CN111392583A - 一种抓斗式水下清淤装置及其施工方法 - Google Patents

一种抓斗式水下清淤装置及其施工方法 Download PDF

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杨文艳
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Abstract

本发明涉及河道清淤领域，尤其涉及一种抓斗式水下清淤装置及其施工方法。包括水上施工平台、抓斗、运渣船和吊渣装置，水上施工平台由浮箱连接而成，浮箱之间通过轴连接，水上施工平台上安装有固定式回转起重机，固定式回转起重机上设置有吊臂，吊臂通过卷扬机和钢丝绳与抓斗连接；抓斗为八瓣式抓斗，抓斗能够将物料放置到运渣船中，运渣船通过挂浆机驱使运动，运渣船上设置有n个集料斗，n>1，集料斗的侧壁上端设置有吊耳；吊渣装置包括轮胎式起重机，轮胎式起重机通过钢丝绳与吊耳连接，自卸汽车的上端设置有钢结构漏斗槽。该清淤装置结构合理，组装和运输方便，能够对淤渣粒径范围宽的淤渣进行清理，运渣和吊渣方便，实用性强。

Description

一种抓斗式水下清淤装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及河道清淤领域，尤其涉及一种抓斗式水下清淤装置及其施工方法。
背景技术
我国现阶段河道疏浚、水下清淤工作中，以泵吸式清淤和绞吸式清淤技术运用较为广泛，但以上清淤技术对清理物的粒径和长度要求较为严格，具有较明显的局限性，清理直径大于50mm的碎石和杂物是很容易造成设备损伤和管道堵塞。此外，泵吸式清淤容易将大量河水吸出，造成后续运渣困难，同时，水下垃圾成分复杂、大小不一时，容易造成吸泥口堵塞。普通绞吸式清淤方式容易造成底泥中污染物及泥沙扩散，也会出现较为严重的回淤现象，而且该方法仅适用于淤泥和粒径较小的淤积物清理。中国专利（专利号为201620346831.9）公开了一种趸船抓取料装置，使用该装置可采用抓斗式清淤方法进行施工，然而，该取料装置其主要通过抓斗将船舱中粉状物料反复抓到趸船料斗中，而不是将河道内的淤泥抓出，在实际施工中，无法得知是否可用于淤渣粒径范围宽的河道清理。
锦屏二级进水口库前上下游300m河道，约28000m2水域范围内，经测量计算和潜水探摸等方法得知，水下淤积物总量约74000m3，淤积物粒径20mm-500mm的碎石及大块石，同时，该区域水库一侧靠山体，另一侧与永久道路相毗邻，无通往江边的道路，由于河道窄，设备运输不便，淤渣粒径范围宽，常规的清淤技术无法达到较好的清淤效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种抓斗式水下清淤装置及其施工方法，该清淤装置结构合理，组装和运输方便，能够对淤渣粒径范围宽的淤渣进行清理，运渣和吊渣方便，实用性强。
本发明是采用以下措施来实现的：一种抓斗式水下清淤装置，包括水上施工平台、抓斗、运渣船和吊渣装置，所述水上施工平台由至少两个浮箱连接而成，所述浮箱之间通过轴连接，所述水上施工平台通过挂浆机驱动移动，所述水上施工平台上安装有固定式回转起重机，所述固定式回转起重机上设置有吊臂，所述吊臂通过卷扬机和钢丝绳与抓斗连接；所述抓斗为八瓣式抓斗，所述抓斗能够将物料放置到运渣船中，所述运渣船通过挂浆机驱使运动，所述运渣船上设置有n个集料斗，n>1，所述集料斗上设置有吊耳；所述吊渣装置包括设置在岸上的轮胎式起重机，所述轮胎式起重机能够通过钢丝绳与集料斗的吊耳连接，所述集料斗通过轮胎式起重机将物料转移至自卸汽车内，所述自卸汽车的上端设置有钢结构漏斗槽，所述钢结构漏斗槽通过支架固定在自卸汽车集料仓的上端。
