CN111206587A - 水下喷浆固壁施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下喷浆固壁施工装置，包括空心并且流通水泥浆的钻杆、钻头、至少三个旋转叶、至少两个交叉且连通的中空管，钻杆的底部固定安装在中空管上端面的交叉处并且钻杆与多个中空管连通，中空管的两端上端面设置有多个喷浆管以及挡板，中空管下端面的交叉处安装设置有竖直的支撑杆，支撑杆套设安装有第一连接件，第一连接件固定连接有至少三个水平设置的第一连接杆，第一连接杆的外端设置有砌抹机构用以将喷浆管喷射的水泥浆砌抹在孔壁，每个旋转叶固定在支撑杆表面，钻头固定在支撑杆的底端。本发明的有益效果在于，在喷浆后对水泥浆进行砌抹、粉刷，使得固化后的圆柱状水泥壁具有壁厚均匀、密度均匀、结构强度较好的特点。

Description

水下喷浆固壁施工装置

技术领域

本发明涉及一种水下喷浆固壁施工装置，主要适用于灌注桩的施工技术领域。

背景技术

随着城市建设的突飞猛进，建设用地显得越来越紧张，其价格昂贵，有的高得惊人。而在城市建设与改造中，一些旧河道、滩涂等湿地地下水位较高、地基土质软弱程度相对较大的软土地基往往被开发者放弃。这与充分利用土地资源、节约用地、持续发展的政策不相符。

通过科学的施工方法与技术，开发应用涉水软土地基，使原来的废地变成宝地，这对落实国家关于最大限度节约土地资源及保护人类生态环境的政策，具有深远的意义。涉水软土地基中，在使用钻孔装置形成孔桩之后，通常需要采用水下喷浆固壁成桩后压浆施工技术对应用河道、滩涂等湿地地基作业，传统的水下喷浆固壁技术，例如现有技术公开号CN103899252A公开了一种水下喷浆固壁钻头，包括中空钻杆和与其相通且位于其下端的钻头本体，钻头本体包括两根垂直交叉且相通的中空杆，中空杆的下端面均固定有三角状旋转叶片，中空杆上端面的两端部均设置有与其连通的喷头，喷头内侧的中空杆上端面固定有挡喷板。这种固壁钻头虽然以旋转上升配合喷射水泥浆的方式使桩孔液化土壁被固化，然而对于喷射出的水泥浆并没有任何操作，固化过程较为原生态，因此孔壁的水泥浆容易出现气泡、分布不均匀，压紧程度不理想，固化后厚度不均匀等问题。

另外，现有技术公开号CN207419485U对其进行了改进，其公开了一种灌注桩水下喷浆固壁装置，包括钻杆和钻头，钻杆为空心钻杆，钻头连接在钻杆的底端；钻头包括呈交叉状且连通的多个中空杆，多个中空杆的交叉处设有与内部相通的安装套，中空杆自由端的上端面连接有挡板和喷浆管，挡板位于喷浆管与安装套之间，喷浆管倾斜设置，喷浆管的底端与中空杆内部连通，喷浆管的开口端朝向远离挡板的一侧；多个中空杆的交叉处下端固定有顶杆，顶杆与中空杆自由端之间固定有搅拌叶片。本方案喷浆只限喷入固壁范围内的土体，形成沿桩体以外有一定强度和厚度的圆柱状水泥搅拌体，使湿地地基上的桩孔软弱土壁被固化以减少塌孔现象，确保施工质量和安全。虽然在前者基础之上进行了改进，但前者存在的问题依然没有得到改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水下喷浆固壁施工装置，在喷浆后对水泥浆进行砌抹、粉刷，使得固化后的圆柱状水泥壁具有壁厚均匀、密度均匀、结构强度较好的特点。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种水下喷浆固壁施工装置，包括空心并且流通水泥浆的钻杆、钻头、至少三个旋转叶、至少两个交叉且连通的中空管，所述钻杆的底部固定安装在所述中空管上端面的交叉处并且所述钻杆与多个所述中空管连通，所述中空管的两端上端面设置有多个喷浆管以及挡板，所述中空管下端面的交叉处安装设置有竖直的支撑杆，所述支撑杆套设安装有第一连接件，所述第一连接件固定连接有至少三个水平设置的第一连接杆，所述第一连接杆的外端设置有砌抹机构用以将所述喷浆管喷射的水泥浆砌抹在孔壁，每个所述旋转叶固定在所述支撑杆表面，所述钻头固定在所述支撑杆的底端。

进一步地，所述砌抹机构包括砌板、固定件，所述砌板的内端面为平面并且固定连接所述固定件，所述固定件固定在所述第一连接杆的外端，所述砌板的外端面设置为与孔壁吻合的弧形面。

