CN108086326A - 一种水下混凝土浇筑施工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，包括水平操作台和水下套管，所述水平操作台靠近水下套管的一端固定安装有举升臂，所述举升臂由上至下依次安装有滑动架、斜C型注浆套管和悬梁，所述水平操作台上通过滑轨活动安装有均衡配重箱，通过安装与调试，并浇筑混凝土预准备，再次调整水下套管和灌浆套管，在灌浆的时候通过累积混凝土逐次俯冲夯实，能够适应水域的不同环境，在灌浆的过程中通过水下套管的阻挡作用，可以完全避免水下环境对灌浆操作的影响，能够大幅度提高混凝土灌浆的质量，其次在装置调试好了之后就可以实现半自动化的操作，劳动强度低，能够快速便捷的完成整体的灌浆操作，大大提高实际灌浆的效率。

Description

一种水下混凝土浇筑施工方法及装置

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体为一种水下混凝土浇筑施工方法及装置。

背景技术

由于建设需要，混凝土灌注桩、地下连续墙和混凝土防渗墙广泛应用于各工程中。在混凝土水下浇筑部分是整个结构的基础，一旦在浇筑过程中出现问题将会直接影响工程质量，延误工期，且难以弥补，甚至前功尽弃，造成重大经济损失。在混凝土浇筑过程中，槽孔内始终充满泥浆，采用直升导管法进行泥浆下浇筑，借助导管将混凝土送至槽孔底部，自下而上地置换泥浆，达到成墙或成桩的目的。目前已有的关于水下混凝土浇筑装置施工装置结构较为复杂，使用不方便，最主要的是，在这种方式中，进行灌浆的过程中将会一直由于在水下环境中，将会严重影响灌浆的质量，甚至在一定的程度上，还会影响混凝土的固结和具体的结构性质。

为了解决上述问题，在现有的技术方案中，如申请号为201710539744.4公布的一种水下混凝土浇筑桩机，虽然能够克服一部分上述的问题，但是在如何克服保持套管状态上还存在一定的欠缺：如在浇筑的过程中由于混凝土的冲击，套管会由于自身的浮力和冲击力发生摇摆，使得轴线不明确，导致浇筑偏离中心线，影响浇筑的质量，进一步地，在进行水下浇筑的过程中很难通过振动来提高混凝土的夯实程度，因此混凝土的内部结构存在未夯实的隐患，还有就是不能够适应全水域的工作，需要在一定的陆地环境上才能实现浇筑，适应性不强。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，能够适应水域的不同环境，可以完全避免水下环境对灌浆操作的影响，能够大幅度提高混凝土灌浆的质量，其次在装置调试好了之后就可以实现半自动化的操作，劳动强度低，能够快速便捷的完成整体的灌浆操作，大大提高实际灌浆的效率，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水下混凝土浇筑施工装置，包括水平操作台和水下套管，所述水平操作台靠近水下套管的一端固定安装有举升臂，所述举升臂由上至下依次安装有滑动架、斜C型注浆套管和悬梁，所述水平操作台上通过滑轨活动安装有均衡配重箱；

所述水下套管内部通过环行滑套安装有灌浆套管，所述环形滑套固定安装在灌浆套管底部，在水下套管顶部通过固定在水下套管顶部的C型支架固定安装有收口架，所述悬梁上中心固定安装有皿字型支架，在皿字型支架两端均固定安装有收卷装置，所述灌浆套管穿过皿字型支架，且在灌浆套管顶部安装有进料漏斗。

作为本发明一种优选的技术方案，所述滑动架固定安装在举升臂顶部，且在滑动架上通过悬索安装有吊钩，所述悬索另一端固定安装在位于水平操作台另一端的举升电机上，所述进料斗的顶部通过悬索与吊钩固定连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述收口架和灌浆套管之间通过固定安装在收口架内壁上的摩擦环贴合接触。

作为本发明一种优选的技术方案，所述灌浆套管内部设有水浮筒，所述水浮筒由压缩弹簧和两块水浮板组成，且压缩弹簧固定安装在两块水浮板之间，所述水浮板的横截面与灌浆套管的横截面完全一致，且两块水浮板之间的距离不小于20cm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述收卷装置包括收卷电机，所述收卷电机的端部固定安装有套在悬梁上的收卷套管，所述收卷套管两端均固定安装有收卷辊筒，位于两端的所述收辊辊筒通过斜拉索分别固定安装在水下套管顶部和收口架上。