优选的，所述水上施工平台的浮箱边缘处设置有浮箱连接机构，所述浮箱连接机构包括设置在浮箱边缘处的两个对称的套管Ⅰ，两个套管Ⅰ之间设置有间隙，所述套管Ⅰ通过加强肋与浮箱顶面固定连接，相邻浮箱的边缘处设置有与两个套管Ⅰ之间的间隙匹配的套管Ⅱ，所述套管Ⅰ和套管Ⅱ通过轴连接。
优选的，所述轴的一端设置有固定块，所述固定块的尺寸大于套管Ⅰ和套管Ⅱ的内径，所述轴的另一端设置有螺纹杆，所述螺纹杆上设置有匹配的螺栓。
优选的，所述浮箱连接机构在相邻浮箱的上表面和下表面均匀分布；所述水上施工平台的两侧分别设置有卷扬机，河道的两侧设置有锚桩，所述锚桩通过卷扬机和钢丝绳与水上施工平台的对应侧连接。
优选的，所述水上施工平台上靠近前端处固定设置有底座Ⅰ，所述固定式回转起重机的下端设置有底座Ⅱ，所述底座Ⅰ的上端和底座Ⅱ的下端分别设置有外沿，所述底座Ⅰ和底座Ⅱ通过设置在外沿上的螺栓固定，所述底座Ⅱ的外围设置有齿轮，所述固定式回转起重机上竖向设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端设置有小齿轮，所述小齿轮与齿轮啮合转动。
优选的，所述集料斗为的正面为直角梯形结构，所述集料斗的上表面大于下表面，所述吊耳设置在集料斗的斜角壁顶部和位于对面的直角壁下部，悬吊直角壁下部吊耳的卷扬机和悬吊斜角壁顶部吊耳的卷扬机为不同的两个卷扬机。
优选的，所述钢结构漏斗槽包括支架和漏斗，所述支架的外侧设置有加强杆，所述支架的顶部设置有矩形支撑杆，所述漏斗的顶部外沿设置有与矩形支撑杆匹配的悬挂槽，所述支架上还设置有对漏斗底部进行支撑的支杆，所述支架整体位于自卸汽车的上端，所述自卸汽车能够在支架下部通行。
一种抓斗式水下清淤施工方法，包括以下步骤：
（1）设备组装：对水上施工平台进行组装，在水上施工平台上安装固定式回转起重机及抓斗；
（2）水下淤积物打捞：通过启动挂浆机，调整连接锚桩和水上施工平台的钢丝绳将水上施工平台移动到指定位置，通过控制固定式回转起重机和控制抓斗开合的钢丝绳，将抓斗完全张开后放入水中，直至抓斗与水下淤渣完全接触，收紧控制抓斗开合的钢丝绳，使抓斗合拢，待抓斗完全合拢后，提升抓斗，旋转起重机吊臂，将抓斗转向运渣船停靠方向，当抓斗移动到运渣船上的集料斗上端时，松动控制抓斗开合的钢丝绳，使抓斗完全张开，淤渣落入集料斗内；
（3）运渣：驱动运渣船移动并停靠在靠近吊渣装置处，用钢丝绳将集料斗与轮胎式起重机连接，启动轮胎式起重机将集料斗吊运到钢结构漏斗槽的上端；
（4）卸渣：通过将悬吊直角壁下部吊耳的钢丝绳拉紧，松动悬吊斜角壁顶部吊耳的钢丝绳，使集料斗翻转，集料斗内的淤泥通过钢结构漏斗槽落入自卸汽车内。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种抓斗式水下清淤装置及其施工方法，该清淤装置结构新颖，设计合理，水上施工平台为拼接组合式，便于在运输不便的水库区域进行运输，调配施工平台的尺寸，水上施工平台通过卷扬机和钢丝绳与河道两岸的锚桩连接，辅助施工平台的移动和稳定性，抓斗为八爪式，能够抓出不同粒度的淤渣，抓斗将淤渣抓出后放入运渣船的集料斗内，将运渣船移动到卸渣区，通过轮胎式起重机将集料斗吊运到自卸汽车上部，通过钢结构漏斗槽落入自卸汽车，施工方法简单，实用性强。
