[发明专利]河航道整治生态炸礁疏浚体系及施工方法

摘要

本发明公开了一种河航道整治生态炸礁疏浚体系及施工方法，包括以下步骤：水下地形测量采用导向船和在船艏艉设有RTK接收仪和测深仪的测量船相结合，实现对水下地形的三维测量；钻爆船利用船艏艉RTK接收仪实时定位调节直至与施工基准线平行；水下钻孔采用整体式底板实现钻机沿钻爆船横纵向的微调和精准定位；水下钻孔装药、填塞采用将配重式导管内穿套管后稳定嵌入礁石钻孔中，防止成孔回流堵塞的同时也为后续装药和回填起到导向作用；水下裸露爆破装药采用沿长臂挖掘机动臂柔性固定的塑料软管进行投药，本施工方法具有水下地形测量精度高、钻爆船和钻孔定位准确、成孔效果好、装药质量和效率高等特点，适用于河航道整治的炸礁疏浚工程。

主权项

1.河航道整治生态炸礁疏浚体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用水下地形精确测量体系测量水下地形：水下地形精确测量体系包括放置在河岸(11)上的基准站(7)、导向船(1)、测量船(2)、测量船船艏RTK接收仪、测量船船艏测深仪、测量船船艉RTK接收仪、测量船船艉测深仪、主缆(8)和钢缆(9)；所述导向船(1)设有两道所述主缆(8)，所述主缆(8)分别锚固在上游的两侧河岸(11)上；通过所述钢缆(9)将测量船(2)与导向船(1)连接；所述测量船船艏RTK接收仪安装在测量船(2)的船头上端，所述测量船船艏测深仪安装在测量船(2)的船头底端，所述测量船船艉RTK接收仪安装在测量船(2)的船尾上端，所述测量船船艉测深仪安装在测量船(2)的船尾底端；测量前，先将基准站(7)固定在河岸(11)上，将导向船(1)的两道主缆(8)分别锚固在上游的两侧河岸(11)上，通过钢缆(9)连接下游测量船(2)的船艏部位，将测量船(2)移至礁石区域上方；测量船船艏RTK接收仪和测量船船艉RTK接收仪通过数据通信链与基准站(7)的信号对接；测量时，读取测量船船艏RTK接收仪的三维坐标，记为(X_i，Y_i，Z_i)，通过测量船船艏测深仪测量其距离水下礁石(10)的深度，记为H_i，推算可得船艏水下礁石区域A点位的三维地形坐标为(X_i，Y_i，Z_i‑H_i)；同理，测量并推算可得船艉水下礁石区域B点位的三维地形坐标为(X_j，Y_j，Z_j‑H_j)；调节钢缆(9)长度沿河道纵向断面移动测量船(2)，重复上述步骤，完成对应的纵向断面的水下地形测量；调节两道主缆(8)的长度比例沿河道横向断面同步移动导向船(1)和测量船(2)，重复上述步骤，直至完成礁石区域的水下地形测量；步骤二、采用钻爆船定位装置定位钻爆船：钻爆船定位装置包括钻机(15)、钻爆船(16)、钻爆船船艏RTK接收仪、钻爆船船艉RTK接收仪、主缆(8)、侧缆(17)、沉链(18)、基准站(7)和施工基准线(14)，所述钻机(15)设置在钻爆船(16)上，所述钻爆船船艏RTK接收仪设置在钻爆船(16)的船头，所述钻爆船船艉RTK接收仪设置在钻爆船(16)的船尾；所述基准站(7)设置在河岸(11)上；所述施工基准线(14)设置在河岸(11)上；所述主缆(8)、侧缆(17)和沉链(18)用于定位钻爆船(16)；定位前，先将基准站(7)固定在远离炸礁区域的河岸(11)上，同时在河岸(11)附近设置第一基准点(12)和第二基准点(13)，二者连线即为施工基准线(14)，测量确定第一基准点(12)和第二基准点(13)的平面坐标，分别记为(X₁，Y₁)和(X₂，Y₂)；定位