[发明专利]水下碎石基床铺设方法

说明书

本发明提供一种水下碎石基床铺设方法，包括以下步骤：船体通过绞车移动至设计位置，利用GPS或北斗系统定位溜管在水平面的位置；通过调节溜管的升降，控制溜管底部的出料口的高程位置；在溜管的底部设有出料口调节装置，在出料口调节装置中设有倾角调节油缸，调整溜管最下端出料口的水平度；通过输送带往溜管中灌入石料，当石料达到设定的高度时，驱动运送小车和溜管沿船体长度方向滑动，石料从溜管下方流出，形成碎石垄带，即碎石基床；一行碎石基床施工完成后，移动船体的位置，施工下一行碎石基床；通过以上步骤实现水下碎石基床铺设施工。本发明能够以较高的精度较为经济的成本实现水下碎石基床的抛石施工。

技术领域

本发明涉及水下工程施工领域，特别是一种水下碎石基床铺设方法。

背景技术

沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。为避免基础局部高点，沉管底板受力均匀，底板和地基间设计高精度整平的碎石垫层作为基床，需整平精度很高的专用碎石垫层铺设船进行施工。

具有代表性的船舶是DEME公司集团旗下的动态定位直落管式抛石船“FLINTSTONE”，它是世界上最大的抛石船。该船采用DP/DT动态定位，不需拖船协助，可在邻近平台结构500米范围内操作，作业水深可达2000m。其抛石管系统具有主动升降补偿ROV的测量系统，包括多波束、回声测深仪和联机处理系统，被认为是业内最先进。但是浮式动态抛石船的定位精度难以达到cm级，船舶行进方向和抛石管的横向移动很难准确形成如Z型垫层。通常仅适用于石油平台的防护、大型海上风电基础和海底电缆的抛石保护等对表层精度要求不高的项目，不适用于沉管基床铺设。

在韩国Busan-Geoje隧道施工中采用了更为先进的支撑平台式抛石整平船“KUS-ISLAND”[该整平船集成了碎石抛设、整平和检测功能，实质上融合支撑平台结构和带补偿装置的抛石管系统，并配套开发施工管理系统，平台式铺设船由于平台升离水面，作业时船体基本不受波、浪、流影响；在海况条件好时也可以漂浮状态整平，适应作业环境能力强。抛石管管理系统能准确检测并控制布料管出料口的高程和位置，整平精度高。“KUS-ISLAND”在釜山隧道实测铺设综合精度，累加高程和平整度，达到±40mm。该方法的缺点是造价极其昂贵，且桩腿需要插入隧道基床沟槽范围内，对地基有一定的破坏作用。

中国专利文献CN107489154A记载了一种深海基床整平施工方法，通过船体的移动实现抛石，存在的问题是，船体在移动过程中受到海浪的影响，施工精度不高。中国专利文献CN 208328938 U记载了一种抛石整平装置，通过设置的框架型平台实现抛石管的X、Y向行走，实现成“Z”字形的抛石。但是，采用该方案在完成一个施工区域后需要整体移动船体，再次定位，在重新定位过程中，需要依赖GPS的定位精度，存在定位速度慢，定位精度差的问题。进一步的，其中还记载了通过液压缸控制平衡管反复伸缩进行行程调节的方案，但是由于受水流和风浪的影响，抛石管保持竖直是困难的，在说明书中虽然记载了倾斜计，但是并未记载如何根据倾斜程度修正抛石管的倾斜程度来确保基床的平面度。进一步的，由于液压缸位于水下，且每个液压缸都有进油和回油管，对多个液压缸进行精确控制是非常困难的，较多液压油管使抛石管的升降控制非常麻烦。更进一步的，上述文件还记载了利用整平头去刮平基床，但是随着抛石管的长度增加，抛石管的弯曲变形增大，该方案的整平精度难以控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水下碎石基床铺设方法，能够以较高的精度较低的成本实现抛石施工，优选的方案中，能够以较高的精度沿着滑轨实现连续抛石施工，且无需重复定位，减少重复定位误差，提高施工精度；能够对溜管底部出料口的高程和倾角分别进行调节，以提高控制精度；能够减少对位于水下的液压缸的控制难度，尤其是能够减少复杂的控制管路；能够不依赖溜管自身的刚度，实现对碎石基床的整平。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水下碎石基床铺设方法，包括以下步骤：