深水抛石方法及设备的制造方法_2

文档序号:9271721阅读:来源:国知局
前精确路由勘察确定的坐标在管线路由上进行定位,同时启动超短基线(USBL)定位系统进行水下定位,并启动多普勒计程仪校准导航系统,在取得精确数据后抛石船I偏离管线路由150m左右安全距离进行后续步骤S2、S3落石管等的安装。
[0043]S2、将落石探测装置2安装在可伸缩的第一落石管3的第一端上,将带有落石探测装置2的第一落石管3放入水中。
[0044]第一落石管3可通过抛石船的月池以竖直方式进入水中。
[0045]其中,落石探测装置2包括机体21、设置在机体21中部且贯通机体21上下端的中间通道22、设置在机体21相对两侧的可伸缩机械手23、设置在机体21内的推进机构、以及检测系统(未图示)。检测系统用于定位和采集管线10相关信息,并将采集的信息通过脐带缆传送至抛石船上的数据处理中心,数据处理中心可通过数据处理建模显示管线10及海底的结构,实现实时对抛石情况的监控等。
[0046]推进机构包括数个分别位于机体21的数个侧面的推进器24,从而可驱动落石探测装置2向数个不同方向(前后、左右)移动。
[0047]检测系统包括多波束探测仪(MBM)和地形数据探测仪(DTM),用于探测管线10和海底地貌信息,并将探测到的信息传送至操作平台。多波束探测仪和地形数据探测仪设置在机械手23上。
[0048]可以理解地,检测系统还包括导航仪、测深仪、测高仪、温盐深探测仪(CTD)、水下摄像装置、水下照明装置和扫描传感器中的一种或多种,上述中的一种或多种设置在机体21上。
[0049]第一落石管3的第一端穿设在落石探测装置2的中间通道22内;如图1中所示,第一落石管3的第一端穿过落石探测装置22,石料可通过该第一端的出口下落至管线10上。第一落石管3优选设置一根,通过伸缩可控制抛石高度。
[0050]具体地,如图4所示,第一落石管3包括第一管体31、以及沿第一管体31轴向可移动地套设在第一管体31上的第二管体32,落石探测装置2安装在第二管体32上。第二管体32通过沿第一管体31轴向移动可带动落石探测装置2上下移动。
[0051]S3、在第一落石管3的第二端上依次连接数根第二落石管4和侧面带有进水孔51的第三落石管5,直至将落石探测装置2下降至海底的管线10上方。
[0052]第一落石管3、第二落石管4和第三落石管5依次连通形成柔性的落石管道,供石料下落至管线10上。第三落石管5位于落石管道的上端,连接抛石船。第三落石管5远离第二落石管4的一端出口形成落石管道的进口,石料从该进口进入落石管道;第一落石管3的第一端出口形成落石管道的出口,供石料通过离开落石管道。
[0053]优选地,第三落石管5设置一根;第二落石管4数量根据水深增减。
[0054]如图5、6所示,第二落石管4包括管体41,管体41的两端分别设有相匹配的连接部,通过连接部实现相邻的第二落石管41的连接、或和第一落石管3、第三落石管5的连接。第三落石管5包括管体52,进水孔51开设在管体52上。进水孔51设有多个,通过进水孔51来控制进入落石管道的海水量,进而控制石料离开落石管道的冲击速度。通过将石料离开落石管道的冲击速度控制在适当范围内,避免石料落下的冲击速度过大对管线10造成损坏。
[0055]S4、抛石船I进入待抛石区域,落石探测装置2引导落石管道在管线10的路由上方移动,石料从抛石船I上通过落石管道下落至管线10上,形成将管线10覆盖的石料层
60 ο
[0056]推进机构工作可驱使落石探测装置2向不同方向移动,带动落石管道的出口在管线10上方移动。具体地,推进机构通过推进器24驱使落石探测装置2在管线10上方移动,推进器24的螺旋桨通正向或反向转动使得落石探测装置2可向相反两方向移动。落石探测装置2通过推进器24的推进实现在管线10上方的小幅度移动,带动落石管道相对抛石船I在适当角度内摆动,以实现精确抛石。
