專利名稱：半潛式水下施工擋流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的水下裝置，具體說，是一種半潛式水下施工擋流裝置。
背景技術(shù)：
水下施工擋流裝置是一種擋水圍堰結(jié)構(gòu)物。在施工水域水質(zhì)混濁、水流急，不利于作業(yè)的情況下，該裝置可以擋住外部水流使其包圍的水域形成水流影響小的作業(yè)區(qū)。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，《土木工程概論》(作者江見鯨、葉志明主編，出版社高等教育出版社，出版日期2001年7月第1版)一書第45、46、108、109、202、203頁提到一種叫做“沉井”的裝置，其自述為“沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物，它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重量克服井壁摩擦力厚下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)過混凝土封底，并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺(tái)或其它構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。沉井既是基礎(chǔ)，又是施工時(shí)的擋土和擋水圍堰結(jié)構(gòu)，施工工藝也不復(fù)雜?！辆A(chǔ)的缺點(diǎn)是施工期較長；對細(xì)砂及粉砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；沉井下沉過程中遇到的大孤石、樹干或井底巖層表面傾斜過大，均會(huì)給施工帶來一定困難?！背宋闹袛⑹龅摹笆┕て谳^長；對細(xì)砂及粉砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；沉井下沉過程中遇到的大孤石、樹干或井底巖層表面傾斜過大，均會(huì)給施工帶來一定困難”等缺點(diǎn)外，沉井應(yīng)用范圍小只能在作為基礎(chǔ)被建造時(shí)才起到擋水的作用并不能用于維護(hù)已建成的水中建筑物(某些近海大橋的橋墩是由鋼管樁支持，需要布設(shè)犧牲陽極(防腐鋅塊)保護(hù)，防腐鋅塊的布設(shè)由潛水員在水下焊接到鋼管樁上。由于一些近海大橋所在海域水質(zhì)混濁、水流急，潛水員水下可作業(yè)時(shí)間短，難以確保鋼樁防腐鋅塊焊接進(jìn)度)，一次性使用不能被反復(fù)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種半潛式水下施工擋流裝置，使其能包圍住近海大橋橋墩下鋼管樁群，使被圍區(qū)域形成水流影響小的作業(yè)區(qū)，并保證漂浮和半潛作業(yè)時(shí)裝置本身的穩(wěn)性，增加潛水員水下可作業(yè)時(shí)間，保證鋼管樁防腐鋅塊焊接進(jìn)度，還可應(yīng)用于其它需要有小水流影響作業(yè)區(qū)的施工狀況。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括船體、立柱、檔流板和能開合的門以及甲板，其連接關(guān)系為船體的首部開有開口，因此整個(gè)船呈U形，在船體開口的四角各設(shè)置有一個(gè)立柱。立柱設(shè)置在擋流板內(nèi)，其高出擋流板部分過渡為圓柱或設(shè)有圓角。擋流板連接在各立柱間，整個(gè)裝置的首部設(shè)置有能開合的門，此門用鉸與船體首部左邊的立柱連接，由油缸驅(qū)動(dòng)開閉，此門關(guān)閉時(shí)，能與船體首部右邊的立柱可靠連接。甲板鋪設(shè)在整個(gè)裝置的上部，為四個(gè)立柱所支持。
當(dāng)裝置不作業(yè)時(shí)飄浮在海面上，吃水位于船體，靠船體提供水線面面積，保證裝置的穩(wěn)性；作業(yè)時(shí)通過往壓載艙加壓載水使裝置下沉，這時(shí)為半潛狀態(tài)，船體完全淹沒于水下，吃水位于立柱，靠立柱提供水線面面積，保證裝置的穩(wěn)性。本發(fā)明不設(shè)動(dòng)力裝置，移位靠拖輪拖動(dòng)。
