專利名稱：一種軟體排鋪設施工方法
技術領域：
本發明涉及一種水下軟體排鋪設施工方法。
背景技術：
隨著沿海、內陸經濟、港口建設的快速發展，沿海的圍海造地項目和航道的建設與 整治項目越來越多，這些工程的實施一般都離不開護底施工，軟體排是目前應用最廣泛的 護底形式，軟體排的鋪設施工質量也直接影響到建筑物的安全。
目前軟體排鋪設主要依靠大型專業鋪排船舶施工，施工船舶一般配備有GPS定位 系統施工軟件，船舶的移動和軟體排的下放基本可以實現自動化操作，但目前的施工定位 軟件反映軟體排的鋪設輪廓線僅為理論鋪設位置，實際反映的是施工船舶的定位和移動距 離，軟體排的實際位置、縱向及橫向移位無法直觀的體現，因此，軟體排鋪設精度具有一定 的局限性。以往軟體排鋪設后，其水下相鄰搭接量及軟體排實際鋪設位置的檢測主要通過 水面預系浮標，水上拉直后用GPS采點和潛水員潛水下摸實際搭接的方法來實現，由于浮 標水上拉直的誤差較大、潛水員的水下探摸判斷能力有限等因素，都無法精確的反映出水 下軟體排的鋪設精度和鋪設質量，施工效率較低，這也是制約鋪排施工效率和質量的關鍵。
另外在國外的軟體排鋪設施工中，在掩體檢測方面，有采用水下攝像機進行檢查 的方法，但利用水下攝像機進行檢查對水體環境的要求非常高，一方面，水深要淺，一般不 能超過10m，同時水質要清澈，如水體混濁就無法進行相應的工作；另一方面，水下攝像機 無法確定水下軟體排的準確位置，對施工的指導意義不明顯；同時，適應水下攝像的水體環 境在施工現場很難存在，在國內外完成的項目也很少見，其適用性局限性較大。發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種更經濟、環保、快速、準確的軟體排鋪設施工 方法。
為了解決這一技術問題，本發明提供了一種軟體排鋪設施工方法，用于通過鋪排 船實施排體的鋪設，所述排體包括排布和砼聯鎖塊或砂肋，包括如下步驟
SOl :提供若干水下信標、發射接收機和控制單元；
將所述發射接收機安裝在鋪排船底，同時，將所述發射接收機與所述控制單元連 接;
所述控制單元和所述發射接收機通過所述水下信標與發射接收機之間的聲脈沖 信號傳輸采集所述水下信標相對于所述發射接收機的三維位置；
提供一個滾輪和翻板；
所述翻板設在所述鋪排船上，所述滾輪的兩端安裝在所述鋪排船的甲板上，且能 夠繞自身軸心旋轉，將所述排布沿其長度方向繞在所述滾輪上；
S02:將所述排布隨著所述滾輪的旋轉而逐漸展開在甲板上，在展開在甲板上的排 布上鋪設所述砼聯鎖塊或砂肋，形成排體；
將所述水下信標與一個小型浮體連接，然后將若干所述水下信標與所述排體連 接，若干個所述水下信標沿著所述排體的長度方向分布；
S03 :打開所述翻板，所述翻板打開后相對于水平面斜向下進入水中，將所述排體 的一端沿著所述翻板的表面滑入水中；
同時，繼續地在展開在甲板上的排布上鋪設所述砼聯鎖塊或砂肋，形成排體，繼續 地將所述水下信標與所述排體連接；
S04:當所述排體進入水中后，通過所述水下信標采集排體的排鋪的位置信息，將 采集到的位置信息與預定的位置信息進行比較，當發現誤差時，進行校正；
同時，根據采集到的排體的排鋪的位置信息和預定的位置信息移動所述排鋪船。
在所述步驟S02和步驟S03中，還包括在所述排體上安裝套環，以及在所述水下信 標上安裝萬向節，所述水下信標和所述排體通過所述套環和萬向節連接。
所述套環安裝在所述砼聯鎖塊或砂肋上。
所述水下信標通過一個水下釋放器與所述萬向節連接，所述水下信標通過一個回 收繩連接至甲板，所述水下信標通過一個遠程控制器控制所述水下釋放器，實現了所述水 下信標與所述排體的分離；
在所述S03和S04中，還包括通過所述遠程控制器使得所述水下信標與所述排體 分離，然后通過所述回收繩回收所述水下信標并進行再利用。
所述水下釋放器包括同軸旋轉的電機和螺釘，所述電機與所述水下信標固定連 接，所述螺釘與所述萬向節螺紋連接，所述水下釋放器通過所述遠程控制器控制所述電機 的轉動。
若干所述水下信標呈對設置于所述排體的兩個長度邊緣，若干對所述水下信標沿 所述排體的長度邊緣互相之間等距設置。
在所述步驟SOl中，還包括在所述滾輪上安裝一個旋轉編碼器，所述旋轉編碼器 用以計算所述排布的鋪設長度。
