CN112663616A - 一种筒形注浆设备及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒形注浆设备及其施工方法。一种筒形注浆设备，包括筒体、振动装置，振动装置与筒体连接，所述筒体为下端开口的中空结构，所述筒体侧壁自下而上开设有容纳柔性连接绳的缺口，筒体上部设置有注浆口和排泥管。将注浆口连接注浆管，注浆管从水面往下运送水泥浆并贯入筒体内部，筒体内松散土壤从排泥管排出，最终筒体内水底土壤置换为水泥浆液，凝固后形成防护单元。多次重复得到防护体。本发明结构巧妙、施工简便，能够解决水下工程的基础防冲刷问题。

Description

一种筒形注浆设备及其施工方法

技术领域

本发明涉及水下工程基础防护领域，更具体地说，涉及一种筒形注浆设备及其施工方法。

背景技术

基础是向地基传递荷载的下部结构，是构筑物、建筑物的重要组成部分，对工程整体安全有着至关重要的作用。随着我国资源消耗的逐年提升，河流、海洋资源开发将是我国重点发展领域。而对于水下工程而言，河流、海流会产生紊动涡旋，形成局部冲刷坑，显而易见会降低基础的承载能力与稳定性，严重影响水下工程的安全，十分危险。为了保证水工结构的安全施工和运营，必须要解决基础的冲刷问题。

目前在水下工程领域，水下基础的冲刷防护措施主要有以下两类，

一类是护底措施，主要是有抛石、沙袋和土工布。用传统的抛石加固维护方法，该工程措施存在工程量大，海床自身的防冲刷强度未得到提高，抛石容易在海流和海床的长期作用下，逐渐偏离其原定位置，导致防护作用失效，且碎石对结构的防护层破坏程度较严重。

另一类方法是在桩周安装防冲刷结构，但此类手段的有效防护半径通常小，且集中于桩的周围，对于冲刷范围大的水域，产生的作用有限。

公开号为CN102134863A的中国专利申请公开了一种压注水泥浆配合袋装干拌混合料的水下基础加固防护方法，将水泥、砂及碎石组成的混合料干拌并按不同重量装袋后，将袋装干拌混合料堆放在基础底面被冲空部分及周边，同时在堆放好的袋装混合料之间预埋压浆管，压浆管通过两通接头与注浆管相连，在水上工作平台进行压注水泥浆的操作以填充自凝后的袋装干拌混合料间空隙，最终使自凝后的袋装混合料与压注水泥浆共同形成与河床及基础底面完全贴合的整体混凝土。但是，其存在施工复杂不易操作、整体防护效果不佳等缺点。

公开号为CN209129019U的中国专利申请公开了一种潮间带海上风电单桩基础冲刷防护装置，该防护装置包括由上至下依次设置的防冲刷人工草坪层、混凝土块褥垫层和土工布层，采用尼龙绳绑扎形成复合结构。但是该专利若应用在海洋中，在材料张力及海床渗流作用下易形成侵蚀漏斗，影响防护结构的安全寿命。

公开号为CN110593325A的中国专利申请公开了一种海上风电基础幕布防冲刷结构及防冲刷方法，包括布置在风电基础周围的防冲刷幕布，所述防冲刷幕布覆盖所述风电基础防护范围并嵌入至所述风电基础防护范围内的土体下；所述防冲刷幕布由若干块幕布单体组成，若干块所述幕布单体沿所述风电基础的周向依次排布，并且，相邻两块所述幕布单体之间、在所述幕布单体的边缘处相互搭接；每块所述幕布单体的内侧通过幕布张拉装置固定连接在所述风电基础上、外侧通过所述幕布张拉装置固定连接在简易桩上，所述简易桩固定在海床上。但是其存在水下作业难度大、可靠性差等缺点。

因此，现有技术中存在的水下基础防冲刷问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种筒形注浆设备及其施工方法，能够解决水下工程基础现有的冲刷防护不足的问题。

为解决现有技术存在的问题，一方面，本发明提供一种筒形注浆设备，包括筒体、振动装置，振动装置与筒体连接，所述筒体为下端开口的中空结构，所述筒体侧壁自下而上开设有容纳柔性连接绳的缺口，筒体上部设置有注浆口和排泥管。

