CN110644483B - 桥梁水下桩基施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁施工装置，具体的说是一种桥梁水下桩基施工装置。包括上下连接的钢护筒、打孔机构和漂浮在水面上的泥浆中转箱，所述打孔机构的钻头位于钢护筒内，所述钢护筒内设有进浆口和排浆口，所述进浆口和排浆口分别接到泥浆中转箱的底部和顶部，所述钢护筒上设有防爆口，防爆口处设有让水流推开的单向阀，所述进浆口上设有常开阀门，所述挡水板和挡浆板均为弧形，所述挡水板和挡浆板之间铰接有连接杆；还包括水囊，所述水囊固定在钢护筒内，且水囊的进水口对准防爆口处，所述水囊充水后呈环形。与传统的钢护筒相比，本方案有效的控制了泥浆液面发生较大的波动，且能利用河水维持了钢护筒内外的压强差，有效的减少了钢护筒的损坏。

Description

桥梁水下桩基施工装置

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工装置，具体的说是一种桥梁水下桩基施工装置。

背景技术

在桥梁水下桩基施工过程中，常常需要用到钢护筒，它往往对水下桩基的成桩质量起到决定性的作用。在水下的环境中进行桩基施工时，都必须穿过水底的泥沙覆盖层，将钢护筒打入到底部的地质岩层内，然后在钢护筒中加入泥浆，通过旋挖钻机进行钻孔施工，在施工过程中常常会遇到两个问题，1、在旋挖和钻头提出清渣时，会导致桩孔内的泥浆液面上下波动较大，泥浆液面的大幅波动会改变护壁的效果，使钻孔桩产生缩径现象，导致钢护筒下沉倾斜，进而引起桩位偏差；2、钻孔的过程中有时会遇到岩石裂缝、溶洞的特殊情况，导致钢护筒中的泥浆快速流失，这样在钢护筒内外压差巨大的情况下，容易发生钢护筒被水压压瘪的情况，直接导致钢护筒的报废。

目前为了解决上述问题，通常的做法是减慢施工速度，来降低泥浆液面的波动，而当遇到漏浆现象时通过水泵向钢护筒中注浆来缓解压差，但这带来了较高的设备和人工成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁水下桩基施工的钢护筒，以缓解泥浆液面的波动、并避免因为较大液位差导致的钢护筒损坏。

为了实现上述之目的，本发明提供一种桥梁水下桩基施工装置，一种桥梁水下桩基施工装置，包括上下连接的钢护筒、打孔机构和漂浮在水面上的泥浆中转箱，所述打孔机构的钻头位于钢护筒内，所述钢护筒内设有进浆口和排浆口，所述进浆口和排浆口分别接到泥浆中转箱的底部和顶部。所述钢护筒上设有防爆口，防爆口处设有让水流推开的单向阀，所述单向阀包括挡水板、固定在钢护筒内部的安装架；所述挡水板通过转轴铰接在安装架上，所述挡水板的转轴上设有扭簧；所述进浆口上设有常开阀门，所述常开阀门包括挡浆板、固定在钢护筒内部的安装架；所述挡浆板通过转轴铰接在安装架上，所述挡浆板的转轴上设有扭簧；所述挡水板和挡浆板均为弧形，所述挡水板和挡浆板之间铰接有连接杆 ；还包括水囊，所述水囊固定在钢护筒内，且水囊的进水口对准防爆口处，所述水囊充水后呈环形。

本方案的原理和有益效果在于：将本设备安装完毕后，往钢护筒中加入泥浆。当在旋挖和钻头提出清渣时，由于中转泥浆箱持续往钢护筒中补充泥浆，将孔壁封闭，则泥浆液面不会发生较大的波动。另外，打孔机构采用冲击反循环钻成孔装置，打孔机构的设置，在打孔的同时则可将钻挖的渣滓排出，有效的避免了脱模困难的问题。

当钻孔的过程中有时会遇到岩石裂缝、溶洞的特殊情况，导致钢护筒中的泥浆快速流失；此时，钢护筒内的压力减少，河水的压力大于钢护筒的压力，防爆口处的单向阀打开，河水补入到钢护筒内，通过用河水填补岩石裂缝、溶洞，避免泥浆大量的流失，并且还维持了钢护筒内外的压力差，减少了钢护筒的损坏。

防爆口处的单向阀打开的同时，在连接杆的作用下，推动常开阀门关闭，避免泥浆大量的流失。另外，单向阀打开，河水快速进入钢护筒内，一部分水还进入到水囊中，水囊迅速膨胀变大，减少水囊上方中的泥浆漏出。

