深水基床铺设整平装置及使用方法与流程

本发明涉及水下工程的，具体涉及深水基床铺设整平装置及使用方法。

背景技术：

1、桥梁、水工领域使用的沉管、沉箱结构安装就位时，为避免沉管、沉箱结构出现异常沉降、偏斜，保证沉管、沉箱结构底部受力均匀，需要在沉管、沉箱结构底部铺设一层平整度要求很高的碎石基床。该碎石基床起到了找平，均匀传力，抑制沉降，隔震的作用，对重力式结构物有重要意义。

2、由于该碎石垫层位于水下，水深、水的运动（如波浪）为碎石垫层的施工带来了更大难度。若水深很浅（10m以内），可以使用专利cn105926629a、cn206205018u中所述的整平装备，此类整平装备依靠挖机臂带动整平工具实现整平，挖机臂的长度限制了它的应用水深。若水深较浅（30m以内）且环境较好，可以使用专利cn206205018u、cn211285747u、cn214169073u、cn109853575a中所述的整平装备，若水深更大或环境更恶劣（波浪较大），上述专利中的船体不可避免会产生过大摇晃，过长的下料管不可避免会产生较大摇晃和变形，使基床整平精度无法保证。若水深中等（50m）且环境较恶劣，可以使用专利cn103924597a中所述的整平装备，此类整平装备通过桩腿和升降装置将整个平台抬升出水，很大程度上减小了环境的影响，但对于百米级深水，也会存在桩腿过长、柔度过大，成本过高的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供深水基床铺设整平装置及使用方法，解决上述背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括车架，车架上固设有多个料斗，料斗下方设有输送带，输送带端部设有螺旋架，铺螺旋架内设有转动的铺设螺旋，螺旋架通过螺旋架升降油缸与车架连接，车架两侧设有多个履带，履带通过支腿油缸与车架连接；

3、车架上设有测量单元，车架端部固设有检测杆，检测杆端部设有超声波检测测距探头。

4、优选方案中，车架为密封的箱型结构，车架前部设有孔洞，料斗固定在孔洞内；

5、车架内部设有纵横隔板，将内部分隔为多个水密隔舱，车架两侧的第一密封隔舱水密，充满空气时，为整体装置提供额外的浮力；

6、车架后侧的第二密封隔舱为密封空仓，第二密封隔舱内安装有液压动力单元。

7、优选方案中，车架周侧设有四个支腿油缸，支腿油缸用于调节车架的纵横倾角；

8、支腿油缸端部设有双叉臂，双叉臂通过履带上的铰轴与履带连接；

9、双叉臂内侧宽度大于履带的宽度，履带可绕铰轴转动一定角度，以使履带能够适应不平整的地面。

10、优选方案中，料斗为方形箱体，料斗底部为缩口，缩口底部三边设有围挡，在朝输送带输送方向开口。

11、优选方案中，输送带通过连杆悬挂固定在车架下方，输送带两侧固设有挡边，输送带通过第一液压马达进行驱动输送碎石到铺设螺旋处。

12、优选方案中，螺旋架为钢制罩型结构，铺设螺旋设在螺旋架内部转动，螺旋架外底部固设有整平辊；

13、螺旋架升降油缸用于调节螺旋架高度，从而实现基床铺设厚度的控制。

14、优选方案中，铺设螺旋中的螺旋轴上固设有旋向相反的两个螺旋叶片，铺设螺旋通过第二液压马达驱动转动，以使碎石沿螺旋轴向两侧铺设。

15、优选方案中，测量单元包括超短基线、光纤罗盘、倾角传感器、水压传感器；

16、超短基线用于测量整体的平面位置；

17、光纤罗盘用于测量整体的方向角；

18、倾角传感器用于测量车架的纵横倾角；

19、水压传感器用于测量整体的深度。

20、其方法是：s1、准备工作：由抛石船粗抛碎石，形成粗抛垫层；

21、s2、将料斗装满碎石，通过驳船上的吊机将本装置吊放到水下；

22、s3、装置着陆后，通过履带行走至目标点位，通过驱动支腿油缸来调平车架，调平时,根据测量单元中倾角传感器和水深传感器提供的倾角、水深信息，使车架在预定的深度/高程调平；