附图说明
图1为水上施工平台的俯视结构示意图。
图2为水上施工平台上相邻浮箱的连接结构示意图。
图3为固定式回转起重机和水上施工平台的主视图。
图4为固定式回转起重机和水上施工平台的连接结构示意图。
图5为固定式回转起重机的齿轮连接结构俯视图。
图6为运渣船的俯视图。
图7为集料斗的主视图。
图8为吊渣装置的主视结构示意图。
图9为钢结构漏斗槽的侧视结构示意图。
图中：1-水上施工平台，2-抓斗，3-运渣船，4-浮箱，5-套管Ⅰ，6-加强肋，7-套管Ⅱ，8-轴，9-固定块，10-螺纹杆，11-螺帽，13-锚桩，14-集料斗，15-固定式回转起重机，16-底座Ⅰ，17-底座Ⅱ，18-外沿，19-齿轮，20-驱动电机，21-小齿轮，22-吊臂，23-吊耳，24-轮胎式起重机，25-自卸汽车,26-钢结构漏斗槽，28-集料仓，29-支架，30-漏斗，31-加强杆，32-矩形支撑杆，33-悬挂槽，34-支杆。
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。
实施例：一种抓斗式水下清淤装置，如图1-8所示，包括水上施工平台1、抓斗2、运渣船3和吊渣装置，水上施工平台1的外围设置有可拆卸围栏，起到安全保护作用，水上施工平台1由至少两个浮箱4连接而成，浮箱4之间通过轴8连接，使水上施工平台1便于拆卸和安装，同时也便于对水上施工平台1的运输，水上施工平台1的浮箱4边缘处设置有浮箱连接机构，浮箱连接机构包括设置在浮箱1边缘处的两个对称的套管Ⅰ5，两个套管Ⅰ5之间设置有间隙，套管Ⅰ5通过加强肋6与浮箱4顶面固定连接，使套管Ⅰ5在浮箱4顶面连接牢固，相邻浮箱4的边缘处设置有与两个套管Ⅰ5之间的间隙匹配的套管Ⅱ7，套管Ⅰ5和套管Ⅱ7通过轴8连接，使相邻的浮箱4连接在一起。为了使轴与套管Ⅰ5和套管Ⅱ7连接的牢固，避免轴8脱落，轴8的一端设置有固定块9，固定块9的尺寸大于套管Ⅰ5和套管Ⅱ6的内径，轴8的另一端设置有螺纹杆10，螺纹杆10上设置有匹配的螺帽11，通过螺帽11与螺纹杆10螺纹连接，配合固定块9进行固定，使相邻的浮箱连接牢固，浮箱连接机构在相邻浮箱4的上表面和下表面均匀分布，确保浮箱之间连接牢固。
水上施工平台1的两侧分别设置有卷扬机，河道的两侧设置有锚桩13，锚桩13通过卷扬机和钢丝绳与水上施工平台1的对应侧连接，由于锚桩13在河道两岸固定，通过水上施工平台1的卷扬机对钢丝绳进行收紧和松开，从而辅助水上施工平台1的移动和位置固定。水上施工平台1通过挂浆机驱动移动，水上施工平台1上安装有固定式回转起重机15，水上施工平台1上靠近前端处固定设置有底座Ⅰ16，固定式回转起重机15的下端设置有底座Ⅱ17，底座Ⅰ16的上端和底座Ⅱ17的下端分别设置有外沿18，底座Ⅰ16和底座Ⅱ17通过设置在外沿18上的螺栓固定，使底座Ⅰ16和底座Ⅱ17连接牢固，底座Ⅱ17的外围设置有齿轮19，固定式回转起重机15上竖向设置有驱动电机20，驱动电机20的输出端设置有小齿轮21，21小齿轮与齿轮19啮合转动，驱动电机20运行时，输出端带动小齿轮21转动，由于驱动电机20竖向设置，则小齿轮21在输出端上为水平设置，与底座Ⅱ17的外围的齿轮19啮合使固定式回转起重机15能够在水平方向上进行转动。固定式回转起重机15上设置有吊臂22，吊臂22通过卷扬机和钢丝绳与抓斗2连接，卷扬机为2个，一个卷扬机控制抓斗2的升降，另一个卷扬机控制抓斗的张合；抓斗2为八瓣式抓斗，八瓣式抓斗每个瓣相对于两瓣、四瓣和六瓣抓斗来说更细更尖，在水底能够抓出颗粒状、与水底接触较大的淤泥等淤渣，清理淤渣更彻底。
