CN107503352B - 一种深水混凝土灌注装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水混凝土灌注装置，包括导管和增压助推系统，导管用于灌注混凝土，增压助推系统包括圆柱舱、气泵、第一加压管及密封机构，圆柱舱的外径小于导管的内径，圆柱舱的底端封闭、顶端敞口，且圆柱舱的底端开设有供第一加压管穿过的第一通孔，第一加压管与气泵相连，密封机构套置在圆柱舱的外侧，圆柱舱置入导管内后，密封机构密封圆柱舱外壁与导管内壁之间的间隙，第一加压管的一端穿过第一通孔为导管提供气体压力。利用本发明能够将导管中过多的混凝土挤压到隔舱中，实现了深水混凝土的连续浇筑。

Description

一种深水混凝土灌注装置

技术领域

本发明属于公路桥梁工程技术领域，尤其涉及一种深水混凝土灌注装置。

背景技术

为了满足日益增长的交通通道的需求，跨江、跨河、跨海的公路、铁路桥梁不断发展，跨径也不断提高。大跨径桥梁需要大型的基础，尤其是对于流水较深、淤泥较厚的长江、黄河等大河的中下游区域，需要使用几十米甚至上百米深的钢围堰，或者直接做成双层钢筒，在两层钢板之间增设加劲肋。外钢筒的直径从十几米到二十几米不等，等分成数个隔舱，用水下混凝土填筑两层钢板之间的间隙，通常情况下，该间隙宽度介于1m～2m，隔舱长度介于6m～15m。几十米甚至过百米的水深，工人无法进行混凝土振捣，但两层钢板间隙较小，且钢板间隙又增设了大量的加劲肋，这给混凝土的浇筑带来了极大的困难，通常采用流动性极好的自密实混凝土，通过置于隔舱中间位置的导管(一般直径为30cm左右)向底部输送，导管往往要置于混凝土顶面以下2m～6m，防止灌注过程中，将外界的水分夹杂进混凝土。

然而，实践经验表明，在如此高水深的情况下，导管口之上没有混凝土或者只有少量混凝土时，自密实混凝土流出导管口不难，但是自导管口向两侧流动的阻力较大，致使混凝土以导管口为中心，呈圆锥形或者呈椭圆锥形堆积。导管口处混凝土一旦流动受阻，必然将增加导管内混凝土的下行压力，结果就是混凝土仅仅填充了导管内部。上百米深的导管，30cm的内径，仅导管内就能存下10m³的混凝土，而一旦混凝土灌满导管，就难以从导管口底部顺利流出，此时，要么通过振动锤振动导管上口，但效果不佳；要么将导管整体提出，那必然会导致上下混凝土不连续，严重影响工程质量。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种深水混凝土灌注装置。利用该装置能够实现混凝土的连续灌注，保证灌注过程的顺利进行。

本发明所采用的技术方案为：

一种深水混凝土灌注装置，包括导管和增压助推系统，导管用于灌注混凝土，增压助推系统包括圆柱舱、气泵、第一加压管及密封机构，圆柱舱的外径小于导管的内径，圆柱舱的底端封闭、顶端敞口，且圆柱舱的底端开设有供第一加压管穿过的第一通孔，第一加压管与气泵相连，密封机构套置在圆柱舱的外侧，圆柱舱置入导管内后，密封机构密封圆柱舱外壁与导管内壁之间的间隙，第一加压管的一端穿过第一通孔为导管提供气体压力。

所述密封机构包括气囊和第二加压管，气囊套置在圆柱舱的外侧，第二加压管的一端与气泵相连，圆柱舱的侧壁上开设有供第二加压管的另一端穿过的第二通孔，所述增压助推系统置入导管内后，第二加压管穿过第二通孔后与气囊相连通并为气囊供给气体，直至气囊紧贴导管内壁和圆柱舱外壁。

所述增压助推系统还包括气囊限位机构，气囊限位机构包括上挡板和下挡板，上挡板套置在圆柱舱的上部外侧并与圆柱舱的外壁固连，下挡板套置在圆柱舱的下部外侧并与圆柱舱的外壁固连，气囊位于上、下挡板之间。