与传统的钢护筒相比，本方案有效的控制了泥浆液面发生较大的波动，且能利用河水维持了钢护筒内外的压强差，有效的减少了钢护筒的损坏；另外通过用河水填补岩石裂缝、溶洞、关闭进浆口、水囊阻挡等多个维度同时处理，有效的避免了泥浆大量的流失。

作为优选的方案，所述钢护筒包括相互可拆卸连接的底部护筒、顶部护筒以及安装在顶部护筒上的防护套，底部护筒的上端设有至少两个中心对称的弧形槽，相邻弧形槽间平滑过渡；所述顶部护筒的下端设有与底部护筒上端形状相贴合匹配的弧形凸起。

弧形槽和弧形凸起的配合，相对于直筒，配合起来更加方便准确。由于钢护筒经常会受到从上至下的锤击，以此防护套的设置有效延长了钢护筒的使用寿命。

作为优选的方案，所述底部护筒与顶部护筒之间还设置有中部护筒，中部护筒的上端与下端形状分别与底部护筒的上端和顶部护筒的下端相同。可以通过多节护筒组合而成，从而满足不同深度的施工要求。

作为优选的方案，所述挡水板、挡浆板上均设有密封圈。密封圈可有效的增加设备的密封性。

作为优选的方案，所述水囊的下方还设有支撑板，所述支撑板上设有多个漏水口。通过设置支撑板，可使得水囊更好的膨胀展开。

作为优选的方案，所述水囊上设有出水口孔，所述出水口小于水囊的进水口。一方面，避免水囊过度的膨胀导致损坏，另一方面，水囊中的水也可以进入到钢护筒中，用以填补岩石裂缝、溶洞。

作为优选的方案，相邻钢护筒间的连接位置外侧均设有增加支撑面积的加强筋，所述加强筋非接触的一侧与钢护筒外壁平滑过渡。加强筋可有效的增加设备的强度。

作为优选的方案，所述防爆口与进浆口位于同一水平面。该结构更加的简单，在防爆口打开的同时，则可最快的关闭进浆口。

附图说明

图1为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置的结构示意图；

图2为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置中钢护筒的结构示意图；

图3为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置中钢护筒的结构示意图；

图4为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置中钢护筒的结构示意图；

图5为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置中隐藏了顶部护筒的结构示意图；

图6为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置中隐藏了顶部护筒的结构示意图；

图7为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置中隐藏了顶部护筒的结构示意图；

图8为本发明实施例桥梁水下桩基施工装置中隐藏了顶部护筒的爆炸图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例中的附图标记为：

水层10、岩石层20、泥浆中转箱30、钻头40、排渣器41、排渣管42、吊绳43、钢护筒50、排浆口51、进浆口52、防爆口53、防护套54、挡水板61、挡浆板62、连接杆63、水囊71、支撑板72。

如图1本实施例提供了一种桥梁水下桩基施工装置，从上至下分别为泥浆中转箱30、水层和岩石层20，钢护筒50贯穿水层并插入岩石层20中，钻头40 位于钢护筒50内。打孔机构采用冲击反循环钻成孔装置为现有的设备，主要包括钻头40、排渣器41、排渣管42、吊绳43、钻架(未画出)和相应的传动系统(未画出)。传动系统通过钻架带动钻头运动，进行钻孔，然后排渣器通过排渣管将钻出的渣滓排出到泥浆中转箱30过滤后，将泥浆回用，排渣器采用现有排渣装置即可，不再赘述。

如图2、图3和图4所示，钢护筒50的最上方设有排浆口51，往下分别是防爆口53(左端)和进浆口52(右端)。排浆口51与泥浆中转箱30的上部连通，进浆口52与泥浆中转箱30的下部连通。

钢护筒50包括相互可拆卸连接的底部护筒、顶部护筒以及安装在顶部护筒上的防护套54，底部护筒的上端设有至少两个中心对称的弧形槽，相邻弧形槽间平滑过渡；顶部护筒的下端设有与底部护筒上端形状相贴合匹配的弧形凸起。顶部护筒的数量可以设置为多个，其上下两端的形状都相同，以适应不同的施工深度需求。相邻钢护筒50间的连接位置外侧均设有增加支撑面积的加强筋，加强筋非接触的一侧与钢护筒50外壁平滑过渡。

如图5、图6、图7和图8所示，在钢护筒50的内部防爆口53处设有单向阀，单向阀包括挡水板61、固定在钢护筒50内部的安装架；挡水板61通过转轴铰接在安装架上，所述挡水板61的转轴上设有扭簧。

