围产生强烈涡流而引起的冲刷，桥墩冲刷直接威胁着墩台基础的安全。受桥下净空高度及桥墩跨度影响，传统的水下抛石方法及抛石设备并不适用于桥墩冲刷内部袋装碎石抛填作业。
3.有鉴于此，有必要对现有技术中的水下抛石设备予以改进，以解决桥墩冲刷问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船，
5.实现本发明目的的技术方案如下：
6.跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船，包括：施工船本体、抛石机构、抛填袋装碎石机构和抛填袋装混凝土机构；所述抛石机构、所述抛填袋装碎石机构和所述抛填袋装混凝土机构均设置在所述施工船本体的船表面；
7.所述抛石机构位于所述施工船本体的尾部，所述抛石机构抛填抛石棱体，抛石棱体位于桩群两端；
8.所述抛填袋装碎石机构和所述抛填袋装混凝土机构共用一套斜向溜筒抛石装置；
9.所述抛填袋装碎石机构将袋装碎石通过所述斜向溜筒抛石装置抛填在抛石棱体之间，所述抛填袋装混凝土机构将袋装混凝土通过所述斜向溜筒抛石装置抛填在抛石棱体之间，并且袋装混凝土位于袋装碎石上表面。
10.墩群防冲刷保护的垂向布置自上而下依次为厚1～2m的袋装砼干混料、厚2m～3m的袋装碎石，总厚度4m～5m。袋装砼干混料主要防止表面冲刷，袋装碎石作为反滤层，防止原冲刷坑底的淤泥及粉土底质受紊流作用而被淘刷。
11.作为本发明的进一步改进，袋装混凝土的上表面低于抛石棱体的上表面。
12.作为本发明的进一步改进，所述抛填袋装碎石机构包括：设置在施工船本体上的堆石模块、石料打包模块、袋装石料运输模块和斜向溜筒抛石装置；
13.所述堆石模块和所述石料打包模块沿所述施工船本体的宽度方向设置，所述混凝土搅拌打包模块、所述袋装石料运输模块和所述斜向溜筒抛石装置沿所述施工船本体的长度方向依次设置。
14.作为本发明的进一步改进，所述抛填袋装混凝土机构包括：设置在施工船本体上的堆料模块、混凝土搅拌打包模块、袋装混凝土运输模块和斜向溜筒抛石装置；
15.所述堆料模块和所述混凝土搅拌打包模块沿所述施工船本体的宽度方向设置，所述混凝土搅拌打包模块、所述袋装混凝土运输模块和所述斜向溜筒抛石装置沿所述施工船本体的长度方向依次设置。
16.作为本发明的进一步改进，所述堆料模块的周围设置有储藏室，所述堆料模块的大部分物料位于储藏室内部。
17.作为本发明的进一步改进，储藏室内划分成多个空间，每个空间存储至少一种物料。
18.作为本发明的进一步改进，所述斜向溜筒抛石装置靠近所述施工船本体沿宽度方向的一侧设置；
19.所述施工船本体的旁侧为桩群，所述斜向溜筒抛石装置的溜筒跨过所述施工船本体侧壁插入桩群内部。
20.本发明的施工船本体设置斜向溜筒抛石装置，斜向溜筒抛石装置具备伸缩、上下变幅、左右角度调节及横移功能，并在其头部安装测深系统可以实时监测抛填标高。施工作业时通过施工船本体前后行走、斜向溜筒抛石装置的溜筒旋转上下变幅等动作，使溜筒插入桩群内部进行抛填作业。
21.作为本发明的进一步改进，所述斜向溜筒抛石船包括溜筒、支撑件、旋转机构和上下变幅机构；
22.支撑件固定于所述施工船本体，旋转机构设置在溜筒和支撑件之间，上下变幅机构设置于溜筒的相邻两截筒体之间。
23.作为本发明的进一步改进，所述混凝土搅拌打包模块包括搅拌机、打包机和混凝土传送带，混凝土传送带设置在打包机和搅拌机之间。
24.作为本发明的进一步改进，搅拌机的出料口下沉至所述施工船本体的船面以下，混凝土传送带的一端位于搅拌机的出料口下方、另一端从船面以下延伸至船面以上直至与打包机的入料口接触；
25.袋装混凝土运输模块的一端位于打包机的出料口。
26.作为本发明的进一步改进，所述堆料模块、所述混凝土搅拌打包模块和所述袋装混凝土运输模块均以可拆卸方式安装于所述施工船本体。
