CN109610491B - 沉井智能开挖装置以及利用该装置进行沉井开挖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉井智能开挖装置，应用于沉井内，包括：若干补水设备，间隔分布于沉井井壁四周；所述补水设备由补水管、旋转头以及射水枪头组成，其中，所述旋转头的固定端可拆卸安装在沉井井壁上，且与补水管连通，且所述旋转头的旋转端可旋转转动，且与所述射水枪头连通；所述射水枪头朝向沉井底部，用于射水冲击土体，使原状土体变成泥浆；智能控制设备，实时监控沉井底部的土体状况，并根据土体情况调节各个旋转头的角度，进而调节射水枪头的喷射方向。本发明自动控制台调整旋转转头射水口角度，将土体冲成泥浆，再由吸泥泵吸取泥浆排到沉井外，结构合理、施工简便、作业高效、实用性强，适用于各种土质类型的沉井智能开挖。

Description

沉井智能开挖装置以及利用该装置进行沉井开挖的方法

技术领域

本发明涉及大型沉井开挖技术领域。更具体地说，本发明涉及一种沉井智能开挖装置以及利用该装置进行沉井开挖的方法。

背景技术

随着交通建设事业的发展，大型沉井基础在桥梁建设领域得到了日益广泛的应用，沉井开挖下沉方法也得到越来越多的重视。普通沉井开挖下沉作业时，人力资源投入巨大，吸泥设备存在效率低下的问题，普通沉井取土方法已经不能满足大型沉井快速取土的需要。亟需提供一种高效沉井快速施工方法已经成了当务之急。

发明内容

本发明提供一种沉井智能开挖装置以及利用该装置进行沉井开挖的方法，自动控制台调整旋转转头射水口角度，从而调整射水取土区域；保证破土作业面正常取土。

为了实现以上目的，本发明提供一种沉井智能开挖装置，应用于沉井内，包括：

若干补水设备，间隔分布于沉井井壁四周；所述补水设备由补水管、旋转头以及射水枪头组成，其中，所述射水枪头与所述补水管连通；所述旋转头的固定端可拆卸安装在沉井井壁上，所述射水枪头安装于所述旋转头的旋转端上，且随之转动而转动；所述射水枪头朝向沉井底部，用于射水冲击土体，使原状土体变成泥浆；

智能控制设备，实时监控沉井底部的土体状况，并根据土体情况调节各个旋转头的角度，进而调节射水枪头的喷射方向。

优选的是，所述的沉井智能开挖装置，还包括：

吸泥设备，设于沉井中央，用于吸取基坑底部的泥浆，排出到沉井外侧；所述吸泥设备由吸泥泵管、吸泥泵组成，固定于龙门吊上。

优选的是，所述的沉井智能开挖装置，所述旋转头可空间任意角度旋转转动。

优选的是，所述的沉井智能开挖装置，所述补水管安装用于控制的控制阀。

优选的是，所述的沉井智能开挖装置，所述智能控制设备，包括：

距离检测模块，其检测吸泥泵距离沉井底部的实际高度；

比较模块，将吸泥泵距离沉井底部的实际高度以及目标高度进行比较；

第一调节模块，根据比较结果调节吸泥泵的高度，使得二者匹配；

第一控制模块，根据用户终端输入的指令，打开补水管上的控制阀，并打开吸泥泵，从而进行射水、吸泥操作。

优选的是，所述的沉井智能开挖装置，所述智能控制设备，还包括：

扫描模块，扫描沉井底部的土体轮廓信息，包括沉井锅底直径、锅底深度以及土体与沉井相对位置；

分析模块，根据上述土体轮廓信息，确定需要进行射水的部位；

第二控制模块，控制旋转头转动，直至射水枪头的喷水端朝向需要进行射水的部位，并进行喷射。

优选的是，所述的沉井智能开挖装置，所述智能控制设备，还包括：

监控模块，实时监控沉井底部开挖情况；

显示模块，显示沉井底部开挖情况。

一种利用上述沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，所述沉井开挖方法包括以下步骤：

步骤一、对所需开挖沉井，沿沉井井壁均匀布置补水设备，吸泥设备固定于沉井上方；

步骤二、通过智能控制设备，调整吸泥泵的深度和位置，并调节旋转头的位置，从而调整射水的范围，再进行射水、吸泥作业；

步骤三、当吸取泥浆外排一定量后，通过智能控制设备实时调整射水枪头射水端的角度，控制射水冲击土体范围；并进行喷射；

且全程对沉井底部进行监控。

优选的是，所述的利用上述沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，步骤二中，通过智能控制设备，调整吸泥泵的深度和位置，并调节旋转头的位置，再进行射水、吸泥作业，包括：

