CN216787135U - 复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，包括水下混凝土浇筑平台、水下混凝土导管安装系统、水下混凝土浇筑定位装置和水下混凝土灌注振捣装置；水下混凝土浇筑平台包括一个水平的承托底座、多个垫木、导管架和圆形卡；水下混凝土导管安装系统包括导管提升装置和防阻塞装置；水下混凝土浇筑定位装置的传感器分别布置在导管外侧、重锤和卷扬机之间；水下混凝土灌注振捣装置的振动电机位于导管架上。本实用新型的有益效果是：整体水下混凝土施工平台结构合理，易操作。导管架上侧圆形卡口可调整间距提供导管下放、提升、固定的操作空间，提高后续水下混凝土灌注过程中操作的简易性，提高整体水下混凝土灌注质量。

Description

复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构

技术领域

本实用新型属于建筑施工技术领域，具体涉及一种复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构。

背景技术

钻孔灌注桩是大型建筑和桥梁建设上常用的一种深基础形式。近年来我国在建设领域高速发展，桥梁跨径不断增大，建筑高度越来越高。钻孔灌注桩的长度也越来越长，直径增大。受我国复杂地质情况的影响，在进行桩基础施工时，常常遇见地下水较为丰富，钻孔处地质多为粉沙、细沙、中粗沙及沙砾层等易坍孔地层，其渗透系数较大，施工中存在大量涌水、涌砂的可能，这给桩基施工带来了诸多复杂因素。

施工中遇到类似地质条件时，通常需采用水下混凝土灌注的方式。常见的水下混凝土灌注施工过程中会存在以下问题：首批混凝土封底失败、钢筋笼上浮、导管进水、卡管、埋管、施工中出现坍孔、导管提升速度引起断桩、桩身自密实导致上部桩密实度差强度低等。增加了施工成本、周期。

因此，目前亟需寻求一种结构合理，安装稳固且质量高的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构显得十分重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构。

这种复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，包括水下混凝土浇筑平台、水下混凝土导管安装系统、水下混凝土浇筑定位装置和水下混凝土灌注振捣装置，其中：

水下混凝土浇筑平台包括一个水平的承托底座、多个垫木、一个导管架和一个圆形卡；承托底座下部通过多个垫木设置在地面上，导管架安装在承托底座上，导管架上竖直安装有可调节间距的圆形卡；

水下混凝土导管安装系统包括导管提升装置和防阻塞装置；导管提升装置的导管位于可变间距的圆形卡处，卷扬机通过钢丝绳和滑轮与导管相连；防阻塞装置位于导管架上；

水下混凝土浇筑定位装置的传感器分别布置在导管外侧、重锤和卷扬机之间，传感器连接至数据采集装置；

水下混凝土灌注振捣装置的振动电机位于导管架上，振动电机连接振捣棒身和振捣棒头。

作为优选：所述的导管提升装置包括导管、料斗、一台卷扬机、钢丝绳、滑轮和桅杆；导管上方设有料斗；导管的段与段之间设有沟槽状的连接结构和防脱落结构；滑轮设置于桅杆上与承托底座连接；防阻塞装置通过膨胀螺栓安装在导管架上方。

作为优选：所述的水下混凝土浇筑定位装置包括卷扬机、滑轮、滑轮支座、多个传感器、重锤和数据采集装置；所述的滑轮通过滑轮支座布置在承托底座上，滑轮分别与重锤和卷扬机连接；所述的传感器一部分布置在导管外侧并一定间距竖向排列，另一部分布置在重锤和卷扬机之间。

作为优选：所述的水下混凝土灌注振捣装置包括振捣棒头、振捣棒身和振动电机；振动电机设置在拆除圆形卡的导管架上，振动电机通过承托底座的孔洞下方连接振捣棒身和振捣棒头。

作为优选：所述的可调间距的圆形卡由对称的两部分单元件组成；所述的单元件包括齿条、齿轮、旋钮、螺栓和钢圈，两齿条上下排列，水平布置在导管架上，旋钮连接齿轮，齿轮连接齿条，钢圈与下侧的齿条通过螺栓连接。

作为优选：所述连接结构设在两导管段的对接端；导管一侧对接端沿截面设有窄凹槽和宽凹槽，另一侧对接端沿截面设有凸槽；导管连接时凸槽与宽凹槽一一对应，旋转导管段使凸槽位置与窄凹槽对应。

作为优选：所述的防脱落结构由内而外依次包括橡胶圈、内套筒和外套筒，防脱落结构布置在连接结构外侧；所述的内套筒和外套筒由各自半圆套筒拼装成圆形套筒，其中外套筒通过螺栓连接；所述内套筒截面为类工字形的两端宽、中部窄的截面；外套筒高度与内套筒腹板高度一致，外套筒嵌入内套筒腹板处，内套筒内与橡胶圈相接。

