隧道沉管的沉放方法
【专利摘要】本发明提供一种隧道沉管的沉放方法，尤其涉及一种通过无线通信控制系统实现双驳杠同步沉放沉管的方法；所述沉放方法包括在主、副驳船上舾装沉放设备；主驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统对副驳船进行同步控制或者副驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统对主驳船进行同步控制；测控系统监测管节沉放姿态并实时上传监测数据；主驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统对副驳船进行同步控制；待安管节安装完毕后，拆卸沉放设备。
【专利说明】隧道沉管的沉放方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种隧道沉管的沉放方法，尤其涉及一种通过无线通信控制系统实现双驳杠同步沉放沉管的方法。
【背景技术】
[0002]目前，供车辆行走的水下隧道是由多根沉管连接而成，沉管的体积和重量相当大，一般其长度有180米，沉管铺设到预先铺设好的基床上。在安装大规格沉管时大多采用双驳杠吊装法对其进行沉降，即有两个安装驳船，一个驳船通过垂直设置的吊索缆垂吊沉管对接端；另一个驳船通过垂直设置的吊索缆垂吊沉管尾端；在两个驳船的的跨梁上设置工作平台，在工作平台上安装有吊索系统；控制系统通过控制吊索缆的升降，实现待安管节的沉放；在工作平台上还设有可控制两驳船水平移动以及沉管对接水平移动的锚碇系统；但是，该种方法对沉管沉降精度要求很高，相应的控制沉降的难度很大，不紧要保证沉管在浮运到安装区域的过程中两驳船运行保持同步，还要在垂直沉放沉管和水下水平对接沉管时保持两驳船高度的同步性，这就需要在两驳船上设置用于协调沉管两端同步垂直沉放以及两驳船同步水平位移的控制系统；现阶段本领域中最常用于控制同步的系统是:主(吊放沉管对接端)、副(吊放沉管尾端)驳船上均安装整套安装驳系统、锚碇系统、压载水系统、初步拉合系统和沉放测控系统，指挥人员分别在两驳船上实时监测行进、沉放、初拉合过程，两驳船上的指挥人员需要随时通过人工无线通信传递同步控制信息，保证及时调整、修正沉管沉放姿态；由于海上作业受环境影响很大，指挥人员要不断快速处理许多意想不到的情况，这对指挥人员要求极高，需要互相配合的部门及人员数量多；采用该种同步方法使得沉放过程十分复杂，两驳船间的同步性难以保证，难以达到设计要求的同步精度；人工控制极易出现配合失误，甚至重大的事故，导致沉放施工进度缓慢，更严重的甚至出现财产及人员损失；因此，针对上述问题急需提供一种新的隧道沉管的沉放方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种隧道沉管的沉放方法，该沉放方法利用无线通信控制设备实现两驳船间同步沉放的目的。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种隧道沉管的沉放方法，所述沉放方法包括以下步骤:
[0005]S1、在主、副驳船上舾装沉放设备的步骤；
[0006]S2、主驳船的控制终端通过无线通信控制系统与副驳船的控制终端无线连接的步骤；
[0007]S3、测控系统监测管节沉放姿态并实时上传监测数据的步骤；
[0008]S4、主驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统对副驳船进行同步控制或者副驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统与主船进行同步的步骤；
[0009]S5、待安管节安装完毕后，拆卸沉放设备的步骤。[0010]在所述步骤S2中所述无线通信控制系统包括主无线通信控制设备和副无线通信控制设备；在主驳船的控制终端上调测安装主无线通信控制设备，在副驳船的控制终端上调测安装副无线通信控制设备的步骤。
[0011]所述步骤S3中还包括测控系统监测管节沉放姿态，并将监测数据传输至主驳船控制终端的步骤。
[0012]所述步骤S4中还包括如下步骤:
[0013]指挥人员根据监测数据编辑同步控制指令并将其输入主驳船控制终端的步骤；
[0014]主驳船控制终端根据同步控制指令控制沉放设备对待安管节对接端进行沉放的步骤；
[0015]主驳船控制终端将同步控制指令通过主无线通信控制设备传输至副无线通信控制设备的步骤；
[0016]副无线通信控制设备将同步控制指令传输至副驳船控制终端的步骤；