获取用户终端输入的吸泥泵距离沉井底部的目标高度；

实时获取吸泥泵距离沉井底部的实际高度；

将二者进行比较，并根据比较结果，调节吸泥泵的高度，使得二者匹配；

获取用户终端输入的调节旋转头指令，并根据指令调节旋转头；

获取用户终端输入的射水、吸泥操作，打开补水管的控制阀，并打开吸泥泵。

优选的是，所述的利用上述沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，步骤三中，通过智能控制设备实时调整射水枪头射水端的角度，包括：

获取扫描得到的沉井底部的土体轮廓信息，包括沉井锅底直径、锅底深度以及土体与沉井相对位置；

根据上述土体轮廓信息，确定需要进行射水的部位；

控制旋转头转动，直至射水枪头的喷水端朝向需要进行射水的部位，并进行喷射。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过三维扫描获得锅底直径、锅底深度、土体与沉井相对位置等沉井支撑情况；自动控制台调整旋转转头射水口角度，将土体冲成泥浆，再由吸泥泵吸取泥浆排到沉井外，具有结构合理、施工简便、作业高效、实用性强的优点，适用于各种土质类型的沉井智能开挖。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明沉井智能开挖装置的整体结构示意图；

图2为本发明智能控制设备的模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种沉井智能开挖装置，应用于沉井内，包括：

若干补水设备，间隔分布于沉井井壁1四周；所述补水设备由补水管2、旋转头3以及射水枪头4组成，其中，其中，所述射水枪头4与所述补水管2连通；所述旋转头3的固定端可拆卸安装在沉井井壁1上，所述射水枪头4安装于所述旋转头3的旋转端上，且随之转动而转动；所述射水枪头4朝向沉井底部，用于射水冲击土体，使原状土体变成泥浆；吸泥设备，设于沉井中央，用于吸取基坑底部的泥浆，排出到沉井外侧；所述吸泥设备由吸泥泵管6、吸泥泵7组成，固定于龙门吊上。智能控制设备，实时监控沉井底部的土体状况，并根据土体情况调节各个旋转头的角度，进而调节射水枪头的喷射方向。本发明通过控制射水口射水角度将土体冲成泥浆，再由吸泥泵吸取泥浆排到沉井外，具有结构合理、施工简便、作业高效、实用性强的优点，适用于各种土质类型的沉井智能开挖。

其中一种实施情况中，所述的沉井智能开挖装置，所述旋转头可空间任意角度旋转转动，这样可保证沉井底部每个角度都可以冲刷成泥。

一种利用上述沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，所述沉井开挖方法包括以下步骤：步骤一、对所需开挖沉井，沿沉井井壁均匀布置补水设备，吸泥设备固定于沉井上；步骤二、通过智能控制设备，调整吸泥泵的深度和位置，并调节旋转头的位置，从而调整射水的范围，再进行射水、吸泥作业；步骤三、当吸取泥浆外排一定量后，通过智能控制设备实时调整射水枪头射水端的角度，控制射水冲击土体范围；并进行喷射；且全程对沉井底部进行监控。

其中一种实施情况中，所述的利用上述沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，步骤二中，通过智能控制设备，调整吸泥泵的深度和位置，并调节旋转头的位置，再进行射水、吸泥作业，包括：

获取用户终端输入的吸泥泵距离沉井底部的目标高度；

实时获取吸泥泵距离沉井底部的实际高度；

将二者进行比较，并根据比较结果，调节吸泥泵的高度，使得二者匹配；

获取用户终端输入的调节旋转头指令，并根据指令调节旋转头；

获取用户终端输入的射水、吸泥操作，打开补水管的控制阀，并打开吸泥泵。

上述实施情况中，首先工作人员再用户终端比如电脑、iPad上输入吸泥泵距离沉井底部的目标高度H，然后距离检测模块检测吸泥泵距离沉井底部的实际高度h，将H和h进行比较，若二者不一致，则上下调节吸泥泵，直至实际高度h与目标高度H一致，不超过误差范围，再打开补水管的控制阀，并打开吸泥泵，进行射水并吸泥操作。

其中一种实施情况中，所述的利用上述沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，步骤三中，通过智能控制设备实时调整射水枪头射水端的角度，包括：

获取扫描得到的沉井底部的土体轮廓信息，包括沉井锅底直径、锅底深度以及土体与沉井相对位置；(沉井进入土体，沉井与土体间相对位置指的是：沉井嵌入或脱空土体深度)

根据上述土体轮廓信息，确定需要进行射水的部位；

控制旋转头转动，直至射水枪头的喷水端朝向需要进行射水的部位，并进行喷射。

上述实施情况中，首先扫描获得沉井锅底直径、锅底深度以及土体与沉井相对位置，然后根据上述扫描情况确定需要进行射水的部位，比如若沉井锅底直径较大，且锅底深度较深，则证明沉井锅底边缘位置的土层过后，需要进行大力射水吸泥，此时就可确定锅底边缘为需要射水的区域；若沉井锅底直径较小，且锅底深度较浅，则证明沉井底部土层已经较为均匀，则在锅底中心进行射水吸泥处理；上述数据范围都可以根据实际情况进行设置。

