CN115897639A - 沉井土体开挖设备的浮式操作平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉井土体开挖设备的浮式操作平台，包括平台框架(1)、浮筒(2)、走道板(3)、护栏(4)和升降旋转组件；平台框架呈圆柱形框架结构，平台框架中部形成有第一镂空部(101)，浮筒嵌装在平台框架内，使平台框架能通过浮筒漂浮在沉井内；升降旋转组件设置在平台框架的顶部中心，升降旋转组件的输出端贯穿第一镂空部并与机械臂吊架连接，使机械臂吊架能通过升降旋转组件在沉井内升降；走道板铺设在平台框架的顶面上且位于升降旋转组件的四周，护栏竖向设置在平台框架的顶部边缘处，走道板、护栏和升降旋转组件之间形成操作平台。本发明能漂浮在沉井内，便于挖掘系统检修和保养作业。

Description

沉井土体开挖设备的浮式操作平台

技术领域

本发明涉及一种沉井设备，尤其涉及一种沉井土体开挖设备的浮式操作平台。

背景技术

深竖井土体开挖施工大多采用传统的履带挖掘机进行，传统沉井通过地面吊车将履带挖掘机吊入竖井内，进行刃脚下方土体的开挖，靠结构自重实现下沉。传统沉井履带挖掘机挖掘施工过程中，挖掘机的检修和保养不方便，起吊距离较长，回收效率较低。随着技术的发展，现有技术中还有竖井掘进机、机械铣挖臂等挖掘设备用于改进传统的履带挖掘工艺。

竖井掘进机主要是通过安装在沉井内壁上的导轨实现水平移动，并在水平移动过程中采用反铲式挖头挖掘沉井刃脚处土体，同时通过液压控制贝型抓斗张合进行渣土清运。机械铣挖臂，常见于由德国海瑞克公司最新研发的VSM(下沉式竖井掘进机)中，通过伸缩铣挖臂进行机械式切削，铣挖头在水下切削竖井底部土体，土渣通过土转液装置排至地面。

现有技术的机械化沉井工法在施工时，所有操作平台都设置于地面上，即所有检修、保养等工作都需要将相应的设备提升至地面上的操作平台才能进行，导致一些需要在沉井内才能完成的工作无法便捷高效的完成。虽然采用地面吊臂与挖掘系统全过程连接，一定程度上可以为挖掘系统检修和保养提供便携性，但仍然依赖于地面上的操作平台实现检修和保养作业，无法做到铣挖臂等机械臂不出沉井进行检修和保养工作，导致检修和保养不方便，降低了施工效率。因此，需要提供一种可以漂浮在沉井内并用于挖掘系统检修和保养作业的沉井土体开挖设备的浮式操作平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉井土体开挖设备的浮式操作平台，能漂浮在沉井内，便于挖掘系统检修和保养作业。

本发明是这样实现的：

一种沉井土体开挖设备的浮式操作平台，包括平台框架、浮筒、走道板、护栏和升降旋转组件；平台框架呈圆柱形框架结构，且平台框架的中部形成有第一镂空部，浮筒嵌装在平台框架内，使平台框架能通过浮筒漂浮在沉井内；升降旋转组件设置在平台框架的顶部中心，升降旋转组件的输出端贯穿第一镂空部并与机械臂吊架连接，使机械臂吊架能通过升降旋转组件在沉井内升降；走道板铺设在平台框架的顶面上且位于升降旋转组件的四周，护栏竖向设置在平台框架的顶部边缘处，走道板、护栏和升降旋转组件之间形成操作平台。

所述的升降旋转组件包括支撑架、升降器、限位板和转动机构；支撑架安装在平台框架的顶部中心，一对升降器通过转动机构可转动式安装在支撑架上，一对升降器的输出端分别通过钢丝绳连接在机械臂吊架上，使一对升降器能通过转动机构随机械臂吊架同步转动；若干块限位板分别间隔设置在支撑架内，使机械臂吊架能通过若干块限位板固定在支撑架上。

