CN104929128A - 一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，包括浮吊、与浮吊的吊钩连接的装料装置和铰接于船舷上的翻板，所述浮吊下方设有装料斗，所述装料斗固定于料斗控制器上，所述装料斗底部开有卸料口，所述卸料口下方设有运料小车，所述运料小车上设有填料袋，所述填料袋顶部开有与卸料口对应的进料口；所述翻板的一侧侧部连接有翻板定位装置，所述运料小车上设有卡环，所述翻板上设有与卡环配合的挂钩。装料和抛填均采用机械化设备，且装料和抛填精度高。施工作业的连续性好，保证了施工质量、缩短了工期，降低了施工成本，安全度高。

Description

一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及水上抛填设备技术领域，具体涉及一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置及其施工方法。

背景技术

水中桥墩的修建改变了河道水流特征，使得水流对桥墩周围河床造成一定的冲刷，大大影响了桥梁基础的稳定，威胁到桥梁自身安全。对于桥墩冲刷的防护常用的方法是在桥墩周围抛填防护材料，特别对于深水区的桥墩防护需要在桥墩周围的河床上抛填袋装砂或袋装碎石进行防护。对于桥墩防护的袋装材料抛填施工主要分为装袋和抛填两部分。对于装袋的传统方法有：(1)冲砂装袋；(2)人工装袋。冲砂装袋使得袋内含水量较大，抛填质量较差，且吊装过程中袋体易破碎。人工装袋虽然能满足质量要求，但工效太低。对于装袋材料抛填的传统施工方法有：(1)开体驳抛填；(2)翻板抛填；(3)网兜抛填；(4)人字形吊架抛填。开体驳抛填要求每次的抛填量大，抛填精度难以精确控制；翻板抛填需要翻板驳船，抛填过程中袋体易破损；网兜抛填和人字形吊架抛填均需要吊装设备，抛填工效低。

发明内容

本发明就是针对上述技术问题，提供一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置及其施工方法，抛填装置采用浮吊和运输船对抛填材料进行装袋和抛填，操作简单，效率高。且抛填之前对河床地形进行勘测，精确控制抛填位置，且填料袋通过自重下降到抛填位置，袋体不易破损，保证了抛填效果。

为实现此目的，本发明所设计的桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，包括浮吊、与浮吊的吊钩连接的装料装置和铰接于船舷上的翻板，所述浮吊下方设有装料斗，所述装料斗固定于料斗控制器上，所述装料斗底部开有卸料口，所述卸料口下方设有运料小车，所述运料小车上设有填料袋，所述填料袋顶部开有与卸料口对应的进料口；所述翻板的一侧侧部连接有翻板定位装置，所述运料小车上设有卡环，所述翻板上设有与卡环配合的挂钩。

进一步的，所述装料装置包括盛料器和抓料器；所述盛料器是一顶部和前部均开放的矩形框架结构，所述盛料器的后部框架的底部两端分别连接一根吊绳的两端，此吊绳的中部为浮吊的主吊钩的起吊点，所述盛料器的顶部连接有两根交叉的吊绳，每根吊绳的两端分别连接位于盛料器顶部对角线上的两个转角，两根吊绳的交点为浮吊的副吊钩的起吊点；所述抓料器包括两个具有弧度且后端封闭前端开放的柱形抓料筒，两个柱形抓料筒的后端之间连接有一根吊绳，此吊绳的中部为浮吊的主吊钩的起吊点，所述两个柱形抓料筒的前端之间也连接有一根吊绳，此吊绳的中部为浮吊的副吊钩的起吊点。

