CN109403217A - 水下混凝土灌注装置及灌注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下混凝土灌注装置及灌注方法，涉及桥梁工程施工技术领域。该装置包括：料斗，其具有进料口和出料口；导管，其顶口与出料口连通；开关件，其用于封堵导管底口；驱动杆，其沿导管轴线方向贯穿导管，下部与开关件固定连接，驱动杆带动开关件上下移动，封闭或开启导管底口。该方法包括：移动驱动杆带动开关件封闭导管底口，将导管底口下放到水下设计标高，再向料斗内填充混凝土；将驱动杆在竖直方向向下移动一段距离，开启所述导管底口，开始灌注水下混凝土。本发明能够增强首灌的可控性，提高首灌混凝土的质量，减小首灌混凝土对底部结构的冲击力。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程施工技术领域，具体涉及一种水下混凝土灌注装置及灌注方法。
背景技术
水下混凝土在水面一定深度以下浇筑，凝固硬化后需起到封底、承力等作用，水下混凝土相比传统混凝土在灌注中难度显著提高。
首灌混凝土作为水下混凝土灌注过程中的关键步骤，多采用导管法泡沫球拔球灌注，即在导管顶口处设有泡沫球，通过拔泡沫球使泡沫球与导管顶口分离，从而开启导管顶口，水下混凝土顺着导管下落需浇筑的底部结构。但是，这种方法对泡沫球外观尺寸、隔水性要求较高，泡沫球开启导管顶口的过程可控性较低。而且，由于导管位于水中，导管底口处于开放状态，水进入导管直至导管内的水与水面持平，在泡沫球开启导管顶口后，首灌混凝土与管道内的水混合，很容易导致首灌混凝土在拔球后发生离析，影响混凝土浇筑的质量。此外，由于从顶口下落到底部结构的距离比较长，下落到底部结构时的机械能转化为对底部结构的冲击荷载，对底部结构冲击力大。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种水下混凝土灌注装置及灌注方法。本发明能够增强首灌的可控性，提高首灌混凝土的质量，减小首灌混凝土对底部结构的冲击力。
本发明提供一种水下混凝土灌注装置，该装置包括：
料斗，其具有进料口和出料口；
导管，其顶口与所述出料口连通；
开关件，其用于封堵所述导管底口；
驱动杆，其沿导管轴线方向贯穿所述导管，下部与所述开关件固定连接，所述驱动杆带动所述开关件上下移动，封闭或开启所述导管底口。
在上述技术方案的基础上，所述装置还包括限位组件，设于料斗顶部，用于固定所述驱动杆位置，使开关件保持封闭或开启所述导管底口。
在上述技术方案的基础上，所述驱动杆至少上部具有螺纹段，所述限位组件包括固定件和可旋转件；
所述固定件具有限位口，所述驱动件穿过所述限位口，所述可旋转件位于限位口上方，套设于驱动杆并与螺纹段螺纹配合。
在上述技术方案的基础上，所述固定件包括两个限位板，两个限位板架设于料斗顶部，所述限位口为两个限位板之间留有的间距。
在上述技术方案的基础上，所述限位组件包括夹持部，所述夹持部夹持所述驱动杆。
在上述技术方案的基础上，所述开关件为开关板，其横截面为圆形，所述开关板与所述驱动杆下端可拆卸地固定连接，且所述开关板与所述导管底口接触的部分有隔水层。
在上述技术方案的基础上，所述装置还包括料斗安装架，所述料斗安装架通过至少两个连接件连接所述料斗。
在上述技术方案的基础上，所述导管为多个导管节段首尾依次对接形成。
本发明还提供一种基于上述水下混凝土灌注装置的灌注方法，，包括如下步骤：
移动驱动杆带动开关件封闭导管底口，将导管底口下放到水下设计标高，再向料斗内填充混凝土；
将驱动杆在竖直方向向下移动一段距离，开启所述导管底口，开始灌注水下混凝土。
在上述技术方案的基础上，所述步骤还包括：预先在料斗顶部安装限位组件，当开关件封闭导管底口或者开关件开启导管底口时，通过限位组件固定此时驱动杆的位置。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明通过在导管底口设置开关件，并通过调节驱动杆的位置开启和封闭导管底口，开启导管底口的过程简单，只需通过驱动杆下移带动的开关件下移开启导管底口即可，整个开启过程容易控制，增强了首灌的可控性。同时，在料斗中加入混凝土，混凝土沿着导管顶口流至导管底口，导管底口靠近底部结构，开启导管底口即可将首灌混凝土浇筑到底部结构，进一步增强首灌的可控性。