27.作为本发明的进一步改进，所述抛填袋装碎石机构的堆石模块和所述抛填袋装混凝土机构的堆料模块并行设置；
28.所述抛填袋装碎石机构的石料打包模块与所述抛填袋装混凝土机构的混凝土搅拌打包模块并行设置；
29.所述袋装石料运输模块与所述袋装混凝土运输模块合并成一条袋装料输送线。
30.作为本发明的进一步改进，所述抛填袋装碎石机构包括抛填袋装碎石系统；抛填袋装碎石系统包括堆石下料阀开口控制单元、石料打包口封装深度单元、石料输送调控单元、斜向溜筒调控单元和水深监测单元；
31.水深监测单元与堆石下料阀开口控制单元、石料打包口封装深度单元、石料输送调控单元和斜向溜筒调控单元均连通，水深监测单元监测到桥墩周围对应斜向溜筒抛石装置位置的水深，水深监测单元将水深发送至堆石下料阀开口控制单元、石料打包口封装深度单元、石料输送调控单元和斜向溜筒调控单元；
32.堆石下料阀开口控制单元根据水深控制堆石模块中堆石下料阀的开口大小，进而控制下料速度；石料打包口封装深度单元根据袋装碎石设计标高及袋装碎石实际高度控制石料打包模块的高度大小；石料输送调控单元根据水深和袋装碎石实际高度控制袋装石料
运输模块的传送速度；斜向溜筒调控单元根据水深、溜筒收缩拉力值和溜筒角度控制值确定斜向溜筒抛石装置的伸缩、上下、旋转或前进后退。
33.作为本发明的进一步改进，溜筒调控单元匹配溜筒长度和拉力关系包括：
34.在溜筒全部收缩的状态下，钢丝绳拉力曲线曲率最小；
35.在溜筒旋转角度45
°
以后，拉力曲线趋向于水平，溜筒伸长一节时拉力陡增，曲率较大；
36.在溜筒旋转角度45
°
时，拉力为135t拉力，远高于斜向溜筒抛石装置的单节溜筒71t拉力；
37.斜向溜筒抛石装置的三节溜筒均伸至最长状态拉力相对更大，在溜筒旋转角度超过21
°
时，拉力为113t拉力。
38.作为本发明的进一步改进，在抛填袋装碎石工况和抛填袋装混凝土工况，所述斜向溜筒抛石装置的伸长节数、角度及拉力匹配关系包括：
39.斜向溜筒抛石装置抛填袋装碎石时，溜筒收缩状态下，钢丝绳拉力曲线曲率最小；
40.在溜筒旋转角度45
°
以后，拉力曲线趋向于水平，溜筒伸长一节时拉力陡增，曲率较大；
41.在溜筒旋转角度45
°
时，拉力为135t拉力，远高于斜向溜筒抛石装置的单节溜筒71t拉力；
42.斜向溜筒抛石装置的三节溜筒均伸至最长状态拉力相对更大，在溜筒旋转角度超过21
°
时，拉力为113t拉力。
43.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
44.1、本发明把抛石溜筒船及配合运输船合二为一，实现一条集堆料、搅拌混凝土、打包、斜溜筒抛石为一体的大型多功能斜向溜筒、拌和多功能船。本发明可以省去一条配合的供料船，同时单船进出桥墩间更为灵活。可同化工艺、提高工效。
45.2、本发明的墩群防冲刷保护的垂向布置自上而下依次为厚1～2m的袋装砼干混料、厚2m～3m的袋装碎石，总厚度4m～5m。袋装砼干混料主要防止表面冲刷，袋装碎石作为反滤层，防止原冲刷坑底的淤泥及粉土底质受紊流作用而被淘刷。
附图说明
46.图1为本发明提供的跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船原理框图；
47.图2为本发明提供的跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船结构示意图一；
48.图3为本发明提供的跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船结构示意图二；
49.图4为本发明提供的跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船结构示意图三；
50.图5为本发明提供的跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船结构示意图四；