在所述步驟S04中，當所述排體到達河床泥面并鋪設一段穩定距離后，所述排鋪 船才開始移動。
在所述步驟S04中，所述排鋪船的移動速度與所述排體的排鋪速度相匹配。
在所述步驟S03中，所述翻板通過一個翻板電機打開。
本發明通過水下信標和發射接收機的引入實現了軟體排鋪設施工過程中實時的 排體定位，通過安裝在鋪排船上的發射接收機接收來自水下信標發出的信號(水下信標與 排體連接)，測出各發射接收機與水下信標方位及斜距值，通過相應的短基線解算關系獲得 發射接收機相對基陣的三維位置坐標，從而準確計算出已鋪設好的水下軟體排的準確位 置，從而可以準確計算出排體的鋪設長度及排體間的搭接量，進而對施工過程進行實時、準 確的反饋和控制。提供一種更經濟、環保、快速、準確的軟體排鋪設施工方法。


圖I是本發明一實施例的軟體排鋪設施工方法的施工過程中的俯視結構示意圖2是本發明一實施例的軟體排鋪設施工方法的施工過程中的側視結構示意圖3是本發明一實施例的軟體排鋪設施工方法中的水下信標的結構示意圖中，I一排體；2—翻板；3—水下信標；4一發射接收機；5—控制單兀；6—鋪排 船；7—滾輪；31—小型浮體；32—回收繩；33—水下釋放器。
具體實施方式
以下將結合圖I至圖3對本發明提供的軟體排鋪設施工方法進行詳細的描述。其 為本發明一可選的實施例，可以認為本領域的技術人員可以根據公知的常識在不修改本發 明精神和內容的范圍內對其進行修改和潤色。
請參考圖1，并結合圖2，本實施例提供了一種軟體排鋪設施工方法，用于通過鋪 排船6實施排體I的鋪設，所述排體I包括排布和砼聯鎖塊或砂肋，包括如下步驟
SOl :提供若干水下信標3、發射接收機4和控制單元5 ；
將所述發射接收機4安裝在鋪排船底，同時，將所述發射接收機4與所述控制單元 5連接；
所述控制單元5和所述發射接收機4通過所述水下信標3與發射接收機4之間的 聲脈沖信號傳輸采集所述水下信標3相對于所述發射接收機4的三維位置；
提供一個滾輪7和翻板2 ；
所述翻板2設在所述鋪排船6上，所述滾輪7的兩端安裝在所述鋪排船6的甲板 上，且能夠繞自身軸心旋轉，將所述排布沿其長度方向繞在所述滾輪7上；
S02 :將所述排布隨著所述滾輪7的旋轉而逐漸展開在甲板上，在展開在甲板上的 排布上鋪設所述砼聯鎖塊或砂肋，形成排體I ;
將所述水下信標3與所述小型浮體31連接，可以確保水下信標3始終沿豎直方向設置；
然后將若干所述水下信標3與所述排體I連接，若干個所述水下信標3沿著所述 排體I的長度方向分布；
S03 :打開所述翻板2，所述翻板2打開后相對于水平面斜向下進入水中，將所述排 體I的一端沿著所述翻板2的表面滑入水中；
同時，繼續在展開在甲板上的排布上鋪設所述砼聯鎖塊或砂肋，形成排體1，繼續 將所述水下信標3與所述排體I連接；在本實施例中，即當已經鋪設了所述砼聯鎖塊或砂 肋，形成了排體的部分進入水中后，還未鋪設砼聯鎖塊或砂肋的排布展開在甲板上，在再其 上鋪設所述砼聯鎖塊或砂肋，繼續形成后續的排體，同樣的，還要將水下信標3連接在后續 的排體上，以保證當后續的排體進入水中后，也能采集其位置。
S04 :當所述排體I進入水中后，通過所述水下信標3采集排體I的排鋪的位置信 息，將采集到的位置信息與預定的位置信息進行比較，當發現誤差時，進行校正；
同時，根據采集到的排體I的排鋪的位置信息和預定的位置信息移動所述排鋪船 6。
本實施例通過水下信標和發射接收機的引入實現了軟體排鋪設施工過程中實時 的排體定位，通過安裝在鋪排船上的發射接收機接收來自水下信標發出的信號(水下信標 與排體連接)，測出各發射接收機與水下信標方位及斜距值，通過相應的短基線解算關系獲 得發射接收機相對基陣的三維位置坐標，從而準確計算出已鋪設好的水下軟體排的準確位 置，從而可以準確計算出排體的鋪設長度及排體間的搭接量，進而對施工過程進行實時、準確的反饋和控制。提供一種更經濟、環保、快速、準確的軟體排鋪設施工方法。
此外，在本實施例中，還利用專門編制的鋪排軟件實現整個系統的集成顯示與系 統控制，所述鋪排軟件安裝應用于所述控制單元中，這樣就避免了施工定位軟件反映的軟 體排鋪設輪廓線僅為理論鋪設位置的尷尬，減少了潛水員人工探摸的頻次、危險性及潛水 員水下探摸主觀臆斷的不確定性，形成了軟體排護底施工質量的雙保險。