作为本发明一种优选的技术方案，所述进料漏斗和灌浆套管的连接处固定安装有电磁送料阀门挡板，且在进料漏斗的外侧固定安装有半环形集料挡板。

另外，本发明还提供了一种水下混凝土浇筑施工方法，包括如下步骤：

S100、装置安装与调试，首先安装设计要求将水平操作台固定在载体上，并且按照要求将水下套管依次安装固定好，然后逐次运行调试装置；

S200、浇筑混凝土预准备，再次调整水下套管和灌浆套管；

S300、灌浆，在斜C型注浆套管上安装注浆管，并将混凝土砂浆喷在进料漏斗内，当进料漏斗内的混凝土砂浆聚集到一定的程度时，打开电磁送料阀门挡板使得混凝土砂浆俯冲而下，逐次重复上述灌浆步骤直至灌浆结束。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤S200中，调试水下套管和灌浆套管的具体步骤为：

S201、通过独立调整位于最外端的收卷辊筒，使得水下套管位于竖直状态，并且将收卷辊筒固定在收卷套管上；

S202、在灌浆套管内部贴着内壁放置水浮筒，并将灌浆套管通过固定在吊钩上的悬索缓慢放入水下套管内，使得灌浆套管和水下套管中心轴线位于同一条竖直直线上；

S203、通过拉伸悬索，使得灌浆套管在水下套管内自由滑动，最后直至灌浆套管底面和水下套管底面齐平。

作为本发明一种优选的技术方案，在多次灌浆的过程中，相邻两次灌浆的时间不能超过混凝土砂浆的初凝时间。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤S300中，首次灌浆时，进料漏斗中的混凝土砂浆总质量应为标准质量的120％-150％，并根据注浆水浮力的大小调整首次灌浆中混凝土砂浆的总质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的适用性好，能够适应水域的不同环境，可以直接在船舶上操作，也可以在陆地上操作，在灌浆的过程中通过水下套管的阻挡作用，可以完全避免水下环境对灌浆操作的影响，能够大幅度提高混凝土灌浆的质量，其次在装置调试好了之后就可以实现半自动化的操作，劳动强度低，能够快速便捷的完成整体的灌浆操作，大大提高实际灌浆的效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明收卷装置结构示意图；

图3为本发明水浮筒结构示意图；

图4为本发明流程示意图；

图中标号：1-水平操作台；2-水下套管；3-举升臂；4-收卷装置；5-进料漏斗；6-水浮筒；

101-均衡配重箱；102-举升电机；

201-环行滑套；202-灌浆套管；203-C型支架；204-收口架；205-摩擦环；

301-滑动架；302-斜C型注浆套管；303-悬梁；304-皿字型支架；305-吊钩；

401-收卷电机；402-收卷套管；403-收卷辊筒；

501-电磁送料阀门挡板；502-半环形集料挡板；

601-压缩弹簧；602-水浮板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供了一种水下混凝土浇筑施工装置，包括水平操作台1和水下套管2，所述水平操作台1靠近水下套管2的一端固定安装有举升臂3，举升臂3的作用在于提供其它结构的一种载体，或者是支撑位，便于进行立体式的水下灌浆，并且通过设置举升臂3，将水下的灌浆作业抬升至水平，便于进行具体的灌浆作业，所述举升臂3由上至下依次安装有滑动架301、斜C型注浆套管302和悬梁303，所述水平操作台1上通过滑轨活动安装有均衡配重箱101。

在上述中，需要说明几个结构的具体作用：

滑动架301，其作用在于转变悬索抬升的方向，通过设置将竖直方向的拉伸转换成斜拉方向，便于在水平操作台1上进行相应的抬升操作；

斜C型注浆套管302，其作用在于为注浆提供载位，能够将具体的注浆装置通过斜C型注浆套管302将混凝土砂浆注入，具有一个固定的注浆位置和结构，能够使得注浆过程更加的稳定；

悬梁303的作用在于保持水下套管2的竖直位置不变，而且还提供拉升抬升结构的载位，使得在具体的灌浆过程中，能够方便的根据灌浆情况适时的进行抬升。

作为优选的实施方式，所述滑动架301固定安装在举升臂3顶部，且在滑动架301上通过悬索安装有吊钩305，通过设置吊钩305，其目的在于能够在拉升的过程中，适应性更好，而且每次安装就无需再将全部拆卸下来，只需要将灌浆部分结构拆卸即可，而拉升装置可以直接通过吊钩305来适应，达到适应性安装的目的，所述悬索另一端固定安装在位于水平操作台1另一端的举升电机102上，通过举升电机102拉动悬索抬升装置，所述进料斗5的顶部通过悬索与吊钩305固定连接，通过吊钩305和悬索的作用配合拉伸进料斗5，而且在保证抬升效果的同时还能够提高适应性，效果更好。

