CN117569318B - 水下抛石层的预制板桩引孔装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土层钻孔技术领域，尤其是涉及水下抛石层的预制板桩引孔装置及其施工方法，其包括支撑架，呈现弧形设置在堤脚的外侧，导向架，一端转动设置在堤坝的上端，另一端驱动连接在支撑架上，其中，导向架上滑动连接有升降架，所述升降架可被驱动源驱动升降；所述升降架上可拆的连接有注浆器，用于向抛石层的间隙中注入水泥砂浆；植筋器，用于在抛石层的间隙中插入连接筋；切割器，用于对抛石层进行贯穿切割，包括切割电机与锯片，且切割器通过旋转器与升降架连接；连接器，用于与连接筋进行连接；土层钻孔器，用于在抛石层下的土层上进行钻孔。本申请具有让板桩顺利穿越抛石层并插入至预定的土层深度的效果。

Description

水下抛石层的预制板桩引孔装置及其施工方法

技术领域

本申请涉及土层钻孔技术领域，尤其是涉及水下抛石层的预制板桩引孔装置及其施工方法。

背景技术

为了保护堤脚，防止水流淘刷会在堤脚处设置护脚工程，抛石层护脚是早年常见的一种护脚工程。如今，在对堤脚工程进行升级加固的工程中，需要先在堤脚处打入板桩形成隔档，再设置土工袋围堰，然后在围堰内进行堤脚施工。

针对上述中的相关技术，发明人认为抛石层的存在，会阻板桩插入至指定的土层深度，影响了施工效率。

发明内容

为了让板桩顺利穿越抛石层并插入至预定的土层深度，本申请提供一种水下抛石层的预制板桩引孔装置及其施工方法。

本申请的第一个技术目的在于提供一种水下抛石层的预制板桩引孔装置采用如下的技术方案：水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：包括

支撑架，呈现弧形设置在堤脚的外侧，

导向架，一端转动设置在堤坝的上端，另一端驱动连接在支撑架上，

其中，导向架上滑动连接有升降架，所述升降架可被驱动源驱动升降；

所述升降架上可拆的连接有

注浆器，用于向抛石层的间隙中注入水泥砂浆；

植筋器，用于在抛石层的间隙中插入连接筋；

切割器，用于对抛石层进行贯穿切割，包括切割电机与锯片，且切割器通过旋转器与升降架连接；

连接器，用于与连接筋进行连接；

土层钻孔器，用于在抛石层下的土层上进行钻孔。

通过采用上述技术方案，因为导向架可以移动，并且升降架能够在导向架上移动，所以升降架可以在支撑架包围内的区域移动，并且控制其上可拆卸连接的器件进行升降。

通过注浆器向抛石层内注入水泥砂浆，可以让抛石层中的碎石固结成为一体。在水泥砂浆还没有固结之前，利用植筋器将连接筋插入至碎石缝隙之间，等到水泥砂浆固结以后，连接筋即可稳固的与抛石层连接在一起。通过切割器将注入了水泥砂浆的抛石层进行贯穿切割成为若干个单元，且让每个抛石层单元均连接有连接筋，通过连接器与连接筋进行相连，然后控制升降架提升移动，即可将被切割下的抛石层单元清理出原本所在的抛石层，进而让抛石层下方的土层裸露。通过土层钻孔器在裸露出的土层进行钻进引孔施工，即可能够让板桩顺利的插入预定的土层深度而不受到抛石层中的碎石影响。

可选的：所述支撑架的上端设置有弧形的导向槽，所述导向架的一端转动连接有驱动轮，所述驱动轮位于导向槽中，所述驱动轮还连接有第一驱动电机。

通过采用上述技术方案，利用第一驱动电机将驱动轮驱动转动，从而让导向架远离堤坝的一端能够然后另一端转动。

可选的：所述导向架上沿着长度方向设置螺杆，所述螺杆穿过升降架，螺杆的一端连接有第二驱动电机。

通过采用上述技术方案，利用第二驱动电机驱动螺杆转动，即可驱动升降架沿着导向架移动。

可选的：所述连接筋包括主筋，所述主筋的外侧从一端到另一端分布有倒刺筋，主筋的一端设置有吊环，所述连接器为能够与吊环勾连的挂钩，所述植筋器包括有一个用于套接吊环的胶套。