进一步的，所述两个柱形抓料筒的前端之间所连接的吊绳穿过一起吊滑轮，所述起吊滑轮的吊钩为浮吊的副吊钩的起吊点。

进一步的，所述料斗控制器上设有装料重量控制器，所述装料斗上设有应力传感器，所述装料重量控制器连接装料斗上的应力传感器。

进一步的，所述装料斗底部铰接有两块相互配合使卸料口封闭的卸料挡板，所述卸料挡板与装料斗的铰接处设有一料斗门开闭控制器。

进一步的，所述运料小车的底部设有一填料袋重量控制器。

进一步的，所述运料小车的前部设有第一小车卡环，后部设有第二小车卡环，所述翻板的另一侧侧部上固定有挂钩铰接板，所述挂钩铰接板上铰接有与第二小车卡环连接的第一挂钩。

进一步的，所述翻板的一侧侧部上固定有第二挂钩，所述第二挂钩上设有滑轮，所述第一小车卡环连接有小车卷扬机的输出端，所述小车卷扬机的输出端连接有牵引绳，牵引绳穿过第二挂钩上的滑轮固定连接有小车卡勾，小车卡勾连接运料小车前部的小车卡环。

更进一步的，所述翻板铰接于翻板立柱上，所述翻板立柱上固定有翻板支撑架，所述翻板支撑架上吊挂有翻板吊钩，所述翻板吊钩上设有滑轮，所述翻板定位装置包括设置于翻板的一侧侧部的翻板卡环和翻板卷扬机，所述翻板卷扬机的输出端连接有吊绳，吊绳穿过翻板吊钩上的滑轮与翻板卡环连接。

一种基于上述所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置的施工方法，其特征在于：它包含以下步骤：

步骤1：通过GPS和超声测深仪对施工前的河床地形进行测量，确定抛填位置；

步骤2：将装有抛填材料和挖机的运输船运至施工水域，将运输船固定在浮吊上；

步骤3：将抓料器与浮吊的主吊钩和副吊钩连接，下放主吊钩，提升副吊钩对细骨料抛填材料进行抓取，将抓料器吊运至装料斗上方，提升主吊钩，下放副吊钩，将抓料器中的抛填材料装入装料斗中；

步骤4：通过挖机将粗骨料抛填材料装入盛料器中，直至盛料器盛满抛填材料；

步骤5：将盛料器吊运至装料斗上方，提升浮吊的主吊钩，下放副钩吊，将盛料器中的抛填材料装入装料斗内；

步骤6：待装料斗内装满抛填材料，装料重量控制器发出警报后，停止向装料斗内装料；

步骤7：启动小车卷扬机，使运料小车运动至装料斗正下方；

步骤8：将填料袋放置于运料小车上，将填料袋的进料口与装料斗底部的卸料口临时固定；

步骤9：通过料斗门开闭控制器打开卸料挡板，将抛填材料装入填料袋内；

步骤10：待填料袋装满抛填材料，填料袋重量控制器发出警报后，通过料斗门开闭控制器关闭卸料挡板，停止向填料袋内装料，收紧填料袋的进料口；

步骤11：启动小车卷扬机，使运料小车运动至翻板上，连接第一挂钩与第二小车卡环；

步骤12：启动翻板卷扬机，使翻板向下翻转，利用填料袋的自重，将填料袋抛填至指定水域的河床上；

步骤13：重复步骤3～12，对抛填网格内的所有网格进行抛填；

步骤14：待所有抛填网格的抛填结束后，对抛填后的水下地形进行测量，检测抛填效果。

本发明的有益效果是：本发明采用机械装料和自动翻板抛填，大大节省人力并提高了作业效率，同时降低了人工抛填作业的危险性。从装料到抛填作业完成仅需4～5分钟，效率是传统抛填作业的2～3倍，施工作业的连续性好，保证了施工质量、缩短了工期，降低了施工成本，安全度高。

本发明所采用的机械装料设备对于中粗砂等细骨料通过抓料器配合浮吊的吊钩进行盛料，对于级配碎石等粗骨料通过挖机配合盛料器进行盛料；减少了人工的劳动强度、加快了装料速度、提高了装料质量，解决了各种粒径装填工艺中所出现的问题：如砂枕冲灌过程中卡管，碎石人工铲石的效率低下等。

