[发明专利]大型物件水下施工方法及所使用的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下施工方法及装置，特别是一种适合用于海上大型结构物或管线施工的大型物件水下施工方法及所使用的装置。

背景技术

在地球的地表上，绝大部分的面积都是被水所覆盖，随着人口的大量增加及科技文明的进步，人类的开发活动逐渐增加，并开始往海洋领域拓展。

近数十年间海运蓬勃发展，货运总吞吐量及货柜数量每年均大幅成长，因此无论商港及工业港的建造，均朝扩建港口水深的方向努力，以适应日益加大载重量的客货轮船。因此各项大型海事工程配套的施作方法，也随之而生，才能满足如此庞大的工程需求。

目前的水下管线安装方法，大致上是先在陆地上将多节短管组装完成，再将组装完成的管线，每隔一定距离系上浮筒，最后利用拖船将系上浮筒的管线在海上拖行至定位点后再释放，使其自由沉降至海底，但此方法主要缺点在于：管线在沉降过程中不受控制，如果放管点的海流或海浪过强时，容易偏离预定着陆点。

另外海流产生的推力与作用面积成正比，而大口径管材或建筑结构物因为侧向的投影面积较大，因此受到海流推动时所受的影响更为显著，因而更增加了大型的管材或建筑结构物海事施工的困难度。

再加上大型管的重量及体积过大，不易在大陆上安装及海上拖行，因此大口径管材或建筑结构物的安装方式，只能利用大型平台船加装高承载吊车的方式来吊运。但此工法所需的施工机具规格较高，且极耗人力和时间，仍属较不经济的施工方法。

所以，现有的施工方法有待进一步改进，并谋求可行解决方案的必要，于是本发明人乃本著多年从事该项技术领域设计开发的实物经验，以及经由无数次的实际实验，终于研发出本发明技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种大型物件水下施工方法及所使用的装置，其能够利用简单设备达到在水中自由升降大型管材或建筑结构物等大型施工物件的目的，当运用在大型水底工程时，可减少对大型昂贵施工设备的需求，并缩短工时节省人工成本。

本发明的技术方案：为达上述目的，本发明的方法主要是利用一浮力装置将管材、建筑结构物等大型施工物件吊挂悬浮于欲施工水域的水面下，并通过调整浮力装置的压舱重量，控制该大型物件下沉到水中的深度。

前述浮力装置是由一主浮力体，及若干个辅助浮力体所组成。该主浮力体的浮力系大于该浮力装置连同施工物件的重量总和，而能够将该大型施工物件悬浮吊挂于水面下，其施工时，首先将该浮力装置连同大型施工物件拖运到预定施工水域，并就定位后，逐渐增加该主浮力体的压舱重量，使该主浮力体连同施工物件逐渐下沉。前述主浮力体下沉时，带动该辅助浮力体下沉，当该辅助浮力体沉入水中时产生一辅助浮力，并通过该辅助浮力阻止该浮力装置连同大型物件继续下沉。

在增加前述主浮力体的重量时，需注意维持该主浮力体连同施工物件的重量不得超过该主浮力体连同辅助浮力体浮力的范围内，使该浮力装置于施工物件下降过程中持续保有浮力，以使该施工物件保持悬浮状态，而不至于因下沉的惯性持续下降而碰触到水底地面而损坏。

因此，在不超过该主浮力体与辅助浮力体的浮力总和的前提下，逐渐增加该主浮力体的压舱重量，可使该施工物件的高度逐渐下降，而达到预定的施工高度位置为止，因此达到控制施工物件沉入水中高度位置的目的。

此外，前述浮力装置可为一压力舱，其可通过控制其内部压舱水量的方法，达到控制该浮力装置的比重与浮力的目的。此外，当遇到倾斜或崎岖水底地形施工的场合时，该浮力装置可进一步将其内部区隔为多个不同的浮力空间，并使得各个浮力空间的浮力不同，使浮力装置改变于水中的倾斜角度，以使该施工物件能够以倾斜角度被安装在水底的地面上。

与现有技术相比，本发明通过利用浮力装置的浮力和重量的相互调节，可在水中方便地调节施工物件下沉的高度。

另外，当应用于地形特殊如斜度较大的海床，主浮力体也可因应不同地形需要，分别在各浮力空间中导入不等量的压舱水，使主浮力体于各个浮力空间具有不等的压舱重量，而倾斜至需要的角度，方便安装。

附图说明

图1为本发明在施工初期浮力装置吊挂施工物件悬浮于水面状态的示意图；

图2为本发明在施工中期，浮力装置开始增加压舱重量，逐渐沉入水中状态的示意图；

图3为本发明多个辅助浮力体串连在一起，以增加浮力装置沉降深度的示意图；

图4为本发明通过改变主浮力体不同浮力空间的压舱重量，以改变施工物件倾斜角度的示意图。