在所述步驟S02和步驟S03中，還包括在所述排體上安裝套環，以及在所述水下信 標3上安裝萬向節，所述水下信標3和所述排體I通過所述套環和萬向節連接。所述套環 安裝在所述砼聯鎖塊或砂肋上。
所述水下信標3通過一個水下釋放器33與所述萬向節連接，所述水下信標3通過 一個回收繩32連接至甲板，所述水下信標3通過一個遠程控制器控制所述水下釋放器，實 現了所述水下信標3與所述排體I的分離；
在所述S03和S04中，還包括通過所述遠程控制器使得所述水下信標3與所述排 體I分離，然后通過所述回收繩32回收所述水下信標3并進行再利用。即當排體的部分鋪 排完成后，將對應的水下信標3回收回來，再將回收回來的水下信標3再應用到后續需要鋪 排的排體上。
所述水下釋放器33包括同軸旋轉的電機和螺釘，所述電機與所述水下信標固定 連接，所述螺釘與所述萬向節螺紋連接，所述水下釋放器33通過所述遠程控制器控制所述 電機的轉動。
若干所述水下信標3呈對設置于所述排體I的兩個長度邊緣，若干對所述水下信 標3沿所述排體I的長度邊緣互相之間等距設置。
在本實施例中，將發射接收機4固定安裝在鋪排船6底的同時還進行軸線校正，將 水下信標3連接在排體I的兩側，即兩條長度邊緣，每2個水下信標3為I對，第一對和最 后一對水下信標3分別距離排體I的兩個端點(即排頭排尾)距離一般大于設計搭接寬度 lm，其余每組縱向間距20 30m，利用水下釋放器釋放、回收水下信標，循環使用。
在所述步驟SOl中，還包括在所述滾輪7上安裝一個旋轉編碼器，所述旋轉編碼器 用以計算所述排布的鋪設長度。根據滾輪7直徑和旋轉圈數，可計算出排體I鋪設長度，根 據翻板2的沿口位置，可計算出沿口以下的放排長度
在所述步驟S04中，當所述排體I到達河床泥面并鋪設一段穩定距離后，所述排鋪 船6才開始移動。在本實施例中，所述的鋪設一段穩定距離可以解釋為排體I的一端在河 床泥面已經位置穩妥，不會因為水流等原因發生移動。
鋪設一段穩定距離后，根據電腦顯示的排體位置緩慢移動船位，排體緩慢鋪放，移 船時移船速度與排體下水的速度同步，即與所述排體I的排鋪速度一致，以保證鋪排船6不 會影響排鋪的位置。如發現偏位，應適時動態調整船位保證鋪設質量，從而實現排體鋪設的 精準定位和實時監控、處理。
在所述步驟S04中，所述排鋪船6的移動速度與所述排體I的排鋪速度相匹配。
在所述步驟S03中，所述翻板通過一個翻板電機打開。
在排鋪過程中，水下信標3與發射接收機4之間一直收發信號，采集位置數據，在 所述控制單元的軟件界面上以正視圖、側視圖、3D視圖的形式顯示顯示動態軌跡，實時監 控。如發現較大誤差，可通過調整錨纜系統，矯正排體I的實際位置，直到按照預定位置進行鋪設。為減少排頭精準定位的難度，開始施工時宜選擇低平潮時期。
當鋪完一張軟體排后，將在所述控制單元中形成排體的水下真實位置，在下一張 鋪排施工前，將根據上一張排體的實際位置安排下一張排的鋪設，這樣又進一步確保了各 排體之間的搭接符合設計要求。
綜上所述，本發明通過水下信標和發射接收機的引入實現了軟體排鋪設施工過程 中實時的排體定位，通過安裝在鋪排船上的發射接收機接收來自水下信標發出的信號(水 下信標與排體連接)，測出各發射接收機與水下信標方位及斜距值，通過相應的短基線解算 關系獲得發射接收機相對基陣的三維位置坐標，從而準確計算出已鋪設好的水下軟體排的 準確位置，從而可以準確計算出排體的鋪設長度及排體間的搭接量，進而對施工過程進行 實時、準確的反饋和控制。提供一種更經濟、環保、快速、準確的軟體排鋪設施工方法。
權利要求
1.一種軟體排鋪設施工方法，用于通過鋪排船實施排體的鋪設，所述排體包括排布和砼聯鎖塊或砂肋，其特征在于包括如下步驟501:提供若干水下信標、發射接收機和控制單元；將所述發射接收機安裝在鋪排船底，同時，將所述發射接收機與所述控制單元連接；所述控制單元和所述發射接收機通過所述水下信標與發射接收機之間的聲脈沖信號傳輸采集所述水下信標相對于所述發射接收機的三維位置；提供一個滾輪和翻板；所述翻板設在所述鋪排船上，所述滾輪的兩端安裝在所述鋪排船的甲板上，且能夠繞自身軸心旋轉，將所述排布沿其長度方向繞在所述滾輪上；502:將所述排布隨著所述滾輪的旋轉而逐漸展開在甲板上，在展開在甲板