一种基于射流的海床预处理方法技术领域
本发明涉及海洋工程的技术领域，更具体地说，涉及一种基于射流的海床预处理
方法。
背景技术
国际上已有的海床预处理技术主要采用抛石方法进行海床预处理。抛石方法进行
海床预处理主要是专业抛石船通过下放管道，从船上将不同直径的石块从船上下放至海床
的凹陷处，使其与周围海床保持平整，满足管线铺设条件。
已有抛石技术的海床预处理方法存在如下缺陷：
抛石处理需要将管线设计设计路由上的所有凹陷填平，需要较多的石料，同时需
要多次回收、下放设备，工作量很大。抛石作业过程中，需要使用两条拖轮不间断的运输石
料，需就近寻找石料来源地，消耗资源很多，成本很高。同时抛石处理对于海浪、海流等作业
要求很高，容易受天气条件影响，作业效率十分低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于射流的
海床预处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于射流的海床预处理方
法，包括以下步骤：
S1、作业船将射流设备运送至待吹扫区域，并将所述射流设备放入水中；
S2、控制所述射流设备根据所述射流设备的吹扫参数沿海底管线的设计路由方向
从预设第一路线的一端吹扫至另一端；
S3、在所述射流设备从所述预设第一路线的一端吹扫至另一端后，所述作业船将
所述射流设备横移至预设第二路线，控制所述射流设备根据所述射流设备的吹扫参数沿所
述管线的设计路由方向从所述预设第二路线的一端吹扫至另一端；
S4、所述射流设备吹扫至所述预设第二路线的另一端后，所述作业船将所述射流
设备横移至预设第三路线，并控制所述射流设备根据所述射流设备的吹扫参数沿所述管线
的设计路由方向从所述预设第三路线的一端吹扫至另一端，完成对所述待吹扫区域的吹
扫。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，在所述步骤S2之前还包
括以下步骤：
所述作业船在所述待吹扫区域附近进行试验以确定所述射流设备的吹扫参数，其
中，所述吹扫参数包括所述射流设备的吹扫速度、所述射流设备的下放高度、所述射流设备
的流量、及所述射流设备的射流范围。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，所述试验包括：
控制所述作业船在所述待吹扫区域附近以不同的速度航行，同时控制所述射流设
备以不同的流量及相应的下放高度进行吹扫，确定所述射流设备的吹扫参数。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，所述步骤S1包括：
S11、在预设距离下放配重块且所述配重块与所述射流设备保持同一高度；
S12、采用牵引绳将所述配重块与所述射流设备相连。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，在所述步骤S12中，通过
所述牵引绳将所述配重块与所述射流设备相连，使所述配重块、所述射流设备与所述作业
船相平行。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，所述方法还包括：若所述
海床为断层结构则执行以下步骤：
A、根据所述海床的断层高度和所述待吹扫区域的宽度，确定造坡区域；
B、将所述造坡区域根据所述射流设备的射流范围沿垂直于所述海管的设计路由
方向划分为N块子预处理区，其中，N为大于1的正整数；
C、控制所述射流设备沿垂直于所述海管的设计路由方向对所述N块子预处理区从
高到低依次进行吹扫；
D、在所述步骤C完成后执行所述步骤S2至所述步骤S4。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，在所述步骤C中包括：
在所述射流设备沿垂直于所述海管的设计路由方向从高到低依次进行吹扫时，每
完成一块子预处理区的吹扫后，将所述射流设备降低第二预设高度。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，所述第二预设高度为
0.1-0.2m。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，在所述步骤S1中，所述射
流设备通过所述作业船上的主吊机控制所述射流设备的出口在所述管线上方的高度处于
第一预设高度内；所述第一预设高度为2-4m。
在本发明所述的基于射流的海床预处理方法中，优选地，在所述步骤S4完成后还
包括以下步骤：
通过所述作业船的主吊机将所述射流设备与所述配重块回收到所述作业船上。