(2)本发明的导管底口封闭，导管具有隔水的效果，混凝土进入导管内不与水接触，克服了现有技术中首灌混凝土与管道内的水混合的问题，有效控制了水下混凝土灌注关键工序中混凝土的离析程度，提高首灌混凝土的质量。混凝土从导管底口的直接浇筑到底部结构，下落距离大幅度降低，减小首灌混凝土对底部结构的冲击力，特别适合底部结构体受冲击荷载能力较弱的状况。
(3)本发明的导管内能够存储部分混凝土，使得整个装置的混凝土的储备量增大，每次加入混凝土的量变多，减少了在灌注装置内加入混凝土的次数，提高工作效率。
(4)本发明的灌注装置结构简单、成本极低且实用性强，而且采用该灌注装置的灌注方法工序简单、操作方便。
附图说明
图1是本发明实施例水下混凝土灌注装置的结构示意图。
图2是本发明实施例水下混凝土灌注装置的限位组件的结构示意图。
图3是本发明实施例水下混凝土灌注装置的导管与开关件连接的仰视结构示意图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是本发明实施例水下混凝土灌注方法中，准备提升料斗的结构示意图。
图6是本发明实施例水下混凝土灌注方法中，提升料斗一段距离后的结构示意图。
和图7是本发明实施例水下混凝土灌注方法中，提升料斗至导管离开水面后的结构示意图。
附图标记：1－驱动杆；2－旋转件2；3－限位板；4－料斗；5－导管；6－隔水层；7－开关件；8－料斗安装架；9－连接件；10－吊钩，11－吊挂件。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种水下混凝土灌注装置，用于水下混凝土的灌注，该装置包括：料斗4、导管5、开关件7、驱动杆1。
其中，料斗4具有进料口和出料口；导管5顶口与出料口连通；开关件7用于封堵导管5底口；驱动杆1沿导管5轴线方向贯穿导管5，下部与开关件7固定连接，驱动杆1带动开关件上下移动，封闭或开启导管5底口。
具体地，装置还包括限位组件，其设于料斗4顶部，用于固定驱动杆1位置，使开关件保持封闭或开启导管5底口。驱动杆1封闭或开启导管5底口时保持在两个位置：第一位置和第二位置。
当驱动杆1位于第一位置时，开关件7封闭导管5底口；当驱动杆在竖直方向下移一段距离，使驱动杆1位于第二位置时，使得开关件7和导管5底口分离，开关件7开启导管5底口。当驱动杆1竖直设置时，驱动杆1在第一位置时，位于最高位置。具体地，驱动杆在竖直方向下移一段的距离可根据实际情况进行调节，调节驱动杆1上下移动后，限位组件保持驱动杆1位于该位置。在实际应用中，驱动杆1的横截面为圆形，驱动杆1下放之后，优选地，其顶部高于料斗4的顶部约30mm，其底部低于导管5底口约8mm。
参见图1所示，本发明的灌注装置还包括料斗安装架8，料斗安装架8通过至少两个连接件9连接料斗4。其中，料斗4可分离地安装在料斗安装架8上。具体地，料斗4的上部设有至少两个连接部，每个连接部均开设有连接孔；料斗安装架8上设有至少两个连接件9，连接件9的端部设有挂钩。当料斗4安装在料斗安装架8上时，每个连接件9通过挂钩穿过连接孔的方式与连接部挂接。在本实施例中，连接部的数量为四个，四个连接部在料斗4上对称设置，便于在料斗4安装到料斗安装架8时，料斗4竖直布置。具体地，连接件9为吊链，连接部为吊耳。
其中，导管5为多个导管节段首尾依次对接形成，导管5的对接处喷涂有泡沫胶并包裹有用于密封的防水胶带，固定导管节段并防止水渗入导管5内。