[0017]副驳船控制终端根据同步控制指令自动控制沉放设备对待安管节尾端进行沉放的步骤。
[0018]所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备设置为互为冗余的步骤。
[0019]所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备的通信频率分别设置不同频段的步骤。
[0020]所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备均设置成自适应跳频模式的步骤。
[0021]所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备均设置成IP65防护等级的步骤。
[0022]所述沉放设备包括安装在各驳船上的工作平台、绞车装置、电力装置及控制终端。
[0023]所述绞车装置包括用于控制安装船水平位移的移船绞车、用于控制管节水平位移的管节水平绞车、用于控制管节垂直位移的提升绞车以及用于各绞车的缆索。
[0024]本发明与现有技术相比具有以下的优点:
[0025]1、本发明采用主驳船的控制终端通过无线通信控制系统与副驳船的控制终端无线连接的步骤；使两驳船间实现实时同步的数据传输，并通过该无线通信控制系统实现待安装沉管的水平向和垂直向同步位移以及两驳船的同步移动；可简化沉管沉放的工作过程，减少了指挥人员数量，使指挥人员仅在主驳船上就可独自完成两驳船的同步沉放过程；有效地保证了两驳船动作的同步性，提高了同步精度；减少了工作失误，避免重大事故的出现，提高了工作效率。
[0026]2、本发明采用将主、副两套无线通信控制设备设置为互为冗余的步骤，可保证当其中一套无线通信控制设备失效后，可以立刻切入到另一套无线通信控制设备的无线通信路径中，有效保证了无线通信控制系统的稳定性，降低了在同步沉放中因同步失效所出现事故的机率。
[0027]3、本发明采用将主、副两套无线通信控制设备的通信频率分别设置不同频段的步骤；可在无线通信时有效避免单一频段的干扰问题出现，极大的提高了两无线通信控制设备间的通信可靠性。
[0028]4、本发明采用将主、副两套无线通信控制设备均设置成IP65防护等级的步骤；可实现两无线通信控制设备间的快速漫游，保证了通信质量，缩短了工作时间，提高了工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0030]图1是本发明的工艺流程图；
[0031]图2是本发明安装船的对接端示意图；
[0032]图3是本发明缆索布设示意图(俯视图)。
【具体实施方式】
[0033]参见图1、图2所示，本发明的一种隧道沉管的沉放方法，所述沉放方法包括以下步骤:本发明应用双驳杠系统安装船实现沉放方法，所述安装船包括用于沉放待安管节对接端的主驳船和用于沉放待安管节尾端的副驳船，两驳船顺序排列，在两驳船间通过吊索缆连接有待安管节，所述沉放方法包括以下步骤:
[0034]1、在主、副驳船上舾装沉放设备；二次舾装时，主、副安装船运至坞口，绞至沉管上，与吊索连接、调试。
[0035]2、主驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统对副驳船进行同步控制或者副驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统与主船进行同步；本实施例中采用主驳船同步控制副驳船的技术方案，以下部分也同样采用该种技术方案对本发明进行详细说明，在该种技术方案中指挥人员只需在主驳船上就可同时对主、副驳船进行操作；本发明不仅局限于此方案，在一套无线通讯出现故障时，可以通直接操作副船与主船进行同步；本实施例中所述的无线通信控制系统包括主无线通信控制设备和副无线通信控制设备；在主驳船的控制终端上调测安装主无线通信控制设备，在副驳船的控制终端上调测安装副无线通信控制设备；将主、副两套无线通信控制设备设置为互为冗余，当一套无线通信控制设备失效后，可以立刻切入到另一套无线通信控制设备的无线通信路径中；将主、副两套无线通信控制设备的通信频率分别设置不同频段，在无线通信时避免了单一频段的干扰问题，极大的提高了两无线通信控制设备间的通信可靠性；将主、副两套无线通信控制设备均设置成自适应跳频模式；将主、副两套无线通信控制设备均设置成IP65防护等级，以此实现两无线通信控制设备间的快速漫游，漫游时间最快可达10ms，保证了通信质量，缩短了工作时间，提高了工作效率。。本发明采用将主、副两套无线通信控制设备设置为互为冗余的步骤，可保证当其中一套无线通信控制设备失效后，可以立刻切入到另一套无线通信控制设备的无线通信路径中，有效保证了无线通信控制系统的稳定性，降低了在同步沉放中因同步失效所出现事故的机率。
