一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人及施工方法与流程

本发明涉及桥梁施工。更具体地说，本发明涉及一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人及施工方法。

背景技术：

1、桥梁的建设束窄了水流过流断面，导致桥墩附近流速增大，从而导致桥梁基础泥面冲刷。近几十年来，国内外都发生过不少因河床冲刷导致桥梁桥墩失稳毁坏的事件，造成较大的人员及财产经济损失。因此，桥梁局部冲刷防护对防止桥梁水毁具有重要的现实意义。

2、当前对桥梁冲刷防护是逐渐重视，例如在苏通大桥进行了大规模的冲刷防护设计及施工。目前较为成熟的冲刷防护措施通常为抛填(袋装)碎石、(袋装)砂以及(袋装)混凝土等。

3、现有冲刷防护作业通常改造现有船舶来实现，但针对施工期搭设栈桥之类临时结构物、已建桥梁等会受到作业幅度、作业高度的限制，施工船舶通常无法靠近，形成桥梁基础受限空间防护十分困难的问题。

4、针对这些问题，诸多桥梁基础冲刷防护装备应运而生；例如，公开(公告)号为：cn217974391u的专利文件中公开了“一种桥墩冲刷防护袋装混凝土全工序集成化施工船”，该技术方案由船体、设置在船体上的堆料模块、混凝土搅拌打包模块、袋装混凝土运输模块和斜向溜筒抛石装置，可以省去一条配合的供料船，同时单船进出桥墩间更为灵活；但是施工船舶仍然很难进入桥梁平面、高度受限区域进行抛填防护。

5、由于以上各种原因和技术现状，桥梁基础受限空间水下冲刷防护技术还存在以下各种问题和缺点，有待于改进和提高：针对桥梁基础密集的群桩区域，施工船舶只能防护其外侧桥墩，对较为中间的桥墩无法防护；针对桥梁基础冲刷防护，施工船舶若靠太近，存在船舶走锚、撞击桥墩、威胁桥梁安全的重大安全风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人及施工方法，针对施工期、运营期受限空间桥梁基础，实现远距离冲刷防护施工，可灵活适应不同分布形式桥梁基础的冲刷防护作业，既预防了冲刷防护作业船舶对桥梁基础桩基的风险，又解决了因受限空间施工船舶无法靠近的难题。

2、本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，包括：自动连续给料器、浮式输料管和投料机器人；

3、自动连续给料器包含自动连续给料装置以及连接舱；连接舱上方连接进料口，连接舱两侧相对水平连接自动连续给料装置和浮式输料管，浮式输料管与投料机器人连接；所述自动连续给料装置提供动力，将连接舱的冲刷防护材料输送至浮式输料管和投料机器人。

4、优选的是，所述自动连续给料装置包括：油缸、空气缸以及推拉杆；油缸和空气缸通过推拉杆连接，推拉杆的两端均设置有活塞，活塞将油缸分隔为相互不连通的流动油舱和恒量油舱，流动油舱侧壁设有加油/出油管道；

5、所述自动连续给料器包括两套自动连续给料装置，两套自动连续给料装置的恒量油舱连通，两套自动连续给料装置的恒量油舱以及推拉杆的活塞组成一个封闭空间；气缸远离油缸的一端通过喷料口与连接舱连接。

6、优选的是，浮式输料管包含输料管和浮块，所述浮块安装于输料管上，使输料管可浮在水面上。

7、优选的是，所述输料管为可弯曲的管体。

8、优选的是，投料机器人包含投料筒和外壁动力系统；

9、投料筒将冲刷防护材料从浮式输料管抛投至需要防护的泥面位置；

10、外壁动力系统包括推进器、转向电机和连接轴，所述推进器通过连接轴与转向电机连接，转向电机安装于投料筒外壁，若干推进器环绕安装于投料筒的外壁，通过若干推进器调节投料筒的位置。

11、优选的是，还包括控制器和信号传输模块；所述转向电机上安装有信号传输模块，所述控制器与信号传输模块无线连接。控制器通过无线控制其推进器和转向电机的驱动器，从而控制机器人移动。

12、本发明还提供了一种利用桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人的施工方法，包括以下步骤：