本发明采用控制器来自动控制装料斗装料的重量和抛填材料装袋的重量，确保了装料斗工作的安全可靠，解决了人工装袋充满度的随意性问题，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明中抛填装置的结构示意图；

图2为本发明中装料斗部分的结构示意图；

图3为本发明中盛料器的结构示意图；

图4为本发明中抓料器的结构示意图；

图5为本发明中运料小车的驱动结构示意图；

图6为图5中A处的结构放大图；

图7为图5中B处的结构放大图；

图8为图5中C处的结构放大图；

图9为本发明中翻板定位装置的结构示意图；

其中，1—浮吊，2—装料斗，3—料斗控制器，4—卸料口，5—运料小车，6—填料袋，7—进料口，8—翻板，9—转轴，10—盛料器，11—抓料器(11.1—柱形抓料筒)，12—主吊钩，13—副钩吊，14—起吊滑轮，15—装料重量控制器，16—应力传感器，17—卸料挡板，18—料斗门开闭控制器，19—填料袋重量控制器，20—第一小车卡环，21—第一挂钩，22—第二挂钩，23—滑轮固定板，24—小车卷扬机，25—小车卡勾，26—翻板吊钩，27—翻板卡环，28—翻板卷扬机，29—第二小车卡环，30—挂钩铰接板，31—翻板立柱，32—翻板支撑架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步地详细说明：

如图1—2和图5所示的桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，包括浮吊1、与浮吊1的吊钩连接的装料装置和铰接于船舷上的翻板8，浮吊1下方设有装料斗2，装料斗2固定于料斗控制器3上，装料斗2底部开有卸料口4，卸料口4下方设有运料小车5，运料小车5上设有填料袋6，填料袋6顶部开有与卸料口4对应的进料口7；翻板8的一侧侧部连接有翻板定位装置，运料小车5上设有卡环，翻板8上设有与卡环配合的挂钩。通过浮吊1控制装料装置将抛填物料导出至装料斗2中，通过装料斗2底部的卸料口4将物料导入填料袋6，将翻板8上的挂钩与运料小车5上的卡环配合定位，翻板8通过转轴9铰接于船舷上，当翻板8翻转时，填料袋6通过自重下落至抛填位置，操作简单，效率高。

如图3—4所示，装料装置包括盛料器10和抓料器11；盛料器10是一顶部和前部均开放的矩形框架结构，盛料器10的后部框架的底部两端分别连接一根吊绳的两端，此吊绳的中部为浮吊1的主吊钩12的起吊点，盛料器10的顶部连接有两根交叉的吊绳，每根吊绳的两端分别连接位于盛料器10顶部对角线上的两个转角，两根吊绳的交点为浮吊1的副吊钩13的起吊点；抓料器11包括两个具有弧度且后端封闭前端开放的柱形抓料筒11.1，两个柱形抓料筒11.1的后端之间连接有一根吊绳，此吊绳的中部为浮吊1的主吊钩12的起吊点，两个柱形抓料筒11.1的前端之间也连接有一根吊绳，此吊绳的中部为浮吊1的副吊钩13的起吊点。通过浮吊1的主副吊钩连接盛料器10或抓料器11的起吊点，合理操作将盛料器10或抓料器11中的物料导出，对于粗骨料可用挖机导入盛料器10中，对于细骨料可通过浮吊1操作抓料器11直接抓取放入装料斗2中，装料装置设计合理，操作简单。

如图4所示，两个柱形抓料筒11.1的前端之间所连接的吊绳穿过一起吊滑轮14，起吊滑轮14的吊钩为浮吊1的副吊钩13的起吊点。通过起吊滑轮14的结构稳定两个柱形抓料筒11.1的受力，保证抓取过程中抓料筒11.1的结构稳定，确保物料抓取的安全可靠。

