超大型自升式碎石铺设整平船的制作方法

1.本发明涉及碎石铺设整平船领域，尤其涉及一种超大型自升式碎石铺设整平船。


背景技术：

2.海底隧道一般由沉管连接而成，铺石船正是为海底地基铺平服务，有助于沉管着床。在海底隧道施工建设中，沉管基础整平是必不可少的施工工艺，因此碎石的铺设整平船舶是海底隧道基础整平不可或缺的核心装备。
3.自上世纪90年代起，我国港口建设逐步向深水化、大型化方向迈进。作为关键工序的抛石基床整平，一直是困扰作业的关键难题。随着超级工程“港珠澳大桥”的建设成功以及“深中”通道的开工，我国的碎石整平船的技术已经发展到第五代。
4.随着沉管式隧道的应用日益广泛，对大型沉管的需求更加强烈，更宽、更深的超大型海底隧道的施工建造会使得未来尺寸更大的沉管安装将日益增多。
5.然而对于海底碎石铺设和整平更大面积的建设需求，现有碎石铺设整平船的尺度和能力都将无法满足，因此需要开发出铺设和整平能力更强、效率更高的新型装备。
6.目前最先进的自升式碎石铺设整平船的船体结构通常为“回”字型，船体中部设有较大的月池用于碎石的铺设。通常月池的大小决定了其铺设和整平的最大面积。月池的四个角隅设有4根桩腿。
7.自升式碎石铺设整平船主要由抛石整平系统和抬升系统两部分组成。
8.抛石整平系统负责石料的输送、抛洒和整平。石料经补料船投入料斗再通过石料输送设备、多级皮带机输送到抛石管中。抛石管安装在行车上，可随大车和小车移动，完成规定行程，将石料铺设至海底槽床上。抛石整平设备主要由抛石管头部、抛石管总成、抛石管升降机构、行走大车、行走小车、抛石管及其控制系统与测量系统组成。
9.抬升系统负责将船体抬离水面，使船体在抛石整平过程中不受风、浪、流的影响，保证抛石的定位准确。抬升系统主要由抬升框架结构、桩腿和抬升设备组成。
10.现有技术存在以下缺点：
11.1)受限于现有的船体结构形式和桩腿布置方案，月池面积无法再进行较大的提升，因此无法满足未来海底隧道工程中对海底碎石铺设面积有较大增加的需求。
12.现有同类型船最大长度约98m，宽度约66m。若在此基础上进一步加大月池的长度和宽度，船体结构的跨距以及其所受到的载荷均会增加，为满足船体结构的强度要求和刚度要求，势必会大大增加船体结构重量。同时为满足较大的抛石能力需求，抛石系统的重量也将大大增加。对于现有船体结构形式和4条桩腿的布置方案，其抬升系统的能力是有上限的，无法满足显著增大的船体结构重量和抛石设备的重量。
13.2)船体结构纵向跨距大，抛石行车轨道的支撑结构刚度较弱，导致轨道垂向变形大而影响碎石整平精度。
14.3)单个桩腿和抬升系统的负荷较大，桩腿的疲劳寿命和抬升系统的使用寿命有限。
15.4)甲板面积小，各种设备布置紧张。
16.5)纵向皮带输送机靠桩腿外侧布置，使得顶甲板在船体中心线两侧的宽度不相等，即在布置纵向皮带输送机的一舷的顶甲板宽度超出主甲板的宽度较多，导致该侧无法靠岸停泊，船舶只能利用另一侧靠岸停泊，影响船舶使用。