优选的，所述振动装置与筒体通过耦合装置连接。所述耦合装置可以是法兰盘。

优选的，所述筒体的材质为钢、铝合金，所述筒体横截面为圆形、正方形、长方形或正六边形。

优选的，所述缺口为长槽形。缺口长度为筒壁长度的1/3-2/3。所述缺口用于容纳柔性连接绳，柔性连接绳将多个防护单元连接在一起，构成防护体。

优选的，所述筒体侧壁底部设置有切削装置，所述切削装置为刃形或锯齿形结构，所述切削装置与筒体侧壁底部一体或分体形成。

优选的，所述柔性连接绳为防腐蚀尼龙绳或防腐蚀钢丝绳。

优选的，所述排泥管一端位于筒体内并设置有过滤网，另一端位于筒体外。

优选的，所述注浆口、排泥管数量均大于1个。

另一方面，本申请还提供一种利用所述筒形注浆设备形成防护体的施工方法，包括以下步骤：

步骤(1)，根据工程实际，设计得到防护体的数量、位置及布置方式。

步骤(2)，按照设计要求，将柔性连接绳排布于河床、海床上的指定位置并固定。

步骤(3)，施工船行驶到指定位置，用起吊缆绳将组装并调试合格的筒形注浆装置下沉至指定河床、海床坐标，使柔性连接绳与筒体侧壁缺口相对应。

步骤(4)，振动装置开始工作，筒体下沉，筒形注浆装置贯入河床、海床。

步骤(5)，注浆和排泥工作开始，注浆口连接注浆管，注浆泵开始工作，注浆管从水面往下运送水泥浆并贯入筒体内部，筒体内的松散土壤从排泥管排出，最终筒体内的水底土壤置换为水泥浆液，凝固后形成防护单元。

步骤(6)，用起吊缆绳将筒形注浆装置上提，船体前进，带动整个装置前进，进行下一单位的灌浆。

步骤(7)，循环步骤(3)～(6)，最终形成防护体。

优选的，水泥浆掺有速凝剂和增稠剂，可以加快水泥浆凝固时间与强度。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明的筒形注浆设备结构巧妙且易于制造，可广泛用于河流、海洋等水下基础的防冲刷。

2、本发明的筒形注浆设备可选择地安装有切削装置，当土体阻力较大时，可以使整个装置更顺利地进入河床、海床内部。

3、可根据具体情况，设置调节柔性连接绳长度，使其和防护单元的下陷量相适应。

4、本发明利用筒形注浆设备进行的施工方法简便易操作，需要人工水下作业部分较少，大大降低了施工难度。

5、通过本发明得到的防护体，由若干刚性的防护单元通过柔性连接绳连接，铺设在河床、海床内部，可以有效提高河床、海床的防冲刷系数。若防护体下部产生侵蚀漏斗，柔性连接绳将伸长，可继续适应新的河床、海床形状；若产生特殊侵蚀，产生较大的下陷，多个刚性防护单元在重力作用和拉力作用下可以填充下陷区域。均可以有效起到防冲刷的效果。

附图说明

图1是本发明的筒形注浆设备结构示意图；

图2是本发明的筒形注浆设备整体施工示意图；

图3是利用本发明形成的防护体防冲刷效果图；

图4是利用本发明形成的防护体俯视图；

附图标记列表：1.起吊缆绳；2.振动装置；3.耦合装置；4.注浆口；5.排泥管；6.过滤网；7.缺口；8.切削装置；9.筒体；10.水流；11.防护单元；12.河床、海床；13.基岩；14.柔性连接绳。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合附图对本发明的优选实施方案进行详细的说明。

具体实施例1

参见图1，一种筒形注浆设备，包括筒体9、振动装置2，振动装置2与筒体9通过耦合装置3连接，所述耦合装置3为法兰盘，所述筒体9为下端开口的中空结构，所述筒体侧壁自下而上开设有容纳柔性连接绳14的缺口7，所述缺口7为4个，所述缺口7为长槽形。筒体上部设置有两个注浆口4和两个排泥管5，所述排泥管5一端位于筒体9内并设置有过滤网6，另一端位于筒体外。所述筒体的材质为钢，所述筒体横截面为圆形。所述筒体侧壁底部设置有切削装置8。切削装置8为刃形结构，其与筒体侧壁底部一体形成。所述柔性连接绳为防腐蚀尼龙绳。

参见图1-2，一种利用所述筒形注浆设备形成防护体的施工方法，包括以下步骤：

步骤(1)，根据工程实际，设计得到防护体的数量、位置及布置方式。

步骤(2)，按照设计要求，将柔性连接绳14按照“井”字形排布于河床、海床上的指定位置并固定。柔性连接绳的设计长度与和防护单元预期的下陷量相适应。

步骤(3)，施工船行驶到指定位置，用起吊缆绳将组装并调试合格的筒形注浆装置下沉至指定河床、海床坐标，使柔性连接绳14与筒体侧壁缺口7相对应。

步骤(4)，振动装置开始工作，切削装置8破坏河床、海床，使整个筒形注浆装置顺利贯入河床、海床。

步骤(5)，注浆和排泥工作开始，注浆口4连接注浆管，注浆泵开始工作，注浆管从水面往下运送水泥浆并贯入筒体内部，筒体内松散土壤从排泥管5排出，最终筒体内水底土壤置换为水泥浆液，凝固后形成防护单元11。