通过采用上述技术方案，将吊环插接在胶套中，通过下降升降架，即可让连接筋插入至碎石缝隙中，当连接筋被卡接在碎石中时，通过上升升降架，胶套与连接筋分离，从而将连接筋顺利的插接在抛石层中。

可选的：所述升降架上还可拆卸连接有冲水器。

通过采用上述技术方案，利用冲水器可将碎石缝隙中的泥浆、沙土冲刷干净，从而让水泥砂浆能够更加饱满的填充在碎石缝隙中。

可选的：所述升降架上还可拆卸连接有吸水器，所述冲水器与吸水器同时连接于一块安装板，所述安装板与升降架可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，在冲水器对碎石缝隙进行冲洗时，吸水器将冲刷起来的泥浆、沙土吸走，避免泥浆、沙土回落至碎石缝隙中。

可选的：所述导向架连接有导向轮的一端还设置有限位块，所述支撑架部分位于导向轮与限位块之间。

通过采用上述技术方案，在土层钻孔器对抛石层中清理出来裸露土层进行钻进的时候，导向架连接有第一驱动电机的一端受到反作用力的影响，可能会向上移动，通过设置限位块可以避免该端部被顶起。

本申请的第二个技术目的在于提供一种水下抛石层的预制板桩引孔施工方法采用如下的技术方案可选的：包括如下步骤：

S1:将注浆器安装在升降架上；

S2:操作升降架下降，使得注浆器插入至碎石缝隙中，并且注入水泥砂浆；

S3：将注浆器更换为植筋器，并且将连接筋与植筋器进行连接，在水泥砂浆还未固结前操作升降架下降，从而将连接筋插入至碎石缝隙中；

S4：将植筋器更换为切割器，然后下降对抛石层进行切割为多块，并且让每块被切割后的抛石层单元至少连接有一根连接筋；

S5：将植筋器更换为连接器，通过下降升降架让连接器勾住吊环，然后即可对被切割后的抛石层单元进行提升转移，并且最终在抛石层上贯穿形成一道环形的引孔区；

S6：将连接器更换为土层钻孔器，在引孔区进行钻孔，从而实现板桩的引孔施工。

通过采用上述技术方案，可以先将抛石层中的碎石清理，然后再进行在裸露出来的土层中进行板桩的引孔施工。

可选的：S4包括如下的步骤：

S41:切割器保持在导向架的固定位置上；

S42:垂直下降对抛石层进行贯穿切割形成一道切割缝;

S43：驱动升降架上升；

S44：驱动导向架转动，然后驱动升降架下降让切割器在抛石层上切除出一道切割缝，且相邻的切割缝相互交错；

S45：重复以上的操作步骤，在抛石层上切割出一道由多条切割缝拼接形成的弧形缝隙；

S46：驱动升降架在导向架上移动，并且重复上述操作步骤，从而在抛石层上形成两道间隔平行的弧形缝隙；

S47：90°旋转切割器，然后依次将两条弧形缝隙之间的抛石层切割成为多块独立的抛石层单元。

通过采用上述技术方案，可将抛石层的一部分有秩序的分隔为若干个单元，从而方便将抛石层清理。

可选的S2中，先对碎石缝隙中的砂石、泥浆进行冲洗，然后再注入水泥砂浆。

附图说明

图1为本申请的整体结构示意图。

图2为本申请的升降架与导向架的结构示意图。

图3为本申请的冲水器、吸水器组件的结构示意图。

图4为本申请的注浆器组件结构示意图。

图5为本申请的植筋器组件结构示意图。

图6为本申请的连接器组件结构示意图。

图7为本申请的切割器组件结构示意图。

图8为本申请的引孔区的结构示意图。

图9为本申请的土层钻孔器结构示意图。

附图标记说明：

1、支撑架；2、导向架；3、升降架；4、堤坝；5、柱腿；6、弧形板；7、导向槽；8、转轴柱；9、驱动轮；10、第一驱动电机；11、螺杆；12、第二驱动电机；13、转动块；14、固定架体；15、活动架体；16、液压缸；17、冲水器；18、吸水器；19、注浆器；20、植筋器；21、切割器；22、连接器；23、土层钻孔器；24、安装板；25、固定板；26、高压水枪；27、高压水管；28、吸水头；29、吸水管；30、注浆头；31、注浆管；32、胶套；33、连接筋；34、主筋；35、倒刺筋；36、吊环；37、切割电机；38、锯片；39、旋转器；40、螺旋钻杆；41、旋转电机；42、抛石层；43、限位块。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

