CN117386295A - 一种桥梁水下桩基施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下桩基施工装置技术领域，且公开了一种桥梁水下桩基施工装置及施工方法，包括外壳机构，所述外壳机构还包括有设备外壳，本发明通过上述组件的应用，用切割伸缩板与设备钻头排除泥层，在设备接触岩层时，设备钻头受阻，此时支撑弹簧受顶部齿轮柱的挤压，使齿轮柱沿着设备内壳的内壁向下滑动，此时内部固定侧板跟随齿轮柱向下移动，并带动拉扯线，使切割伸缩板产生收缩，使切割伸缩板整体收入设备内壳内部，此时随着齿轮柱的下降，粉碎板将沿着固定底板的内壁向下移动，在切割伸缩板完全进去设备内壳内部后，粉碎板将替代切割伸缩板的位置，对岩层进行切割，粉碎。

Description

一种桥梁水下桩基施工装置及施工方法

技术领域

本发明涉及水下桩基施工设备技术领域，具体为一种桥梁水下桩基施工装置及施工方法。

背景技术

在修建跨河跨海大桥工程的施工中，需要在水下进行灌装打孔，由于水中环境复杂，因此在钻孔前需要提前在水中立下钢护筒，然后使用钻头在钢护筒中打孔，在传统的施工方法中，为了更方便钢护筒的拆装，所使用的钢护筒的壁厚较薄，一般在10mm左右。但是当岩石硬度变大时，钻头对岩石作用力的增加，进而导致岩石对钢护筒内壁的作用力增加，若采用常规的钻头继续钻取，很容易造成钢护筒损坏。

水下岩层受水流的影响大致划分为三层，植物淤泥层、细沙层、岩石层，前面两层易加工，但所使用的钻头不适用岩石层，岩石层的钻头开凿淤泥层时有可能造成内部孔洞堵塞，针对以上问题，提出下列方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种桥梁水下桩基施工装置，包括外壳机构，外壳机构还包括有设备外壳，设备外壳的外壁处滑动连接有清理板，清理板的外壁处滑动连接有过滤网，该机构为后续机构提供安装位置，其在运转过程中起到稳定效果，抵消机构运转时产生的颤抖与振动，保证设备正常运行，避免出现颠簸等问题。

动力传输机构，动力传输机构包括转动连接在设备外壳上通孔内壁处的转动主柱，转动主柱的底部固定连接有排水扇，排水扇的底部固定连接有齿轮柱，齿轮柱的外壁处滑动连接有设备内壳；

收缩机构，收缩机构包括固定连接在设备内壳内壁底部的支撑弹簧，所有设备内壳的内壁处固定连接有内部支架，内部支架的内壁处转动连接有滑轮。

优选的，外壳机构还包括固定连接在过滤网外壁处的碎屑收集板，过滤网的底部固定连接有固定板，固定板远离过滤网的一端固定连接有支撑板，本发明内部设置有设备外壳、固定板、过滤网，通过支撑板与固定板的紧密贴合，从而增大了设备运转时的稳定性，有利于降低设备工作时产生的晃动。

优选的，外壳机构还包括固定连在支撑板底部的固定底板，固定底板的外壁处固定连接有切割环锯，固定底板的内壁处滑动连接有粉碎板，通过上述组件进行切割后，内部将产生大量的碎屑，在转动主柱转动过程中，将带动排水扇进行旋转，此时排水扇所产生的排力将水流从底部向上方移动，且在水流内产生一个向外的张力，另外，随着过滤网跟随切割环锯进行转动，将产生离心力使污水通过过滤网达到初级过滤的效果，其中部分较大碎屑将受清理板的挤压，使碎屑经过固定板之间的缝隙到达碎屑收集板内部，方便工作人员的回收，以及减少碎屑进入设备与基坑之间，增加设备的摩擦力，影响挖取效果。

优选的，外壳机构还包括开设在粉碎板外壁处的若干个流通槽，粉碎板的底部固定连接有侧面打击块，若干个流通槽的内壁处固定连接有粉碎装置，切割环锯在设备未发生变形时，先对岩石外壁进行切割，使岩石外壁产生一道裂缝，此时再通过侧面打击块从切缝侧面进行切割，通过改变岩石的受力方向，达到快速破碎石块的效果。

