阅读说明：本技术 一种抛石整平头及其建造工艺 (Riprap leveling head and construction process thereof ) 是由 方龙 吴正峰 季秋兵 沈鹏鹏 施浩杰 于 2019-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种抛石整平头及其建造工艺,其特征在于：包括整平刮板、整平油缸、内框架模块、外框架模块和声呐模块；所述整平刮板设置在内框架模块的底端上,内框架模块通过滑轮导轨结构沿着外框架模块在整平油缸驱动下往复移动；建造工艺具体包括：S1：拼装胎架的布置；S2：内外框架中圆筒体制作；S3：圆筒体第一次预装配；S4：圆筒体第二次预装配；S5：外框架圆筒体加工；S6：内外框架的制作；S7：抛石整平头的整体拼装；抛石整平头建造过程中的各个阶段均考虑加放焊接收缩余量及反变形；定位装焊的顺序严格按照：由下往上、由内往外的原则进行逐级安装的顺序进行；该工艺方便焊接、合拢精度高、能够提高焊接质量和工作效率。(the invention relates to a riprap leveling head and a construction process thereof, which are characterized in that: the device comprises a leveling scraper, a leveling oil cylinder, an inner frame module, an outer frame module and a sonar module; the leveling scraper is arranged at the bottom end of the inner frame module, and the inner frame module reciprocates along the outer frame module under the driving of a leveling oil cylinder through a pulley guide rail structure; the construction process specifically comprises the following steps: s1: arranging an assembled jig frame; s2: manufacturing a cylinder in the inner frame and the outer frame; s3: pre-assembling the cylinder for the first time; s4: pre-assembling the cylinder for the second time; s5: processing an outer frame cylinder; s6: manufacturing an inner frame and an outer frame; s7: integrally assembling the riprap and flat head; in each stage of the construction process of the riprap leveling head, the shrinkage allowance of the welding and the reversible deformation are considered; the sequence of positioning and welding strictly follows: the step-by-step installation is carried out according to the principle of from bottom to top and from inside to outside; the process has the advantages of convenient welding, high folding precision and capability of improving the welding quality and the working efficiency.)

一种抛石整平头及其建造工艺

技术领域

本发明涉及海洋工程及船舶建造技术领域，尤其涉及一种抛石整平头及其建造工艺。

背景技术

港珠澳大桥是世界瞩目的超级工程，其中海底隧道工程技术难度最高，创造了众多世界之最。港珠澳大桥海底隧道碎石基床铺设采用先铺法工艺，相比于同样采用先铺法工艺的丹麦厄勒海峡和韩国釜山二个沉管隧道工程，其抛石整平总工作量大，碎石铺设总量36.3万m³；碎石基床整平坡度变化大，共计29种坡度；水深变化大，基床水深8～45m；沉管基础的整平工艺和整平精度要求非常高，水下标高控制难度大。

自升式碎石整平船是专门为该项目的实施而设计及建造的，其包含主船体、4根自升式桩腿（含液压系统）、移动台车、移动小车、随动式皮带机、固定式皮带机、进料料斗、抛石管、抛石整平头等。

作为自升式碎石整平船关键部件之一，抛石整平头建造存在诸多难点：

1、抛石整平头结构主尺寸小，结构密集，装配精度要求高，为保证最终安装精度，各级工序要求的尺寸焊接、装配精度特别高。

2、结构施焊空间小，焊接量大，容易产生较大的应力和变形，需要严格的按照焊接顺序及相应的WPS要求进行焊接，选用恰当的电流电压，控制好焊接速度。

3、焊接变形的控制：充分利用工装及胎架、预放反变形、加放焊接收缩余量，以及制定合理的焊接顺序接等。

4、应力释放：制作完成后，整体进行振动去应力的方式消除残存应力。

因此，急需研发一种施工环境好、方便焊接、制作精度高、能够提高焊接质量和工作效率的自升式碎石整平船抛石整平头建造技术势在必行。经检验有关文献，未发现与本发明相同或相似的技术方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种施工环境好、方便焊接、合拢精度高、能够提高焊接质量和工作效率抛石整平头及其建造工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种抛石整平头，其创新点在于：包括整平刮板、整平油缸、内框架模块、外框架模块和声呐模块；所述整平刮板设置在内框架模块的底端上与内框架模块相连，所述外框架模块嵌套在内框架模块的外侧，且内框架模块通过滑轮导轨结构沿着外框架模块在整平油缸驱动下往复移动；