如图1所示，为本申请公开的水下抛石层的预制板桩引孔装置，包括支撑架1、导向架2以及滑动连接在导向架2上的升降架3，升降架3上设置有若干可拆卸的施工用的器件，通过上述施工用的器件可先对抛石层42进行清理，然后使得抛石层42下方的土层裸露出，从而方便进行板砖的引孔施工。

如图1所示，支撑架1呈现弧形设置在堤坝4的外侧，支撑架1包括插入至抛石层42中的柱腿5以及位于柱腿5上端的弧形板6，在弧形板6的上端还设置有弧形的导向槽7。

如图1、2所示，在堤坝4的上表面固定有转轴柱8，导向架2的一端与转轴柱8连接，另一端搭接在弧形板6的上表面。导向架2与弧形板6搭接的一端还转动连接有驱动轮9，驱动轮9则位于导向槽7中。驱动轮9还连接有固定在导向架2上的第一驱动电机10。第一驱动电机10为减速电机，在第一驱动电机10的驱动下驱动轮9会转动从而导向架2绕着转轴柱8转动，从而带动升降架3移动。导向架2可以为高强度的桁架或者型钢制成。

如图1、2所示，导向架2穿过升降架3，升降架3仅仅能够沿着导向架2滑动而不能转动。导向架2上沿着长度方向设置螺杆11，螺杆11穿过且与升降架3螺接，螺杆11的一端连接有第二驱动电机12，螺杆11的另一端转动连接在固定在导向架2上的转动块13上。利用第二驱动电机12驱动螺杆11转动，即可驱动升降架3沿着导向架2移动。

升降架3包括竖向设置的固定架体14和滑动连接在固定架体14上的活动架体15，固定架体14上连接有液压缸16，液压缸16的活塞杆与活动架体15连接。通过液压缸16驱动活塞杆伸缩即可驱动活动架体15进行升降。

如图2、3，动架体15上可拆卸的连接有冲水器17、吸水器18、注浆器19、植筋器20、切割器21、连接器22以及土层钻孔器23。上述的施工器件均连接有安装板24，在活动架体15上则固定有固定板25，将固定板25与安装板24通过螺栓紧固件连接，即可实现上述施工器件可拆卸的连接在升降架3上。

如图2、3所示，冲水器17与吸水器18连接于同一块安装板24。冲水器17包括固定在安装板24上的高压水枪26，高压水枪26则连接有高压水管27。吸水器18包括安装在安装板24上的金属管状的吸水头28，吸水头28则连接有吸水管29，吸水管29的另一端连接有吸水泵（图中未示出）。

驱动升降架3下降至目标位置，然后利用冲水器17冲出高压水可将碎石缝隙中的泥浆、沙土冲刷干净，在冲水器17对碎石缝隙进行冲洗时，吸水器18将冲刷起来的泥浆、沙土吸走，避免泥浆、沙土回落至碎石缝隙中,从而让水泥砂浆能够更加饱满的填充在碎石缝隙中。

如图4所示，注浆器19包括有金属管状的注浆头30以及连接注浆头30的注浆管31，注浆管31的另一端则连接有水泥砂浆源。在将碎石缝隙清理干净后，可通过将注浆器19安装在升降架3上，然后令驱动升降架3下降至目标位置，通过注浆器19向抛石层42内注入水泥砂浆，可以让抛石层42中的碎石固结成为一体。