所述水下套管2内部通过环行滑套201安装有灌浆套管202，所述环形滑套201固定安装在灌浆套管202底部，其中环形滑套201的作用在于保证灌浆套管202和水下套管2之间没有水柱，而产生水柱的原因在于，灌浆套管202的直径小于水下套管2，如果不设置防护装置将会直接影响以上两个结构之间的密闭性，将会形成水柱，影响实际的灌浆效果，在水下套管2顶部通过固定在水下套管2顶部的C型支架203固定安装有收口架204，收口架204一方面能够使得水下套管2和灌浆套管202之间的贴合更加紧密，另一方面便于进行调整位置，所述收口架204和灌浆套管202之间通过固定安装在收口架204内壁上的摩擦环205贴合接触，使得灌浆套管202能够稳定的在水下套管2内部滑动。

所述悬梁303的中心固定安装有皿字型支架304，在皿字型支架304两端均固定安装有收卷装置4，所述收卷装置4的作用在于调整和抬升，所述灌浆套管202穿过皿字型支架304，且在灌浆套管202顶部安装有进料漏斗5。

其中，所述进料漏斗5和灌浆套管202的连接处固定安装有电磁送料阀门挡板501，电磁送料阀门挡板501的作用在于控制进料漏斗5中一次性进料的质量，且在进料漏斗5的外侧固定安装有半环形集料挡板502，用于遮挡在向进料漏斗5中灌料的过程，防止混凝土砂浆泄露。

优选的是，所述灌浆套管202内部设有水浮筒6，所述水浮筒6由压缩弹簧601和两块水浮板602组成，且压缩弹簧601固定安装在两块水浮板602之间，所述水浮板602的横截面与灌浆套管202的横截面完全一致，且两块水浮板602之间的距离不小于20cm。

进一步说明的是，在灌浆套管202中放置水浮筒6的作用在于，在没有进行灌浆时，能够防止水漫进灌浆套管202中，同时为了减少整个套管装置的浮力，便于下沉，而通过滑动的浮子结构，在通过首次灌浆的过程中，通过混凝土砂浆的重力直接将水浮筒挤出灌溉套管202，重新收集可以再次利用，而通过这个过程，可以防止水下操作进入大量的水分，影响混凝土的结构。

而且还需要阐述的是，在这个过程中，灌浆套管2的作用不单单是进行导入混凝土砂浆，还有一个更为重要的作用是能够上下滑动砸动混凝土砂浆，使得混凝土砂浆具有更好的夯实，提高整体结构的强度。

在本实施方式中，所述收卷装置4包括收卷电机401，所述收卷电机401的端部固定安装有套在悬梁303上的收卷套管402，所述收卷套管402两端均固定安装有收卷辊筒403，位于两端的所述收辊辊筒403通过斜拉索分别固定安装在水下套管2顶部和收口架204上。

在这之中的收卷装置4，通过位于端部的收辊辊筒403能够调整水下套管2的竖直程度，而且后期还能够配合位于中间的收辊辊筒403调整水下套管2的抬升。

作为本发明的一种优选方式，如图4所示，本发明还提供了一种水下混凝土浇筑施工方法，包括如下步骤：

S100、装置安装与调试，首先安装设计要求将水平操作台固定在载体上，并且按照要求将水下套管依次安装固定好，然后逐次运行调试装置。

S200、浇筑混凝土预准备，再次调整水下套管和灌浆套管。

在步骤S200中，调试水下套管和灌浆套管的具体步骤为：

S201、通过独立调整位于最外端的收卷辊筒，使得水下套管位于竖直状态，并且将收卷辊筒固定在收卷套管上；

S202、在灌浆套管内部贴着内壁放置水浮筒，并将灌浆套管通过固定在吊钩上的悬索缓慢放入水下套管内，使得灌浆套管和水下套管中心轴线位于同一条竖直直线上；

S203、通过拉伸悬索，使得灌浆套管在水下套管内自由滑动，最后直至灌浆套管底面和水下套管底面齐平。

S300、灌浆，在斜C型注浆套管上安装注浆管，并将混凝土砂浆喷在进料漏斗内，当进料漏斗内的混凝土砂浆聚集到一定的程度时，打开电磁送料阀门挡板使得混凝土砂浆俯冲而下，逐次重复上述灌浆步骤直至灌浆结束。

其中，需要注意的是，在多次灌浆的过程中，相邻两次灌浆的时间不能超过混凝土砂浆的初凝时间。

另外，在步骤S300中，首次灌浆时，进料漏斗中的混凝土砂浆总质量应为标准质量的120％-150％，并根据注浆水浮力的大小调整首次灌浆中混凝土砂浆的总质量。

另外的，在本发明中，还需要进一步说明的是：所述水下套管2的安装时毋庸置疑的，进一步说明的是水平操作台，由于是在进行水域作业，因此本发明提供的水平操作台可以直接固定在船舶上，也可以通过对陆地进行改造，直接固定安装在经过改造的陆地上，可以根据情况进行适应性的改变安装。

