CN111705806A - 一种深水区基坑水下土石方开挖方法 - Google Patents

一种深水区基坑水下土石方开挖方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种深水区基坑水下土石方开挖方法，属于水利工程技术领域，包括如下操作步骤：清淤处理：通过清淤船对所要开挖区域的水底先进行表面清淤，清淤区域大于开挖区域；破碎处理：对清淤后的区域再通过冲击钻机对该区域的岩石进行破碎处理；基坑预挖：通过挖泥船对需要开挖的区域进行预开挖形成放置坑；护筒放置开挖：在放置坑内放入护筒，通过挖泥船继续对护筒内及护筒底部的土石方继续开挖，开挖一段深度后将护筒按压至坑底，然后再通过挖泥船进行开挖，如此循环直到护筒下沉至预设深度，护筒的上端始终高出水面。该深水区基坑水下土石方开挖方法在开挖的过程中使得水中的泥沙不易进入到挖好的基坑中，使得水下开挖更为顺利。

Description

一种深水区基坑水下土石方开挖方法
技术领域
本发明涉及的水利工程技术领域，尤其是涉及一种深水区基坑水下土石方开挖方法。
背景技术
土石方开挖是将土和岩石进行松动、破碎、挖掘并运出的工程。按岩土性质，土石方开挖分土方开挖和石方开挖。按施工环境是露天、地下或水下，分为明挖、洞挖和水下开挖。在水利工程中，土石方开挖广泛应用于场地平整和削坡，水工建筑物（水闸、坝、溢洪道、水电站厂房、泵站建筑物等）地基开挖，地下洞室（水工隧洞、地下厂房、各类平洞、竖井和斜井）开挖，河道、渠道、港口开挖及疏浚，填筑材料、建筑石料及混凝土骨料开采，围堰等临时建筑物或砌石、混凝土结构物的拆除等。
现如今水下开挖主要可以采用索铲、抓斗等陆上开挖机械，也可以使用各式挖泥船，配合拖轮、驳船等水上运输设备进行联合作业。对于水下开挖与陆地上土石方开挖主要的区别就是在于工作环境的不同，水下开挖是在水下进行开挖工作，如在一些比较湍急的河流里，由于水流比较急，水中的泥沙也会流动很快，流动的泥沙就容易不断流到开挖后的基坑中，从而会影响到水下开挖工作。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种深水区基坑水下土石方开挖方法，该深水区基坑水下土石方开挖方法在开挖的过程中使得水中的泥沙不易进入到挖好的基坑中，使得水下开挖更为顺利。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的。
一种深水区基坑水下土石方开挖方法，包括如下操作步骤：
A．清淤处理：通过清淤船对所要开挖区域的水底先进行表面清淤，清淤区域大于开挖区域；
B．破碎处理：对清淤后的区域再通过冲击钻机对该区域的岩石进行破碎处理；
C．基坑预挖：通过挖泥船对需要开挖的区域进行预开挖形成放置坑；
D．护筒放置开挖：在放置坑内放入护筒，通过挖泥船继续对护筒内及护筒底部的土石方继续开挖，开挖一段深度后将护筒按压至坑底，然后再通过挖泥船进行开挖，如此循环直到护筒下沉至预设深度，护筒的上端始终高出水面。
通过采用上述技术方案，先开挖一个放置坑，在放置坑内放置护筒，护筒会随土石方的不断开挖而不断下沉，但护筒的上端始终高出水面，这样随水流流动的泥沙就不易进入到挖好的基坑内，使得护筒外的环境不易影响护筒内的开挖工作，使得水下开挖可以更为顺利。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述护筒外固定套设有环形固定板，护筒下沉至预设深度后，环形固定板抵压在土石方上表面。
通过采用上述技术方案，环形固定板的设置可以进一步对护筒起到固定的作用，使得后期在往护筒内浇筑混泥土的时候，护筒可以更为平稳。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述环形固定板到护筒底部之间的距离小于基坑的开挖深度，当护筒在下沉的过程中环形固定板与土石方上表面抵触后，挖泥船继续开挖，将基坑开挖至预定深度，之后对护筒进行按压，直至护筒下沉至基坑的坑底。
通过采用上述技术方案，当环形固定板抵触到土石方上表面后，再对护筒进行往下按压，从而使环形固定板可以随护筒一起往下移动，环形固定板在往下移动的过程中，可以对下方的土石方进行压实，使得挖好的基坑结构更为稳固。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述护筒包括固定筒和设置在固定筒内的旋转筒，所述旋转筒和固定筒转动连接，所述旋转筒的下端设有刮泥板，所述固定筒设有驱动旋转筒转动地驱动装置。
单单通过挖泥船去开挖护筒底部的土石方的话就比较不方便，通过采用上述技术方案，在挖完放置坑的基础上，当护筒内的土石方通过挖泥船开挖一段深度后，再通过驱动装置驱动旋转筒旋转，旋转筒旋转起来后，旋转筒底部的刮泥板就可以刮除旋转筒底部的土石方，使旋转筒底部的土石方被刮刀护筒内，之后就可以通过挖泥船将其挖出，这样的设置使得土石方的开挖更为方便快捷。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定筒包括外筒体和内筒体，所述环形固定板与外筒体固定连接，所述内筒体与旋转筒转动连接，所述外筒体和内筒体的上端通过螺栓固定。