如图5、6所示，植筋器20包括固定在安装板24上的胶套32，植筋器20用于将连接筋33插入至碎石的缝隙中。连接筋33包括主筋34，主筋34的外侧从一端到另一端分布有倒刺筋35，主筋34的一端固定有吊环36，连接器22为能够与吊环36勾连的挂钩。将吊环36以及主筋34插接在胶套32中，通过下降升降架3，在注入碎石缝隙中的水泥砂浆未固结时，在安装板24的顶压下即可让连接筋33插入至碎石缝隙中。因为倒刺筋35的存在，连接筋33在插入碎石缝隙的过程中，就有弹性的倒刺筋35会形变向主筋34靠近，使得连接筋33能够容易得插入到碎石缝隙中，但是当升降架3上升时，连接筋33会展开被卡接在碎石中时，通过上升升降架3，胶套32会与连接筋33分离，从而将连接筋33顺利的插接在抛石层42中。当水泥砂浆固结时，连接筋33即固定在抛石层42的碎石缝隙中。

如图7所示，用于对抛石层42进行贯穿切割，包括切割电机37与金属圆形锯片38，且切割器21通过旋转器39与升降架3连接，旋转器39为旋转电机41。通过控制升降架3的升降让切割器21将注入了水泥砂浆的抛石层42进行贯穿切割成为若干个单元，且让每个单元上均保持有至少一副连接筋33，连接器22为一个钩体，通过将连接筋33的吊环36与连接器22勾连，通过控制升降架3升降移动，即可将被切割下的抛石层42单元清理出原本所在的抛石层42，进而让抛石层42下方的土层裸露。

如图8所示，土层钻孔器23包括一个螺旋钻杆40以及与螺旋钻杆40连接的旋转电机41。通过土层钻孔器23在裸露出的土层进行钻进引孔施工，即可能够让板桩顺利的插入预定的土层深度而不受到抛石层42中的碎石影响。

如图2所示，导向架2连接有导向轮的一端还设置有限位块43，支撑架1部分位于导向轮与限位块43之间。在土层钻孔器23对抛石层42中清理出来裸露土层进行钻进的时候，导向架2连接有第一驱动电机10的一端受到反作用力的影响，可能会向上移动，通过设置限位块43可以避免该端部被顶起。

如图1-9所示，为本申请公开的水下抛石层的预制板桩引孔施工方法，包括如下的步骤：

首先，将冲水器17和吸水器18连接在升降架3上，然后利用冲水器17冲出高压水可将碎石缝隙中的泥浆、沙土冲刷干净，在冲水器17对碎石缝隙进行冲洗时，吸水器18将冲刷起来的泥浆、沙土吸走，避免泥浆、沙土回落至碎石缝隙中,从而将碎石缝隙清理干净。

S1:将注浆器19安装在升降架3上；

S2:操作升降架3下降，使得注浆器19插入至碎石缝隙中，并且注入水泥砂浆；

S3：将注浆器19更换为植筋器20，并且将连接筋33与植筋器20进行连接，在水泥砂浆还未固结前操作升降架3下降，从而将连接筋33插入至碎石缝隙中；

S4：

S41:切割器21保持在导向架2的固定位置上；

S42:垂直下降对抛石层42进行贯穿切割形成一道切割缝;

S43：驱动升降架3上升；

S44：驱动导向架2转动，然后驱动升降架3下降让切割器21在抛石层42上切除出一道切割缝，且相邻的切割缝相互交错；

S45：重复以上的操作步骤，在抛石层42上切割出一道由多条切割缝拼接形成的弧形缝隙；

S46：驱动升降架3在导向架2上移动，并且重复上述操作步骤，从而在抛石层42上形成两道间隔平行的弧形缝隙；

S47：90°旋转切割器21，然后依次将两条弧形缝隙之间的抛石层42切割成为多块独立的抛石层42单元，并且让每块被切割后的抛石层42单元至少连接有一根连接筋33；

S5：将植筋器20更换为连接器22，通过下降升降架3让连接器22勾住吊环36，然后即可对被切割后的抛石层42单元进行提升转移，并且最终在抛石层42上贯穿形成一道环形的引孔区；

S6：将连接器22更换为土层钻孔器23，在引孔区进行钻孔，从而实现板桩的引孔施工。

通过上述的施工步骤，可将抛石层42的一部分有秩序的分隔为若干个单元，从而方便将抛石层42清理，进而可利用土层钻孔器23对清理裸露出的土层进行引孔施工。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：包括