进一步地，所述固定件为垂直于所述砌板内端面的筒状，所述固定件的一端固定连接在所述砌板内端面，所述固定件套设固定在所述第一连接杆的外端。

进一步地，所述固定件的表面至少沿圆周设置有一圈等间距的通孔，每圈的所述通孔至少具有四个，所述第一连接杆的外端表面至少沿圆周设置有两圈等间距的螺纹孔，每圈的所述螺纹孔与所述通孔等数量，每个所述通孔以及对应的所述螺纹孔设置螺钉紧固。

进一步地，所述砌板的顶边铰接有引流板，设置有铰接杆一端铰接在所述引流板，另一端铰接在所述固定件，所述铰接杆包括同轴设置的第一杆、第二杆、转动杆，所述第一杆的一端铰接在所述固定件，另一端连接所述转动杆的一端，所述转动杆可沿其中轴线转动并不带动所述第一杆转动，所述转动杆空心并且内壁具有螺纹，所述第二杆的一端铰接在所述引流板，另一端表面具有螺纹，所述第二杆安插在所述转动杆并且与其螺纹配合。

进一步地，所述支撑杆套设安装有第二连接件，所述第二连接件位于所述第一连接件的下方，所述第二连接件固定连接有至少三个水平设置的第二连接杆，所述第二连接杆的外端设置有刷泥机构用以将砌抹的水泥浆粉刷，所述旋转一端叶固定在所述支撑杆表面，另一端固定在所述第二连接杆的外端的下端面。

进一步地，所述刷泥机构包括固定架、轴杆、刷泥筒，所述固定架固定在所述第二连接杆的外端的上端面，所述轴杆竖直设置，其两端分别固定在所述固定架的顶部以及底部，所述固定架遮挡住所述刷泥筒面向所述第二连接杆的内端，所述刷泥筒套设在所述轴杆。

进一步地，所述刷泥筒表面固定有毛刷层。

进一步地，所述固定架的底部设置有多个通孔，所述第二连接杆的上端面设置有多个螺纹孔，所述螺纹孔多于所述通孔并且均沿所述第二连接杆轴向设置，每个所述通孔以及对应的所述螺纹孔设置螺钉紧固。

进一步地，所述刷泥机构还包括刮泥板，所述刮泥板后端的顶部以及底部分别通过杆件固定连接至所述固定架的顶部以及底部，所述刮泥板的前端靠近所述刷泥筒的表面，并且随着刷泥筒的转动所述刮泥板的前端被动将刷泥筒表面黏附超出一定厚度的水泥浆刮出。

本发明的有益效果：

本发明结构设计合理可靠，使桩孔液化土壁被固化，最大限度减少坍孔现象的发生，进而杜绝了夹泥和断桩现象的发生，确保钻孔灌注桩的施工质量和安全，具有结构简单、加工方便且喷浆固壁一次成型的优点。

附图说明

图1为水下喷浆固壁施工装置的正视示意图；

图2为砌抹机构的正视示意图；

图3为砌板的俯视示意图；

图4为刷泥机构的正视示意图；

图5为刮泥板与刷泥筒的俯视示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1-图5，本发明，水下喷浆固壁施工装置，包括钻杆11、钻头12、旋转叶13、两个中空管14、支撑杆21、第一连接件22、第一连接杆23、第二连接件24、第二连接杆25。所述钻杆11为空心的杆状结构，两个所述中空管14相互垂直交叉设置，所述钻杆11的底部固定安装在两个所述中空管14上端面的交叉处，并且所述钻杆11与两个所述中空管14连通，所述中空管14的两端上端面设置有多个喷浆管141以及挡板142。所述钻杆11用以流通输送水泥浆，并将水泥浆输送至两个所述中空管14，并由上述中空管14的喷监管将水泥浆朝孔壁喷射出，挡板142则确保水泥浆基本不喷入桩体部位的土体。

所述中空管14下端面的交叉处安装设置有竖直的支撑杆21，所述支撑杆21与所述中空管14采用可拆卸式的固定连接方式，便于拆卸维护清理。所述支撑杆21套设安装所述第一连接件22与所述第二连接件24，所述第一连接件22的位置高于所述第二连接件24，所述第一连接件22与所述第二连接件24可采用铆接的方式固定连接在所述支撑杆21，所述第一连接杆23以及所述第二连接杆25均设置有四个，均水平设置，并且分别固定在所述第一连接件22以及所述第二连接件24。所述第一连接杆23与所述第二连接杆25均关于所述支撑杆21对称设置，即相邻的夹角为90°。所述第一连接杆23的外端设置有砌抹机构，所述砌抹机构用以将所述喷浆管141喷射的水泥浆砌抹在孔壁。所述第二连接的外端设置有杆刷泥机构，所述刷泥机构用以将砌抹的水泥浆粉刷。

