本發(fā)明屬于深水基床施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碎石基床清淤裝置及清淤方法。

背景技術(shù)：

在沉管隧道施工中，為了使隧道基槽底面平整，通常需要進(jìn)行基礎(chǔ)處理。目前，常用的基礎(chǔ)處理方法有先鋪法和后填法兩大類。先鋪法指在沉放沉管之前先鋪設(shè)碎石基床，相比于后填法，先鋪法具有工后沉降小、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。然而，采用先鋪法施工時(shí)，由于水域中含沙量較多，且基床原泥面存在一定厚度的淤泥，隨著水流的擾動(dòng)會(huì)引發(fā)回淤問題，影響正常施工，因而，先鋪法施工時(shí)需要清除碎石基床表面的超標(biāo)淤泥。

目前，常用的水下清淤裝置有耙吸船、連續(xù)行走式漂浮清淤裝置、蓋章式間歇清淤裝置和氣舉式清淤裝置等。然而，采用這些現(xiàn)有清淤裝置清理碎石基床表面的淤泥，仍存在一些不足。例如：(1)采用耙吸船清淤，由于其吸泥部件會(huì)翻動(dòng)基床，會(huì)直接損壞已鋪設(shè)的碎石基床；(2)采用行走式清淤裝置會(huì)對碎石基床造成局部破壞；(3)采用蓋章式清淤裝置會(huì)使碎石基床表面出現(xiàn)局部的壓痕；(4)采用氣舉式清淤裝置，其清淤時(shí)吸泥部件無需與基床相接觸，雖然不會(huì)破壞碎石基床，但其清淤效果差、控制困難，無法對碎石基床表面的超標(biāo)淤泥完全清除。

因此，如何在不破壞碎石基床的前提下，完全清除碎石基床表面的淤泥，是當(dāng)前急需解決的一項(xiàng)技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述的現(xiàn)有清淤裝置破壞碎石基床或清淤不徹底的技術(shù)問題，提出一種碎石基床清淤裝置及清淤方法，能夠在不擾動(dòng)碎石基床的情況下，快速完全地清除碎石基床表面的淤泥。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提出一種碎石基床清淤裝置，安裝于清淤船，包括清淤吸頭和用于移動(dòng)所述清淤吸頭的移動(dòng)單元；所述清淤吸頭包括吸頭本體和由軟質(zhì)材料制成的若干吸管，所述吸管設(shè)置于所述吸頭本體的底部以接觸碎石基床表面；所述移動(dòng)單元安裝于所述清淤船，包括用于下放所述清淤吸頭的下放件，所述下放件與所述清淤吸頭固定連接，并可相對于所述清淤船升降。

作為優(yōu)選，所述清淤吸頭還包括用于揚(yáng)起碎石基床表面淤泥的清掃組件，所述清掃組件與所述吸頭本體固定連接。

作為優(yōu)選，所述清掃組件包括可滾動(dòng)的滾筒和設(shè)置于所述滾筒外周的若干毛刷。

作為優(yōu)選，所述移動(dòng)單元還包括用于移動(dòng)所述清淤吸頭的移動(dòng)組件，所述移動(dòng)組件包括設(shè)置于所述清淤船的軌道，以及可沿所述軌道行走的臺(tái)車，所述臺(tái)車與所述下放件活動(dòng)連接。

作為優(yōu)選，所述碎石基床清淤裝置進(jìn)一步還包括控制單元，所述控制單元包括用于測量所述清淤吸頭高程的高度計(jì)和用于控制所述移動(dòng)單元的移動(dòng)位移的控制器。

作為優(yōu)選，所述高度計(jì)安裝于所述清淤吸頭，所述控制器分別與所述高度計(jì)和所述移動(dòng)單元電連接，以接收所述高度計(jì)測量的高程信息并控制所述移動(dòng)單元的移動(dòng)。

本發(fā)明還提出一種利用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的碎石基床清淤裝置的清淤方法，包括如下步驟：

行駛清淤船至碎石基床上方，拋錨駐位，對清淤船進(jìn)行定位，測量碎石基床上淤泥表面和底面高程，計(jì)算淤泥厚度；

利用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的碎石基床清淤裝置清除淤泥；

移動(dòng)所述清淤船以帶動(dòng)所述碎石基床清淤裝置移動(dòng)，完成預(yù)定區(qū)域的清淤工作。

作為優(yōu)選，利用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的碎石基床清淤裝置清除淤泥的具體步驟為：通過所述下放件下放所述清淤吸頭，直至所述吸管接觸所述碎石基床表面，利用所述吸管的吸力清除淤泥。