[0057]通过落石管道在管线10上方抛石,来保证管线10稳定性、限制管道隆起、抑制管线10热膨胀并填充管线10悬跨。石料形成坡形的石料层60将管线10完全覆盖,如图2所示,使得管线10能抵抗海底底流的影响,保持长久稳定。
[0058]该步骤S4中,石料层60呈抛石保护坝结构,其横截面坡比不小于1:2.5 ;石料层60的厚度不小于0.5m ;石料层60的顶面宽度不小于lm。可根据。上述各参数可根据水下结构物的稳定性需要、水下环境因素、管线类型、性能等变化。
[0059]石料的材质根据管线选择,如可为花岗岩等。对于石料粒径选择的控制,通过稳定性分析已经抑制热膨胀隆起计算和陆地模拟抛石试验确定石料粒径的大小。
[0060]该步骤S4中,第一落石管3通过伸缩控制落石管道的出口在管线10上方的高度处于预设高度内;预设高度为0.3-1.5m。第一落石管3伸缩的同时也带动落石探测装置2上下移动。落石探测装置2的机械手23展开并与管线10的路由方向相平行,从而两个机械手上的多波束探测仪和地形数据探测仪分别对覆盖石料层60后的管线10和海底、以及待覆盖石料层60的管线10和海底进行探测。
[0061]在抛石过程中,通过落石探测装置2上的检测系统,可实时进行信息采集并传送至操作平台,实现作业人员对抛石情况的监控。例如,在抛石过程中,机体21两侧的机械手23分别对应管线10延伸方向上的两侧,通过机械手23上的多波束探测仪和地形数据探测仪分别对管线10两侧进行探测,并将探测到的信息传送至操作平台,从而作业人员对管线10抛石前后的两侧进行监控,并可根据情况采取相应措施。
[0062]作为一种选择性实施方式,可采用分层抛石将管线10覆盖。
[0063]具体地,在步骤SI中,石料包括第一石料和第二石料,第二石料的粒径大于第一石料的粒径。其中,第一石料的粒径为10-90mm ;第二石料的粒径为60-200mm ;上述石料的具体粒径可根据管线10稳定性以及抗冲击试验等结果而定。
[0064]相应地,步骤S4包括:
[0065]S4-1、将第一石料通过落石管道下落至管线10上,形成覆盖管线的第一石料层61,如图3所示。第一石料的粒径较小,覆盖在管线10及海床70上,并填充管线10和海床70之间的悬跨空间。
[0066]S4-2、将第二石料通过落石管道下落至第一石料层61上,形成第二石料层62,如图3所示。第二石料粒径较大,覆盖在第一石料层61上,不会对管线10造成冲击损坏,也可稳定第一石料层61。
[0067]在实际作业中,通过步骤S4在抛石一段管线10长度200-300m后停止抛石,可通过落石探测装置2上的检测系统对已经抛石的管线10进行调查,根据调查数据处理分析后对抛石未达设计要求的区域再进行抛石,合格后结束该区段的作业。其中,当石料层60的实际抛放剖面全部覆盖预设的抛放剖面,则视为抛石合格。如图7所示,其中a、b、c、d线分别为第一石料层61预设的抛放剖面、第一石料层61实际抛放剖面、第二石料层62预设的抛放剖面、第二石料层62实际抛放剖面。在两层石料抛石过程中,在第一石料层61抛石形成后,先检查是否合格,在合格后再进行第二石料层62的抛石,能够提高整体的抛石效率。
[0068]在下一区段重复上述操作,直至将待抛石区域的管线10覆盖上石料层60为止。
[0069]参考图1、2及图4-6,本发明一实施例的深水抛石设备,用于连接抛石船I进行抛石,上述深水抛石方法可采用该深水抛石设备实现。
[0070]该深水抛石设备可包括落石探测装置2、可伸缩的第一落石管3、数根第二落石管4以及第三落石管5。第一落石管3、第二落石管4和第三落石管5依次连接形成供石料下落至海底管线10上的落石管道;落石探测装置2安装在第一落石管3远离第二落石管4的第一端上。落石管道整体呈柔性,可在一定范围内摆动
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