优选的，动力传输机构还包括转动连接在设备内壳内壁处的转动小柱，设备内壳的外壁处固定连接有若干个切割伸缩板，转动主柱远离粉碎板的一端固定连接有固定大板，通过上述组件的应用，用切割伸缩板排除泥层，在设备接触岩层时，设备内壳受阻，此时支撑弹簧受顶部齿轮柱的挤压，使齿轮柱沿着设备内壳的内壁向下滑动，此时齿轮柱向下移动，并拉扯内部伸缩板内部的线，使切割伸缩板产生收缩，使切割伸缩板整体收入设备内壳内部，此时随着齿轮柱的下降，粉碎板将沿着固定底板的内壁向下移动，在切割伸缩板完全进去设备内壳内部后，粉碎板将替代切割伸缩板的位置，对岩层进行切割，粉碎。

优选的，动力传输机构还包括转动连接在转动主柱外壁处的转动支架，转动支架远离固定大板的一端固定连接有固定小柱，固定小柱的底部与清理板的外壁固定连接，设备内壳远离齿轮柱的一端固定连接有设备钻头，为适用河底土壤的分层，避免淤泥层内的絮状物、水草以及各种植物根茎影响粉碎工序，造成设备内部组件的堵塞，在使用设备前将动力源安装在固定大板处，且固定小柱的顶部与动力源的外壳固定连接，此时固定大板驱动转动主柱进行转动，提供齿轮柱与设备内壳的转动，带动切割伸缩板将河床表层的淤泥层与水草类切割，其中设备钻头为设备提供钻孔中心点，避免设备出现钻孔错位的现象。

优选的，收缩机构还包括固定连接在切割伸缩板内壁处的拉扯线，拉扯线的外壁与滑轮的外壁滑动连接，拉扯线远离切割伸缩板的一端固定连接有固定侧板，固定侧板的外壁与齿轮柱的内壁固定连接，支撑弹簧的外壁处固定连接有支撑大板，支撑大板的外壁处固定连接有复位弹簧，复位弹簧远离支撑大板的一端与切割伸缩板的内壁固定连接，利用岩石硬度大，脆性高的特点，设计切割环锯与侧面打击块，其中切割环锯在设备未发生变形时，先对岩石外壁进行切割，使岩石外壁产生一道裂缝，此时再通过侧面打击块从切缝侧面进行切割，通过改变岩石的受力方向，达到快速破碎石块的效果，另外设备在完成岩石粉碎工序后，底部再次出现细沙或者淤泥层时，支撑弹簧将释放所挤压的机械动力，将齿轮柱向上移动，并通过复位弹簧回复切割伸缩板的原先位置，实现设备的自主切换功能。

一种桥梁水下桩基施工装置及施工方法，包括以下几个步骤：

S1：在使用设备前将动力源安装在固定大板处，且固定小柱的顶部与动力源的外壳固定连接；

S2：在设备接触岩层时，设备钻头受阻，此时支撑弹簧受顶部齿轮柱的挤压，使齿轮柱沿着设备内壳的内壁向下滑动，粉碎板将替代切割伸缩板的位置，对岩层进行切割，粉碎；

S3：排水扇所产生的排斥力将水流从底部向上方移动，且在水流内产生一个向外的张力，将碎屑排挤至过滤网的内壁。

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明为适用河底土壤的分层，避免淤泥层内的絮状物、水草以及各种植物根茎影响粉碎工序，造成设备内部组件的堵塞，在使用设备前将动力源安装在固定大板处，且固定小柱的顶部与动力源的外壳固定连接，此时固定大板驱动转动主柱进行转动，提供齿轮柱与设备内壳的转动，带动切割伸缩板将河床表层的淤泥层与水草类切割，其中设备钻头为设备提供钻孔中心点，避免设备出现钻孔错位的现象。

（2）本发明通过上述组件的应用，用切割伸缩板与设备钻头排除泥层，在设备接触岩层时，设备钻头受阻，此时支撑弹簧受顶部齿轮柱的挤压，使齿轮柱沿着设备内壳的内壁向下滑动，此时内部固定侧板跟随齿轮柱向下移动，并带动拉扯线，使切割伸缩板产生收缩，使切割伸缩板整体收入设备内壳内部，此时随着齿轮柱的下降，粉碎板将沿着固定底板的内壁向下移动，在切割伸缩板完全进去设备内壳内部后，粉碎板将替代切割伸缩板的位置，对岩层进行切割，粉碎。