本發(fā)明船體內(nèi)設(shè)有壓載艙和機(jī)艙，通過調(diào)整壓載艙里的壓載水來控制裝置下潛與上升；立柱在裝置下潛時(shí)能提供一定的水線面面積，以保證裝置具有足夠的穩(wěn)性，同時(shí)給擋流板和門提供支持，并能在裝置下潛時(shí)提供一定的操作空間，以布置操作設(shè)備和提供人員工作場所；擋流板連接在各立柱間，在裝置下潛后，與船體和門一起在裝置內(nèi)部形成封閉的水域(在設(shè)計(jì)的最大水深時(shí)，擋流板頂部離開水面約2米)，此封閉水域即為潛水作業(yè)員的作業(yè)水域，因此可以為潛水作業(yè)員提供比較好的作業(yè)環(huán)境；能開合的門可以采用拱形門，在船體和門下端還設(shè)置有裙板，可以插入海底一定的深度，在整個(gè)擋流裝置不坐底條件下，從海底到擋流板形成水流影響小的作業(yè)區(qū)；甲板位于裝置最高處。不論裝置處于何種工作狀態(tài)，甲板始終在水面以上，可以用于布置操作設(shè)備和提供人員工作場所。
本發(fā)明裝置就位后，采用系纜方式系留在橋墩承臺(tái)上，僅設(shè)置一臺(tái)按常規(guī)舾裝要求的錨和錨絞車。如果裝置用于其它用途而無法系纜，也可增設(shè)錨及絞車來依靠錨泊來定位，建造成本也相應(yīng)增加。
本發(fā)明油缸是一種很常見的由液體供給能量做機(jī)械功的機(jī)械裝置，位于與門絞接的船體首部，通過液壓產(chǎn)生動(dòng)力，經(jīng)過傳動(dòng)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)門的開閉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有明顯的效果本發(fā)明通過船首門的閉合將一部分水域包圍在裝置內(nèi)部，擋流板、船體和裙板擋住裝置外部的水流，使得被包圍的水域形成小水流影響的工作區(qū)。不僅適用于輔助近海大橋橋墩鋼樁防腐鋅塊焊接施工，還可以適用于其它需要小水流影響工作區(qū)的工程施工。本發(fā)明即到即用一經(jīng)建造完成，由拖輪拖到工作預(yù)定地點(diǎn)立即可以投入使用，無需進(jìn)行施工來安裝擋流裝置本身；靈活機(jī)動(dòng)可以反復(fù)使用工作完成后移位到新的工作地點(diǎn)再次工作或海上錨泊等待新任務(wù)。本發(fā)明的設(shè)計(jì)利用了半潛式海洋平臺(tái)的相關(guān)知識，無論是飄浮狀態(tài)還是作業(yè)時(shí)的半潛狀態(tài)的穩(wěn)性靠裝置本身提供，因而不會(huì)發(fā)生傾覆；工作時(shí)裝置處于半潛狀態(tài)，垂直方向上靠浮力與重力平衡，裙板的作用只是結(jié)合擋流板、船體從海底到擋流板形成水流影響小的作業(yè)區(qū)，而不是靠插入海底獲得對裝置的支持力，因而海底的地貌情況對裝置工作影響不大；由于門、船體、立柱的設(shè)計(jì)參照了半潛式海洋平臺(tái)，具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因而能在一定程度的風(fēng)、浪、流影響下作業(yè)。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視2本發(fā)明結(jié)構(gòu)側(cè)視3本發(fā)明結(jié)構(gòu)俯視4本發(fā)明工作原理示意圖(一)圖5本發(fā)明工作原理示意圖(二)圖6本發(fā)明工作原理示意圖具體實(shí)施方式
如圖1-3所示，本發(fā)明包括船體1、立柱2、檔流板3、能開合的門4及甲板6，其連接關(guān)系為船體1的首部開有開口，整個(gè)船呈U形，在船體1開口的四角各設(shè)置有一個(gè)立柱2，立柱2設(shè)置在擋流板3內(nèi)，擋流板3連接在各立柱2間，整個(gè)裝置的首部設(shè)置有能開合的門4，此門4用鉸與船體1首部左邊的立柱2連接，此門4關(guān)閉時(shí)，與船體1首部右邊的立柱2連接，甲板6鋪設(shè)在整個(gè)裝置的上部，為四個(gè)立柱2所支持。
在船體1和門4下端還設(shè)置有裙板5。立柱2高出擋流板3部分過渡為圓柱或設(shè)有圓角。門4采用拱形門。