水泥浆由喷浆管141喷射至孔壁，并且由于重力作用逐渐沿孔壁向下流动，而在支撑杆21设置第一连接件22、第一连接杆23带动砌抹机构随钻杆11转动，砌抹机构将水泥浆进行第一步操作，经过砌抹初步构成圆柱状的水泥壁。而支撑杆21设置 第二连接件24、第二连接杆25带动刷泥机构随钻杆11转动，刷泥机构将砌抹过的水泥壁进行第二部操作，经过粉刷后最终确定固化呈圆柱状的水泥壁的内径大小，并且粉刷过的水泥壁内表面平整，厚度均匀，结构稳固。

对于砌抹机构，所述砌抹机构包括砌板31、固定件32，所述砌板31垂直于所述第一连接杆23，其面向所述第一连接杆23的端面为内端面，另一面为外端面，所述砌板31的内端面为固定面，外端面为工作面，所述砌板31的内端面固定连接所述固定件32，所述固定件32固定在所述第一连接杆23的外端，所述砌板31的外端面设置为与孔壁吻合的弧形面，因此砌板31的厚度为中间最厚，向两侧逐渐减小。

这种结构形状的设置，使得砌板31本身的结构稳定性较高，结构强度较为牢靠，不易发生局部弯折、弧度改变等变形的问题，从而确保了砌抹水泥浆的状态是稳定的。

固定件32作为连接所述砌板31与所述第一连接杆23的部件，其形状结构为筒状，并且垂直于所述砌板31的内端面，所述固定件32的一端固定连接在所述砌板31内端面，所述固定件32套设固定在所述第一连接杆23的外端。

这种以套装的方式固定在第一连接杆23，固定面积较大，能够确保砌板31的稳定性较强，同时这种固定方式也较为容易操作。

考虑到砌板31的位置决定了砌抹后水泥壁的内径大小，因此将砌板31设置为可以调节位置的方式可以应对根据实际操作的需求，提高使用的灵活性。因此，所述固定件32的表面沿圆周设置有一圈通孔321，该圈的所述通孔321具有四个，并且相邻之间等间距，所述第一连接杆23的外端表面至少沿圆周设置有两圈等间距的螺纹孔（图中未显示），每圈的所述螺纹孔与所述通孔等数量，每个所述通孔321以及对应的所述螺纹孔设置螺钉322紧固。

所述砌板31的顶边铰接有引流板33，设置有铰接杆一端铰接在所述引流板33，另一端铰接在所述固定件32，所述铰接杆包括同轴设置的第一杆34、第二杆35、转动杆36，所述第一杆34的一端铰接在所述固定件32，另一端连接所述转动杆36的一端，所述转动杆36可沿其中轴线转动并不带动所述第一杆34转动，所述转动杆36空心并且内壁具有螺纹，所述第二杆35的一端铰接在所述引流板33，另一端表面具有螺纹，所述第二杆35安插在所述转动杆36并且与其螺纹配合。

通过设置转动杆36，通过转动杆36的转动，可以调节铰接杆的整体长度，从而调整引流板33的倾斜程度，对于水泥浆在孔壁流动速度较快，流通量较大时可以设置倾斜程度更大一些，从而起到有效的引流，避免水泥浆落入装置内部，引流板33的调节也同样由砌板31的伸出程度设定，若需要砌抹水泥浆较深时，引流板33同样需要设置更为倾斜一些。

对于刷泥机构，刷泥机构的作用是在将水泥浆砌抹在孔壁形成初步的水泥壁进行刷抹，形成内壁表面较为光滑，厚度较为均匀同时成壁质量更佳。所述刷泥机构包括固定架41、轴杆42、刷泥筒43，所述固定架41固定在所述第二连接杆25的外端的上端面，所述轴杆42竖直设置，其两端分别固定在所述固定架41的顶部以及底部，所述固定架41遮挡住所述刷泥筒43面向所述第二连接杆25的内端，所述刷泥筒43套设在所述轴杆42，所述刷泥筒43表面固定有毛刷层430。

所述固定架41的底部设置有多个通孔411，所述第二连接杆25的上端面设置有多个螺纹孔（图中未显示），所述螺纹孔多于所述通孔411并且均沿所述第二连接杆25轴向设置，每个所述通孔以及对应的所述螺纹孔设置螺钉412紧固。