如图2所示，料斗控制器3上设有装料重量控制器15，装料斗2上设有应力传感器16，装料重量控制器15连接装料斗2上的应力传感器16。通过应力传感器16和装料重量控制器15监测装料斗2中物料的重量，当装料重量控制器15报警后，停止向装料斗2中装料，确保装料斗2的稳定。

如图2所示，装料斗2底部铰接有两块相互配合使卸料口4封闭的卸料挡板17，卸料挡板17与装料斗2的铰接处设有一料斗门开闭控制器18。通过料斗门开闭控制器18控制卸料挡板17的开启与关闭，减少了人工劳动量，操作简单，效率高。

如图2所示，运料小车5的底部设有一填料袋重量控制器19。通过填料袋重量控制器19监测填料袋6中的物料重量，当填料袋6中重量达到设定值时，关闭卸料口4，停止向填料袋6中装料，在确保填料袋6中物料的充满度的同时，保证了填料袋6在抛填过程中不会破裂。

如图5—8所示，运料小车5的前部设有第一小车卡环20，后部设有第二小车卡环29，所述翻板8的另一侧侧部上固定有挂钩铰接板30，所述挂钩铰接板30上铰接有与第二小车卡环29连接的第一挂钩21。第一挂钩21和运料小车5第二小车卡环29配合，确保运料小车5在翻板8翻转时，不随填料袋6下落，配合结构简单可靠。

翻板8的一侧侧部上固定有第二挂钩22，第二挂钩22上设有滑轮，第一小车卡环20连接有小车卷扬机24的输出端，小车卷扬机24的输出端连接有牵引绳，牵引绳穿过第二挂钩22上的滑轮固定连接有小车卡勾25，小车卡勾25连接运料小车5前部的小车卡环20。小车卷扬机24驱动小车卡勾25拉动运料小车5，使运料小车5运动至翻板8上，机械化程度高，无需人工劳动，大大提高了生产效率。

如图9所示，翻板8铰接于翻板立柱31上，翻板立柱31上固定有翻板支撑架32，翻板支撑架32上吊挂有翻板吊钩26，翻板吊钩26上设有滑轮，翻板定位装置包括设置于翻板8的一侧侧部的翻板卡环27和翻板卷扬机28，翻板卷扬机28的输出端连接有吊绳，吊绳穿过翻板吊钩(26)上的滑轮与翻板卡环27连接。

操作翻板卷扬机28控制翻板8的翻转，结构简单，减少了人工劳动强度。

本发明所设计的抛填装置的抛填施工包括以下步骤：

步骤1：通过GPS和超声测深仪对施工前的河床地形进行测量；确定抛填位置；

步骤2：将装有抛填材料和挖机的运输船运至施工水域，将运输船固定在浮吊1上；

步骤3：将抓料器11与浮吊1的主吊钩12和副吊钩13连接，下放主吊钩12，提升副吊钩13对细骨料抛填材料进行抓取，将抓料器11吊运至装料斗2上方，提升主吊钩12，下放副吊钩13，将抓料器11中的抛填材料装入装料斗2中；