参见图2所示，限位组件与驱动杆1的上部可移动连接，可与驱动杆1临时固定连接，用于调节驱动杆1与限位组件固定连接的位置，从而开启和关闭导管5底口。在本实施例中，驱动杆1至少上部具有螺纹段，限位组件包括固定件和可旋转件22；其中，固定件具有限位口，驱动件1穿过限位口，可旋转件2位于限位口上方，套设于驱动杆1并与螺纹段螺纹配合。其中，可旋转件22放置在固定件上且位于限位口处。通过旋转可旋转件22改变可旋转件22与驱动杆1固定连接的位置，驱动杆1上下移动，实现驱动杆1位于第一位置或第二位置从而实现开关件7封闭和开启导管5底口。具体地，可旋转件22可以为螺母，驱动杆1可以为钢筋，螺母可选用六角螺母。其中，固定件还可以包括两个限位板3，两个限位板3架设于料斗4顶部，限位板3的两端分别与料斗4固定连接。两个限位板3之间留有一定间距，限位口为两个限位板3之间留有的间距。固定件可以为焊接钢材，在实际应用中，固定件可以为两个焊接在料斗4的槽钢，两个槽钢的腹板之间存在间距，形成限位口，腹板净水平间距略大于驱动杆1的直径。
作为本发明的限位组件的另一种限位形式，可以在驱动杆1上开设第一定位孔和第二定位孔，限位组件包括定位件和用于固定定位件的固定件，固定件被固定设置，通过定位件分别插入第一定位孔和第二定位孔的方式调整驱动杆1的位置，当定位件插入第一定位孔时，驱动杆1位于第一位置，开关件7封闭导管5底口，当定位件插入第二定位孔时，驱动杆1位于第二位置，开关件7与导管5底口分离，开启导管5底口。其中，定位件可以为插销，固定件上具有供插销穿过的安装孔，当插销插入驱动杆1的定位孔上时，插销由于安装在安装孔内被固定定位。同时插销也可以为固定在固定件上的可伸缩件，通过伸缩的方式进出定位孔。
作为本发明的限位组件的又一种限位形式，可以通过直接夹持的方式保持驱动杆1的位置，即限位组件包括夹持部，夹持部夹持驱动杆，当调整驱动杆1位于第一位置时，使用限位组件夹持驱动杆1，当需要更换驱动杆1位于第二位置时，限位组件松开驱动杆1，当调整驱动杆1位于第二位置时，再使用限位组件夹持驱动杆1。
参见图3和图4所示，开关件7包括开关板，开关板横截面为圆形，开关板与驱动杆1的一端可拆卸地固定连接，开关板可以为钢板。为了对开关板封闭导管5底口进行密封隔水，开关板靠近导管5底口侧可以设有隔水层6，隔水层6可以采用隔水胶皮。其中，驱动杆1的下部设有螺纹段，开关板中心开有安装孔，通过安装孔安装到驱动杆1上，再在螺纹段旋入螺母，设于开关板底部，实现开关板与驱动杆1的一端可拆卸连接。其中，驱动杆1可以为钢筋。导管5可采用内径299mm导管5，料斗4容积6m3，使用于水下浇筑，实用性强。钢板为Q235B材质，直径380mm、厚度8mm，隔水胶皮采用厚5mm橡胶垫，能够有效地封闭导管5底口并隔水。
本发明实施例还提供一种上述装置的水下混凝土灌注方法，包括如下步骤：
S1、用开关件7封闭导管5底口，将导管5底口下放到水下设计标高，再向料斗4内填充混凝土。
实际施工过程中，为了固定料斗4，会提前在水上作业平台安装料斗安装架8，料斗安装架8上设有四个连接件9，将连接件9端部的挂钩穿过连接部的连接孔，使得料斗4安装在料斗安装架8安装架上。向料斗4内填充混凝土是向料斗4中泵入混凝土。其中，连接件9的长度可调，从而对料斗4水平度进行控制。
为了保持驱动杆1的位置，预先在料斗4顶部安装限位组件，当开关件7封闭导管5底口或者开关件7开启导管5底口时，通过限位组件固定此时驱动杆1的位置。
其中，当导管5为多个导管节段首尾依次对接形成时，用开关件7封闭导管5底口之前，还可以包括如下步骤：
1)、将多个导管节段对接，使得导管5底口可以下放到水下设计标高，然后将导管5顶口与料斗4的出料口对接。具体地，料斗4的底部空出有一节导管节段的高度，向上接高一节导管节段，拧紧并在导管节段对接处喷涂泡沫胶并包裹防水胶带，再下放一节导管节段的高度，最后用一节导管节段对接料斗4的出料口，微调料斗4高度直至导管5底口处于水下设计位置。
2)、自料斗4顶穿入驱动杆1，驱动杆1的下端伸出导管5底口。当驱动杆1下放之后，优选地，驱动杆1的顶部高于料斗4的顶部约30mm，其底部低于导管5底口约8mm。
3)、将料斗4向上提升一段距离，直至导管5底口露出水面，在驱动杆1的下端安装开关件7。
具体地，料斗4的提升通过吊挂装置实现。参见图5所示，吊挂装置具有吊钩10，将吊钩10移动到料斗4中心上方就位，在吊钩10处设四根吊挂件11，吊挂件11的端部设有挂钩，依次与料斗4的连接部连接，当四根吊挂件11呈紧绷状态时，松开四个连接件9与连接部的连接。参见图6所示，在确定料斗4整体结构在现场近期最大风速下仍满足规范要求后，吊挂装置继续提升料斗4，通过保持吊挂装置的吊臂倾角稳定竖向提升灌注装置整体结构。参见图7所示，提升料斗4至导管5底口出露水面至水上作业平台，最后保持吊挂状态停止起吊。其中，吊挂装置可以为塔吊或浮吊，吊挂件11可选用钢丝绳。