通过采用上述技术方案，当基坑开挖完后，可以将外筒体和内筒体分离，将内筒体和旋转筒一起从外筒体内提取出来，外筒体留在基坑中，这样的方式可以使内筒体和旋转筒重复使用，减少水下开挖的成本。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：当护筒在下沉的过程中环形固定板与土石方上表面抵触后，先将内筒体和旋转筒从外筒体内提取出来，然后再将外筒体按压至基坑的坑底。
通过采用上述技术方案，先将内筒体和旋转筒从外筒体内提取上来，然后再去按压外筒体，在按压的时候可以减少驱动装置的阻碍，使得操作起来更为顺畅。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述驱动装置包括驱动电机和第一齿圈，所述驱动电机固设在固定筒上，所述第一齿圈固设在旋转筒上，所述驱动电机的输出轴上固设有与第一齿圈相互啮合的第一齿轮。
通过采用上述技术方案，驱动电机启动后可以驱动第一齿轮转动，第一齿轮转动可以带动第一齿圈和旋转筒一起转动起来，这样驱动装置结构比较简单，运行比较平稳。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述旋转筒的底部开设有转动槽，所述转动槽内转动地设有转轴，所述转轴延伸至转动槽外，所述刮泥板设置在转轴下端，所述转轴固定套设有不完全齿轮，所述内筒体绕其内侧壁开设有环形的安装槽，所述安装槽内设有与不完全齿轮啮合的第二齿圈，所述转轴套设有复位扭簧，所述复位扭簧一端与转轴固定，另外一端与转动槽固定，所述复位扭簧处于自然状态时，所述刮泥板与其所在旋转筒上的切线相互平行，所述不完全齿轮与第二齿圈相互脱离时，所述刮泥板与其所在旋转筒上的切线相互倾斜。
通过采用上述技术方案，复位扭簧处于自然状态的时候，刮泥板处于收拢状态，刮泥板没有延伸至护筒内，从而刮泥板不易影响到挖泥船对护筒内土石方的开挖工作；当驱动电机驱动旋转筒转动后，转轴上的不完全齿轮也会沿着第二齿圈转动起来，当不完全齿轮转动到与第二齿圈相互脱离时，刮泥板正好转动到护筒的下方，由于旋转筒在不停地转动，此时刮泥板在护筒的底部会有小幅度的来回不断摆动，可以将护筒底部的土石方刮到护筒内，方便后续挖泥船进行开挖。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
在对水下基坑进行开挖的过程中，通过在水底嵌入护筒，使得在开挖的过程中，外界的水流不易影响到护筒内对基坑的开挖，使得水下开挖更为方便顺利。
附图说明
图1是本发明护筒的结构示意图。
图2是图1中A部分的局部放大示意图。
图3是图1中旋转筒底部的俯视图。
图4是图1中第二齿圈和不完全齿轮之间的结构示意图。
图5是本发明开挖完成后的基坑结构示意图。
图中，1、放置坑；2、护筒；3、环形固定板；4、基坑；5、固定筒；51、外筒体；52、内筒体；6、旋转筒；7、刮泥板；8、驱动装置；81、驱动电机；82、第一齿圈；83、第一齿轮；9、转动槽；10、转轴；11、不完全齿轮；12、安装槽；13、第二齿圈；14、复位扭簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，本发明公开的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，包括如下操作步骤：
A．清淤处理：通过清淤船对所要开挖区域的水底先进行表面清淤，清淤区域大于开挖区域；
B．破碎处理：对清淤后的区域再通过冲击钻机对该区域的岩石进行破碎处理；
C．基坑4预挖：通过挖泥船对需要开挖的区域进行预开挖形成放置坑1；
D．护筒2放置开挖：在放置坑1内放入护筒2，通过挖泥船继续对护筒2内及护筒2底部的土石方继续开挖，开挖一段深度后将护筒2按压至坑底，然后再通过挖泥船进行开挖，如此循环直到护筒2下沉至预设深度，护筒2的上端始终高出水面。
在上述护筒2的外圆周壁上固定焊接有环形固定板3，环形固定板3到护筒2底部的距离小于基坑4所要开挖的深度，这样当护筒2在下沉的过程中，环形固定板3首先会抵触到基坑4上方的土石方上表面，然后再将基坑4开挖到预定的深度，并通过机械将护筒2整体按压到基坑4的底部。
护筒2又包括固定筒5和设置在固定筒5内的旋转筒6，固定筒5又包括外筒体51和内筒体52，外筒体51和内筒体52通过螺栓固定，两者可以进行拆卸，旋转筒6与内筒体52转动连接，在内筒体52上设有驱动旋转筒6转动的驱动装置8，驱动装置8包括固定设置在内筒体52上端的驱动电机81，在旋转筒6的外圆周壁上设有第一齿圈82，驱动电机81的输出轴上固定套设有与第一齿圈82相互啮合的第一齿轮83，驱动电机81驱动第一齿轮83转动后，就可以带动第一齿圈82和旋转筒6一起转动起来。