作為優(yōu)選，下放所述清淤吸頭時(shí)，通過所述高度計(jì)測量所述清淤吸頭的實(shí)時(shí)高程，通過所述控制器接收所述高度計(jì)測量的高程信息并控制所述下放件的移動(dòng)位移。

作為優(yōu)選，在移動(dòng)所述清淤船前還包括沿設(shè)置于所述清淤船的所述軌道移動(dòng)所述臺(tái)車，進(jìn)而帶動(dòng)所述清淤吸頭移動(dòng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：

1、本發(fā)明提供的碎石基床清淤裝置采用軟質(zhì)材料制作吸管，在吸管與碎石基床表面接觸時(shí)，能夠有效防止碎石基床表面被破壞，而且軟質(zhì)材料制作的吸管可彎曲以適用于凹凸不平的碎石基床表面，清淤無死角，清淤更完全；

2、根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，通過設(shè)置清掃組件將碎石基床表面淤泥揚(yáng)起，便于吸管吸入淤泥，有利于提高清淤效率，并且有利于節(jié)約能源，可適用于淤泥淤積較厚的施工工況；

3、根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，通過設(shè)置移動(dòng)組件可實(shí)現(xiàn)在清淤船的一次移船駐位中完成一段距離的清淤作業(yè)，避免了清淤船船位的頻繁移動(dòng)，提高了清淤效率，縮短了施工周期；

4、根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，通過設(shè)置控制單元能夠精確移動(dòng)清淤吸頭，有利于精確控制清淤施工操作，提高清淤施工效率；

5、本發(fā)明提供的清淤方法能夠在不擾動(dòng)碎石基床的情況下，快速完全地清除碎石基床表面的淤泥，操作簡單，而且清淤操作可精確控制，清淤效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的碎石基床清淤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的清淤吸頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的帶有清掃組件的清淤吸頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的移動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的碎石基床清淤裝置的使用狀態(tài)圖；

以上各圖中：1、清淤船；2、清淤吸頭；21、吸頭本體；211、吸泥腔室；212、排泥口；22、吸管；3、移動(dòng)單元；31、下放件；32、移動(dòng)組件；321、軌道；322、臺(tái)車；4、高度計(jì)；5、控制器；6、吸泥泵；7、輸泥管道；8、清掃組件；81、滾筒；82、毛刷；9、碎石基床。

具體實(shí)施方式

下面，通過示例性的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進(jìn)一步敘述的情況下，一個(gè)實(shí)施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實(shí)施方式中。

如圖1所示，本發(fā)明涉及一種碎石基床清淤裝置，安裝于清淤船1，包括清淤吸頭2和用于移動(dòng)清淤吸頭2的移動(dòng)單元3；清淤吸頭2包括吸頭本體21和由軟質(zhì)材料制成的若干吸管22，吸管22設(shè)置于吸頭本體21的底部以接觸碎石基床表面；移動(dòng)單元3安裝于清淤船1，包括用于下放清淤吸頭2的下放件31，下放件31與清淤吸頭2固定連接，并可相對于清淤船1升降。

如圖2所示，該裝置中的清淤吸頭2用于與碎石基床表面接觸以清除淤泥，需要說明的是，在本實(shí)施例中，吸管22豎直設(shè)置于吸頭本體21的底部，且若干吸管22成排設(shè)置。這樣的設(shè)置方式使吸管22與碎石基床的接觸點(diǎn)在同一直線上，進(jìn)而通過移動(dòng)吸頭本體21帶動(dòng)若干吸管22同步移動(dòng)，可形成一個(gè)清淤面，清淤更完全，清淤效果更好。還需要說明的是，本發(fā)明采用軟質(zhì)材料制作吸管22，在吸管22與碎石基床表面接觸時(shí)，能夠有效防止碎石基床表面被破壞，而且軟質(zhì)材料制作的吸管22可彎曲以適用于凹凸不平的碎石基床表面，清淤無死角。可以理解的是，吸管22可采用橡膠、乳膠、軟質(zhì)塑料或本領(lǐng)域常用的其他軟質(zhì)材料制作，只要保證吸管22可彎曲且不會(huì)破壞碎石基床即可。