所述内框架模块包括内圆筒体和内框；所述内圆筒体设置在内框上，内框的外表面上设置滑轮结构；所述外框架模块包括外圆筒体和外框；所述外圆筒体设置在外框上，所述外框内侧设置有若干导轨结构；所述外圆筒体嵌入在内圆筒体内，内框嵌入在外框内，外圆筒体与内圆筒体导向配合，内框上的滑轮结构与外框的导轨配合在整平油缸的驱动下带动内圆筒体；所述外框的顶端设置有吊耳结构；

所述声呐模块设置在外框的侧边的表面上。

一种抛石整平头建造工艺，其创新点在于：具体建造步骤如下：

S1：拼装胎架的布置：以四根圆柱状胎架单元呈矩形结构分布，且在矩形结构的胎架单元中心位置设置一胎架单元；

S2：内外框架中圆筒体制作：将板材依次进行下料、坡口开制、卷圆、纵缝焊接和复圆工序实现筒体制作；

S3：圆筒体第一次预装配：圆筒体制作后进行报验，且报验合格后，将圆筒体按照蓝图的要求进行预装配，并根据实际位置划出相对位置线测量实际装配间隙，并做好记录；

S4：圆筒体第二次预装配：将与内外框架圆筒体有直接焊接的零件与圆筒体焊接成组件，并按照第S2步要求进行二次预装配，测量实际装配间隙，做好记录；

S5：外框架圆筒体加工：根据S3步骤中的记录数据，将外框架中的圆筒体送机加工车间，对其外圆进行局部加工，以保证装配间隙；

S6：内外框架的制作：将按照步骤S1至S4生产的内外框架圆筒体参与内框架与外框架的制作；

S6.1:对外框架中的八根导轨进行整体划线，并加工平面；

S6.2:对外框架中的法兰以及四组油缸制作进行整体划线机加工。

S7：抛石整平头的整体拼装：将整平刮板水平设置在胎架上，将内框架模块定位在整平刮板的上方；然后将外框架模块嵌套在内框架模块上；在外框架模块上安装整平油缸，在内框架模块上安装导向轮，最后将声呐模块安装在外框架的侧边上。

进一步的，所述S2中外框架圆筒体直径为Ø1524±2mm，圆度≤2mm，直线度≤2mm/m；所述内框架圆筒体直径Ø1578±2mm，圆度≤2mm，直线度≤2mm/m。

进一步的，所述S4中内外框架圆筒体装配时需要控制之间的相对间隙在5mm≤间隙≤8mm。

进一步的，所述S5中外框架圆筒体外径机加工最大满足Ø1524-1mm，且保证结构强度。

进一步的，所述S6.1中外框架导轨满足：开档2070^+0.2 ₀mm，中心间距1000^+0.2 ₀mm，导轨的平面度控制在0.1mm以内。

进一步的，所述S6.2中外框架中法兰上平面的粗糙度为12.5，抗剪台阶为5^+0.2 ₀mm，法兰抗剪台阶外径公差为h9，法兰板厚度不小于53mm；油缸制作的开档在2760±0.1mm，四对油缸制作整体平面度控制在2mm以内。

本发明的优点在于：

1）本发明中抛石整平头建造分为六步进行：胎架制作、内外框架圆筒体制作、圆筒体组件预制、内外框架分别成型、外框架机加工，最后整体装配；抛石整平头建造过程中的各个阶段均考虑加放焊接收缩余量及反变形，严格按照组件进行预制，加强了装配关键尺寸的控制；定位装焊的顺序严格按照：由下往上、由内往外的原则进行逐级安装的顺序进行；该工艺方便焊接、合拢精度高、能够提高焊接质量和工作效率。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的一种抛石整平头的整体结构示意图。