所述增压助推系统置入导管内后，上挡板的外侧壁和与其位置相对的导管的内壁之间的间距为3～4mm，下挡板的外侧壁和与其位置相对的导管的内壁之间的间距为3～4mm。

所述第一加压管上设置有第一压力表。

所述第二加压管上设置有第二压力表。

所述深水混凝土灌注装置还包括用于带动所述增压助推系统升降的悬吊系统，所述悬吊系统包括悬臂、钢丝绳及钢丝绳卷放机构，钢丝绳卷放机构包括设置在悬臂上的收绳转轮及多个依次排布的辅助转轮，钢丝绳的一端固定在收绳转轮上、另一端经过各辅助转轮后与增压助推系统相连，各辅助转轮均与悬臂转动连接，收绳转轮通过转轮轴安装在悬臂上，转轮轴包括彼此相连的转动杆和固定杆，当收绳转轮位于转动杆处时，收绳转轮绕转动杆转动以实现钢丝绳的收放，当收绳转轮位于固定杆处时，收绳转轮不会转动以实现钢丝绳的静置。

所述悬吊系统还包括带动悬臂转动的转动架和固定机架，悬臂设置在转动架的顶端，且悬臂与转动架之间为可拆卸式连接，转动架设置在固定机架上且可绕固定机架转动。

本发明还公开了一种利用上述深水混凝土灌注装置灌注混凝土的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，利用所述悬吊系统将所述增压助推系统吊至导管内，之后将收绳转轮移动至固定杆处，使增压助推系统在导管内的位置固定，通过气泵及第二加压管给气囊充气，直至气囊紧贴导管内壁和圆柱舱外壁；

步骤2，利用气泵及第一加压管向导管内加压，通过观察第一压力表的压力值，计算导管内留存的混凝土的体积，并挤压混凝土至隔舱中；

步骤3，挤压过程结束后，将收绳转轮移动至转动杆处，转动收绳转轮以收卷钢丝绳，从而将增压助推系统从导管内吊出，吊出后，转动转动架以使增压助推系统吊至导管一旁，之后继续向导管内灌注混凝土。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

利用本发明能够随时检测并计算出导管内混凝土的留存体积，并及时将导管内存留过多的混凝土挤压到隔舱中，以实现混凝土的连续浇筑，保障工程施工的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中悬吊系统的部分结构示意图。

图3为本发明中钢丝绳及吊环的连接示意图。

图4为本发明中转动架和固定机架的装配剖视图。

图5为本发明中转轮轴的轴测图。

其中，

1、导管 2、上挡板 3、气囊 4、下挡板 5、第一加压管 6、第二加压管 71、第一吊环72、第二吊环 8、钢丝绳 81、总绳 82、分绳 9、第一压力表 10、气泵 11、第二压力表 12、固定机架 13、转动架 131、圆柱体 14、悬臂 15、钢丝绳套环 16、卡扣 17、转轮轴 171、固定杆 172、转动杆 18、辅助转轮 19、收绳转轮 20、圆柱舱 21、舱盖

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图5所示，一种深水混凝土灌注装置，包括导管1和增压助推系统，导管1用于灌注混凝土，增压助推系统包括圆柱舱20、气泵10、第一加压管5及密封机构。圆柱舱20的外径小于导管1的内径，圆柱舱20的底端封闭、顶端敞口，且圆柱舱20的底端开设有供第一加压管5穿过的第一通孔。第一加压管5与气泵10相连。所述第一加压管5上设置有第一压力表9。

所述密封机构套置在圆柱舱20的外侧，圆柱舱20置入导管1内后，密封机构密封圆柱舱20外壁与导管1内壁之间的间隙，第一加压管5的一端穿过第一通孔为导管1提供气体压力。具体地来说，所述密封机构包括气囊3和第二加压管6，气囊3套置在圆柱舱20的外侧。第二加压管6的一端与气泵10相连。所述第二加压管6上设置有第二压力表11。所述圆柱舱20的侧壁上开设有供第二加压管6的另一端穿过的第二通孔。所述增压助推系统置入导管1内后，第二加压管6穿过第二通孔后与气囊3相连通并为气囊3供给气体，直至气囊3紧贴导管1内壁和圆柱舱20外壁。

所述增压助推系统还包括气囊限位机构，气囊限位机构包括上挡板2和下挡板4，上挡板2套置在圆柱舱20的上部外侧并与圆柱舱20的外壁固连，下挡板4套置在圆柱舱20的下部外侧并与圆柱舱20的外壁固连，气囊3位于上、下挡板之间。所述上、下挡板均可采用焊接的方式与圆柱舱20的外壁实现固连。所述增压助推系统置入导管1内后，上挡板2的外侧壁和与其位置相对的导管1的内壁之间的间距为3～4mm，下挡板4的外侧壁和与其位置相对的导管1的内壁之间的间距为3～4mm。