所述的转动机构包括环形轨道和复合滚轮组，环形轨道设置在支撑架的顶部，一对升降器的底部分别通过若干组复合滚轮组匹配安装在环形轨道上，使一对升降器能沿环形轨道移动。

所述的一对升降器之间通过连接梁固定连接，使一对升降器沿环形轨道同步移动。

所述的环形轨道为圆环形结构，连接梁平行于环形轨道的径向设置。

所述的支撑架为中部形成有第二镂空部的环形框架式结构，支撑架的底部搭设在平台框架的顶部且位于第一镂空部的四周，第二镂空部与第一镂空部同心设置且相互连通。

所述的平台框架由若干个扇形框架依次拼接构成，使平台框架形成圆环柱状框架结构。

所述的平台框架的外立面上间隔设有若干个防撞件，使平台框架能通过若干个防撞件与沉井内壁碰撞接触。

所述的浮筒包括若干个单元浮筒，若干个单元浮筒分别间隔设置在平台框架的扇形框架内。

所述的护栏包括若干组单元护栏，每组单元护栏均包括立杆和横杆；立杆竖向安装在平台框架的顶部，若干根立杆沿平台框架的边沿处间隔设置，横杆设置在相邻两根立杆之间。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明由于设有平台框架、浮筒和走道板，利用浮筒受到井内水的正向浮力，使平台框架通过浮筒漂浮在沉井内的水面上，并通过走道板铺设在平台框架的顶部形成操作平台，解决了现有技术中沉井内部没有工作平台的问题；操作平台为泥浆管道安装、机械臂升降和维护等施工项目提供空间，将地面操作空间转移至井内水面上，无需将机械臂提升至地面即可进行水上检修维护等操作，可以不受地面限制在新安装的管片上安装减磨泥浆管，有效提高施工便捷性和施工效率。

2、本发明由于设有升降旋转组件，能通过一对升降器收回钢丝绳带动机械臂起吊至同心设置的第一镂空部和第二镂空部内，便于对机械臂进行检修维护；同时，可通过一对升降器下放钢丝绳随机械臂同步下沉，并通过复合滚轮组沿环形轨道同步转动，以保证机械臂的正常工作，方便对沉井设备挖掘系统的吊装，提高施工效率。

3、本发明由于设有漂浮在沉井水面上的操作平台，可根据水下沉井施工需求在操作平台上加装各种功能设备，以实现不同的扩展功能，提高了沉井设备的机械化程度，有利于提高水下沉井施工的效率。

附图说明

图1是本发明沉井土体开挖设备的浮式操作平台的立体图；

图2是本发明沉井土体开挖设备的浮式操作平台的轴向剖视图。

图中，1平台框架，101第一镂空部，102防撞件，2浮筒，3走道板，4护栏，401立杆，402横杆，501支撑架，502升降器，503限位板，504环形轨道，505复合滚轮组，506连接梁，507第二镂空部，6机械臂吊架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的沉井土体开挖设备的浮式操作平台应用于不排水沉井施工中。

请参见附图1和附图2，一种沉井土体开挖设备的浮式操作平台，包括平台框架1、浮筒2、走道板3、护栏4和升降旋转组件；平台框架1呈圆柱形框架结构，且平台框架1的中部形成有第一镂空部101，浮筒2嵌装在平台框架1内，使平台框架1能通过浮筒2漂浮在沉井内；升降旋转组件设置在平台框架1的顶部中心，升降旋转组件的输出端贯穿第一镂空部101并与机械臂吊架6连接，使机械臂吊架6能通过升降旋转组件在沉井内升降；走道板3铺设在平台框架1的顶面上且位于升降旋转组件的四周，护栏4竖向设置在平台框架1的顶部边缘处，走道板3、护栏4和升降旋转组件之间形成操作平台。

浮筒2可在水中获得正向浮力，从而使平台框架1克服自身重力后漂浮在沉井内的水面上，进而将地面的操作平台转移至沉井内部的水面上。走道板3铺设在平台框架1上可为施工人员和设备提供一个稳定的井内水上操作平台，用于沉井挖土作业中泥浆管道安装、机械臂检修维护等操作，无需将机械臂提升至地面的操作平台后再进行机械臂的检修维护，减少了机械臂的起吊距离，提高了施工安全性和效率。护栏4可为操作平台提供临边防护，确保施工的安全。升降旋转组件用于在需要检修维护时将机械臂随机械臂吊架6起吊至第一镂空部101处，便于操作平台上的施工人员对机械臂进行检修。

同时，利用操作平台可加装其他设备，以实现各种扩展功能，如：加装水下声纳、行程传感器等，可实现探测挖掘系统的挖掘深度的功能。

优选的，平台框架1可采用方钢、工字钢等钢材焊接制成，平台框架1的尺寸可根据沉井的尺寸确定，平台框架1的外径略小于沉井的内径，确保平台框架1能稳定漂浮在沉井内，不发生漂移、倾翻，也不与平台框架1的内壁发生摩擦和挤压即可。走道板3可采用木板、钢板等制成，护栏4可采用钢管制成，护栏4的高度可根据施工需求调整。