本發(fā)明就位后，采用系纜方式系留在橋墩承臺(tái)上，僅設(shè)置一臺(tái)錨和錨絞車，或者增設(shè)錨及絞車來依靠錨泊來定位。
如圖4-6所示，本發(fā)明工作過程如下1)平潮時(shí)本發(fā)明靠拖輪拖往工作預(yù)定地點(diǎn)，這時(shí)裝置處于飄浮狀態(tài)，吃水位于船體。船首門為關(guān)閉狀態(tài)，與船體首部右邊的立柱可靠連接；2)到達(dá)工作預(yù)定地點(diǎn)后，利用油缸打開船首門；(見圖4)3)裝置邊前進(jìn)圍住橋墩鋼管樁，邊利用油缸關(guān)閉船首門；(見圖5、圖6)4)往壓載艙加壓載水使裝置豎直下潛至其裙板插入海底，此時(shí)裝置處于半潛狀態(tài)，船體完全淹沒于水下，吃水位于立柱；5)利用設(shè)置在裝置四周的帶纜樁把裝置牢固系泊在承臺(tái)上；6)這時(shí)擋流板、船體和裙板將擋住外部水流，在裝置包圍水域形成小水流影響的工作區(qū)，潛水員即可以開始作業(yè)；7)在潛水員作業(yè)完成后，平潮時(shí)，首先解開系泊纜繩；8)壓載艙排水使裝置浮起到預(yù)定吃水，這時(shí)裝置處于飄浮狀態(tài)，吃水位于船體；9)邊利用油缸打開船首門，裝置邊靠拖輪拖動(dòng)離開工作區(qū)域；10)待裝置完全脫離橋墩鋼管樁后，利用油缸關(guān)閉船首門；11)拖輪拖動(dòng)裝置使其移位到新的工作地點(diǎn)或海上錨泊。
過程7)到11)為過程1)到5)的逆過程。
權(quán)利要求
1.一種半潛式水下施工擋流裝置，包括檔流板(3)，其特征在于，還包括船體(1)、立柱(2)、能開合的門(4)以及甲板(6)，船體(1)的首部開有開口，整個(gè)船呈U形，在船體(1)開口的四角各設(shè)置有一個(gè)立柱(2)，立柱(2)設(shè)置在擋流板(3)內(nèi)，擋流板(3)連接在各立柱(2)間，整個(gè)裝置的首部設(shè)置有能開合的門(4)，此門(4)用鉸與船體(1)首部左邊的立柱(2)連接，此門(4)關(guān)閉時(shí)，與船體(1)首部右邊的立柱(2)連接，甲板(6)鋪設(shè)在整個(gè)裝置的上部，為四個(gè)立柱(2)所支持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式水下施工擋流裝置，其特征是，在船體(1)和門(4)下端還設(shè)置有裙板(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式水下施工擋流裝置，其特征是，立柱(2)高出擋流板(3)部分過渡為圓柱或設(shè)有圓角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式水下施工擋流裝置，其特征是，門(4)采用拱形門。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式水下施工擋流裝置，其特征是，船體(1)內(nèi)設(shè)有壓載艙和機(jī)艙。
全文摘要
一種用于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的半潛式水下施工擋流裝置，包括船體、立柱、擋流板和能開合的門以及甲板，船體的首部開有開口，整個(gè)船呈U形，在船體開口的四角各設(shè)置有一個(gè)立柱，立柱設(shè)置在擋流板內(nèi)，擋流板連接在各立柱間，整個(gè)裝置的首部設(shè)置有能開合的門，此門用鉸與船體首部左邊的立柱連接，此門關(guān)閉時(shí)，能與船體首部右邊的立柱可靠連接，甲板鋪設(shè)在整個(gè)裝置的上部，為四個(gè)立柱所支持。本發(fā)明能包圍住近海大橋橋墩下鋼管樁群，使被圍區(qū)域形成水流影響小的作業(yè)區(qū)，并保證漂浮和半潛作業(yè)時(shí)裝置本身的穩(wěn)性，增加潛水員水下可作業(yè)時(shí)間，保證鋼管樁防腐鋅塊焊接進(jìn)度。另外本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它需要有小水流影響作業(yè)區(qū)的施工狀況。
文檔編號E01D22/00GK1587534SQ200410053488
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者丁金鴻, 譚家華, 何炎平 申請人:上海交通大學(xué)