（3）本发明利用岩石硬度大，脆性高的特点，设计切割环锯与侧面打击块，其中切割环锯在设备未发生变形时，先对岩石外壁进行切割，使岩石外壁产生一道裂缝，此时再通过侧面打击块从切缝侧面进行切割，通过改变岩石的受力方向，达到快速破碎石块的效果，另外设备在完成岩石粉碎工序后，底部再次出现细沙或者淤泥层时，支撑弹簧将释放所挤压的机械动力，将齿轮柱向上移动，并通过复位弹簧回复切割伸缩板的原先位置，实现设备的自主切换功能。

（4）本发明通过上述组件进行切割后，内部将产生大量的碎屑，在转动主柱转动过程中，将带动排水扇进行旋转，此时排水扇所产生的排斥开将水流从底部向上方移动，且在水流内产生一个向外的张力，另外，随着过滤网跟随切割环锯进行转动，将产生离心力使污水通过过滤网达到初级过滤的效果，其中部分较大碎屑将受清理板的挤压，使碎屑经过固定板之间的缝隙到达碎屑收集板内部，方便工作人员的回收，以及减少碎屑进入设备与基坑之间，增加设备的摩擦力，影响挖取效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构剖视示意图；

图2为本发明外壳机构剖视示意图；

图3为本发明粉碎板示意图；

图4为本发明动力传输机构示意图；

图5为本发明收缩机构剖视示意图；

图6为本发明图5中A的放大图；

图7为本发明收缩机构组件联动示意图；

图8为本发明工作流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

图中：1、外壳机构；101、设备外壳；102、清理板；103、过滤网；104、碎屑收集板；105、固定板；106、支撑板；107、固定底板；108、切割环锯；109、粉碎板；110、流通槽；111、侧面打击块；112、粉碎装置；2、动力传输机构；201、转动主柱；202、排水扇；203、齿轮柱；204、设备内壳；205、转动小柱；206、切割伸缩板；207、固定大板；208、转动支架；209、固定小柱；3、收缩机构；301、支撑弹簧；302、内部支架；303、滑轮；304、拉扯线；305、固定侧板；306、支撑大板；307、复位弹簧。

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，请参阅图1－图3，本发明为一种桥梁水下桩基施工装置，包括外壳机构1，外壳机构1还包括有设备外壳101，设备外壳101的外壁处滑动连接有清理板102，清理板102的外壁处滑动连接有过滤网103，该机构为后续机构提供安装位置，其在运转过程中起到稳定效果，抵消机构运转时产生的颤抖与振动，保证设备正常运行，避免出现颠簸等问题。

动力传输机构2，动力传输机构2包括转动连接在设备外壳101上通孔内壁处的转动主柱201，转动主柱201的底部固定连接有排水扇202，排水扇202的底部固定连接有齿轮柱203，齿轮柱203的外壁处滑动连接有设备内壳204；

收缩机构3，收缩机构3包括固定连接在设备内壳204内壁底部的支撑弹簧301，所设备内壳204的内壁处固定连接有内部支架302，内部支架302的内壁处转动连接有滑轮303。

外壳机构1还包括固定连接在过滤网103外壁处的碎屑收集板104，过滤网103的底部固定连接有固定板105，固定板105远离过滤网103的一端固定连接有支撑板106，本发明内部设置有设备外壳101、固定板105、过滤网103，通过支撑板106与固定板105的紧密贴合，从而增大了设备运转时的稳定性，有利于降低设备工作时产生的晃动，

外壳机构1还包括固定连在支撑板106底部的固定底板107，固定底板107的外壁处固定连接有切割环锯108，固定底板107的内壁处滑动连接有粉碎板109，通过上述组件进行切割后，内部将产生大量的碎屑，在转动主柱201转动过程中，将带动排水扇202进行旋转，此时排水扇202所产生的排斥开将水流从底部向上方移动，且在水流内产生一个向外的张力，另外，随着过滤网103跟随切割环锯108进行转动，将产生离心力使污水通过过滤网103达到初级过滤的效果，其中部分较大碎屑将受清理板102的挤压，使碎屑经过固定板105之间的缝隙到达碎屑收集板104内部，方便工作人员的回收，以及减少碎屑进入设备与基坑之间，增加设备的摩擦力，影响挖取效果。