步骤4：通过挖机将粗骨料抛填材料装入盛料器10中，直至盛料器10盛满抛填材料；

步骤5：将盛料器10吊运至装料斗2上方，提升浮吊1的主吊钩12，下放副钩吊13，将盛料器10中的抛填材料装入装料斗2内；

步骤6：待装料斗2内装满抛填材料，装料重量控制器15发出警报后，停止向装料斗2内装料；

步骤7：启动小车卷扬机24，使运料小车5运动至装料斗2正下方；

步骤8：将填料袋6放置于运料小车5上，将填料袋6的进料口7与装料斗2底部的卸料口4临时固定；

步骤9：通过料斗门开闭控制器18打开卸料挡板17，将抛填材料装入填料袋6内；

步骤10：待填料袋6装满抛填材料，填料袋重量控制器19发出警报后，通过料斗门开闭控制器18关闭卸料挡板17，停止向填料袋6内装料，收紧填料袋6的进料口7；

步骤11：启动小车卷扬机24，使运料小车5运动至翻板8上，连接第一挂钩21与第二小车卡环20；

步骤12：启动翻板卷扬机28，使翻板8向下翻转，利用填料袋6的自重，将填料袋6抛填至指定水域的河床上；

步骤13：重复步骤3～12，对抛填网格内的所有网格进行抛填；

步骤14：待所有抛填网格的抛填结束后，对抛填后的水下地形进行测量，检测抛填效果。若达不到理想的抛填效果，可对还需抛填的位置进行再次抛填，直至所有抛填位置满足要求。

本发明所设计的自动抛填装置，采用机械装料和自动翻板抛填，大大节省了人力，提高了作业效率，同时降低了人工抛填作业的危险性。平均从装料到抛填作业完成仅需四五分钟，比传统的水上抛填作业节省了两三倍的时间，如此反复保证了施工作业的连续性、效率性、安全性及经济性，保证了施工质量、缩短了工期，降低了施工成本。解决了现有的施工方法存在的不足。对于中粗砂等细骨料采用抓料器11配合浮吊1的主副钩吊进行盛料，对于级配碎石等粗骨料采用挖机配合盛料器10进行盛料；避免了人工装料的繁重劳动、加快了装料速度、提高了装料质量，解决了各种粒径装填工艺的复杂性(如砂枕冲灌过程中卡管，碎石人工铲石的效率低下等)。采用控制器来自动控制装料斗2的装料重量和抛填材料装袋的重量，确保了装料斗2工作的安全可靠，解决了人工装袋充满度的随意性，保证了施工质量、缩短了工期，降低施工成本，具有良好的经济效益。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，包括浮吊(1)、与浮吊(1)的吊钩连接的装料装置和铰接于船舷上的翻板(8)，其特征在于：所述浮吊(1)下方设有装料斗(2)，所述装料斗(2)固定于料斗控制器(3)上，所述装料斗(2)底部开有卸料口(4)，所述卸料口(4)下方设有运料小车(5)，所述运料小车(5)上设有填料袋(6)，所述填料袋(6)顶部开有与卸料口(4)对应的进料口(7)；所述翻板(8)的一侧侧部连接有翻板定位装置，所述运料小车(5)上设有卡环，所述翻板(8)上设有与卡环配合的挂钩。

2.如权利要求1所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述装料装置包括盛料器(10)和抓料器(11)；所述盛料器(10)是一顶部和前部均开放的矩形框架结构，所述盛料器(10)的后部框架的底部两端分别连接一根吊绳的两端，此吊绳的中部为浮吊(1)的主吊钩(12)的起吊点，所述盛料器(10)的顶部连接有两根交叉的吊绳，每根吊绳的两端分别连接位于盛料器(10)顶部对角线上的两个转角，两根吊绳的交点为浮吊(1)的副吊钩(13)的起吊点；所述抓料器(11)包括两个具有弧度且后端封闭前端开放的柱形抓料筒(11.1)，两个柱形抓料筒(11.1)的后端之间连接有一根吊绳，此吊绳的中部为浮吊(1)的主吊钩(12)的起吊点，所述两个柱形抓料筒(11.1)的前端之间也连接有一根吊绳，此吊绳的中部为浮吊(1)的副吊钩(13)的起吊点。

3.如权利要求2所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述两个柱形抓料筒(11.1)的前端之间所连接的吊绳穿过一起吊滑轮(14)，所述起吊滑轮(14)的吊钩为浮吊(1)的副吊钩(13)的起吊点。

4.如权利要求1所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述料斗控制器(3)上设有装料重量控制器(15)，所述装料斗(2)上设有应力传感器(16)，所述装料重量控制器(15)连接装料斗(2)上的应力传感器(16)。

5.如权利要求1所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述装料斗(2)底部铰接有两块相互配合使卸料口(4)封闭的卸料挡板(17)，所述卸料挡板(17)与装料斗(2)的铰接处设有一料斗门开闭控制器(18)。