所述的升降旋转组件包括支撑架501、升降器502、限位板503和转动机构；支撑架501安装在平台框架1的顶部中心，一对升降器502通过转动机构可转动式安装在支撑架501上，一对升降器502的输出端分别通过钢丝绳连接在机械臂吊架6上，使一对升降器502能通过转动机构随机械臂吊架6同步转动；若干块限位板503分别间隔设置在支撑架501内，使机械臂吊架6能通过若干块限位板503固定在支撑架501上。

优选的，升降器502可采用现有技术的卷扬机，卷扬机能对钢丝绳进行下放和收回，从而实现机械臂等挖掘系统的升降，此处不再赘述，卷扬机的规格可根据挖掘系统的重量确定。

一对升降器502通过对钢丝绳的下放控制满足机械臂的下沉，以保证机械臂的正常向下挖土工作，并通过对钢丝绳的收回控制满足机械臂的提升，使其提升至操作平台处并进行水上检修和维护操作。同时通过转动机构的设置满足一对升降器502和钢丝绳随机械臂的同步转动，避免一对升降器502的钢丝绳发生扭转而损坏机械臂的液压管路。限位板503的数量和形式可根据机械臂吊架6的结构及挖掘系统的重量确定，以保证机械臂吊架6能通过若干块等间距布置的限位板503稳定的挂置在支撑架501上，便于对机械臂进行检修、维护操作。

所述的转动机构包括环形轨道504和复合滚轮组505，环形轨道504设置在支撑架501的顶部，一对升降器502的底部分别通过若干组复合滚轮组505匹配安装在环形轨道504上，使一对升降器502能沿环形轨道504移动。

优选的，复合滚轮组505可采用底部开口的倒U形框架安装一对滚轮形成复合式滚轮，一对滚轮分别贴合在环形轨道504的内壁和外壁上，环形轨道504的截面可采用工字型，通过复合滚轮组505与环形轨道504的配合，限制滚轮的径向和轴向移动，保证一对升降器502通过滚轮沿环形轨道504的稳定移动，不脱轨、不晃动，一对升降器502在支撑架501上同步转动，从而满足机械臂工作过程中的转动要求。

所述的一对升降器502之间通过连接梁506固定连接，使一对升降器502沿环形轨道504同步移动。

优选的，连接梁506可对称设置两根，使一对升降器502之间形成刚性连接，确保一对升降器502能稳定的同步转动，从而确保一对升降器502与机械臂的转动同步性。

所述的环形轨道504为圆环形结构，连接梁506平行于环形轨道504的径向设置。

所述的支撑架501为中部形成有第二镂空部507的环形框架式结构，支撑架501的底部搭设在平台框架1的顶部且位于第一镂空部101的四周，第二镂空部507与第一镂空部101同心设置且相互连通。

在支撑架501的中部形成第二镂空部507，便于一对升降器502将机械臂吊架6和机械臂向上提升至第二镂空部507和第一镂空部101内，便于操作平台上的施工人员对机械臂进行检修、维护作业。

所述的平台框架1由若干个扇形框架依次拼接构成，使平台框架1形成圆环柱状框架结构。

平台框架1采用组装式结构，吊装、拆卸、运输方便，能根据沉井的尺寸制作，扇形框架可单独更换，保证整个平台框架1的使用寿命，且成本较低。优选的，可采用六个扇形框架拼接构成外径为7.6m、内径为2.6m的圆环柱状框架结构的平台框架1

所述的平台框架1的外立面上间隔设有若干个防撞件102，使平台框架1能通过若干个防撞件102与沉井内壁碰撞接触。

优选的，防撞件102可采用轮胎，可在平台框架1与沉井内壁之间形成碰撞缓冲，提高操作平台的使用安全性，也避免对平台框架1和沉井内壁造成破坏。

所述的浮筒2包括若干个单元浮筒，若干个单元浮筒分别间隔设置在平台框架1的扇形框架内。

单元浮筒的尺寸可根据扇形框架的尺寸确定，单元浮筒之间相互独立，即使其中一个单元浮筒破裂损坏，也不会影响整个操作平台的漂浮稳定性。

所述的护栏4包括若干组单元护栏，每组单元护栏均包括立杆401和横杆402；立杆401竖向安装在平台框架1的顶部，若干根立杆401沿平台框架1的边沿处间隔设置，横杆402设置在相邻两根立杆401之间。

优选的，立杆401和横杆402可采用钢管制成，通过螺栓连接，拆装方便，护栏4的高度、宽度可灵活调节，以保证护栏4的防护有效性。

请参见附图1和附图2，本发明在沉井挖土施工中的使用方法及其工作原理是：

平台框架1能通过浮筒2在水中获得的正浮力克服平台框架1自身重力和吊装机械臂吊架6的支撑力漂浮在沉井内的水面上，浮筒2的单元浮筒设置在平台框架1的扇形框架内，保证了整个操作平台的稳定性和浮力的均匀性。