实施本发明的基于射流的海床预处理方法，具有以下有益效果：本发明的基于射
流的海床预处理方法包括：S1、作业船将射流设备运送至待吹扫区域，并将所述射流设备放
入水中；S2、控制所述射流设备根据所述射流设备的吹扫参数沿海底管线的设计路由方向
从预设第一路线的一端吹扫至另一端；S3、在所述射流设备从所述预设第一路线的一端吹
扫至另一端后，所述作业船将所述射流设备横移至预设第二路线，控制所述射流设备根据
所述射流设备的吹扫参数沿所述管线的设计路由方向从所述预设第二路线的一端吹扫至
另一端；S4、所述射流设备吹扫至所述预设第二路线的另一端后，所述作业船将所述射流设
备横移至预设第三路线，并控制所述射流设备根据所述射流设备的吹扫参数沿所述管线的
设计路由方向从所述预设第三路线的一端吹扫至另一端，完成对所述待吹扫区域的吹扫。
本发明的海床预处理方法只需要一条作业船和射流设备即可完成海床的预处理，可节省大
量的资源，射流设备一次可以在水下连续6天作业，大大节省了设备的回收和下放的时间，
并且，射流设备只是对海床局部进行吹扫，吹平凸出海床的同时填埋了部分凹陷，减少了整
体工作量；同时，该方法只是将局部的海床进行小范围的改造，非常环保、且效率很高。另
外，该方法可大幅度缩短海床处理的工期，显著节省项目成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明基于射流的海床预处理方法的预处理设备下放主视图；
图2是本发明基于射流的海床预处理方法中射流设备处理的俯视图；
图3是应用本发明的方法处理后的海床的剖面图；
图4是应用本发明的方法处理的断层结构的海床处理示意图；
图5是应用本发明的方法处理的断层结构的海床吹扫后的“阶梯”海床示意图；
图6是应用本发明的方法处理的断层结构的海床最终处理后的海床示意图；
图7是本发明基于射流的海床预处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明
本发明的具体实施方式。
参考图7，本发明一实施例的基于射流的海床预处理方法，用于对需铺设海底管线
的海床区域进行处理，通过该方法可以使海底管线铺设后不会出现悬跨造成海底管线损坏
的问题。具体地，该方法包括以下步骤：
S1、作业船将射流设备运送至待吹扫区域，并将所述射流设备放入水中。可以理解
地，待吹扫区域为需铺设海底管线的区域。
具体地，在该步骤S1中包括：
S11、在预设距离下放配重块且所述配重块与所述射流设备保持同一高度；在本实
施例中，预设距离为15-25m，优选20m。
S12、采用牵引绳将所述配重块与所述射流设备相连。优选地，在步骤S12中，通过
牵引绳将配重块与射流设备相连可使配重块、射流设备与作业船相平行。进一步地，牵引绳
可采用钢丝绳。通过控制作业船的方向和位置可调整射流设备的方向和位置，进而使射流
设备可按预定的路线进行吹扫。
该步骤S1之前，需先在待吹扫区域附近进行试验以确定射流设备的吹扫参数。其
中，吹扫参数包括射流设备的吹扫速度、射流设备的下放高度、射流设备的流量、及射流设
备的射流范围。优选地，在本实施例中，操作人员控制作业船在待吹扫区域附近以不同的速
度航行，同时控制射流设备以不同的流量及相应的下放高度进行吹扫，进而确定射流设备
的吹扫参数，即确定射流设备的吹扫速度、下放高度、流量的大小以及射流范围。可以理解
地，在本实施例中，射流设备自带有剖面声呐，因此，在射流设备吹扫过程中可实时扫描吹
扫的海床效果并将吹扫的海床效果反馈给操作人员，并由操作人员基于吹扫的海床效果调
整射流设备的下放高度以及流量的大小，最终确定作业船的航行速度、射流设备的下放高
度、流量以及射流范围，并以所最终确定的作业船的航行速度、射流设备的下放高度、流量
以及射流范围作为对待吹扫区域的工作标准。
优选地，在步骤S1中，射流设备通过作业船上的主吊机6控制其射流的出口在管线
上方的高度处于第一预设高度内。在本实施例中，第一预设高度为2-4m。进一步地，在前述
的试验中所最终确定的射流设备的下放高度即为第一预设高度。为了使射流设备不会碰到
海床，且对海床的处理效果较好，一般可根据施工经验将射流设备的下放高度优选3米。在
本发明中，射流设备的下放高度并不仅限于3米，可根据实际的海床情况进行适当的调整，
一般可在2米至4米之间进行适当的调整。
S2、控制射流设备根据射流设备的吹扫参数沿海底管线的设计路由方向从预设第
一路线的一端吹扫至另一端。
S3、在射流设备从预设第一路线的一端吹扫至另一端后，作业船将射流设备横移
至预设第二路线，控制射流设备根据射流设备的吹扫参数沿管线的设计路由方向从预设第