图2为本发明的一种抛石整平头的外框架结构示意图。

图3为本发明的一种抛石整平头内圆筒体与外圆筒体预装配示意图。

图4为本发明的胎架图。

图5为本发明的整平刮板定位图。

图6为内框架模块安装定位图。

图7为本发明的外框架模块及整平油缸装配定位图。

图8为本发明的声呐模块安装后整体成型图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1至图3所示的一种抛石整平头，包括整平刮板1、整平油缸2、内框架模块3、外框架模块4和声呐模块5；所述整平刮板1设置在内框架模块3的底端上与内框架模块3相连，所述外框架模块4嵌套在内框架模块3的外侧，且内框架模块3通过滑轮导轨结构沿着外框架模块4在整平油缸2驱动下往复移动。

内框架模块3包括内圆筒体31和内框；所述内圆筒体31设置在内框上，内框的外表面上设置滑轮结构；所述外框架模块4包括外圆筒体41和外框；所述外圆筒体41设置在外框上，所述外框内侧设置有若干导轨结构；所述外圆筒体41嵌入在内圆筒体31内，内框嵌入在外框内，外圆筒体41与内圆筒体41导向配合，内框上的滑轮结构与外框的导轨配合在整平油缸2的驱动下带动内圆筒体41；所述外框的顶端设置有吊耳结构。

声呐模块5设置在外框的侧边的表面上。

如图4至图8一种抛石整平头建造工艺，具体建造步骤如下：

S1：拼装胎架的布置：以四根圆柱状胎架单元呈矩形结构分布，且在矩形结构的胎架单元中心位置设置一胎架单元；

S2：内外框架中圆筒体制作：将板材依次进行下料、坡口开制、卷圆、纵缝焊接和复圆工序实现筒体制作；外框架圆筒体直径为Ø1524±2mm，圆度≤2mm，直线度≤2mm/m；所述内框架圆筒体直径Ø1578±2mm，圆度≤2mm，直线度≤2mm/m。

S3：圆筒体第一次预装配：圆筒体制作后进行报验，且报验合格后，将圆筒体按照蓝图的要求进行预装配，并根据实际位置划出相对位置线测量实际装配间隙，并做好记录。

S4：圆筒体第二次预装配：将与内外框架圆筒体有直接焊接的零件与圆筒体焊接成组件，并按照第S2步要求进行二次预装配，测量实际装配间隙，做好记录；内外框架圆筒体装配时需要控制之间的相对间隙在5mm≤间隙≤8mm。

S5：外框架圆筒体加工：根据S3步骤中的记录数据，将外框架中的圆筒体送机加工车间，对其外圆进行局部加工，以保证装配间隙；外框架圆筒体外径机加工最大满足Ø1524-1mm，且保证结构强度。

S6：内外框架的制作：将按照步骤S1至S4生产的内外框架圆筒体参与内框架与外框架的制作；

S6.1:对外框架中的八根导轨进行整体划线，并加工平面；外框架导轨满足：开档2070^+0.2 ₀mm，中心间距1000^+0.2 ₀mm，导轨的平面度控制在0.1mm以内。

S6.2:对外框架中的法兰以及四组油缸制作进行整体划线机加工；外框架中法兰上平面的粗糙度为12.5，抗剪台阶为5^+0.2 ₀mm，法兰抗剪台阶外径公差为h9，法兰板厚度不小于53mm；油缸制作的开档在2760±0.1mm，四对油缸制作整体平面度控制在2mm以内。

S7：抛石整平头的整体拼装：将整平刮板水平设置在胎架上，将内框架模块定位在整平刮板的上方；然后将外框架模块嵌套在内框架模块上；在外框架模块上安装整平油缸，在内框架模块上安装导向轮，最后将声呐模块安装在外框架的侧边上。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。