51.图6为本发明提供的袋装动力机构示意图；
52.图中，1-施工船本体；2-堆石模块；3-石料打包模块；4-袋装石料运输模块；5-斜向溜筒抛石装置；6-堆料模块；7-混凝土搅拌打包模块；8-袋装混凝土运输模块；9-袋装动力机构。
具体实施方式
53.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
54.在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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创造和简化描述，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创造的限制。
55.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
56.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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
57.请参阅图1至图6，本发明提供了跨海大桥桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船，包括：施工船本体1、抛石机构、抛填袋装碎石机构和抛填袋装混凝土机构；抛石机构、抛填袋装碎石机构和抛填袋装混凝土机构均设置在施工船本体1的船表面；抛石机构位于施工船本体1的尾部，抛石机构抛填抛石棱体，抛石棱体位于桩群两端；抛填袋装碎石机构和抛填袋装混凝土机构共用一套斜向溜筒抛石装置5；抛填袋装碎石机构将袋装碎石通过斜向溜筒抛石装置5抛填在抛石棱体之间，抛填袋装混凝土机构将袋装混凝土通过斜向溜筒抛石装置5抛填在抛石棱体之间，并且袋装混凝土位于袋装碎石上表面。
58.墩群防冲刷保护的垂向布置自上而下依次为厚1～2m的袋装砼干混料、厚2m～3m的袋装碎石，总厚度4m～5m。袋装砼干混料主要防止表面冲刷，袋装碎石作为反滤层，防止原冲刷坑底的淤泥及粉土底质受紊流作用而被淘刷。
59.优选袋装混凝土的上表面低于抛石棱体的上表面。
60.请继续参阅图1至图6，优选抛填袋装碎石机构包括：设置在施工船本体1上的堆石模块2、石料打包模块3、袋装石料运输模块4和斜向溜筒抛石装置5；堆石模块2和石料打包模块3沿施工船本体1的宽度方向设置，混凝土搅拌打包模块7、袋装石料运输模块4和斜向溜筒抛石装置5沿施工船本体1的长度方向依次设置。
61.请继续参阅图1至图6，优选抛填袋装混凝土机构包括：设置在施工船本体1上的堆料模块6、混凝土搅拌打包模块7、袋装混凝土运输模块8和斜向溜筒抛石装置5；堆料模块6和混凝土搅拌打包模块7沿施工船本体1 的宽度方向设置，混凝土搅拌打包模块7、袋装混
凝土运输模块8和斜向溜筒抛石装置5沿施工船本体1的长度方向依次设置。
62.请继续参阅图1至图6，优选堆料模块6的周围设置有储藏室，堆料模块6的大部分物料位于储藏室内部。
63.优选储藏室内划分成多个空间，每个空间存储至少一种物料。
64.请继续参阅图1至图6，优选斜向溜筒抛石装置5靠近施工船本体1沿宽度方向的一侧设置；施工船本体1的旁侧为桩群，斜向溜筒抛石装置5的溜筒跨过施工船本体1侧壁插入桩群内部。
65.本发明的施工船本体1设置斜向溜筒抛石装置5，斜向溜筒抛石装置5 具备伸缩、上下变幅、左右角度调节及横移功能，并在其头部安装测深系统可以实时监测抛填标高。施工作业时通过施工船本体1前后行走、斜向溜筒抛石装置5的溜筒旋转上下变幅等动作，使溜筒插入桩群内部进行抛填作业。