在其同一水平面上的另一端，则是排浆口51。进浆口52处设有常开阀门，常开阀门包括挡浆板62、固定在钢护筒50内部的安装架；挡浆板62通过转轴铰接在安装架上，挡浆板62的转轴上设有扭簧。单向阀和常开阀门的结构相同，区别在于两者的扭簧强度和设置位置有些许的差别。所述挡水板和挡浆板之间铰接有两个连接杆63，以方便联动控制。当然，各个密封处设置相应的密封垫圈是必不可少的。

防爆口53的上方则是设有一个支撑板72，支撑板72上设有多个漏水口。支撑板72上则安装的是水囊71。水囊71的形状呈飞机枕或圆环形，其进水口对准防爆口53的出水处。当单向阀打开时，水层内的水则有一部分会进入到水囊71中，使其快速膨胀。另外，水囊71上设有出水口孔，所述出水口小于水囊 71的进水口。一方面，避免水囊71过度的膨胀导致损坏，另一方面，水囊71 中的水也可以进入到钢护筒50中，用以填补岩石裂缝、溶洞。

将本设备安装完毕后，往钢护筒50中加入泥浆。当在旋挖和钻头提出清渣时，由于中转泥浆箱持续往钢护筒50中补充泥浆，则泥浆液面不会发生较大的波动。

当钻孔的过程中有时会遇到岩石裂缝、溶洞的特殊情况，导致钢护筒50中的泥浆快速流失；此时，钢护筒50内的压力减少，河水的压力大于钢护筒50 的压力，防爆口53处的单向阀打开，河水补入到钢护筒50内，通过用河水填补岩石裂缝、溶洞，避免泥浆大量的流失，并且还维持了钢护筒50内外的压力差，减少了钢护筒50的损坏。防爆口53处的单向阀打开的同时，在连接杆63的作用下，推动常开阀门关闭，避免泥浆大量的流失。另外，单向阀打开，河水快速进入钢护筒50内，一部分水还进入到水囊71中，水囊71迅速膨胀变大，减少水囊71上方中的泥浆漏出。

与传统的桥梁水下桩基施工装置相比，本方案有效的控制了泥浆液面发生较大的波动，且能利用河水维持了钢护筒50内外的压强差，有效的减少了钢护筒 50的损坏；另外通过用河水填补岩石裂缝、溶洞、关闭进浆口52、水囊71阻挡等多个维度同时处理，有效的避免了泥浆大量的流失。

以上结合附图对本申请发明的优选实施方式做了说明，方案中公知的具体结构及特性等常识在此没有作过多描述。应当指出，本发明不局限于所描述的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和精神的前提下，对这些实施方式作出简单变形、修改和替换，仍落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种桥梁水下桩基施工装置，包括上下连接的钢护筒、打孔机构和漂浮在水面上的泥浆中转箱，所述打孔机构的钻头位于钢护筒内，所述钢护筒内设有进浆口和排浆口，所述进浆口和排浆口分别接到泥浆中转箱的底部和顶部，其特征在于：所述钢护筒上设有防爆口，防爆口处设有让水流推开的单向阀，所述单向阀包括挡水板、固定在钢护筒内部的安装架；所述挡水板通过转轴铰接在安装架上，所述挡水板的转轴上设有扭簧；所述进浆口上设有常开阀门，所述常开阀门包括挡浆板、固定在钢护筒内部的安装架；所述挡浆板通过转轴铰接在安装架上，所述挡浆板的转轴上设有扭簧；所述挡水板和挡浆板均为弧形，所述挡水板和挡浆板之间铰接有连接杆；还包括水囊，所述水囊固定在钢护筒内，且水囊的进水口对准防爆口处，所述水囊充水后呈环形。

2.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述钢护筒包括相互可拆卸连接的底部护筒、顶部护筒以及安装在顶部护筒上的防护套，底部护筒的上端设有至少两个中心对称的弧形槽，相邻弧形槽间平滑过渡；所述顶部护筒的下端设有与底部护筒上端形状相贴合匹配的弧形凸起。

3.根据权利要求2所述的桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述底部护筒与顶部护筒之间还设置有中部护筒，中部护筒的上端与下端形状分别与底部护筒的上端和顶部护筒的下端相同。

4.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述挡水板、挡浆板上均设有密封圈。

5.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述水囊的下方还设有支撑板，所述支撑板上设有多个漏水口。

6.根据权利要求5所述的桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述水囊上设有出水口，所述出水口小于水囊的进水口。

7.根据权利要求1-6任一项所述的桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：相邻钢护筒间的连接位置外侧均设有增加支撑面积的加强筋，所述加强筋非接触的一侧与钢护筒外壁平滑过渡。

8.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述防爆口与进浆口位于同一水平面。

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