繼續(xù)參見圖2，吸頭本體21為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部形成有吸泥腔室211，吸管22與吸泥腔室211相連通；吸頭本體21還設(shè)有排泥口212，排泥口212與吸泥腔室211相連通。這種結(jié)構(gòu)的吸頭本體21通過設(shè)置的吸泥腔室211將若干吸管22清除的淤泥匯集在一起進(jìn)而排出，有利于集中處理淤泥。在本實(shí)施例中，吸頭本體21具體為一兩端封閉的中空管，中空管水平設(shè)置，吸管22和排泥口212相對設(shè)置于中空管的側(cè)壁。這種中空管狀的吸泥本體結(jié)構(gòu)簡單，體積小，便于移動(dòng)。可以理解的是，本發(fā)明中的吸頭本體21并不局限于本實(shí)施例中的中空管，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以采用中空柱狀、中空餅狀或其他中空結(jié)構(gòu)的吸頭本體21。

進(jìn)一步的，如圖3所示，在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，清淤吸頭2還包括用于揚(yáng)起碎石基床表面淤泥的清掃組件8，清掃組件8與吸頭本體21固定連接，通過清掃組件8將碎石基床表面淤泥揚(yáng)起，便于吸管22吸入淤泥，有利于提高清淤效率，并且有利于節(jié)約能源，可適用于淤泥淤積較厚的施工工況。需要說明的是，清淤時(shí)，需要保證清掃組件8先掃過碎石基床，吸管22隨后接觸清掃組件8掃過的部分碎石基床表面，即保證清掃組件8位于清淤吸頭2水平移動(dòng)方向的前方。

繼續(xù)參見圖3，清掃組件8具體包括可滾動(dòng)的滾筒81和設(shè)置于滾筒81外周的若干毛刷82，通過滾筒81的滾動(dòng)帶動(dòng)毛刷82清掃碎石基床表面，以使淤泥揚(yáng)起。需要說明的是，本實(shí)施例中滾筒81的滾動(dòng)可采用電動(dòng)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。這種滾筒81和毛刷82相配合的清掃組件8結(jié)構(gòu)簡單，清掃力度溫和，不會(huì)破壞碎石基床，且清掃效率高?？梢岳斫獾氖牵绢I(lǐng)域技術(shù)人員也可以采用其他結(jié)構(gòu)的清掃組件8，例如：吹氣式清掃組件8，只要能夠保證在不破壞碎石基床的前提下將碎石基床表面淤泥揚(yáng)起即可。

參見圖4，圖4為移動(dòng)單元3的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該裝置中的下放件31具體為一種絎架，需要說明的是，下放件31的升降方式可采用本領(lǐng)域常用的升降方式，例如：采用卷揚(yáng)機(jī)拉動(dòng)下放件31升降，或者采用齒輪齒條相配合的升降方式，由于上述升降方式均為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，因此此處不做贅述。

進(jìn)一步的，繼續(xù)參見圖4，移動(dòng)單元3還包括用于移動(dòng)清淤吸頭2的移動(dòng)組件32，移動(dòng)組件32包括設(shè)置于清淤船1的軌道321，以及可沿軌道321行走的臺(tái)車322，臺(tái)車322與下放件31活動(dòng)連接。需要說明的是，臺(tái)車322與下放件31的連接需要保證不影響下放件31的升降，如圖4所示，下放件31套接于臺(tái)車322內(nèi)，并可相對于臺(tái)車322升降。清淤時(shí)，沿軌道321移動(dòng)臺(tái)車322，進(jìn)而帶動(dòng)與臺(tái)車322相連的下放件31和清淤吸頭2水平移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)在清淤船1的一次移船駐位中完成一段距離的清淤作業(yè)，避免了清淤船1船位的頻繁移動(dòng)，提高了清淤效率，縮短了施工周期。

如圖1所示，該裝置進(jìn)一步還包括控制單元，所述控制單元包括用于測量清淤吸頭2高程的高度計(jì)4和用于控制移動(dòng)單元3的移動(dòng)位移的控制器5。具體的，高度計(jì)4安裝于清淤吸頭2，控制器5分別與高度計(jì)4和移動(dòng)單元3電連接，以接收高度計(jì)4測量的高程信息并控制移動(dòng)單元3的移動(dòng)。通過高度計(jì)4實(shí)時(shí)測量清淤吸頭2的高程，并通過控制器5控制移動(dòng)單元3的移動(dòng)，能夠精確移動(dòng)清淤吸頭2，有利于精確控制清淤施工操作，提高清淤施工效率。需要說明的是，在本實(shí)施例中，控制器5控制的移動(dòng)單元3具體為下放件31或臺(tái)車322。