二路线的一端吹扫至另一端；
S4、射流设备吹扫至预设第二路线的另一端后，作业船将射流设备横移至预设第
三路线，并控制射流设备根据射流设备的吹扫参数沿管线的设计路由方向从预设第三路线
的一端吹扫至另一端，完成对待吹扫区域的吹扫。
在本实施例中，预设第一路线、预设第二路线、预设第三路线与海底管线的设计路
由方向平行。具体地，预设第一路线、预设第二路线以及预设第三路线是以待吹扫区域的范
围进行划分的。其中，预设第三路线为海底管线的设计路由的中心线，预设第一路线在海底
管线的设计路由的中心线的一侧，预设第二路线在海底管线的设计路由的中心线的另一
侧，即预设第一路线与预设第二路线分别等间隔地设备在海底管线的设计路由的中心线的
两侧。
如图2所示，射流设备4在第一预设高度内从预设第一路线X一端开始沿着平等于
海底管线的设计路由中心线的方向吹扫至预设第一路线X另一端，当沿预设第一路线X扫结
束后，作业船1横移到至预设第二路线Y掉头进而使射流设备4移至预设第二路线Y掉头，射
流设备4沿着预设第二路线Y行吹扫，当从待吹扫区域的一端吹扫至末端时，作业船1横移至
预设第三路线Z即海底管线的设计路由中心线，并再次掉头使射流设备4定位在预设第三路
线Z，根据试验中所确定的吹扫参数沿预设第三路线进行吹扫，最终吹扫完的海床如图3所
示。在本实施例中，最终吹扫完的海床是平缓的，其凹凸误差可为+/-0.1m。图3中，a为沿预
设第一路线吹扫完的海床剖面图；b为沿预设第二路线吹扫完的海床剖面图；c为沿预设第
三路线吹扫完的海床剖面图。
在本实施例中，本方法还包括：若海床为断层结构时按以下步骤对海床进行吹扫：
A、根据海床的断层高度和待吹扫区域的宽度，确定造坡区域；
B、将造坡区域根据射流设备的射流范围沿垂直于海管的设计路由方向划分为N块
子预处理区，其中，N为大于1的正整数；
C、控制射流设备沿垂直于海管的设计路由方向对N块子预处理区从高到低依次进
行吹扫；
D、步骤C完成后执行步骤S2至步骤S4。
优选地，在步骤C中包括：在射流设备沿垂直于海管的设计路由方向从高到低依次
进行吹扫时，每完成一块子预处理区的吹扫后，将射流设备降低第二预设高度。进一步地，
在本实施例中，第二预设高度为0.1-0.2m。优选0.15m。可以理解地，第二预设高度可根据在
实际吹扫过程中海床的高度变化进行确定。例如，当海床降低时，射流设备也相应降低，如
海床降低0.15米，射流设备也相应降低0.15米，最终使海床变得平滑。
在步骤C中，当完成对N块子预处理区的吹扫后，造坡区域形成“阶梯”状，如图5所
示。当步骤C完成后，再执行步骤D，即执行步骤S2至步骤S4完成对断层结构的海床的处理，
最终使海床变得平滑，海管可在断层区域实现平缓过度，如图6所示。
优选地，在本实施例中，完成步骤S4后还包括以下步骤：
通过作业船1的主吊机6将射流设备4与配重块2回收到作业船上。
为了使本发明的基于射流的海床预处理方法更加清楚明白，以下对本方法作进一
步的详细说明：
具体地，如图1至6所示：
主吊机6将配重块2、绞车支架5放入水中，ROV7在水下将配重块2从主吊机6上勾头
同时挂在绞车钢丝绳勾头上，然后解开主吊机6勾头，实现从主吊机6到绞车支架5的传递。
甲板连接牵引绳3至绞车支架5的钢丝绳上和射流设备4上，牵引绳3靠近绞车支架5的端头
用卸扣连接，可沿绞车支架5的钢丝绳上下滑动。主吊机6吊装射流设备4设备入水，液压管
固定在主吊机6的钢丝绳上。到达预定深度后，主吊机6通过左右转动拉紧牵引绳3，使配重
块2和海床处理设备4连城直线且平行于主作业船1的船舷。ROV7实时监控下放过程。
所有设备下放到位后，主作业船1开始在待吹扫区域附近进行试验，确定射流设备
4的所有参数。具体地，作业船1沿着指定路线(在本实施例中，指定路线为预设第一路线X、
预设第二路线Y以及预设第三路线Z，预设第一路线X、预设第二路线Y以及预设第三路线Z在
海底管线路由的上方且与待吹扫区域平行。作业船1以不同的速度航行，操作人员根据射流
设备4对海床的射流效果(在本实施例中，射流效果可由射流设备4上自带的剖面声呐，实时
扫描吹扫的海床效果并反馈给操作人员，操作人员根据吹扫的海床效果调整射流设备4与
海床之间的高度以及流量的大小。达到施工的要求后确认主作业船1的航行速度，预处理设
备4的高度、流量、射流范围等参数作为海床预处理时的工作标准。可以理解地，施工要求根
据每个项目具体土壤、处理结果不同，制定施工要求有所差别。在本实施例中，待吹扫区域
宽度为15米，最大高度为1.2米；试验时射流设备4距海床高度为2米(即射流设备的下放高
度为2米)，流量调整至80％，吹扫宽度6米(即射流设备的射流范围)。进一步地，射流设备4