时，根据步骤一的水下地形测量结果，将设有钻机(15)的钻爆船(16)移至礁石(10)上方，实时读取钻爆船船艏RTK接收仪和钻爆船船艉RTK接收仪的平面坐标，记为(X_m，Y_m)和(X_n，Y_n)，动态调整钻爆船(16)方向直至满足下式：此时，钻爆船(16)方向平行于施工基准线(14)；随后，依次将两道所述主缆(8)一端连接钻爆船(16)船艏，另一端锚固在上游的两侧河岸(11)，将两道所述侧缆(17)一端连接靠近河岸(11)的钻爆船(16)船身一侧，另一端锚固在河岸(11)上；将两道所述沉链(18)一端连接在背离河岸(11)的钻爆船(16)船身一侧，设有船锚(19)的一端沉入水底，完成钻爆船的定位展布；步骤三、利用炸礁水下钻孔装置进行水下钻孔：炸礁水下钻孔装置包括钻机(15)、横向轨道(21)、纵向轨道(22)和长度约等于礁石深度H_水深的套管(23)，所述钻机(15)滑动式设置在纵向轨道(22)，所述纵向轨道(22)滑动式设置在横向轨道(21)上，所述套管(23)垂直置于钻机(15)的正下方，所述钻机(15)的钻杆(24)能够贯穿套管下移穿入礁石的内部；钻孔前，根据步骤二中的钻爆船(16)的实际坐标数据，通过对钻机(15)进行横向上和纵向上的调节来确保钻机(15)的横向定位精确和纵向定位精确；钻孔时，将长度约等于礁石深度H_水深的套管(23)垂直置于钻机(15)正下方，启动钻机(15)，钻杆(24)内穿套管(23)后下移直达礁石(10)表面，开始钻孔，直至达到设计深度H_孔深，最终形成钻孔(25)；步骤四、采用炸礁水下爆破装药结构对钻孔装药：炸礁水下爆破装药结构包括用于装药的配重式导管(26)，所述配重式导管(26)的长度大于礁石水深H_水深与钻孔深度H_孔深之和，所述配重式导管(26)一端用于插接在钻孔内，所述配重式导管(26)的另一端用于投药；装药前，在钻孔(25)成孔清渣后，在步骤三中的套管(23)内及时插入配重式导管(26)稳定嵌入在钻孔(25)内，然后再移走套管(23)；配重式导管(26)的管口露出水面；装药时，将药柱(27)依次连接好雷管(28)和导爆管(29)后，沿着配重式导管(26)内壁下放至钻孔(25)的孔底；装药完毕后，用细粒卵石或砂石等作为填塞物(30)对配重式导管(26)和药柱(27)之间的空隙进行回填；步骤五、采用水下裸露爆破装药结构投放药包：水下裸露爆破装药结构包括投药船(32)、长臂挖掘机(33)、用于观察礁石(10)方位的水下摄像机(36)和塑料软管(37)，所述水下摄像机(36)安装在长臂挖掘机(33)的连杆上，所述长臂挖掘机(33)上的摇杆用于控制连杆的角度；所述塑料软管(37)的下管口与固定在连杆上，所述塑料软管的上管口位于投药船(32)上；装药前，将投药船(32)移至礁石(10)区域上方；装药时，控制长臂挖掘机(33)的摇杆(34)角度，通过设置在长臂挖掘机(33)连杆(35)处的水下摄像机(36)实时观察礁石(10)的方位，将塑料软管(37)的下管口对准礁石(10)，上管口临时扣接在投药船(32)上；将药包(38)通过绳索(39)连接浮球(40)，导爆管(29)松弛绑扎在绳索(39)上，随后先将药包(38)顺入塑料软管(37)沿内壁直接滑至礁石(10)顶部，解除上管口处的扣件(41)，提升控制长臂挖掘机(33)的动臂(42)，直至浮球(40)滑出塑料软管(37)的下管口并漂浮在水面上；步骤六、在水面汇总连接导爆管(29)形成起爆网络，钻爆船(16)和投药船(32)移位，起爆。