[0036]3、将主无线通信控制设备与副无线通信控制设备无线连接；以保证两无线通信控制设备间的无线信号通道通畅。
[0037]4、测控系统监测管节沉放姿态并实时上传监测数据；测控系统实时监测管节沉放的姿态及安装船运动轨迹，并将监测数据传输至主驳船的控制终端；所述管节沉放姿态包括管节水平向位移姿态、垂直向位移姿态，所述安装船运动轨迹是指两驳船间呈一字顺序排列带动管节同步行进的轨迹。[0038]5、本实施例中所述控制终端包括数据处理单元、数据显示单元和用于控制各沉放系统的系统控制单元；主驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统对副驳船进行同步沉放控制。
[0039]6、主驳船的控制终端将汇总的监测数据通过数据处理单元进行计算，将计算出的调整数据，通过数据显示单元加以显示；指挥人员根据该调整数据编辑同步控制指令并将其输入主驳船控制终端；本实施例中所述同步控制指令包括管节对接端指令、管节尾端指令及安装船同步行进指令。
[0040]7、主驳船控制终端根据对接端同步控制指令自动控制各沉放设备依据调整数据对待安管节对接端进行沉放；主驳船控制终端根据驳船行进指令自动控制主驳船行进的方向、速度和姿态。
[0041]8、主驳船控制终端实时的将管节尾端指令和驳船行进指令通过主无线通信控制设备同步传输至副无线通信控制设备。
[0042]9、副无线通信控制设备将管节尾端指令和驳船行进指令同步传输至副驳船控制终端。
[0043]10、副驳船控制终端根据尾端同步控制指令自动控制各沉放设备依据调整数据对待安管节尾端进行同步沉放；副驳船控制终端根据驳船行进指令自动控制副驳船行进的方向、速度和姿态，使其与主驳船保持同步。
[0044]11、待安管节安装完毕后，拆卸沉放设备的步骤。
[0045]本发明采用主驳船的控制终端通过无线通信控制系统与副驳船的控制终端无线连接的步骤；使两驳船间实现实时同步的数据传输，并通过该无线通信控制系统实现待安装沉管的水平向和垂直向同步位移以及两驳船的同步移动；可简化沉管沉放的工作过程，减少了指挥人员数量，使指挥人员仅在主驳船上就可独自完成两驳船的同步沉放过程；有效地保证了两驳船动作的同步性，提高了同步精度；减少了工作失误，避免重大事故的出现，提高了工作效率。
[0046]本实施例中所述主、副无线通信控制设备均采用菲尼克斯电气公司出品的WLAN无线通信设备。本实施例中所述主无线通信控制设备的通信频率设置在2.4G Hz频段；副无线通信控制设备的通信频率设置在5G Hz频段；反之亦然。
[0047]本实施例中所述沉放设备包括安装在各驳船上的工作平台、绞车装置、电力装置及控制终％5。
[0048]参见图2、图3所示，本实施例中所述绞车装置包括用于控制安装船水平位移的两组移船绞车、用于控制管节水平位移的一组管节水平绞车、用于控制管节垂直位移的一组提升绞车以及用于各绞车的缆索。
[0049]本实施例中所述缆索包括安装在提升绞车上的吊索缆，安装在管节水平绞车上的安装缆以及安装在移船绞车上的系泊缆。图2中所示的吊索缆，用于控制管节垂直位移；图3中所示H1-H4为安装缆，用于控制管节水平位移；M1-M8为系泊缆，用于控制安装船的水平位移。
[0050]本实施例中所述控制终端通过控制安装在各绞车上的卷扬机实现待安管节在水平、垂直方向上的位移及安装船的整体移动。当需要将待安管节垂直放下时，控制终端卷扬机带动安装在主、副驳船上的两组提升绞车同步放下吊索缆，从而实现管节的垂直位移；当需要将待安管节水平位移时，控制终端卷扬机带动安装在主、副驳船上的两组管节水平绞车同步拉伸安装缆，从而实现管节的水平位移；当需要将两驳船水平位移时，控制终端卷扬机带动安装在主、副驳船上的四组移船绞车同步拉伸系泊缆，从而实现两驳船的同步水平位移。
[0051 ] 本实施例中所述绞车装置包括用于控制安装船水平位移的两组移船绞车、用于控制管节水平位移的一组管节水平绞车、用于控制管节垂直位移的一组提升绞车以及用于各绞车的缆索，所述缆索上安装有预埋在海床上的锚，。
[0052]本实施例中所述沉放系统包括对管节内的压载系统、水下测量系统、视频监控系统进行操作和监控的压载水箱远程控制台；对移船绞车、管节水平绞车和提升绞车进行操作和控制的定位锚绞车控制台；对驳船压载系统进行操作和控制的驳船压载控制台；对初步拉合系统进行操作和控制的初步拉合系统控制台以及对测量塔定位系统进行操作和监控的测量塔定位系统控制台。