抓斗2能够将物料放置到运渣船3中，运渣船3通过挂浆机驱使运动，运渣船3上设置有n个集料斗14，n>1，集料斗14的个数以运渣船3的大小为依据，优选的，集料斗14为5个，集料斗14上设置有吊耳23，通过钢丝绳悬挂吊耳23即可使集料斗14进行悬吊；吊渣装置包括设置在岸上的轮胎式起重机24，轮胎式起重机24能够通过钢丝绳与集料斗14的吊耳23连接，集料斗14为的正面为直角梯形结构，集料斗14的上端开口大于下表面的面积，吊耳23设置在集料斗14的斜角壁顶部和位于对面的直角壁下部，悬吊直角壁下部吊耳23的卷扬机和悬吊斜角壁顶部吊耳23的卷扬机为不同的两个卷扬机，通过拉紧直角壁顶部吊耳23，松动斜角壁顶部吊耳23即可将集料斗14内的物料倒出。集料斗14通过轮胎式起重机24将物料转移至自卸汽车25内，自卸汽车25的上端设置有钢结构漏斗槽26，钢结构漏斗槽26通过支架29固定在自卸汽车25集料仓28的上端，轮胎式起重机24将集料斗14悬吊到钢结构漏斗槽26的正上端，通过钢结构漏斗槽26将淤渣倒入自卸汽车25的集料仓28内，避免淤渣落到自卸汽车25的外面。钢结构漏斗槽26包括支架29和漏斗30，支架29的外侧设置有加强杆31，加强杆31的下端与地面支撑，上端与支架29进行连接，对支架29进行加固，支架29的顶部设置有矩形支撑杆32，漏斗30的顶部外沿设置有与矩形支撑杆32匹配的悬挂槽33，漏斗30通过悬挂槽33支撑在矩形支撑杆32上，支架29上还设置有对漏斗30底部进行支撑的支杆34，支杆34和矩形支撑杆32对漏斗30进行整体支撑，使漏斗30安装牢固，支架29整体位于自卸汽车25的上端，自卸汽车25能够在支架29下部通行，便于对淤渣进行运输。
一种抓斗式水下清淤施工方法，包括以下步骤：
（1）设备组装：对水上施工平台进行组装，在水上施工平台上安装固定式回转起重机及抓斗；
（2）水下淤积物打捞：通过启动挂浆机，调整连接锚桩和水上施工平台的钢丝绳将水上施工平台移动到指定位置，通过控制固定式回转起重机进行旋转方向，通过控制抓斗升降的钢丝绳将抓斗上下位置进行调节，通过控制抓斗开合的钢丝绳，将抓斗完全张开后放入水中，直至抓斗与水下淤渣完全接触，收紧控制抓斗开合的钢丝绳，使抓斗合拢，待抓斗完全合拢后，提升抓斗，旋转起重机的吊臂，将抓斗转向运渣船停靠方向，运渣船移动到抓斗的正下方，当抓斗移动到运渣船上的集料斗上端时，松动控制抓斗开合的钢丝绳，使抓斗完全张开，淤渣落入集料斗内；
（3）运渣：驱动运渣船移动并停靠在靠近吊渣装置处，用钢丝绳将集料斗与轮胎式起重机连接，启动轮胎式起重机将运渣船上的集料斗吊运到钢结构漏斗槽的上端；
（4）卸渣：通过将悬吊直角壁下部吊耳的钢丝绳拉紧，松动悬吊斜角壁顶部吊耳的钢丝绳，使集料斗翻转，集料斗内的淤泥通过钢结构漏斗槽落入自卸汽车内。

Claims (8)

1.一种抓斗式水下清淤装置，包括水上施工平台、抓斗、运渣船和吊渣装置，其特征在于：所述水上施工平台由至少两个浮箱连接而成，所述浮箱之间通过轴连接，所述水上施工平台通过挂浆机驱动移动，所述水上施工平台上安装有固定式回转起重机，所述固定式回转起重机上设置有吊臂，所述吊臂通过卷扬机和钢丝绳与抓斗连接；所述抓斗为八瓣式抓斗，所述抓斗能够将物料放置到运渣船中，所述运渣船通过挂浆机驱使运动，所述运渣船上设置有n个集料斗，n>1，所述集料斗上设置有吊耳；所述吊渣装置包括设置在岸上的轮胎式起重机，所述轮胎式起重机能够通过钢丝绳与集料斗的吊耳连接，所述集料斗通过轮胎式起重机将物料转移至自卸汽车内，所述自卸汽车的上端设置有钢结构漏斗槽，所述钢结构漏斗槽通过支架固定在自卸汽车集料仓的上端。