所述深水混凝土灌注装置还包括用于带动所述增压助推系统升降的悬吊系统，所述悬吊系统包括悬臂14、钢丝绳8及钢丝绳卷放机构，钢丝绳卷放机构包括设置在悬臂14上的收绳转轮19及多个依次排布的辅助转轮18。

如图1和图2所示，所述钢丝绳8的一端固定在收绳转轮上、另一端经过各辅助转轮18后与增压助推系统相连，各辅助转轮18均与悬臂14转动连接。具体地来说：所述钢丝绳8包括总绳81和若干条分绳82，圆柱舱20的顶部设置有与其固连的舱盖21，舱盖21上开设有供第一加压管5穿过的第三通孔和供第二加压管6穿过的第四通孔，舱盖21的顶端固连有用于连接总绳81的第一吊环71，所述总绳81的一端与第一吊环71相连、另一端经各辅助转轮18后固定在收绳转轮19上；所述上挡板2、舱盖21或圆柱舱20的顶端均布有若干个用于连接分绳28的第二吊环72，且第二吊环72在所述上挡板2、舱盖21或圆柱舱20的顶端呈等角度分布，以保证了起吊或下放过程中增压助推系统的平衡，各分绳82的下部与第二吊环72相连、上部与总绳81相连。为了避免升降过程中总绳81与第一吊环71之间、分绳82与第二吊环72之间发生磨损而降低钢丝绳8的使用寿命，如图3所示，在总绳81、分绳82的尾部均设置钢丝绳套环15，钢丝绳套环15套置在第一、第二吊环上，总绳81、分绳82通过如图3所示的卡扣16实现与钢丝绳套环15之间的连接固定。

如图2和图5所示，所述收绳转轮19通过转轮轴17安装在悬臂14上，转轮轴17包括彼此相连的转动杆172和固定杆171，当收绳转轮19位于转动杆172处时，收绳转轮19绕转动杆172转动以实现钢丝绳8的收放，当收绳转轮19位于固定杆171处时，收绳转轮19不会转动以实现钢丝绳8的静置。具体地来说：所述收绳转轮19的回转中心位置开有一个方形通孔，所述转动杆172的截面呈圆形，固定杆171的截面呈正方形，收绳转轮19中心位置方形通孔的内径大于转动杆172的外径，收绳转轮19中心位置方形通孔的内径略大于固定杆171的外径但不能绕固定杆171转动。因此，当收绳转轮19位于转动杆172上时，收绳转轮19可绕转动杆172自由转动；当收绳转轮19位于固定杆171上时，收绳转轮19不会转动，起到固定收绳转轮19的作用。

如图1和图4所示，所述悬吊系统还包括带动悬臂14转动的转动架13和固定机架12。所述悬臂14设置在转动架13的顶端，且悬臂14与转动架13之间为可拆卸式连接。例如，悬臂14和转动架13之间可采用螺栓连接。所述转动架13设置在固定机架12上且可绕固定机架12转动，具体地来说，可在转动架13的底部固连外凸的圆柱体131，在固定机架12的上部设置有内凹的圆柱孔，转动架13通过圆柱体131插入固定机架12上的圆柱孔，从而实现了转动架13可绕固定机架12自由转动的目的。

本发明还公开了一种利用上述深水混凝土灌注装置灌注混凝土的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，利用所述悬吊系统将所述增压助推系统吊至导管1内，之后将收绳转轮19移动至固定杆171处，使增压助推系统在导管1内的位置固定，通过气泵10及第二加压管6给气囊3充气，直至气囊3紧贴导管1内壁和圆柱舱20外壁；

步骤2，利用气泵10及第一加压管5向导管1内加压，通过观察第一压力表9的压力值，计算导管1内留存的混凝土的体积，并挤压混凝土至隔舱中；

步骤3，挤压过程结束后，将收绳转轮19移动至转动杆172处，转动收绳转轮9以收卷钢丝绳8，从而将增压助推系统从导管1内吊出，吊出后，转动转动架13以使增压助推系统吊至导管1一旁(不阻碍向导管1内灌注混凝土即可)，之后继续向导管1内灌注混凝土。当导管1内的混凝土出现流动不畅时，继续重复上述步骤1至步骤3。