步骤(6)，用起吊缆绳将筒形注浆装置上提，船体前进，带动整个装置前进，进行下一单位的灌浆。

步骤(7)，循环步骤(3)～(6)，最终形成防护体。。

具体实施例2

本实施例和实施例1的技术方案大体相同，在细部上有所区别。

一种筒形注浆设备，包括筒体9、振动装置2，振动装置2与筒体9通过耦合装置3连接，所述耦合装置3为法兰盘，振动装置通过螺母与筒体紧密连接，振动装置安装于筒体的上部中心位置，可有效均匀传导振动打桩锤的能量。所述筒体9为下端开口的中空结构，所述筒体侧壁自下而上开设有容纳柔性连接绳14的缺口7，所述缺口7为3个，所述缺口7为长槽形。筒体上部设置有两个注浆口4和两个排泥管5，所述排泥管5一端位于筒体9内并设置有过滤网6，另一端位于筒体外。所述筒体的材质为铝合金，所述筒体横截面为圆形。所述筒体侧壁底部设置有切削装置8。切削装置8为锯齿结构，其与筒体侧壁底部分体连接。所述柔性连接绳为防腐蚀钢丝绳。

一种利用所述筒形注浆设备形成防护体的施工方法，包括以下步骤：

步骤(1)，根据工程实际，设计得到防护体的数量、位置及布置方式。

步骤(2)，按照设计要求，将柔性连接绳14按照正六边形排布于河床、海床上的指定位置并固定。

步骤(3)，施工船行驶到指定位置，用起吊缆绳将组装并调试合格的筒形注浆装置下沉至指定河床、海床坐标，使柔性连接绳14与筒体侧壁缺口7相对应。

步骤(4)，振动装置开始工作，切削装置8破坏河床、海床，使整个筒形注浆装置顺利贯入河床、海床。

步骤(5)，注浆和排泥工作开始，注浆口4连接注浆管，注浆泵开始工作，注浆管从水面往下运送水泥浆并贯入筒体内部，水泥浆掺有速凝剂和增稠剂，筒体内松散土壤从排泥管5排出，最终筒体内水底土壤置换为水泥浆液，凝固后形成防护单元11。

步骤(6)，用起吊缆绳将筒形注浆装置上提，船体前进，带动整个装置前进，进行下一单位的灌浆。

步骤(7)，循环步骤(3)～(6)，最终形成防护体。

参见图3-4，河床、海床12下部为基岩13，上部为松散土壤，其具有易垮塌的特性，在长时间水流10或者特殊情况的渗流情况下，易造成灌浆体下方形成侵蚀漏斗。通过本发明得到的防护体，由若干刚性的防护单元11通过柔性连接绳14连接，铺设在河床、海床12内部，柔性连接绳14的长度留有一定余量。若防护体下部产生侵蚀漏斗，柔性连接绳14将伸长，可继续适应新的河床、海床形状；若产生特殊侵蚀，产生较大的下陷，多个刚性防护单元11在重力作用和拉力作用下可以填充下陷区域。

以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种筒形注浆设备，包括筒体、振动装置，振动装置与筒体连接，其特征在于，所述筒体为下端开口的中空结构，所述筒体侧壁自下而上开设有容纳柔性连接绳的缺口，筒体上部设置有注浆口和排泥管。

2.根据权利要求1所述的一种筒形注浆设备，其特征在于，所述振动装置与筒体通过耦合装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种筒形注浆设备，其特征在于，所述筒体的材质为钢、铝合金，所述筒体横截面为圆形、正方形、长方形或正六边形。

4.根据权利要求1所述的一种筒形注浆设备，其特征在于，所述缺口为长槽形。

5.根据权利要求1所述的一种筒形注浆设备，其特征在于，所述筒体侧壁底部设置有切削装置，所述切削装置为刃形或锯齿形结构，所述切削装置与筒体侧壁底部一体或分体形成。

6.根据权利要求1所述的一种筒形注浆设备，其特征在于，所述柔性连接绳为防腐蚀尼龙绳或防腐蚀钢丝绳。

7.根据权利要求1所述的一种筒形注浆设备，其特征在于，所述排泥管一端位于筒体内并设置有过滤网，另一端位于筒体外。

8.根据权利要求1-7所述的一种筒形注浆设备，其特征在于，所述注浆口、排泥管数量均大于1个。

9.一种利用权利要求1-8之一所述的筒形注浆设备形成防护体的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，根据工程实际，设计得到防护体的数量、位置及布置方式；

步骤(2)，按照设计要求，将柔性连接绳排布于河床、海床上的指定位置并固定；

步骤(3)，施工船行驶到指定位置，用起吊缆绳将组装并调试合格的筒形注浆装置下沉至指定河床、海床坐标，使柔性连接绳与筒体侧壁缺口相对应；

步骤(4)，振动装置开始工作，筒体下沉，筒形注浆装置贯入河床、海床；

步骤(5)，注浆和排泥工作开始，注浆口连接注浆管，注浆泵开始工作，注浆管从水面往下运送水泥浆并贯入筒体内部，筒体内的松散土壤从排泥管排出，最终筒体内的水底土壤置换为水泥浆液，凝固后形成防护单元；

步骤(6)，用起吊缆绳将筒形注浆装置上提，船体前进，带动整个装置前进，进行下一单位的灌浆；

步骤(7)，循环步骤(3)～(6)，最终形成防护体。

10.根据权利要求9所述的形成防护体的施工方法，其特征在于，步骤(5)中，水泥浆掺有速凝剂和增稠剂。

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