复杂地形水下精确抛石系统及抛石施工方法技术方案

本发明专利技术提供一种复杂地形水下精确抛石系统及抛石施工方法。所述复杂地形水下精确抛石系统，其特征在于：包括定位船，抛石船，设置于抛石船上的流速地形抛投量精确动态控制系统、抛石船快速移动及固定系统，利用钢丝网兜抛石时采用的上置防落石水下抛投控制装置、网兜装石采用的简易推石装置以及陡坡地形导向石笼限位护脚体系。本发明专利技术还公开了复杂地形水下精确抛石施工方法，主要包括步骤：测量放样、抛投试验、确定抛石方案、用于机械抛投的定位船定位、抛石船定位、石笼安放、石块抛投以及用于网兜抛石的定位、网兜装石、人工挂钩、起吊网兜、抛投块石；与现有技术性相比，可提高抛石的精度，减少无用抛投的石块，同时减少了抛投所需的人力。

【技术实现步骤摘要】
复杂地形水下精确抛石系统及抛石施工方法
本专利技术涉及水利工程领域，特别涉及一种复杂地形水下精确抛石系统及抛石施工方法。
技术介绍
在港口水土建筑物的建设过程中，经常需要采用水下抛石技术形成水下抛石护岸或在水下形成水下抛石基床，水下抛石护岸是使受冲刷的河床、岸坡通过抛石覆盖以达到防冲的作用，由于水下抛石技术存在石料来源丰富，成本低的特点而在各大河道整治工程中有广泛的应用。常规的工艺就是先进行水下地形测量进行抛设试验，根据试验结果定位抛石船和定位船进行实际的抛设，目前的抛设试验大多是采用实际测量水平落距和理论水平落距并进行比较得到漂距，实际测量水平落距就是用在水里投入块石求得漂距值，然而目前这种通过抛设试验获取水平落距的方式仅仅适用于简单的地形，不能适用于存在诸多不可抗因素的复杂地形。即，对于复杂地形而言，传统的抛设试验方式存在测试精度不高的问题。另，对于复杂地形而言，可能会存在同一个区域需采用多种抛石方案的情况，就需要更换抛石设备进而影响抛石的效率和质量，且在一些特殊的地形位置也难以保证抛石到设定的位置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水下抛石时采用的复杂地形水下精确抛石系统及精确抛石施工方法，通过所述抛石系统对抛石的各个参数及时测量并进行抛石船及抛石机的调整，提高抛石的效率与精度，在保证施工质量的基础上可节约施工工时,与现有技术性相比，可提高抛石的精度，减少无用抛投的石块，同时减少了抛投所需的人力。为实现以上目的，本技术方案提供一种一种复杂地形水下精确抛石施工方法，包括以下步骤：1)抛石前准备：准备定位船、抛石船、铁锚、GPS系统、探测仪、测流计、磅秤、钢丝绳；2)测量放样：对水下地形、水流、水深参数进行测量，绘制水下原始地形图，并测量放样确定基线桩位置以及定位船位置；3)抛投试验：用定位船上的测流计和GPS-RTK系统测量施工部位的水流流速V和水深H，并对试抛块称重W，量测出石块的落距S，点绘S与VH/w1/6的曲线，推算出冲距公式S＝kVH/W1/6中的系数k值；4)确定抛石方案：根据测量及分析数据确定机械抛石或钢丝网兜抛石；若采用机械抛石的方案：5)定位船定位：定位船锚抛好后，进行定位，先将定位船移至要抛投的断面，测出流速和水深，计算出冲距(漂距)，冲距加装石船头空白区距离为定位船的提前量，使定位船下游侧舷边所拴装石船块石位置与入水后需抛投的位置相对应；6)抛石船定位：根据抛区水深、流速、抛投试验确定的冲距参数计算出每一抛投小区的抛石提前量，得出抛石船水面定位坐标，采用GPS定位放样，建立水中浮标，利用深水锚并通过定位船上的中轴线观测杆精确辅助挂挡桩固定船体；7)石笼安放：将预制好的石笼人工挂在定位船的导向架下部的吊钩上在设计抛石区域下放，下放至石笼接触陡坡面后将导向架顶部与抛石船船头固定；8)石块抛投：遵循“先远后近，先下游后上游、先点后线、先深水区后浅水区”的顺序，循序渐进，分层进行挖掘机抛投；并同步进行水下数据监测，及时通过抛石船船头位置的液压绞关调整抛石船位置、利用地磅秤控制抛投量。