上的排布上鋪設所述砼聯鎖塊或砂肋，形成排體；將所述水下信標與一個小型浮體連接，然后將若干所述水下信標與所述排體連接，若干個所述水下信標沿著所述排體的長度方向分布；503:打開所述翻板，所述翻板打開后相對于水平面斜向下進入水中，將所述排體的一端沿著所述翻板的表面滑入水中；同時，繼續展開在甲板上的排布上鋪設所述砼聯鎖塊或砂肋，形成排體，繼續將所述水下信標與所述排體連接；S04:當所述排體進入水中后，通過所述水下信標采集排體的排鋪的位置信息，將采集到的位置信息與預定的位置信息進行比較，當發現誤差時，進行校正；同時，根據采集到的排體的排鋪的位置信息和預定的位置信息移動所述排鋪船。
2.如權利要求I所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于在所述步驟S02和步驟S03 中，還包括在所述排體上安裝套環，以及在所述水下信標上安裝萬向節，所述水下信標和所述排體通過所述套環和萬向節連接。
3.如權利要求2所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于所述套環安裝在所述砼聯鎖塊或砂肋上。
4.如權利要求2所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于所述水下信標通過一個水下釋放器與所述萬向節連接，所述水下信標通過一個回收繩連接至甲板，所述水下信標通過一個遠程控制器控制所述水下釋放器，實現了所述水下信標與所述排體的分離；在所述S03和S04中，還包括通過所述遠程控制器使得所述水下釋放器與所述排體分離，然后通過所述回收繩回收所述水下信標并進行再利用。
5.如權利要求4所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于所述水下釋放器包括同軸旋轉的電機和螺釘，所述電機與所述水下信標固定連接，所述螺釘與所述萬向節螺紋連接， 所述水下釋放器通過所述遠程控制器控制所述電機的轉動。
6.如權利要求I所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于若干所述水下信標呈對設置于所述排體的兩個長度邊緣，若干對所述水下信標沿所述排體的長度邊緣互相之間等距設置。
7.如權利要求I所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于在所述步驟SOl中，還包括在所述滾輪上安裝一個旋轉編碼器，所述旋轉編碼器用以計算所述排布的鋪設長度。
8.如權利要求I所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于在所述步驟S04中，當所述排體到達河床泥面并鋪設一段穩定距離后，所述排鋪船才開始移動。
9.如權利要求I所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于在所述步驟S04中，所述排鋪船的移動速度與所述排體的排鋪速度相匹配。
10.如權利要求I所述的軟體排鋪設施工方法，其特征在于在所述步驟S03中，所述翻板通過一個翻板電機打開。
全文摘要
本發明提供了一種軟體排鋪設施工方法，用于通過鋪排船實施排體的鋪設，所述排體包括排布和砼聯鎖塊或砂肋，提供了若干水下信標、發射接收機和控制單元；將所述發射接收機安裝在鋪排船底，同時，將所述發射接收機與所述控制單元連接；所述控制單元和所述發射接收機通過所述水下信標與發射接收機之間的聲脈沖信號傳輸采集所述水下信標相對于所述發射接收機的三維位置。本發明通過水下信標和發射接收機的引入實現了軟體排鋪設施工過程中實時的排體定位，進而對施工過程進行實時、準確的反饋和控制，提供一種更經濟、環保、快速、準確的軟體排鋪設施工方法。
文檔編號E02B3/14GK102979060SQ20121053312
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者吳興元, 劉若元, 樓啟為, 沈達怡, 田維新, 孫衛平, 尹家春, 徐波, 張浩棟, 焦永強, 王向陽, 俞錚魏, 丁付革 申請人:上海交通建設總承包有限公司, 上海達華測繪有限公司