如图2所示，在旋转筒6的底部开设有转动槽9，在转动槽9内转动地设有转轴10，转轴10的下端延伸至转动槽9外且在其端部设有刮泥板7，在转轴10上固定套设有不完全齿轮11，在内筒体52的内侧壁上开设有环形的安装槽12，在安装槽12内设有与不完全齿轮11相互啮合的第二齿圈13，在转轴10上还套设有复位扭簧14，复位扭簧14的一端与转轴10固定，另外一端与转动槽9的内壁固定。
如图2和图3所示，当复位扭簧14处于自然状态时，刮泥板7与其所在旋转筒6上的切线相互平行，也就是说刮泥板7没有延伸至旋转筒6内，这样挖泥船在对旋转筒6内的土石方进行开挖的时候，刮泥板7不会影响到挖泥船的开挖工作，使得挖泥船对旋转筒6内的土石开挖方起来更为方便快捷。
如图2和图4所示，当驱动电机81驱动旋转筒6转动起来后，不完全齿轮11也会跟着旋转筒6转动起来，因为不完全齿轮11与第二齿圈13是啮合的，第二齿圈13固定不动，这样不完全齿轮11还会自转起来，当不完全齿轮11转动到与第二齿圈13相互脱离时，刮泥板7正好转动到护筒2的下方，由于旋转筒6在不停地转动，此时刮泥板7在护筒2的底部会有小幅度的来回不断摆动，并随着旋转筒6的转动就可以将护筒2底部的土石方刮到护筒2内，方便后续挖泥船进行开挖。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
A．清淤处理：通过清淤船对所要开挖区域的水底先进行表面清淤，清淤区域大于开挖区域；
B．破碎处理：对清淤后的区域再通过冲击钻机对该区域的岩石进行破碎处理；
C．基坑(4)预挖：通过挖泥船对需要开挖的区域进行预开挖形成放置坑(1)；
D．护筒(2)放置开挖：在放置坑(1)内放入护筒(2)，通过挖泥船继续对护筒(2)内及护筒(2)底部的土石方继续开挖，开挖一段深度后将护筒(2)按压至坑底，然后再通过挖泥船进行开挖，如此循环直到护筒(2)下沉至预设深度，护筒(2)的上端始终高出水面。
2.根据权利要求1所述的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于：所述护筒(2)外固定套设有环形固定板(3)，护筒(2)下沉至预设深度后，环形固定板(3)抵压在土石方上表面。
3.根据权利要求2所述的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于：所述环形固定板(3)到护筒(2)底部之间的距离小于基坑(4)的开挖深度，当护筒(2)在下沉的过程中环形固定板(3)与土石方上表面抵触后，挖泥船继续开挖，将基坑(4)开挖至预定深度，之后对护筒(2)进行按压，直至护筒(2)下沉至基坑(4)的坑底。
4.根据权利要求3所述的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于：所述护筒(2)包括固定筒(5)和设置在固定筒(5)内的旋转筒(6)，所述旋转筒(6)和固定筒(5)转动连接，所述旋转筒(6)的下端设有刮泥板(7)，所述固定筒(5)设有驱动旋转筒(6)转动地驱动装置(8)。
5.根据权利要求4所述的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于：所述固定筒(5)包括外筒体(51)和内筒体(52)，所述环形固定板(3)与外筒体(51)固定连接，所述内筒体(52)与旋转筒(6)转动连接，所述外筒体(51)和内筒体(52)的上端通过螺栓固定。
6.根据权利要求5所述的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于：当护筒(2)在下沉的过程中环形固定板(3)与土石方上表面抵触后，先将内筒体(52)和旋转筒(6)从外筒体(51)内提取出来，然后再将外筒体(51)按压至基坑(4)的坑底。
7.根据权利要求6所述的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于：所述驱动装置(8)包括驱动电机(81)和第一齿圈(82)，所述驱动电机(81)固设在固定筒(5)上，所述第一齿圈(82)固设在旋转筒(6)上，所述驱动电机(81)的输出轴上固设有与第一齿圈(82)相互啮合的第一齿轮(83)。
8.根据权利要求7所述的一种深水区基坑水下土石方开挖方法，其特征在于：所述旋转筒(6)的底部开设有转动槽(9)，所述转动槽(9)内转动地设有转轴(10)，所述转轴(10)延伸至转动槽(9)外，所述刮泥板(7)设置在转轴(10)下端，所述转轴(10)固定套设有不完全齿轮(11)，所述内筒体(52)绕其内侧壁开设有环形的安装槽(12)，所述安装槽(12)内设有与不完全齿轮(11)啮合的第二齿圈(13)，所述转轴(10)套设有复位扭簧(14)，所述复位扭簧(14)一端与转轴(10)固定，另外一端与转动槽(9)固定，所述复位扭簧(14)处于自然状态时，所述刮泥板(7)与其所在旋转筒(6)上的切线相互平行，所述不完全齿轮(11)与第二齿圈(13)相互脱离时，所述刮泥板(7)与其所在旋转筒(6)上的切线相互倾斜。
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