2.根据权利要求1所述的一种抓斗式水下清淤装置，其特征在于：所述水上施工平台的浮箱边缘处设置有浮箱连接机构，所述浮箱连接机构包括设置在浮箱边缘处的两个对称的套管Ⅰ，两个套管Ⅰ之间设置有间隙，所述套管Ⅰ通过加强肋与浮箱顶面固定连接，相邻浮箱的边缘处设置有与两个套管Ⅰ之间的间隙匹配的套管Ⅱ，所述套管Ⅰ和套管Ⅱ通过轴连接。
3.根据权利要求2所述的一种抓斗式水下清淤装置，其特征在于：所述轴的一端设置有固定块，所述固定块的尺寸大于套管Ⅰ和套管Ⅱ的内径，所述轴的另一端设置有螺纹杆，所述螺纹杆上设置有匹配的螺栓。
4.根据权利要求2所述的一种抓斗式水下清淤装置，其特征在于：所述浮箱连接机构在相邻浮箱的上表面和下表面均匀分布；所述水上施工平台的两侧分别设置有卷扬机，河道的两侧设置有锚桩，所述锚桩通过卷扬机和钢丝绳与水上施工平台的对应侧连接。
5.根据权利要求1所述的一种抓斗式水下清淤装置，其特征在于：所述水上施工平台上靠近前端处固定设置有底座Ⅰ，所述固定式回转起重机的下端设置有底座Ⅱ，所述底座Ⅰ的上端和底座Ⅱ的下端分别设置有外沿，所述底座Ⅰ和底座Ⅱ通过设置在外沿上的螺栓固定，所述底座Ⅱ的外围设置有齿轮，所述固定式回转起重机上竖向设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端设置有小齿轮，所述小齿轮与齿轮啮合转动。
6.根据权利要求1所述的一种抓斗式水下清淤装置，其特征在于：所述集料斗为的正面为直角梯形结构，所述集料斗的上表面大于下表面，所述吊耳设置在集料斗的斜角壁顶部和位于对面的直角壁下部，悬吊直角壁下部吊耳的卷扬机和悬吊斜角壁顶部吊耳的卷扬机为不同的两个卷扬机。
7.根据权利要求1所述的一种抓斗式水下清淤装置，其特征在于：所述钢结构漏斗槽包括支架和漏斗，所述支架的外侧设置有加强杆，所述支架的顶部设置有矩形支撑杆，所述漏斗的顶部外沿设置有与矩形支撑杆匹配的悬挂槽，所述支架上还设置有对漏斗底部进行支撑的支杆，所述支架整体位于自卸汽车的上端，所述自卸汽车能够在支架下部通行。
8.一种根据权利要求1所述的抓斗式水下清淤施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）设备组装：对水上施工平台进行组装，在水上施工平台上安装固定式回转起重机及抓斗；
（2）水下淤积物打捞：通过启动挂浆机，调整连接锚桩和水上施工平台的钢丝绳将水上施工平台移动到指定位置，通过控制固定式回转起重机和控制抓斗开合的钢丝绳，将抓斗完全张开后放入水中，直至抓斗与水下淤渣完全接触，收紧控制抓斗开合的钢丝绳，使抓斗合拢，待抓斗完全合拢后，提升抓斗，旋转起重机吊臂，将抓斗转向运渣船停靠方向，当抓斗移动到运渣船上的集料斗上端时，松动控制抓斗开合的钢丝绳，使抓斗完全张开，淤渣落入集料斗内；
（3）运渣：驱动运渣船移动并停靠在靠近吊渣装置处，用钢丝绳将集料斗与轮胎式起重机连接，启动轮胎式起重机将集料斗吊运到钢结构漏斗槽的上端；
（4）卸渣：通过将悬吊直角壁下部吊耳的钢丝绳拉紧，松动悬吊斜角壁顶部吊耳的钢丝绳，使集料斗翻转，集料斗内的淤泥通过钢结构漏斗槽落入自卸汽车内。
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