外壳机构1还包括开设在粉碎板109外壁处的若干个流通槽110，粉碎板109的底部固定连接有侧面打击块111，若干个流通槽110的内壁处固定连接有粉碎装置112。

实施例二，请参阅图4－图8，本发明为一种桥梁水下桩基施工装置，在实例一的基础上，动力传输机构2还包括转动连接在设备内壳204内壁处的转动小柱205，设备内壳204的外壁处固定连接有若干个切割伸缩板206，转动主柱201远离粉碎板109的一端固定连接有固定大板207，通过上述组件的应用，用切割伸缩板206排除泥层，在设备接触岩层时，设备内壳204受阻，此时支撑弹簧301受顶部齿轮柱203的挤压，使齿轮柱203沿着设备内壳204的内壁向下滑动，此时齿轮柱203向下移动，并拉扯内部伸缩板206内部的线，使切割伸缩板206产生收缩，使切割伸缩板206整体收入设备内壳204内部，此时随着齿轮柱203的下降，粉碎板109将沿着固定底板107的内壁向下移动，在切割伸缩板206完全进去设备内壳204内部后，粉碎板109将替代切割伸缩板206的位置，对岩层进行切割，粉碎。

动力传输机构2还包括转动连接在转动主柱201外壁处的转动支架208，转动支架208远离固定大板207的一端固定连接有固定小柱209，固定小柱209的底部与清理板102的外壁固定连接，设备内壳204远离齿轮柱203的一端固定连接有设备钻头210，为适用河底土壤的分层，避免淤泥层内的絮状物、水草以及各种植物根茎影响粉碎工序，造成设备内部组件的堵塞，在使用设备前将动力源安装在固定大板207处，且固定小柱209的顶部与动力源的外壳固定连接，此时固定大板207驱动转动主柱201进行转动，提供齿轮柱203与设备内壳204的转动，带动切割伸缩板206将河床表层的淤泥层与水草类切割，其中设备钻头210为设备提供钻孔中心点，避免设备出现钻孔错位的现象。

收缩机构3还包括固定连接在切割伸缩板206内壁处的拉扯线304，拉扯线304的外壁与滑轮303的外壁滑动连接，拉扯线304远离切割伸缩板206的一端固定连接有固定侧板305，固定侧板305的外壁与齿轮柱203的内壁固定连接，支撑弹簧301的外壁处固定连接有支撑大板306，支撑大板306的外壁处固定连接有复位弹簧307，复位弹簧307远离支撑大板306的一端与切割伸缩板206的内壁固定连接，利用岩石硬度大，脆性高的特点，设计切割环锯108与侧面打击块111，其中切割环锯108在设备未发生变形时，先对岩石外壁进行切割，使岩石外壁产生一道裂缝，此时再通过侧面打击块111从切缝侧面进行切割，通过改变岩石的受力方向，达到快速破碎石块的效果，另外设备在完成岩石粉碎工序后，底部再次出现细沙或者淤泥层时，支撑弹簧301将释放所挤压的机械动力，将齿轮柱203向上移动，并通过复位弹簧307回复切割伸缩板206的原先位置，实现设备的自主切换功能。

该设备的加工方法，包括以下几个步骤：

S1：在使用设备前将动力源安装在固定大板207处，且固定小柱209的顶部与动力源的外壳固定连接；

S2：在设备接触岩层时，设备钻头210受阻，此时支撑弹簧301受顶部齿轮柱203的挤压，使齿轮柱203沿着设备内壳204的内壁向下滑动，粉碎板109将替代切割伸缩板206的位置，对岩层进行切割，粉碎；