6.如权利要求1所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述运料小车(5)的底部设有一填料袋重量控制器(19)。

7.如权利要求1所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述运料小车(5)的前部设有第一小车卡环(20)，后部设有第二小车卡环(29)，所述翻板(8)的另一侧侧部上固定有挂钩铰接板(30)，所述挂钩铰接板(30)上铰接有与第二小车卡环(29)连接的第一挂钩(21)。

8.如权利要求7所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述翻板(8)的一侧侧部上固定有第二挂钩(22)，所述第二挂钩(22)上设有滑轮，所述第一小车卡环(20)连接有小车卷扬机(24)的输出端，所述小车卷扬机(24)的输出端连接有牵引绳，牵引绳穿过第二挂钩(22)上的滑轮固定连接有小车卡勾(25)，小车卡勾(25)连接运料小车(5)前部的小车卡环(20)。

9.如权利要求1所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置，其特征在于：所述翻板(8)铰接于翻板立柱(31)上，所述翻板立柱(31)上固定有翻板支撑架(32)，所述翻板支撑架(32)上吊挂有翻板吊钩(26)，所述翻板吊钩(26)上设有滑轮，所述翻板定位装置包括设置于翻板(8)的一侧侧部的翻板卡环(27)和翻板卷扬机(28)，所述翻板卷扬机(28)的输出端连接有吊绳，吊绳穿过翻板吊钩(26)上的滑轮与翻板卡环(27)连接。

10.一种基于上述所述的一种桥墩防护袋装材料水上自动抛填装置的施工方法，其特征在于：它包含以下步骤：

步骤1：通过GPS和超声测深仪对施工前的河床地形进行测量，确定抛填位置；

步骤2：将装有抛填材料和挖机的运输船运至施工水域，将运输船固定在浮吊(1)上；

步骤3：将抓料器(11)与浮吊(1)的主吊钩(12)和副吊钩(13)连接，下放主吊钩(12)，提升副吊钩(13)对细骨料抛填材料进行抓取，将抓料器(11)吊运至装料斗(2)上方，提升主吊钩(12)，下放副吊钩(13)，将抓料器(11)中的抛填材料装入装料斗(2)中；

步骤4：通过挖机将粗骨料抛填材料装入盛料器(10)中，直至盛料器(10)盛满抛填材料；

步骤5：将盛料器(10)吊运至装料斗(2)上方，提升浮吊(1)的主吊钩(12)，下放副钩吊(13)，将盛料器(10)中的抛填材料装入装料斗(2)内；

步骤6：待装料斗(2)内装满抛填材料，装料重量控制器(15)发出警报后，停止向装料斗(2)内装料；

步骤7：启动小车卷扬机(24)，使运料小车(5)运动至装料斗(2)正下方；

步骤8：将填料袋(6)放置于运料小车(5)上，将填料袋(6)的进料口(7)与装料斗(2)底部的卸料口(4)临时固定；

步骤9：通过料斗门开闭控制器(18)打开卸料挡板(17)，将抛填材料装入填料袋(6)内；

步骤10：待填料袋(6)装满抛填材料，填料袋重量控制器(19)发出警报后，通过料斗门开闭控制器(18)关闭卸料挡板(17)，停止向填料袋(6)内装料，收紧填料袋(6)的进料口(7)；

步骤11：启动小车卷扬机(24)，使运料小车(5)运动至翻板(8)上，连接第一挂钩(21)与第二小车卡环(29)；

步骤12：启动翻板卷扬机(28)，使翻板(8)向下翻转，利用填料袋(6)的自重，将填料袋(6)抛填至指定水域的河床上；

步骤13：重复步骤3～12，对抛填网格内的所有网格进行抛填；

步骤14：待所有抛填网格的抛填结束后，对抛填后的水下地形进行测量，检测抛填效果。