技术实现要素：

17.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种超大型自升式碎石铺设整平船，在满足船体强度和刚度的基础上，该船体中部的月池宽度和长度都大大增加，从而显著增大了其海底碎石铺设和整平面积，最大可增大约一倍，极大提升了海底沉管隧道建造的能力和施工效率。
18.为了实现上述目的，本发明提供一种超大型自升式碎石铺设整平船，包括一船体、六桩腿、一碎石传送机构和一抛石机构；所述桩腿分别通过一抬升塔机构连接于所述船体的两端的两侧和中部的两侧；所述船体包括依次层叠设置的一顶甲板、一中间甲板和一主甲板；所述主甲板形成一月池；所述顶甲板和所述中间甲板在对应所述月池处镂空；所述抛石机构设置于所述顶甲板；所述碎石传送机构设置于所述船体并延伸至所述抛石机构。
19.优选地，所述抛石机构包括两行走大车轨道、一行走大车、两行走小车轨道、一行走小车和一抛石管；两行走大车轨道沿所述船体的长度方向设置于所述顶甲板并位于所述顶甲板的镂空处的两侧；所述行走大车设置于所述顶甲板的所述镂空处的上方并架设于两所述行走大车轨道上；所述行走大车中部形成一通槽，所述行走小车轨道分别设置于所述通槽的两侧；所述行走小车架设于两所述行走小车轨道上；所述抛石管连接于所述行走小车并依次通过所述通槽和所述月池伸入所述船体下方的海面。
20.优选地，所述碎石传送机构包括一碎石料斗、一碎石横向传送带和一碎石纵向传送带；所述碎石料斗连接于所述船体的尾端的一所述抬升塔机构上并位于所述中间甲板旁；所述碎石横向传送带一端设置于所述碎石料斗的下方，另一端延伸至所述顶甲板上并邻近所述船体的尾端的另一所述抬升塔机构；所述碎石纵向传送带设置于所述顶甲板并沿所述船体的长度方向设置，所述碎石纵向传送带的一端连接所述碎石横向传送带。
21.优选地，所述碎石纵向传送带设置于所述桩腿和所述抬升塔机构的内侧。
22.优选地，所述抛石机构还包括设置于所述行走大车上的一行走大车碎石传送带；所述行走大车碎石传送带一端延伸至所述碎石纵向传送带。
23.优选地，所述中间甲板与所述主甲板之间支撑有多个支柱。
24.优选地，所述顶甲板和所述主甲板的宽度一致。
25.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
26.1.能实现月池面积较大幅度的增加，极大的增大了碎石铺设和整平的面积，能满足未来更大宽度的沉管隧道工程建造需要。
27.2.一个船位的铺设面积大，常规沉管隧道的碎石铺设、整平和检测的效率可极大提高。
28.3.船体纵向跨距小，刚度大，减小了船体变形的影响，提高了碎石铺设和整平的精度。
29.4.桩腿个数的增加，提高了平台对海底复杂地形的适应能力。站立工况下的抗倾
覆能力和抗滑移能力大大增强，提高了施工的安全性。遇到桩腿底部卡在海底土壤中时能更易于借助自身能力拔桩脱困。
30.5.桩腿个数的增加，提高了平台的生存能力。平台所能抵抗的风暴载荷(恶劣海况)大大提高。
31.6.桩腿个数的增加，使得单个桩腿和抬升系统的负荷减小，一方面有效地延长了桩腿和抬升系统的使用寿命，另一方面抬升系统需要的布置空间减少，有利于优化桩腿长度和船体尺度。
32.7.甲板面积大，有利于各种设备的布置。
33.8.将纵向传送皮带输送机布置在桩腿内侧，使顶甲板与主甲板宽度一致，两侧都能停泊靠岸，便于船舶使用。
附图说明
34.图1为本发明实施例的超大型自升式碎石铺设整平船的结构示意图；
35.图2为本发明实施例的主甲板的结构示意图；
36.图3为本发明实施例的超大型自升式碎石铺设整平船的俯视图；
37.图4为图3的b
‑
b截面图；
38.图5为图3的c
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c截面图；
39.图6为图3的d
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d截面图；
40.图7为图3的e
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e截面图；
41.图8为本发明实施例的超大型自升式碎石铺设整平船的第一作业方式状态图；
42.图9为本发明实施例的超大型自升式碎石铺设整平船的第二作业方式状态图。
具体实施方式
43.下面根据附图图1～图9，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
44.请参阅图1～图9，本发明实施例的一种超大型自升式碎石铺设整平船，包括一船体、六桩腿1、一碎石传送机构和一抛石机构；桩腿1分别通过一抬升塔机构2连接于船体的两端的两侧和中部的两侧；船体包括依次层叠设置的一顶甲板3、一中间甲板4和一主甲板5；主甲板5形成一月池51；顶甲板3和中间甲板4在对应月池51处镂空；抛石机构设置于顶甲板3；碎石传送机构设置于船体并延伸至抛石机构。
45.本发明实施例的一种超大型自升式碎石铺设整平船具有6条桩腿1，除在月池51的四个角隅设有常规的4个桩腿1以外，在纵向主船体的中部左右舷又增加了2个桩腿1。增加的2个桩腿1主要有以下作用：
46.1)有利于大幅度增加月池51长度。在单个桩腿1抬升能力不变的情况下，月池51长度最大可增加至原来的2倍。同时可减小纵向主船体的跨距，提高船体结构刚度，减小船体变形。
47.2)由于每个桩腿1配备一套抬升设备，新增加2个桩腿1可提高整个抬升系统的抬升能力，为配备更大的抛石设备和船体结构重量提供了有力的保障。
48.3)新增加的2个桩腿1使得船体在站立工况下的抗倾覆稳性和抗滑移能力更强，作
业的安全性大大提高。
49.抛石机构包括两行走大车轨道61、一行走大车62、两行走小车轨道、一行走小车63和一抛石管64；两行走大车轨道61沿船体的长度方向设置于顶甲板3并位于顶甲板3的镂空处的两侧；行走大车62设置于顶甲板3的镂空处的上方并架设于两行走大车轨道61上；行走大车62中部形成一通槽，行走小车轨道分别设置于通槽的两侧；行走小车63架设于两行走小车轨道上；抛石管64连接于行走小车63并依次通过通槽和月池51伸入船体下方的海面9。
50.碎石传送机构包括一碎石料斗71、一碎石横向传送带72和一碎石纵向传送带73；碎石料斗71连接于船体的尾端的一抬升塔机构2上并位于中间甲板4旁；碎石横向传送带72一端设置于碎石料斗71的下方，另一端延伸至顶甲板3上并邻近船体的尾端的另一抬升塔机构2；碎石纵向传送带73设置于顶甲板3并沿船体的长度方向设置，碎石纵向传送带73的一端连接碎石横向传送带72。
51.碎石纵向传送带73设置于桩腿1和抬升塔机构2的内侧。
52.抛石机构还包括设置于行走大车62上的一行走大车碎石传送带65；行走大车碎石传送带65一端延伸至碎石纵向传送带73。
53.中间甲板4与主甲板5之间支撑有多个支柱8。
54.顶甲板3和主甲板5的宽度一致，两侧都能停泊靠岸，便于船舶使用
55.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。