上述实施情况中的智能控制设备，包括：

距离检测模块，其检测吸泥泵距离沉井底部的实际高度；

比较模块，将吸泥泵距离沉井底部的实际高度以及目标高度进行比较；

第一调节模块，根据比较结果调节吸泥泵的高度，使得二者匹配；

第一控制模块，根据用户终端输入的指令，打开补水管上的控制阀，并打开吸泥泵，从而进行射水、吸泥操作。

其中一种实施情况中，所述的沉井智能开挖装置，所述智能控制设备，还包括：

扫描模块，扫描沉井底部的土体轮廓信息，包括沉井锅底直径、锅底深度以及土体与沉井相对位置；

分析模块，根据上述土体轮廓信息，确定需要进行射水的部位；

第二控制模块，控制旋转头转动，直至射水枪头的喷水端朝向需要进行射水的部位，并进行喷射。

其中一种实施情况中，所述的沉井智能开挖装置，所述智能控制设备，还包括：

监控模块，实时监控沉井底部开挖情况；

显示模块，显示沉井底部开挖情况。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种沉井智能开挖装置，应用于沉井内，其特征在于，包括：

若干补水设备，间隔分布于沉井井壁四周；所述补水设备由补水管、旋转头以及射水枪头组成，其中，所述射水枪头与所述补水管连通；所述旋转头的固定端可拆卸安装在沉井井壁上，所述射水枪头安装于所述旋转头的旋转端上，且随之转动而转动；所述射水枪头朝向沉井底部，用于射水冲击土体，使原状土体变成泥浆；

智能控制设备，实时监控沉井底部的土体状况，并根据土体情况调节各个旋转头的角度，进而调节射水枪头的喷射方向；

距离检测模块，其检测吸泥泵距离沉井底部的实际高度；

比较模块，将吸泥泵距离沉井底部的实际高度以及目标高度进行比较；

第一调节模块，根据比较结果调节吸泥泵的高度，使得二者匹配；

第一控制模块，根据用户终端输入的指令，打开补水管上的控制阀，并打开吸泥泵，从而进行射水、吸泥操作。

2.如权利要求1所述的沉井智能开挖装置，其特征在于，还包括：

吸泥设备，设于沉井中央，用于吸取基坑底部的泥浆，排出到沉井外侧；所述吸泥设备由吸泥泵管、吸泥泵组成，固定于龙门吊上。

3.如权利要求2所述的沉井智能开挖装置，其特征在于，所述旋转头可空间任意角度旋转转动。

4.如权利要求1所述的沉井智能开挖装置，其特征在于，所述补水管安装用于控制的控制阀。

5.如权利要求1所述的沉井智能开挖装置，其特征在于，所述智能控制设备，还包括：

扫描模块，扫描沉井底部的土体轮廓信息，包括沉井锅底直径、锅底深度以及土体与沉井相对位置；

分析模块，根据上述土体轮廓信息，确定需要进行射水的部位；

第二控制模块，控制旋转头转动，直至射水枪头的喷水端朝向需要进行射水的部位，并进行喷射。

6.如权利要求5所述的沉井智能开挖装置，其特征在于，所述智能控制设备，还包括：

监控模块，实时监控沉井底部开挖情况；

显示模块，显示沉井底部开挖情况。

7.一种利用如权利要求1-6任意一项所述沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，其特征在于，所述沉井开挖方法包括以下步骤：

步骤一、对所需开挖沉井，沿沉井井壁均匀布置补水设备，吸泥设备固定于沉井上方；

步骤二、通过智能控制设备，调整吸泥泵的深度和位置，并调节旋转头的位置，从而调整射水的范围，再进行射水、吸泥作业；

步骤三、当吸取泥浆外排一定量后，通过智能控制设备实时调整射水枪头射水端的角度，控制射水冲击土体范围，并进行喷射；

且全程对沉井底部进行监控。

8.如权利要求7所述的利用沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，其特征在于，步骤二中，通过智能控制设备，调整吸泥泵的深度和位置，并调节旋转头的位置，再进行射水、吸泥作业，包括：

获取用户终端输入的吸泥泵距离沉井底部的目标高度；

实时获取吸泥泵距离沉井底部的实际高度；

将二者进行比较，并根据比较结果，调节吸泥泵的高度，使得二者匹配；

获取用户终端输入的调节旋转头指令，并根据指令调节旋转头；

获取用户终端输入的射水、吸泥操作，打开补水管的控制阀，并打开吸泥泵。

9.如权利要求7所述的利用沉井智能开挖装置进行沉井开挖的方法，其特征在于，步骤三中，通过智能控制设备实时调整射水枪头射水端的角度，包括：

获取扫描得到的沉井底部的土体轮廓信息，包括沉井锅底直径、锅底深度以及土体与沉井相对位置；

根据上述土体轮廓信息，确定需要进行射水的部位；

控制旋转头转动，直至射水枪头的喷水端朝向需要进行射水的部位，并进行喷射。

Images