S3：排水扇202所产生的排斥力将水流从底部向上方移动，且在水流内产生一个向外的张力，将碎屑排挤至过滤网103的内壁。

本实施例的一个具体应用为：在使用设备前将动力源安装在固定大板207处，且固定小柱209的顶部与动力源的外壳固定连接，此时固定大板207驱动转动主柱201进行转动，提供齿轮柱203与设备内壳204的转动，带动切割伸缩板206将河床表层的淤泥层与水草类切割，其中设备钻头210为设备提供钻孔中心点，避免设备出现钻孔错位的现象，在设备接触岩层时，设备钻头210受阻，此时支撑弹簧301受顶部齿轮柱203的挤压，使齿轮柱203沿着设备内壳204的内壁向下滑动，粉碎板109将替代切割伸缩板206的位置，对岩层进行切割，粉碎，利用岩石硬度大，脆性高的特点，设计切割环锯108与侧面打击块111，其中切割环锯108在设备未发生变形时，先对岩石外壁进行切割，使岩石外壁产生一道裂缝，此时再通过侧面打击块111从切缝侧面进行切割，通过改变岩石的受力方向，达到快速破碎石块的效果，另外设备在完成岩石粉碎工序后，底部再次出现细沙或者淤泥层时，支撑弹簧301将释放所挤压的机械动力，将齿轮柱203向上移动，并通过复位弹簧307回复切割伸缩板206的原先位置，实现设备的自主切换功能，进行切割后，内部将产生大量的碎屑，在转动主柱201转动过程中，将带动排水扇202进行旋转，此时排水扇202所产生的排斥开将水流从底部向上方移动，且在水流内产生一个向外的张力，另外，随着过滤网103跟随切割环锯108进行转动，将产生离心力使污水通过过滤网103达到初级过滤的效果，其中部分较大碎屑将受清理板102的挤压，使碎屑经过固定板105之间的缝隙到达碎屑收集板104内部，方便工作人员的回收，以及减少碎屑进入设备与基坑之间，增加设备的摩擦力，影响挖取效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种桥梁水下桩基施工装置，包括外壳机构（1），所述外壳机构（1）还包括有设备外壳（101），所述设备外壳（101）的外壁处滑动连接有清理板（102），所述清理板（102）的外壁处滑动连接有过滤网（103），其特征在于，还包括：

动力传输机构（2），所述动力传输机构（2）包括转动连接在设备外壳（101）上通孔内壁处的转动主柱（201），所述转动主柱（201）的底部固定连接有排水扇（202），所述排水扇（202）的底部固定连接有齿轮柱（203），所述齿轮柱（203）的外壁处滑动连接有设备内壳（204）；

收缩机构（3），所述收缩机构（3）包括固定连接在设备内壳（204）内壁底部的支撑弹簧（301），所述设备内壳（204）的内壁处固定连接有内部支架（302），所述内部支架（302）的内壁处转动连接有滑轮（303）。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述外壳机构（1）还包括固定连接在过滤网（103）外壁处的碎屑收集板（104），所述过滤网（103）的底部固定连接有固定板（105），所述固定板（105）远离过滤网（103）的一端固定连接有支撑板（106）。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述外壳机构（1）还包括固定连接在支撑板（106）底部的固定底板（107），所述固定底板（107）的外壁处固定连接有切割环锯（108），所述固定底板（107）的内壁处滑动连接有粉碎板（109）。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述外壳机构（1）还包括开设在粉碎板（109）外壁处的若干个流通槽（110），所述粉碎板（109）的底部固定连接有侧面打击块（111），若干个所述流通槽（110）的内壁处固定连接有粉碎装置（112）。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述动力传输机构（2）还包括转动连接在设备内壳（204）内壁处的转动小柱（205），所述设备内壳（204）的外壁处固定连接有若干个切割伸缩板（206），所述转动主柱（201）远离粉碎板（109）的一端固定连接有固定大板（207）。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述动力传输机构（2）还包括转动连接在转动主柱（201）外壁处的转动支架（208），所述转动支架（208）远离固定大板（207）的一端固定连接有固定小柱（209），所述固定小柱（209）的底部与清理板（102）的外壁固定连接，所述设备内壳（204）远离齿轮柱（203）的一端固定连接有设备钻头（210）。

7.根据权利要求6所述的一种桥梁水下桩基施工装置，其特征在于：所述收缩机构（3）还包括固定连接在切割伸缩板（206）内壁处的拉扯线（304），所述拉扯线（304）的外壁与滑轮（303）的外壁滑动连接，所述拉扯线（304）远离切割伸缩板（206）的一端固定连接有固定侧板（305），所述固定侧板（305）的外壁与齿轮柱（203）的内壁固定连接，所述支撑弹簧（301）的外壁处固定连接有支撑大板（306），所述支撑大板（306）的外壁处固定连接有复位弹簧（307），所述复位弹簧（307）远离支撑大板（306）的一端与切割伸缩板（206）的内壁固定连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的水下桩基施工装置，其特征在于，所述施工装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：在使用设备前将动力源安装在固定大板（207）处，且固定小柱（209）的顶部与动力源的外壳固定连接；

S2：在设备接触岩层时，设备钻头（210）受阻，此时支撑弹簧（301）受顶部齿轮柱（203）的挤压，使齿轮柱（203）沿着设备内壳（204）的内壁向下滑动，粉碎板（109）将替代切割伸缩板（206）的位置，对岩层进行切割，粉碎；

S3：排水扇（202）所产生的排斥开将水流从底部向上方移动，且在水流内产生一个向外的张力，将碎屑排挤至过滤网（103）的内壁。