支撑架(1)，呈现弧形设置在堤脚的外侧，

导向架(2)，一端转动设置在堤坝(4)的上端，另一端驱动连接在支撑架(1)上，

其中，导向架(2)上滑动连接有升降架(3)，所述升降架(3)可被驱动源驱动升降；

所述升降架(3)上可拆的连接有

注浆器(19)，用于向抛石层(42)的间隙中注入水泥砂浆；

植筋器(20)，用于在抛石层(42)的间隙中插入连接筋(33)；

切割器(21)，用于对抛石层(42)进行贯穿切割，包括切割电机(37)与锯片(38)，且切割器(21)通过旋转器(39)与升降架(3)连接；

连接器(22)，用于与连接筋(33)进行连接；

土层钻孔器(23)，用于在抛石层(42)下的土层上进行钻孔。

2.根据权利要求1所述的水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：所述支撑架(1)的上端设置有弧形的导向槽(7)，所述导向架(2)的一端转动连接有驱动轮(9)，所述驱动轮(9)位于导向槽(7)中，所述驱动轮(9)还连接有第一驱动电机(10)。

3.根据权利要求1所述的水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：所述导向架(2)上沿着长度方向设置螺杆(11)，所述螺杆(11)穿过升降架(3)，螺杆(11)的一端连接有第二驱动电机(12)。

4.根据权利要求1所述的水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：所述连接筋(33)包括主筋(34)，所述主筋(34)的外侧从一端到另一端分布有倒刺筋(35)，主筋(34)的一端设置有吊环(36)，所述连接器(22)为能够与吊环(36)勾连的挂钩，所述植筋器(20)包括有一个用于套接吊环(36)的胶套(32)。

5.根据权利要求1所述的水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：所述升降架(3)上还可拆卸连接有冲水器(17)。

6.根据权利要求5所述的水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：所述升降架(3)上还可拆卸连接有吸水器(18)，所述冲水器(17)与吸水器(18)同时连接于一块安装板(24)，所述安装板(24)与升降架(3)可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的水下抛石层的预制板桩引孔装置，其特征在于：所述导向架(2)连接有导向轮的一端还设置有限位块(43)，所述支撑架(1)部分位于导向轮与限位块(43)之间。

8.利用权利要求4所述的水下抛石层的预制板桩引孔装置所实施的水下抛石层的预制板桩引孔施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1:将注浆器(19)安装在升降架(3)上；

S2:操作升降架(3)下降，使得注浆器(19)插入至碎石缝隙中，并且注入水泥砂浆；

S3：将注浆器(19)更换为植筋器(20)，并且将连接筋(33)与植筋器(20)进行连接，在水泥砂浆还未固结前操作升降架(3)下降，从而将连接筋(33)插入至碎石缝隙中；

S4：将植筋器(20)更换为切割器(21)，然后下降对抛石层(42)进行切割为多块，并且让每块被切割后的抛石层(42)单元至少连接有一根连接筋(33)；

S5：将植筋器(20)更换为连接器(22)，通过下降升降架(3)让连接器(22)勾住吊环(36)，然后即可对被切割后的抛石层(42)单元进行提升转移，并且最终在抛石层(42)上贯穿形成一道环形的引孔区；

S6：将连接器(22)更换为土层钻孔器(23)，在引孔区进行钻孔，从而实现板桩的引孔施工。

9.根据权利要求8所述的水下抛石层的预制板桩引孔施工方法，其特征在于：S4包括如下的步骤：

S41:切割器(21)保持在导向架(2)的固定位置上；

S42:垂直下降对抛石层(42)进行贯穿切割形成一道切割缝;

S43：驱动升降架(3)上升；

S44：驱动导向架(2)转动，然后驱动升降架(3)下降让切割器(21)在抛石层(42)上切除出一道切割缝，且相邻的切割缝相互交错；

S45：重复以上的操作步骤，在抛石层(42)上切割出一道由多条切割缝拼接形成的弧形缝隙；

S46：驱动升降架(3)在导向架(2)上移动，并且重复上述操作步骤，从而在抛石层(42)上形成两道间隔平行的弧形缝隙；

S47：90°旋转切割器(21)，然后依次将两条弧形缝隙之间的抛石层(42)切割成为多块独立的抛石层(42)单元。

10.根据权利要求9所述的水下抛石层的预制板桩引孔施工方法，其特征在于：S2中，先对碎石缝隙中的砂石、泥浆进行冲洗，然后再注入水泥砂浆。