走道板3铺设在平台框架1，用于为泥浆管道安装、机械臂检修维护等井内作业提供甲板式的操作平台，减少将设备提升至地面进行检修维护的不便，提高施工效率。同时通过护栏4提供周边防护，确保施工人员在操作平台上的施工安全性。

机械臂正常工作时，一对升降器502的输出端通过钢丝绳与机械臂吊架6连接，当机械臂向下一个作业区域移动时，一对升降器502输出端上的钢丝绳下放，随机械臂一起向下移动，不影响机械臂的正常工作。当机械臂停止向下移动时，一对升降器502输出端上的钢丝绳保持在收紧状态。

当机械臂在井下旋转工作时，一对升降器502会在收紧状态的钢丝绳的拉力下，通过复合滚轮组502沿支撑架501的环形轨道504做对应角度的旋转，一对升降器502通过连接梁506保持同步旋转，以防止钢丝绳扭转而损坏机械臂的液压管路。

当机械臂需要检修、维护时，一对升降器502的输出端收回下放的钢丝绳，将机械臂随机械臂吊架6从井底起吊至第一镂空部101和第二镂空部507处，利用限位板503固定机械臂吊架6，防止机械臂发生旋转或坠落，操作平台上的施工人员可对机械臂进行检修、维护等操作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：包括平台框架(1)、浮筒(2)、走道板(3)、护栏(4)和升降旋转组件；平台框架(1)呈圆柱形框架结构，且平台框架(1)的中部形成有第一镂空部(101)，浮筒(2)嵌装在平台框架(1)内，使平台框架(1)能通过浮筒(2)漂浮在沉井内；升降旋转组件设置在平台框架(1)的顶部中心，升降旋转组件的输出端贯穿第一镂空部(101)并与机械臂吊架(6)连接，使机械臂吊架(6)能通过升降旋转组件在沉井内升降；走道板(3)铺设在平台框架(1)的顶面上且位于升降旋转组件的四周，护栏(4)竖向设置在平台框架(1)的顶部边缘处，走道板(3)、护栏(4)和升降旋转组件之间形成操作平台。

2.根据权利要求1所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的升降旋转组件包括支撑架(501)、升降器(502)、限位板(503)和转动机构；支撑架(501)安装在平台框架(1)的顶部中心，一对升降器(502)通过转动机构可转动式安装在支撑架(501)上，一对升降器(502)的输出端分别通过钢丝绳连接在机械臂吊架(6)上，使一对升降器(502)能通过转动机构随机械臂吊架(6)同步转动；若干块限位板(503)分别间隔设置在支撑架(501)内，使机械臂吊架(6)能通过若干块限位板(503)固定在支撑架(501)上。

3.根据权利要求2所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的转动机构包括环形轨道(504)和复合滚轮组(505)，环形轨道(504)设置在支撑架(501)的顶部，一对升降器(502)的底部分别通过若干组复合滚轮组(505)匹配安装在环形轨道(504)上，使一对升降器(502)能沿环形轨道(504)移动。

4.根据权利要求3所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的一对升降器(502)之间通过连接梁(506)固定连接，使一对升降器(502)沿环形轨道(504)同步移动。

5.根据权利要求4所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的环形轨道(504)为圆环形结构，连接梁(506)平行于环形轨道(504)的径向设置。

6.根据权利要求2所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的支撑架(501)为中部形成有第二镂空部(507)的环形框架式结构，支撑架(501)的底部搭设在平台框架(1)的顶部且位于第一镂空部(101)的四周，第二镂空部(507)与第一镂空部(101)同心设置且相互连通。

7.根据权利要求1或6所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的平台框架(1)由若干个扇形框架依次拼接构成，使平台框架(1)形成圆环柱状框架结构。

8.根据权利要求7所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的平台框架(1)的外立面上间隔设有若干个防撞件(102)，使平台框架(1)能通过若干个防撞件(102)与沉井内壁碰撞接触。

9.根据权利要求1所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的浮筒(2)包括若干个单元浮筒，若干个单元浮筒分别间隔设置在平台框架(1)的扇形框架内。

10.根据权利要求1所述的沉井土体开挖设备的浮式操作平台，其特征是：所述的护栏(4)包括若干组单元护栏，每组单元护栏均包括立杆(401)和横杆(402)；立杆(401)竖向安装在平台框架(1)的顶部，若干根立杆(401)沿平台框架(1)的边沿处间隔设置，横杆(402)设置在相邻两根立杆(401)之间。

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