所述深水混凝土灌注装置通过第一加压管5和第一压力表9的压力值来检测混凝土的位置和挤压混凝土的原理为：第一压力表9与第一加压管5相连，而第一加压管5与导管1内部相连通，因此，第一压力表9检测到的压力值即为导管内部的压力值，根据气泵10输入的气压的大小P₁和输入的体积V₁，由于该环境下气体温度相同，导管1内的气压根据第一压力表可读出P₂，则P₁V1＝P2V2，可求出导管1内气体的体积V2，进而得出导管1内留存的混凝土的体积，达到检测导管1内混凝土位置的目的。本发明通过第一加压管5对导管1内部进行加压，可以达到对导管1内混凝土向下挤压的目的。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种深水混凝土灌注装置，其特征在于，包括导管和增压助推系统，导管用于灌注混凝土，增压助推系统包括圆柱舱、气泵、第一加压管及密封机构，圆柱舱的外径小于导管的内径，圆柱舱的底端封闭、顶端敞口，且圆柱舱的底端开设有供第一加压管穿过的第一通孔，第一加压管与气泵相连，密封机构套置在圆柱舱的外侧，圆柱舱置入导管内后，密封机构密封圆柱舱外壁与导管内壁之间的间隙，第一加压管的一端穿过第一通孔为导管提供气体压力；

所述深水混凝土灌注装置还包括用于带动所述增压助推系统升降的悬吊系统，所述悬吊系统包括悬臂、钢丝绳及钢丝绳卷放机构，钢丝绳卷放机构包括设置在悬臂上的收绳转轮及多个依次排布的辅助转轮，钢丝绳的一端固定在收绳转轮上、另一端经过各辅助转轮后与增压助推系统相连，各辅助转轮均与悬臂转动连接，收绳转轮通过转轮轴安装在悬臂上，转轮轴包括彼此相连的转动杆和固定杆，当收绳转轮位于转动杆处时，收绳转轮绕转动杆转动以实现钢丝绳的收放，当收绳转轮位于固定杆处时，收绳转轮不会转动以实现钢丝绳的静置；

所述收绳转轮的回转中心位置开有一个方形通孔，所述转动杆的截面呈圆形，固定杆的截面呈正方形，收绳转轮中心位置方形通孔的内径大于转动杆的外径，收绳转轮中心位置方形通孔的内径略大于固定杆的外径但不能绕固定杆转动；

所述密封机构包括气囊和第二加压管，气囊套置在圆柱舱的外侧，第二加压管的一端与气泵相连，圆柱舱的侧壁上开设有供第二加压管的另一端穿过的第二通孔，所述增压助推系统置入导管内后，第二加压管穿过第二通孔后与气囊相连通并为气囊供给气体，直至气囊紧贴导管内壁和圆柱舱外壁；

所述增压助推系统还包括气囊限位机构，气囊限位机构包括上挡板和下挡板，上挡板套置在圆柱舱的上部外侧并与圆柱舱的外壁固连，下挡板套置在圆柱舱的下部外侧并与圆柱舱的外壁固连，气囊位于上、下挡板之间；

所述增压助推系统置入导管内后，上挡板的外侧壁和与其位置相对的导管的内壁之间的间距为3～4mm，下挡板的外侧壁和与其位置相对的导管的内壁之间的间距为3～4mm；

所述钢丝绳包括总绳和若干条分绳，圆柱舱的顶部设置有与其固连的舱盖，舱盖上开设有供第一加压管穿过的第三通孔和供第二加压管穿过的第四通孔，舱盖的顶端固连有用于连接总绳的第一吊环，所述总绳的一端与第一吊环相连、另一端经各辅助转轮后固定在收绳转轮上；所述上挡板、舱盖或圆柱舱的顶端均布有若干个用于连接分绳的第二吊环，且第二吊环在所述上挡板、舱盖或圆柱舱的顶端呈等角度分布，各分绳的下部与第二吊环相连、上部与总绳相连。

2.根据权利要求1所述的一种深水混凝土灌注装置，其特征在于，所述第一加压管上设置有第一压力表。

3.根据权利要求1所述的一种深水混凝土灌注装置，其特征在于，所述第二加压管上设置有第二压力表。

4.根据权利要求1所述的一种深水混凝土灌注装置，其特征在于，所述悬吊系统还包括带动悬臂转动的转动架和固定机架，悬臂设置在转动架的顶端，且悬臂与转动架之间为可拆卸式连接，转动架设置在固定机架上且可绕固定机架转动。

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