此外，還需要說明的是，該裝置進(jìn)一步還包括用于提供吸力的吸泥泵6，以及連接于吸泥泵6與清淤吸頭2之間的輸泥管道7。清淤時(shí)，通過吸泥泵6提供吸力，使碎石基床表面的淤泥由清淤吸頭2吸入，經(jīng)輸泥管道7排出。

為了使本發(fā)明的碎石基床清淤裝置更加清楚，下面對本發(fā)明碎石基床清淤裝置的工作過程說明如下：

如圖5所示，首先通過下放件31下放清淤吸頭2，使清淤吸頭2的軟質(zhì)吸管22接觸碎石基床9的表面，開啟吸泥泵6，將碎石基床9表面的淤泥由清淤吸頭2吸入，經(jīng)輸泥管道7排出，完成清淤工作。在清淤時(shí)，可通過清掃組件8將碎石基床9表面淤泥揚(yáng)起，以便于吸管22吸入淤泥。此外，還可沿設(shè)置于清淤船1的軌道321移動(dòng)臺(tái)車322，進(jìn)而帶動(dòng)與臺(tái)車322相連的下放件31和清淤吸頭2水平移動(dòng)，完成一段距離的清淤作業(yè)。

本發(fā)明提供的碎石基床清淤裝置采用軟質(zhì)材料制作吸管22，在吸管22與碎石基床表面接觸時(shí)，能夠有效防止碎石基床表面被破壞，而且軟質(zhì)材料制作的吸管22可彎曲以適用于凹凸不平的碎石基床表面，清淤無死角，清淤更完全。

本發(fā)明還提供了一種利用上述任一項(xiàng)實(shí)施例的碎石基床清淤裝置的清淤方法，包括如下步驟：

s1：行駛清淤船1至碎石基床上方，拋錨駐位，對清淤船1進(jìn)行定位，測量碎石基床上淤泥表面和底面高程，計(jì)算淤泥厚度。

在本步驟中，需要說明的是，清淤船1的定位可通過gps定位系統(tǒng)進(jìn)行。此外，淤泥表面和底面高程可采用潛水員探摸法或?qū)＠鹀n104652397a公開的一種深水基槽回淤監(jiān)測方法進(jìn)行測量。上述淤泥表面和底面高程的測量方法均為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

s2：利用上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的碎石基床清淤裝置清除淤泥。

在本步驟中，利用上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的碎石基床清淤裝置清除淤泥的具體步驟為：通過下放件31下放清淤吸頭2，直至吸管22接觸碎石基床表面，利用吸管22的吸力清除淤泥。需要說明的是，在清除淤泥時(shí)，可通過清掃組件8將碎石基床表面的淤泥揚(yáng)起，以便于吸管22吸入淤泥。進(jìn)一步的，下放清淤吸頭2時(shí)，通過高度計(jì)4測量清淤吸頭2的實(shí)時(shí)高程，通過控制器5接收高度計(jì)4測量的高程信息并控制下放件31的移動(dòng)位移，以精確下放清淤吸頭2。

s3：移動(dòng)清淤船1以帶動(dòng)碎石基床清淤裝置移動(dòng)，完成預(yù)定區(qū)域的清淤工作。

在本步驟中，需要說明的是，清淤船1的移動(dòng)可通過清淤船1自航、絞纜、拖船拖動(dòng)等移動(dòng)方式中的任意一種移動(dòng)方式或多種移動(dòng)方式組合進(jìn)行。進(jìn)一步的，為了減少清淤船1的移動(dòng)次數(shù)，在移動(dòng)清淤船1前還包括沿設(shè)置于清淤船1的軌道321移動(dòng)臺(tái)車322，進(jìn)而帶動(dòng)清淤吸頭2移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了在清淤船1的一次移船駐位中完成一段距離的清淤作業(yè)，避免了清淤船1船位的頻繁移動(dòng)，提高了清淤效率，縮短了施工周期。需要說明的是，在移動(dòng)臺(tái)車322進(jìn)而帶動(dòng)清淤吸頭2移動(dòng)時(shí)，可通過控制器5控制臺(tái)車322的移動(dòng)位移，以精確移動(dòng)清淤吸頭2。

本發(fā)明提供的清淤方法能夠在不擾動(dòng)碎石基床的情況下，快速完全地清除碎石基床表面的淤泥，操作簡單，而且清淤操作可精確控制，清淤效率高。