钢丝网兜抛石：9)定位船定位：抛锚完成后，通过定位船上配备的全站仪定位，根据软件界面调整定位船的位置；10)抛石船定位：根据抛投设计要求，抛石船船头抛设深水锚，通过GPS-RTK系统的精确定位以及定位船上的中轴线观测杆确定抛石船与定位船之间的距离并通过锚缆固定抛石船，再利用抛石船船头位置的液压绞关收缩定位锚缆锚固抛石船船头；11)装石船就位：在抛石船一侧装运石料后，在其中部安放简易推石装置，将钢丝网兜在船舱内由船头至中部采用错位重叠法平铺若干层于抛石船的地磅秤上；12)网兜装石：通过操作卷扬机装石，完成后开启另一侧卷扬机反向运送石料至指定位置后，松开竖杆底部的铰接螺栓后，在船甲板在人工提拉1号拉绳进行石料卸载，并根据地磅秤显示数据控制单次网兜运石头重量；13)人工挂钩：装石完成后，人工提拉吊绳及钢环，并将上置柔性防护层覆盖于石料堆上，与钢丝网兜对应钢环相扣；14)起吊网兜：利用抛石机同时起吊钢丝网兜的吊绳与上置防护层吊绳(48)；15)抛投块石：吊起网兜后，旋转至抛石区域，并根据吊机定位系统确定其抛投点，同时根据水深数据放下钢丝绳长度，将钢丝网兜吊至河床面上；钢丝网兜吊至水平面下部后，首先提拉上置防护层吊绳使其与钢丝网兜分离，后通过调整吊机的大小排钢丝绳，一放一提，网兜发生倾斜，块石从网兜内滑出，达到水下定位抛石的目的；17)抛石后水下地形测量：采用GPS系统对抛投区域及相邻的部分水域进行水下地形测量，并绘制水下地形图，将抛前抛后的水下地形图进行对比，确定抛投成果。本方案提供一种复杂地形水下精确抛石系统，包括：定位船，单艘或若干艘抛石船，机械抛石结构以及钢丝网兜抛石结构；定位船和抛石船之间通过锚缆连接，抛石船的船头设有液压绞关，液压绞关通过定位锚缆与深水锚连接，定位船船侧设有全站仪和中轴线观测杆，抛石船上设置有抛投量精确动态控制系统；机械抛石结构包括导向架以及底部石笼，底部石笼连接于导向架底部的吊钩，导向架上部为具有一定角度的滑移侧板，其顶部与一块厚钢板铰接，铰接缝隙嵌置抛石船的船头凸板形成卡位，厚钢板内侧放置坡形板并置于抛石船甲板上；钢丝网兜抛石结构包括置于抛石船上的抛石机，钢丝网兜，上置柔性保护层和石块运输船，其中抛石机通过吊绳连接钢丝网兜，上置柔性防护层预先穿过钢丝网兜的吊绳并放置于石块运输船的船面上，卷扬机和简易推石装置置于石块运输船上，卷扬机连接简易推石装置，装石时启动位于石块侧的卷扬机牵引所述简易推石装置装石，装石完毕后启动位于钢丝网兜侧的卷扬机向钢丝网兜方向牵引简易推石装置。相较现有技术，本技术方案具有以下的特点和有益效果：(1)本专利技术采用的简易推石装置，可大大减少装石的人力，提高装石效率，同时利用地磅秤可精确控制抛石量。(2)本专利技术采用的抛投量精确动态控制系统，可在抛石前及抛石过程中有效通过了解水流参数随时控制抛石量，提高抛石效率及效果。(3)本专利技术采用的上置防落石水下抛投钢丝网兜控制装置，在到达抛石点后提拉上置柔性网后抛石，可防止在抛石时的石块滑落，并确保在网兜入水后石块不会滑出。附图说明图1是本专利技术复杂地形水下精确抛石系统整体俯视图。图2是本专利技术复杂地形水下精确抛石系统侧视图。图3是本专利技术抛投量精确动态控制系统示意图。图4是本专利技术陡坡地形导向石笼限位护脚体系示意图。图5是本专利技术复杂地形水下精确抛投网兜抛石整体示意图。图6是本专利技术网兜抛石装石船整体示意图。图7是本专利技术简易推石装置示意图。图8A和8B是本专利技术上置防落石水下抛投钢丝网兜控制装置示意图。图9A和9B是本专利技术上置防落石水下抛投钢丝网兜控制装置装石示意图。图10是本专利技术复杂地形水下精确抛石施工流程图。图中：1-岸边平台；2-定位船；3-抛石船本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂地形水下精确抛石施工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)抛石前准备：准备定位船(2)、抛石船(3)、铁锚、GPS系统、探测仪(7)、测流计(9)、磅秤(8)、钢丝绳；/n2)测量放样：对水下地形、水流、水深参数进行测量，绘制水下原始地形图，并测量放样确定基线桩位置以及定位船(2)位置；/n3)抛投试验：用定位船(2)上的测流计(9)和GPS-RTK系统(6)测量施工部位的水流流速V和水深H，并对试抛块称重W，量测出石块的落距S，点绘S与VH/w

【技术特征摘要】