23、s4、驱动螺旋架升降油缸来调节螺旋架的高度，以使铺设螺旋达到预定的基床顶面高度；

24、s5、启动输送带与铺设螺旋，通过输送带将碎石输送至铺设螺旋的前方；

25、s6、驱动履带使得整体向前移动，同时铺设螺旋转动，将碎石从中间推向两侧，然后通过整平辊抹平；

26、s7、行驶过程中，通过测量单元中的光纤罗盘监测整体航向，当航向超过预定偏差时，通过履带差速调整方向；

27、s8、通过车架尾部的检测杆上的超声波检测测距探头检测整平后基床的平整情况；

28、s9、料斗中的石料用完后，通过吊机将装置吊出水，为料斗补料，然后重复上述步骤进行作业，直至基床整平作业完成。

29、其方法是：s2中高程控制的调平和调高程具体步骤如下：

30、a1、通过倾角传感器测量车架的纵横倾角，通过调平算法计算各支腿油缸的伸缩量，调整各支腿油缸的伸缩量，将车架调平；

31、a2、通过水压传感器测量车架的深度/绝对高程，同步调节各支腿油缸，使车架位于指定深度/绝对高程；

32、a3、同步调节各螺旋架升降油缸，使铺设螺旋下降到指定高度。

33、本发明提供了深水基床铺设整平装置及使用方法，有益效果：

34、1、与其余需要挖臂或下料管等刚性结构的方案不同，本发明不受水深限制，可用于百米深水基床铺设整平；

35、2、铺设、整平作业在水下完成，与水上船舶无关，提高了可作业的海况条件，较恶劣海况也不影响铺设整平精度；

36、3、本发明能够适应高低起伏的粗抛基床；

37、4、铺设、整平同步进行，一个工序即可完成。

技术特征：

1.深水基床铺设整平装置，其特征是：包括车架（1），车架（1）上固设有多个料斗（4），料斗（4）下方设有输送带（5），输送带（5）端部设有螺旋架（7），铺螺旋架（7）内设有转动的铺设螺旋（6），螺旋架（7）通过螺旋架升降油缸（8）与车架（1）连接，车架（1）两侧设有多个履带（2），履带（2）通过支腿油缸（3）与车架（1）连接；

2.根据权利要求1所述深水基床铺设整平装置，其特征是：车架（1）为密封的箱型结构，车架（1）前部设有孔洞（101），料斗（4）固定在孔洞（101）内；

3.根据权利要求1所述深水基床铺设整平装置，其特征是：车架（1）周侧设有四个支腿油缸（3），支腿油缸（3）用于调节车架（1）的纵横倾角；

4.根据权利要求1所述深水基床铺设整平装置，其特征是：料斗（4）为方形箱体，料斗（4）底部为缩口（401），缩口（401）底部三边设有围挡（402），在朝输送带（5）输送方向开口。

5.根据权利要求1所述深水基床铺设整平装置，其特征是：输送带（5）通过连杆悬挂固定在车架（1）下方，输送带（5）两侧固设有挡边（502），输送带（5）通过第一液压马达（501）进行驱动输送碎石到铺设螺旋（6）处。

6.根据权利要求1所述深水基床铺设整平装置，其特征是：螺旋架（7）为钢制罩型结构，铺设螺旋（6）设在螺旋架（7）内部转动，螺旋架（7）外底部固设有整平辊（9）；

7.根据权利要求1所述深水基床铺设整平装置，其特征是：铺设螺旋（6）中的螺旋轴（601）上固设有旋向相反的两个螺旋叶片（602），铺设螺旋（6）通过第二液压马达（603）驱动转动，以使碎石沿螺旋轴（601）向两侧铺设。

8.根据权利要求1所述深水基床铺设整平装置，其特征是：测量单元（10）包括超短基线、光纤罗盘、倾角传感器、水压传感器；

9.根据权利要求1~8任意一项所述深水基床铺设整平装置的使用方法，其方法是：s1、准备工作：由抛石船粗抛碎石，形成粗抛垫层；

10.根据权利要求9所述深水基床铺设整平装置的使用方法，其方法是：s2中高程控制的调平和调高程具体步骤如下：

技术总结
本发明提供了深水基床铺设整平装置及使用方法，包括车架，车架上固设有多个料斗，料斗下方设有输送带，输送带端部设有螺旋架，铺螺旋架内设有转动的铺设螺旋，螺旋架通过螺旋架升降油缸与车架连接，车架两侧设有多个履带，履带通过支腿油缸与车架连接；车架上设有测量单元，车架端部固设有检测杆，检测杆端部设有超声波检测测距探头。与其余需要挖臂或下料管等刚性结构的方案不同，本发明不受水深限制，可用于百米深水基床铺设整平；铺设、整平作业在水下完成，与水上船舶无关，提高了可作业的海况条件，较恶劣海况也不影响铺设整平精度；本发明能够适应高低起伏的粗抛基床；铺设、整平同步进行，一个工序即可完成。

技术研发人员：田唯,杨秀礼,李华军,冯先导,吴雪峰,程茂林,肖浩,刘修成,李涛,李响,杨睿,刘鹏,杜君峰,常安腾
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12