的下放高度可通过声呐显示确定射流设备4与海床之间的距离。
如图2所示，通过试验确定射流设备4的吹扫参数后，作业船1将射流设备4移至待
吹扫区域沿预设第一路线X从待吹扫区域的一端开始吹扫至待吹扫区域的另一端，当沿预
设第一路线X吹扫完成后，作业船1横移至预设第二路线Y并掉头，将射流设备4定位在预设
第二路线Y且掉头，作业船1带动射流设备4沿预设第二路线Y从待吹扫区域的一端开始吹扫
至待吹扫区域的另一端，即相当于回到原始端头，作业船1再横移至预设第三路线Z控制射
流设备4沿预设第三路线Z进行吹扫，当射流设备4沿预设第三路线Z从待吹扫区域的一端吹
扫到另一端后，完成对待吹扫区域的吹扫，即如图3中c所示。可以理解地，最终吹扫完的海
床是平缓的，其凹凸误差为+/-0.1米。
进一步地，当海底管线的设计路由上存在断层结构时，需要对断层区域进行造坡
处理，以满足管线铺设要求。具体地，首先需要根据断层高度和海床预处理宽度(待吹扫区
域的宽度)，确定整个造坡区域的大小。将造坡区域根据射流设备射流范围的大小，垂直于
海底管线的设计路由方向进行分割划线，将造坡区域划分为N块子预处理区，其中，N为大于
1的正整数。例如，如图4所示，造坡区域的长度为45米，将其等距离分为9段，每段5米；高度
1.5米，分为10段，每段0.15米。划分完成后，作业船1控制射流设备4从图中A点开始沿着垂
直海底管线的设计路由方向进行吹扫，将图中AB之间的区域清除，然后从A1点开始，将射流
设备下放0.15米，流量10％不变，将A1B1之间的区域清除，以此类推。其中，图4中H为未处理
的断层海床示意图，I为射流设备4沿垂直海底管线的设计路由方向进行吹扫的吹扫路线。
射流设备4沿着指定路线进行吹扫，吹扫总体趋势从高到底，每块子预处理区完成后，射流
设备4下放0.15米，使造坡区域成为沿着海底管线的设计路由方向均匀下降的“阶梯”，即如
图5所示，图5中的M即代表经射流设备4沿垂直于海底管线的设计路由进行分块吹扫后所形
成的“阶梯”海床。待“阶梯”完成后，作业船1再控制射流设备4沿着海底管线的设计路由方
向进行吹扫，具体的吹扫与步骤S2至步骤S4中的吹扫步骤相同。同时，在通过射流设备4对
待吹扫区域，即预处理的海床进行吹扫过程中，需根据海床高度变化而调整射流设备的高
度。例如，在吹扫过程中根据射流设备4中的声呐反馈信号确定海床高度。当海床高度降低
时，相应控制射流设备4降低。如当海床降低0.15米，射流设备4也降低0.15米，进而使射流
设备4与海床之间保持在第一预设高度内，从而保证射流设备4对海床的处理效果，最终“阶
梯”变得平滑，使海底管线在断层区域实现平缓过渡，如图6所示。
另外，对待吹扫区域(待处理的海床)完成吹扫后，通过作业船1将射流设备4与配
重块2进行回收。具体地，在该步骤中，首先主吊机6回收射流设备4至作业船1上的甲板，然
后主吊机6入水，由ROV7将配重块2挂扣在主吊机6的勾头上，然后解开绞车支架5上的钢丝
绳勾头，主吊机6将配重回收至作业船1的甲板上。
本发明海床预处理方法通过射流对海床的吹扫，有效解决了已有技术中采用机械
设备处理海床效率非常低且精度不易控制的缺点。本方法的原理是：按照射流的直径范围
以及管线设计路由所需处理的宽度，综合考虑，制定出多次往返吹扫海床的行进路线，使海
床最终的处理达到管线铺设要求。在射流吹扫海床过程中，通过控制射流设备4的高度、流
量以及行进速度的快慢等吹扫参数达到精确处理海床的效果，且效率极高，极大的缩短了
工期。
本发明的基于射流的海床预处理方法，较已有的机械处理海床的最大优势是可以
通过吹扫实现各种不同地形的海床，且能够确保处理的效果达到要求，同时省去了多套机
械设备水下同时作业的相互调整工作以及效率低下的缺点。该方法可适用于各种不同地形
的海床，尤其适用于变化剧烈，毫无规则且管线设计路由无法避免的海床地形项目中。由于
其处理效率很高，在幅度缩短海上工期，因此该方法能够大幅度提高施工整体的安全性。
在本实施例中，采用本发明的基于射流的海床预处理方法可大大节省工期，节省
幅度达到37.5％，大大地节约施工成本。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人
士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要
求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，
而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。