1.一种复杂地形水下精确抛石施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)抛石前准备：准备定位船(2)、抛石船(3)、铁锚、GPS系统、探测仪(7)、测流计(9)、磅秤(8)、钢丝绳；
2)测量放样：对水下地形、水流、水深参数进行测量，绘制水下原始地形图，并测量放样确定基线桩位置以及定位船(2)位置；
3)抛投试验：用定位船(2)上的测流计(9)和GPS-RTK系统(6)测量施工部位的水流流速V和水深H，并对试抛块称重W，量测出石块的落距S，点绘S与VH/w1/6的曲线，推算出冲距公式S＝kVH/W1/6中的系数k值；
4)确定抛石方案：根据测量及分析数据确定机械抛石或钢丝网兜(30)抛石；
若采用机械抛石的方案：
5)定位船定位：定位船(2)锚抛好后，进行定位，先将定位船(2)移至要抛投的断面，测出流速和水深，计算出冲距(漂距)，冲距加装石船头空白区距离为定位船的提前量，使定位船(2)下游侧舷边所拴装石船块石位置与入水后需抛投的位置相对应；
6)抛石船定位：根据抛区水深、流速、抛投试验确定的冲距参数计算出每一抛投小区的抛石提前量，得出抛石船(3)水面定位坐标，采用GPS定位放样，建立水中浮标，利用深水锚(14)并通过定位船(2)上的中轴线观测杆(16)精确辅助挂挡桩(11)固定船体；
7)石笼安放：将预制好的石笼(21)人工挂在定位船(2)的导向架(22)下部的吊钩(26)上在设计抛石区域下放，下放至石笼接触陡坡面后将导向架(22)顶部与抛石船(3)船头固定；
8)石块抛投：遵循“先远后近，先下游后上游、先点后线、先深水区后浅水区”的顺序，循序渐进，分层进行挖掘机抛投；并同步进行水下数据监测，及时通过抛石船(3)船头位置的液压绞关(12)调整抛石船位置、利用地磅秤(8)控制抛投量。
钢丝网兜抛石：
9)定位船定位：抛锚完成后，通过定位船(2)上配备的全站仪(5)定位，根据软件界面调整定位船的位置；
10)抛石船定位：根据抛投设计要求，抛石船(3)船头抛设深水锚(14)，通过GPS-RTK系统(6)的精确定位以及定位船上的中轴线观测杆(16)确定抛石船(3)与定位船(2)之间的距离并通过锚缆(15)固定抛石船(3)，再利用抛石船(3)船头位置的液压绞关(12)收缩定位锚缆(20)锚固抛石船船头；
11)装石船就位：在抛石船(3)一侧装运石料后，在其中部安放简易推石装置(37)，将钢丝网兜(30)在船舱内由船头至中部采用错位重叠法平铺若干层于抛石船(3)的地磅秤(8)上；
12)网兜装石：通过操作卷扬机(45)装石，完成后开启另一侧卷扬机(45)反向运送石料至指定位置后，松开竖杆(39)底部的铰接螺栓(42)后，在船甲板在人工提拉1号拉绳(40)进行石料卸载，并根据地磅秤(8)显示数据控制单次网兜运石头重量；
13)人工挂钩：装石完成后，人工提拉吊绳(47)及钢环(31)，并将上置柔性防护层(33)覆盖于石料堆上，与钢丝网兜(30)对应钢环相扣；
14)起吊网兜：利用抛石机(23)同时起吊钢丝网兜(30)的吊绳(47)与上置防护层吊绳(48)；
15)抛投块石：吊起网兜后，旋转至抛石区域，并根据吊机定位系统确定其抛投点，同时根据水深数据放下钢丝绳长度，将钢丝网兜吊至河床面上；钢丝网兜吊至水平面下部后，首先提拉上置防护层吊绳(48)使其与钢丝网兜(30)分离，后通过调整吊机的大小排钢丝绳，一放一提，网兜发生倾斜，块石从网兜内滑出，达到水下定位抛石的目的；
17)抛石后水下地形测量：采用GPS系统对抛投区域及相邻的部分水域进行水下地形测量，并绘制水下地形图，将抛前抛后的水下地形图进行对比，确定抛投成果。


2.根据权利要求1所述的复杂地形水下精确抛石施工方法，其特征在于，定位船(2)通过若干个巴岸锚(13)与岸边平台(1)固定，定位船(2)上设置有千斤柱(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新泉，阮艳婷，
申请(专利权)人：浙江世润建创科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33