本發(fā)明涉及水下基床整平領域，尤其是涉及一種水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)及其整平方法。

背景技術：

1、水下基床碎石鋪設整平是防波堤、橋梁、水下隧道建設中非常重要的環(huán)節(jié)。為使基床頂標高符合設計要求，便于平穩(wěn)安裝上部預制構件（如大型沉箱基礎、沉管管節(jié)），基床頂面需按設計要求進行整平，基床的整平精度直接影響著預制構件的最終安裝精度。

2、按照整平裝備的類型來分類，水下整平方式有人工整平、長臂挖機整平以及專業(yè)的整平船或自升式平臺整平。人工整平一般是在水下鋪設鋼軌，而后由潛水員通過鋼軌進行定位后采用刮刀或者人工搬運的方式使得基床平整；長臂挖機整平是通過在船上安裝挖機鏟斗，通過鏟斗對水下碎石進行刮平；專業(yè)的整平船或者自升式平臺整平一般是在帶有月池的船舶或者平臺下方吊放一個整平框架，框架上安裝有專門的布料管，布料管前方安裝有刮刀，刮刀可以將高于目標高程的碎石刮走，對于低于目標高程的碎石，則通過布料管補料填平。

3、一般來說，人工整平只適用于水深較淺的水域，同時其整平完全依靠人工，相較于后兩者其效率較低，但成本上有優(yōu)勢。同樣的，隨著水深的增加，長臂挖機整平所需要的挖機臂長逐漸受到限制，這一整平方式也只適用于淺水，且由于相關控制都在船上，其整平精度較低，一般用在整平的粗平階段。專門的自升式平臺或者整平船進一步適應了深水的作業(yè)條件，目前一般可以整平50m水深以內的水下基床，同時其還具有精度高、效率高的優(yōu)點，但其使用成本遠高于前兩者。

4、傳統(tǒng)的刮刀刮平的方式會使得多余的碎石一直堆積在刮刀板的前方，導致整平阻力持續(xù)增大，因而進行相關設計時一般將刮刀板的推力設計的盡可能大以應對這一不斷增大的整平阻力。同時，這也限制了刮刀板整平時的單次進刀深度。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)及其整平方法，解決了水下基床自動化整平的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，包括水下整平架，水下整平架包括基礎框，基礎框沿長度方向上設有可移動的移動架，移動架下端設有可轉動的刮板螺旋以整平基礎框內的碎石。

3、優(yōu)選的方案中，還包括設在水上支持船舶上的吊放架，吊放架上設有可上下移動的吊鉤，吊鉤上設有吊繩，吊繩下端與水下整平架連接。

4、優(yōu)選的方案中，水下整平架上設有橫向傾角儀和縱向傾角儀，基礎框為矩形結構，基礎框至少四角設有可上下伸縮的液壓支腿，液壓支腿下端設有萬向地腳，基礎框連接有向上豎起的桁架測量塔，桁架測量塔頂端設有rtk測高儀。

5、優(yōu)選的方案中，刮板螺旋包括旋轉軸，旋轉軸外側設有并排布置的第一螺旋葉片和第二螺旋葉片，第一螺旋葉片和第二螺旋葉片旋向相反。

6、優(yōu)選的方案中，移動架兩端設有擴寬架，擴寬架兩端下側各設有可轉動的第一行走輪，第一行走輪抵靠在基礎框上端面滾動，基礎框側面設有鏈條直線引導結構，移動架上還設有可轉動的鏈輪，鏈輪與鏈條直線引導結構嚙合。

7、優(yōu)選的方案中，還設有布置在水底的多個臨時樁，多個臨時樁至少為兩列，各列上設有基軌架，各基軌架上設有可沿基軌架長度方向移動的移動梁，各移動梁兩端設有牽引絞車，各牽引絞車的牽引纜向靠近水下整平架的一側伸出并連接基礎框的四角，牽引纜的伸出方向與基軌架的長度方向垂直，基礎框外側連接有多個可膨脹氣囊。

8、優(yōu)選的方案中，臨時樁上端設有高度可變的調高座，調高座上端設有卡接座，基軌架與卡接座滑動連接。

9、優(yōu)選的方案中，調高座上端設有u型槽，u型槽兩側壁各設有螺紋連接的第一頂推桿，第一頂推桿一端抵靠在卡接座側壁，卡接座內設有c型的卡槽空間，基軌架下端設在卡槽空間內，卡槽空間兩側壁設有螺紋連接的第二頂推桿，第二頂推桿端部抵靠在基軌架下端側壁。