综上所述，本发明的主要特点在于：本发明的适用性好，能够适应水域的不同环境，可以直接在船舶上操作，也可以在陆地上操作，在灌浆的过程中通过水下套管的阻挡作用，可以完全避免水下环境对灌浆操作的影响，能够大幅度提高混凝土灌浆的质量，其次在装置调试好了之后就可以实现半自动化的操作，劳动强度低，能够快速便捷的完成整体的灌浆操作，大大提高实际灌浆的效率。

另外，在本发明中，通过多方位的调整结构，如举升臂和收卷装置的调整作用，可以始终保持水下套管和灌浆套管在同一条直线上，可以有效的保证灌浆的质量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种水下混凝土浇筑施工装置，其特征在于，包括水平操作台(1)和水下套管(2)，所述水平操作台(1)靠近水下套管(2)的一端固定安装有举升臂(3)，所述举升臂(3)由上至下依次安装有滑动架(301)、斜C型注浆套管(302)和悬梁(303)，所述水平操作台(1)上通过滑轨活动安装有均衡配重箱(101)；

所述水下套管(2)内部通过环行滑套(201)安装有灌浆套管(202)，所述环形滑套(201)固定安装在灌浆套管(202)底部，在水下套管(2)顶部通过固定在水下套管(2)顶部的C型支架(203)固定安装有收口架(204)，所述悬梁(303)的中心固定安装有皿字型支架(304)，在皿字型支架(304)两端均固定安装有收卷装置(4)，所述灌浆套管(202)穿过皿字型支架(304)，且在灌浆套管(202)顶部安装有进料漏斗(5)。

2.根据权利要求1所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，所述滑动架(301)固定安装在举升臂(3)顶部，且在滑动架(301)上通过悬索安装有吊钩(305)，所述悬索另一端固定安装在位于水平操作台(1)另一端的举升电机(102)上，所述进料斗(5)的顶部通过悬索与吊钩(305)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，所述收口架(204)和灌浆套管(202)之间通过固定安装在收口架(204)内壁上的摩擦环(205)贴合接触。

4.根据权利要求1所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，所述灌浆套管(202)内部设有水浮筒(6)，所述水浮筒(6)由压缩弹簧(601)和两块水浮板(602)组成，且压缩弹簧(601)固定安装在两块水浮板(602)之间，所述水浮板(602)的横截面与灌浆套管(202)的横截面完全一致，且两块水浮板(602)之间的距离不小于20cm。

5.根据权利要求1所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，所述收卷装置(4)包括收卷电机(401)，所述收卷电机(401)的端部固定安装有套在悬梁(303)上的收卷套管(402)，所述收卷套管(402)两端均固定安装有收卷辊筒(403)，位于两端的所述收辊辊筒(403)通过斜拉索分别固定安装在水下套管(2)顶部和收口架(204)上。

6.根据权利要求1所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，所述进料漏斗(5)和灌浆套管(202)的连接处固定安装有电磁送料阀门挡板(501)，且在进料漏斗(5)的外侧固定安装有半环形集料挡板(502)。

7.一种水下混凝土浇筑施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、装置安装与调试，首先安装设计要求将水平操作台固定在载体上，并且按照要求将水下套管依次安装固定好，然后逐次运行调试装置；

S200、浇筑混凝土预准备，再次调整水下套管和灌浆套管；

S300、灌浆，在斜C型注浆套管上安装注浆管，并将混凝土砂浆喷在进料漏斗内，当进料漏斗内的混凝土砂浆聚集到一定的程度时，打开电磁送料阀门挡板使得混凝土砂浆俯冲而下，逐次重复上述灌浆步骤直至灌浆结束。

8.根据权利要求7所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，在步骤S200中，调试水下套管和灌浆套管的具体步骤为：

S201、通过独立调整位于最外端的收卷辊筒，使得水下套管位于竖直状态，并且将收卷辊筒固定在收卷套管上；

S202、在灌浆套管内部贴着内壁放置水浮筒，并将灌浆套管通过固定在吊钩上的悬索缓慢放入水下套管内，使得灌浆套管和水下套管中心轴线位于同一条竖直直线上；

S203、通过拉伸悬索，使得灌浆套管在水下套管内自由滑动，最后直至灌浆套管底面和水下套管底面齐平。

9.根据权利要求7所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，在多次灌浆的过程中，相邻两次灌浆的时间不能超过混凝土砂浆的初凝时间。

10.根据权利要求7所述的一种水下混凝土浇筑施工方法及装置，其特征在于，在步骤S300中，首次灌浆时，进料漏斗中的混凝土砂浆总质量应为标准质量的120％-150％，并根据注浆水浮力的大小调整首次灌浆中混凝土砂浆的总质量。