13、步骤一、水下冲刷防护机器人由施工船舶运行至桥墩近区，施工船舶进行抛锚作业；

14、步骤二、自动连续给料器放置在施工船舶甲板上，将冲刷防护材料投至进料口，冲刷防护材料通过自动连续给料装置在浮式输料管中有速度的输送；

15、步骤三、浮式输料管根据与桥墩的距离估算，在船上拼装输料管标准节和浮块，拼一节下放一节，再依次反复；

16、步骤四、待浮式输料管长度拼装完成后，启动投料机器人引航至投料区域；

17、步骤五、投料机器人通过控制器控制其水平面、上下移动，直至移动至桥梁基础近泥面区域，并进行精准投料工作。

18、优选的是，冲刷防护材料为碎石、砖渣、自密实混凝土。

19、本发明至少包括以下有益效果：本发明提供一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，针对施工期、运营期受限空间桥梁基础，实现远距离冲刷防护施工，可灵活适应不同分布形式桥梁基础的冲刷防护作业，既预防了冲刷防护作业船舶对桥梁基础桩基的风险，又解决了因受限空间施工船舶无法靠近的难题。

20、本装置采用自动连续给料器和浮式输料管结合的方式，实现了自动补料、输料，并且自动连续给料器能够保证较远距离的输送压力。

21、自动连续给料器内设置油缸，通过流动油舱的油不断循环、恒量油舱的油反复利用，大大减少油的投入。

22、浮式输料管能够自浮于水面，输料管道可以根据实际项目提前进行配置，既能完成压力输料，又能保证各种距离的输料。

23、投料机器人能够带动浮式输料管运行至投料区域，能够实现水中实现精准投料。

24、本发明还提供一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人的施工方法，基于上述一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，可灵活适应不同分布形式桥梁基础的冲刷防护作业，既预防了冲刷防护作业船舶对桥梁基础桩基的风险，又实现了受限空间远距离的冲刷防护，本方法简单易实施，对桥墩基础受限空间冲刷防护具有很好的推广应用价值。

25、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，其特征在于，包括：自动连续给料器、浮式输料管和投料机器人；

2.如权利要求1所述的桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，其特征在于，所述自动连续给料装置包括：油缸、空气缸以及推拉杆；油缸和空气缸通过推拉杆连接，推拉杆的两端均设置有活塞，活塞将油缸分隔为相互不连通的流动油舱和恒量油舱，流动油舱侧壁设有加油/出油管道；

3.如权利要求1或2所述的桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，其特征在于，浮式输料管包含输料管和浮块，所述浮块安装于输料管上，使输料管可浮在水面上。

4.如权利要求3所述的桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，其特征在于，所述输料管为可弯曲的管体。

5.如权利要求1或2所述的桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，其特征在于，投料机器人包含投料筒和外壁动力系统；

6.如权利要求5所述的桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人，其特征在于，还包括控制器和信号传输模块；所述转向电机上安装有信号传输模块，所述控制器与信号传输模块无线连接。

7.一种利用如权利要求1～6任一所述的桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人的施工方法，其特征在于，冲刷防护材料为碎石、砖渣、自密实混凝土。

技术总结本发明公开了一种桥梁基础受限空间水下冲刷防护机器人及施工方法，包括：自动连续给料器、浮式输料管和投料机器人；自动连续给料器包含自动连续给料装置以及连接舱；连接舱上方连接进料口，连接舱两侧相对水平连接自动连续给料装置和浮式输料管，浮式输料管与投料机器人连接；所述自动连续给料装置提供动力，将连接舱的冲刷防护材料输送至浮式输料管和投料机器人。本发明针对施工期、运营期受限空间桥梁基础，实现远距离冲刷防护施工，可灵活适应不同分布形式桥梁基础的冲刷防护作业，既预防了冲刷防护作业船舶对桥梁基础桩基的风险，又解决了因受限空间施工船舶无法靠近的难题。技术研发人员：肖苡辀,游新鹏,潘桂林,冯先导,林红星,仇正中,李有为,谢德宽,韩鹏鹏,赵东梁,骆钊,张磊,沈立龙,杨汉彬,刘聪聪,黄睿奕,何聪,孙婉静,陈迪郁,雷鸣受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12