其中，安装开关件7的具体过程为：在一定厚度开关件7上开孔，孔径略微大于驱动杆1的直径，于开关件7上表面粘铺中间开孔其较厚的隔水层6。再将开关件7自下向上穿入开关件7底端，沿驱动杆1下部螺纹端套入螺母，使压缩变形后的隔水层6与导管5底口充分顶紧密封。最后，用防水胶带严密包裹开关件7下表面螺母附近区域。开关件7可选用钢板，隔水层6可选用隔水胶皮。
用开关件7封闭导管5底口之后，再将料斗4安装到原来的位置，包括如下步骤：保持吊挂装置的吊臂倾角稳定竖向下放灌注装置的整体结构，至导管5底口下放至水下设计标高。将料斗安装架8的四个连接件9与料斗4的连接部依次连接，各连接部应处于绷紧状态，依次松开吊挂装置的吊挂件11的挂钩与料斗4的连接部连接，然后移开吊挂装置的吊臂。
S2、再将驱动杆1在竖直方向向下移动一段距离，开关件7开启导管5底口，开始灌注水下混凝土。具体地，旋转可旋转件22，使得驱动杆1向下移动，开关件7和导管5底口分离，开关件7开启导管5，开始灌注水下混凝土。当驱动杆1为上部和下部具有螺纹端的钢筋，可旋转件22为螺母时，旋转钢筋上部的螺母，使得驱动杆1向下移动。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种水下混凝土灌注装置，其特征在于，包括：
料斗(4)，其具有进料口和出料口；
导管(5)，其顶口与所述出料口连通；
开关件(7)，其用于封堵所述导管(5)底口；
驱动杆(1)，其沿导管(5)轴线方向贯穿所述导管(5)，下部与所述开关件(7)固定连接，所述驱动杆(1)带动所述开关件上下移动，封闭或开启所述导管(5)底口。
2.如权利要求1所述的水下混凝土灌注装置，其特征在于：所述装置还包括限位组件，设于料斗(4)顶部，用于固定所述驱动杆(1)位置，使开关件保持封闭或开启所述导管(5)底口。
3.如权利要求2所述的水下混凝土灌注装置，其特征在于：所述驱动杆(1)至少上部具有螺纹段，所述限位组件包括固定件和可旋转件(2)；
所述固定件具有限位口，所述驱动件(1)穿过所述限位口，所述可旋转件(2)位于限位口上方，套设于驱动杆(1)并与螺纹段螺纹配合。
4.如权利要求3所述的水下混凝土灌注装置，其特征在于：所述固定件包括两个限位板(3)，两个限位板(3)架设于料斗(4)顶部，所述限位口为两个限位板(3)之间留有的间距。
5.如权利要求2所述的水下混凝土灌注装置，其特征在于：所述限位组件包括夹持部，所述夹持部夹持所述驱动杆(1)。
6.如权利要求1所述的水下混凝土灌注装置，其特征在于：所述开关件(7)为开关板，其横截面为圆形，所述开关板与所述驱动杆(1)下端可拆卸地固定连接，且所述开关板与所述导管(5)底口接触的部分有隔水层(6)。
7.如权利要求1所述的水下混凝土灌注装置，其特征在于：所述装置还包括料斗安装架(8)，所述料斗安装架(8)通过至少两个连接件(9)连接所述料斗(4)。
8.如权利要求1所述的水下混凝土灌注装置，其特征在于：所述导管(5)为多个导管节段首尾依次对接形成。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述水下混凝土灌注装置的灌注方法，其特征在于，包括如下步骤：
移动驱动杆(1)带动开关件(7)封闭导管(5)底口，将导管(5)底口下放到水下设计标高，再向料斗(4)内填充混凝土；
将驱动杆(1)在竖直方向向下移动一段距离，开启所述导管(5)底口，开始灌注水下混凝土。
10.如权利要求9所述的水下混凝土灌注方法，其特征在于，所述步骤还包括：预先在料斗(4)顶部安装限位组件，当开关件(7)封闭导管(5)底口或者开关件(7)开启导管(5)底口时，通过限位组件固定此时驱动杆(1)的位置。
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