66.请继续参阅图1至图6，优选斜向溜筒抛石船包括溜筒、支撑件、旋转机构和上下变幅机构；支撑件固定于施工船本体1，旋转机构设置在溜筒和支撑件之间，上下变幅机构设置于溜筒的相邻两截筒体之间。
67.请继续参阅图1至图6，优选混凝土搅拌打包模块7包括搅拌机、打包机和混凝土传送带，混凝土传送带设置在打包机和搅拌机之间。
68.请继续参阅图1至图6，优选搅拌机的出料口下沉至施工船本体1的船面以下，混凝土传送带的一端位于搅拌机的出料口下方、另一端从船面以下延伸至船面以上直至与打包机的入料口接触；袋装混凝土运输模块8的一端位于打包机的出料口。
69.请继续参阅图1至图6，优选堆料模块6、混凝土搅拌打包模块7和袋装混凝土运输模块8均以可拆卸方式安装于施工船本体1。
70.请继续参阅图1至图6，优选抛填袋装碎石机构的堆石模块2和抛填袋装混凝土机构的堆料模块6并行设置；抛填袋装碎石机构的石料打包模块3 与抛填袋装混凝土机构的混凝土搅拌打包模块7并行设置；袋装石料运输模块4与袋装混凝土运输模块8合并成一条袋装料输送线。
71.请继续参阅图1至图6，优选抛填袋装碎石机构包括抛填袋装碎石系统；抛填袋装碎石系统包括堆石下料阀开口控制单元、石料打包口封装深度单元、石料输送调控单元、斜向溜筒调控单元和水深监测单元；水深监测单元与堆石下料阀开口控制单元、石料打包口封装深度单元、石料输送调控单元和斜向溜筒调控单元均连通，水深监测单元监测到桥墩周围对应斜向溜筒抛石装置5位置的水深，水深监测单元将水深发送至堆石下料阀开口控制单元、石料打包口封装深度单元、石料输送调控单元和斜向溜筒调控单元；堆石下料阀开口控制单元根据水深控制堆石模块2中堆石下料阀的开口大小，进而控制下料速度；石料打包口封装深度单元根据袋装碎石设计标高及袋装碎石实际高度控制石料打包模块3的高度大小；石料输送调控单元根据水深和袋装碎石实际高度控制袋装石料运输模块4的传送速度；斜向溜筒调控单元根据水深、溜筒收缩拉力值和溜筒角度控制值确定斜向溜筒抛石装置5的伸缩、上下、旋转或前进后退。
72.优选溜筒调控单元匹配溜筒长度和拉力关系包括：在溜筒全部收缩的状态下，钢丝绳拉力曲线曲率最小；在溜筒旋转角度45
°
以后，拉力曲线趋向于水平，溜筒伸长一节时拉力陡增，曲率较大；在溜筒旋转角度45
°
时，拉力为135t拉力，远高于斜向溜筒抛石装置5
的单节溜筒71t拉力；斜向溜筒抛石装置5的三节溜筒均伸至最长状态拉力相对更大，在溜筒旋转角度超过 21
°
时，拉力为113t拉力。
73.优选在抛填袋装碎石工况和抛填袋装混凝土工况，斜向溜筒抛石装置5 的伸长节数、角度及拉力匹配关系包括：斜向溜筒抛石装置5抛填袋装碎石时，溜筒收缩状态下，钢丝绳拉力曲线曲率最小；在溜筒旋转角度45
°
以后，拉力曲线趋向于水平，溜筒伸长一节时拉力陡增，曲率较大；在溜筒旋转角度45
°
时，拉力为135t拉力，远高于斜向溜筒抛石装置5的单节溜筒71t 拉力；斜向溜筒抛石装置5的三节溜筒均伸至最长状态拉力相对更大，在溜筒旋转角度超过21
°
时，拉力为113t拉力。
74.本发明实施例把抛石溜筒船及配合运输船合二为一，实现一条集堆料、搅拌混凝土、打包、斜溜筒抛石为一体的大型多功能斜向溜筒、拌和多功能船。本发明可以省去一条配合的供料船，同时单船进出桥墩间更为灵活。可同化工艺、提高工效。
75.本发明实施例的墩群防冲刷保护的垂向布置自上而下依次为厚1～2m 的袋装砼干混料、厚2m～3m的袋装碎石，总厚度4m～5m。袋装砼干混料主要防止表面冲刷，袋装碎石作为反滤层，防止原冲刷坑底的淤泥及粉土底质受紊流作用而被淘刷。
76.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
77.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
78.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。