通过设置固定架41设置通孔以及第二连接杆25的螺纹孔，使得固定架41的位置可以进行调整，显然固定架41位置的调整与砌板31的位置是相关的。

所述刷泥机构还包括刮泥板44，所述刮泥板44后端的顶部以及底部分别通过杆件固定连接至所述固定架41的顶部以及底部，所述刮泥板44的前端靠近所述刷泥筒43的表面，并且随着刷泥筒43的转动所述刮泥板44的前端被动将刷泥筒43表面黏附超出一定厚度的水泥浆刮出。

通过刮泥板44的设置，一方面避免了水泥浆在毛刷层430的堆积，避免影响其工作，另一方面，刮泥板44将毛刷层430堆积的水泥浆刮出也避免了水泥浆的进入装置内部。

每个所述旋转叶13固定在所述支撑杆21表面，所述钻头12固定在所述支撑杆21的底端。所述旋转叶13固定在所述支撑杆21表面，另一端固定在所述第二连接杆25的外端的下端面。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水下喷浆固壁施工装置，包括空心并且流通水泥浆的钻杆、钻头、至少三个旋转叶、至少两个交叉且连通的中空管，所述钻杆的底部固定安装在所述中空管上端面的交叉处并且所述钻杆与多个所述中空管连通，所述中空管的两端上端面设置有多个喷浆管以及挡板，其特征在于，所述中空管下端面的交叉处安装设置有竖直的支撑杆，所述支撑杆套设安装有第一连接件，所述第一连接件固定连接有至少三个水平设置的第一连接杆，所述第一连接杆的外端设置有砌抹机构用以将所述喷浆管喷射的水泥浆砌抹在孔壁，每个所述旋转叶固定在所述支撑杆表面，所述钻头固定在所述支撑杆的底端。

2.根据权利要求1所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述砌抹机构包括砌板、固定件，所述砌板的内端面为平面并且固定连接所述固定件，所述固定件固定在所述第一连接杆的外端，所述砌板的外端面设置为与孔壁吻合的弧形面。

3.根据权利要求2所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述固定件为垂直于所述砌板内端面的筒状，所述固定件的一端固定连接在所述砌板内端面，所述固定件套设固定在所述第一连接杆的外端。

4.根据权利要求3所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述固定件的表面至少沿圆周设置有一圈等间距的通孔，每圈的所述通孔至少具有四个，所述第一连接杆的外端表面至少沿圆周设置有两圈等间距的螺纹孔，每圈的所述螺纹孔与所述通孔等数量，每个所述通孔以及对应的所述螺纹孔设置螺钉紧固。

5.根据权利要求2所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述砌板的顶边铰接有引流板，设置有铰接杆一端铰接在所述引流板，另一端铰接在所述固定件，所述铰接杆包括同轴设置的第一杆、第二杆、转动杆，所述第一杆的一端铰接在所述固定件，另一端连接所述转动杆的一端，所述转动杆可沿其中轴线转动并不带动所述第一杆转动，所述转动杆空心并且内壁具有螺纹，所述第二杆的一端铰接在所述引流板，另一端表面具有螺纹，所述第二杆安插在所述转动杆并且与其螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述支撑杆套设安装有第二连接件，所述第二连接件位于所述第一连接件的下方，所述第二连接件固定连接有至少三个水平设置的第二连接杆，所述第二连接杆的外端设置有刷泥机构用以将砌抹的水泥浆粉刷，所述旋转一端叶固定在所述支撑杆表面，另一端固定在所述第二连接杆的外端的下端面。

7.根据权利要求6所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述刷泥机构包括固定架、轴杆、刷泥筒，所述固定架固定在所述第二连接杆的外端的上端面，所述轴杆竖直设置，其两端分别固定在所述固定架的顶部以及底部，所述固定架遮挡住所述刷泥筒面向所述第二连接杆的内端，所述刷泥筒套设在所述轴杆。

8.根据权利要求7所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述刷泥筒表面固定有毛刷层。

9.根据权利要求7所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述固定架的底部设置有多个通孔，所述第二连接杆的上端面设置有多个螺纹孔，所述螺纹孔多于所述通孔并且均沿所述第二连接杆轴向设置，每个所述通孔以及对应的所述螺纹孔设置螺钉紧固。

10.根据权利要求7所述的水下喷浆固壁施工装置，其特征在于，所述刷泥机构还包括刮泥板，所述刮泥板后端的顶部以及底部分别通过杆件固定连接至所述固定架的顶部以及底部，所述刮泥板的前端靠近所述刷泥筒的表面，并且随着刷泥筒的转动所述刮泥板的前端被动将刷泥筒表面黏附超出一定厚度的水泥浆刮出。

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