10、優(yōu)選的方案中，移動梁上端設有可升降的升降臺，升降臺上設有可轉動的導輪，導輪抵靠在牽引纜上。

11、優(yōu)選的方案中，

12、水上支持船舶就位，水下整平架下放就位并調平；

13、將碎石從水上支持船舶上通過碎石輸送管輸送至需整平基床面，啟動水下整平架，開始整平作業(yè)；

14、區(qū)域整平完成后通過水上支持船舶上的聲學測量設備，檢測碎石基床整平質量，對低于目標高程的凹陷區(qū)域進行補料填平；

15、將水下整平架移動至下一施工區(qū)域開始下一輪整平施工。

16、本發(fā)明的有益效果為：螺旋-刮刀整平架為獨立工作設計，不需要與支持船舶存在硬連接，結構簡單，大大減少了整平成本；與人工相比，可精準自定位、調平，高效攤鋪、刮平，大大提高了整平效率與精度；刮板螺旋采用鏡像雙螺旋結構，可防止碎石向一邊堆砌；施工工藝上，采用臨時樁加裝移動基軌架，實現(xiàn)跨條形小區(qū)域和大區(qū)域的快速施工，不需要水上船舶參與；通過平行雙牽引纜，配合氣囊，既可牽引整平架移動，又限制了整平架懸空式的擺動量，提高施工位置遷移效率，增加了施工位置重定位精度。

技術特征：

1.一種水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：包括水下整平架（3），水下整平架（3）包括基礎框（4），基礎框（4）沿長度方向上設有可移動的移動架（5），移動架（5）下端設有可轉動的刮板螺旋（6）以整平基礎框（4）內的碎石。

2.根據權利要求1所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：還包括設在水上支持船舶（1）上的吊放架（2），吊放架（2）上設有可上下移動的吊鉤（201），吊鉤（201）上設有吊繩（202），吊繩（202）下端與水下整平架（3）連接。

3.根據權利要求1所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：水下整平架（3）上設有橫向傾角儀（301）和縱向傾角儀（302），基礎框（4）為矩形結構，基礎框（4）至少四角設有可上下伸縮的液壓支腿（401），液壓支腿（401）下端設有萬向地腳（402），基礎框（4）連接有向上豎起的桁架測量塔（303），桁架測量塔（303）頂端設有rtk測高儀（304）。

4.根據權利要求1所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：刮板螺旋（6）包括旋轉軸（601），旋轉軸（601）外側設有并排布置的第一螺旋葉片（602）和第二螺旋葉片（603），第一螺旋葉片（602）和第二螺旋葉片（603）旋向相反。

5.根據權利要求1所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：移動架（5）兩端設有擴寬架（506），擴寬架（506）兩端下側各設有可轉動的第一行走輪（501），第一行走輪（501）抵靠在基礎框（4）上端面滾動，基礎框（4）側面設有鏈條直線引導結構（503），移動架（5）上還設有可轉動的鏈輪（502），鏈輪（502）與鏈條直線引導結構（503）嚙合。

6.根據權利要求3所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：還設有布置在水底的多個臨時樁（7），多個臨時樁（7）至少為兩列，各列上設有基軌架（8），各基軌架（8）上設有可沿基軌架（8）長度方向移動的移動梁（9），各移動梁（9）兩端設有牽引絞車（901），各牽引絞車（901）的牽引纜（902）向靠近水下整平架（3）的一側伸出并連接基礎框（4）的四角，牽引纜（902）的伸出方向與基軌架（8）的長度方向垂直，基礎框（4）外側連接有多個可膨脹氣囊（403）。

7.根據權利要求6所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：臨時樁（7）上端設有高度可變的調高座（701），調高座（701）上端設有卡接座（702），基軌架（8）與卡接座（702）滑動連接。

8.根據權利要求7所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：調高座（701）上端設有u型槽（704），u型槽（704）兩側壁各設有螺紋連接的第一頂推桿（705），第一頂推桿（705）一端抵靠在卡接座（702）側壁，卡接座（702）內設有c型的卡槽空間（706），基軌架（8）下端設在卡槽空間（706）內，卡槽空間（706）兩側壁設有螺紋連接的第二頂推桿（707），第二頂推桿（707）端部抵靠在基軌架（8）下端側壁。

9.根據權利要求6所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，其特征是：移動梁（9）上端設有可升降的升降臺（906），升降臺（906）上設有可轉動的導輪（903），導輪（903）抵靠在牽引纜（902）上。

10.根據權利要求1所述水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)的整平方法，其特征是：

技術總結
本申請?zhí)峁┮环N水下基床螺旋刮刀整平系統(tǒng)，包括水下整平架，水下整平架包括基礎框，基礎框沿長度方向上設有可移動的移動架，移動架下端設有可轉動的帶有相反螺旋接哦古的刮板螺旋以整平基礎框內的碎石，還包括設在水上支持船舶上的吊放架，吊放架上設有可上下移動的吊鉤，吊鉤上設有吊繩，吊繩下端與水下整平架連接，解決了水下基床自動化整平的問題。

技術研發(fā)人員：張永濤,田唯,張國志,楊秀禮,劉修成,茅兵海,程茂林,杜修榮,文華東,李濤,鄭初杰,吳雪峰,楊佳,李響
受保護的技術使用者：中交第二航務工程局有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8