[0053]本实施例中所述测控系统包括测量塔定位系统和水下测控定位系统；所述测量塔定位系统包括安装在管节对接端和尾端上的测量塔架、安装在待安管节内的管内倾斜仪、设置在测量塔架上的塔顶GPS及棱镜、陆上全站仪。驳船将管节浮运至沉放区域并开始沉放后，通过陆上全站仪同步观测测量塔顶棱镜坐标数据(GPS实时同步采集坐标数据)，结合管内倾斜仪同步采集到的数据汇总到控制终端内，并通过运算实时计算出管节的空间姿态，用以指导管节的沉放及对接。所述的水下测控定位系统包括设在管节两端上的答应器和设在主驳船工作平台上的送受波器；该水下测控定位系统主要用于待安管节与已安管节进行对接定位。
【权利要求】
1.一种隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述沉放方法包括以下步骤: 51、在主、副驳船上舾装沉放设备的步骤； 52、主驳船的控制终端通过无线通信控制系统与副驳船的控制终端无线连接的步骤； 53、测控系统监测管节沉放姿态并实时上传监测数据的步骤； 54、主驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统对副驳船进行同步控制或者副驳船的控制终端根据监测数据通过无线通信控制系统与主船进行同步的步骤； 55、待安管节安装完毕后，拆卸沉放设备的步骤。
2.根据权利要求1所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:在所述步骤S2中所述无线通信控制系统包括主无线通信控制设备和副无线通信控制设备；在主驳船的控制终端上调测安装主无线通信控制设备，在副驳船的控制终端上调测安装副无线通信控制设备的步骤。
3.根据权利要求2所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述步骤S3中还包括测控系统监测管节沉放姿态，并将监测数据传输至主驳船控制终端的步骤。
4.根据权利要求3所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述步骤S4中还包括如下步骤: 指挥人员根据监测数据编辑同步控制指令并将其输入主驳船控制终端的步骤； 主驳船控制终端根据同步控制指令控制沉放设备对待安管节对接端进行沉放的步骤； 主驳船控制终端将同步控制指令通过主无线通信控制设备传输至副无线通信控制设备的步骤； 副无线通信控制设备将同步控制指令传输至副驳船控制终端的步骤； 副驳船控制终端根据同步控制指令自动控制沉放设备对待安管节尾端进行沉放的步骤。
5.根据权利要求4所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备设置为互为冗余的步骤。
6.根据权利要求5所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备的通信频率分别设置不同频段的步骤。
7.根据权利要求6所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备均设置成自适应跳频模式的步骤。
8.根据权利要求7所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述步骤S2中还包括将主、副两套无线通信控制设备均设置成IP65防护等级的步骤。
9.根据权利要求8所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述沉放设备包括安装在各驳船上的工作平台、绞车装置、电力装置及控制终端。
10.根据权利要求9所述的隧道沉管的沉放方法，其特征在于:所述绞车装置包括用于控制安装船水平位移的移船绞车、用于控制管节水平位移的管节水平绞车、用于控制管节垂直位移的提升绞车以及用于各绞车的缆索。
【文档编号】E02D29/07GK103912013SQ201310004844
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月7日 优先权日:2013年1月7日
【发明者】林鸣, 尹海卿, 苏乐平, 翟世鸿, 孙健, 宿发强, 王强, 岳远征 申请人:中交一航局第二工程有限公司, 上海振华重工(集团)股份有限公司, 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司