作为优选：所述的防阻塞装置包括钢支架、弹簧、振动环、支架横梁、工字钢和膨胀螺栓；所述的钢支架通过膨胀螺栓接于导管架正上方，支架横梁、钢支架与工字钢构成桁架结构；所述的振动环安装于支架横梁处，振动环上设有振动器，振动环连接钢环；所述的振动环与四个不同水平方向的弹簧固定连接，弹簧另一端固定连接于钢支架内侧。

本实用新型的有益效果是：

(1)整体水下混凝土施工平台结构合理，易操作。导管架上侧圆形卡口可调整间距提供导管下放、提升、固定的操作空间，提高后续水下混凝土灌注过程中操作的简易性，提高整体水下混凝土灌注质量。

(2)导管对接段连接结构采用宽窄凹槽和凸槽的结构，通过旋转对接，在实际施工中对接方便，在保证导管接头抗拉能力的情况下方便操作；导管连接结构外侧设置橡胶圈及两个套筒，通过变截面的内套筒形成互相约束的防脱落装置，结合橡胶圈提高导管接头处水密承压、接头抗拉的性能；防阻塞装置通过振动达到抖动导管的效果，改善导管阻塞问题，提高水下混凝土灌注的质量。

(3)导管外侧设置传感器，水下混凝土灌注过程中待混凝土灌注高度高过传感器，会引起压力变化，以此反映导管在水下混凝土灌注过程中的埋深；水下混凝土灌注高度达到重锤处时，连接于重锤线上的传感器反馈出力的变化，以此确定混凝土的灌注高度，避免依赖感觉的人工重锤测量。此外结合导管传感器，更精确的反馈水下混凝土灌注的高度，指导灌注过程中导管提升速度。

附图说明

图1是施工平台示意图。

图2是施工平台俯视图。

图3是水下混凝土导管安装系统示意图。

图4是水下混凝土灌注振捣装置示意图。

图5是圆形卡示意图，其中图5(a)为圆形卡侧视图，图5(b)为圆形卡单元件平面图。

图6是导管连接装置示意图，其中图6(a)为凹槽端示意图，图6(b)为凸槽端示意图。

图7是导管防脱落装置示意图。

图8是水下混凝土浇筑定位装置示意图。

图9是防阻塞装置布置图。

图10是防阻塞装置示意图，其中图10(a)为防阻塞装置正视图，图10(b)为防阻塞装置俯视图。

附图标记说明：1-承托底座、2-垫木、3-导管架、4-圆形卡、5-导管、6-料斗、7-卷扬机、8-钢丝绳、9-滑轮、10-桅杆、11-滑轮支座、12-传感器、13-重锤、14-数据采集装置、 15-振捣棒头、16-振捣棒身、17-振动电机、18-齿条、19-齿轮、20-旋钮、21-螺栓、22-钢圈、23-对接端、24-连接结构、25-防脱落结构、26-导管段、27-窄凹槽、28-宽凹槽、29- 凸槽、30-内套筒、31-外套筒、32-橡胶圈、33-防阻塞装置、34-钢支架、35-弹簧、36-振动环、37-振动器、38-支架横梁、39-工字钢、40-膨胀螺栓、41-钢环、42-钢筋笼。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

作为一种实施例，所述复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，包括水下混凝土浇筑平台、水下混凝土导管安装系统、水下混凝土浇筑定位装置、水下混凝土灌注振捣装置。

如图1、图2所示，水下混凝土浇筑平台包括一个水平的承托底座1、多个垫木2、一个导管架3、一个圆形卡4、料斗6。承托底座1下部通过多个垫木2，设置在地面上，导管架 3安装在承托底座上1，导管架3上竖直安装有可调节间距的圆形卡4；

如图3所示，水下混凝土导管安装系统包括圆形卡4、连接结构24、导管提升装置、防脱落结构25、防阻塞装置33。导管提升装置包括导管5、料斗6、一台卷扬机7、钢丝绳8、滑轮9、桅杆10。所述的导管5在可变间距的圆形卡4处固定、安装、拆除和调整高度。导管5段与段之间有沟槽状的连接结构24和防脱落结构25。卷扬机7通过钢丝绳8、滑轮9与导管5相连，构成导管提升装置。滑轮9设置于桅杆10上与承托底座1连接。防阻塞装置 33启用时以导管架3为平台，采用膨胀螺栓40安装在导管架3上方；

如图8所示，水下混凝土浇筑定位装置包括卷扬机7、滑轮9、滑轮支座11、多个传感器12、重锤13、数据采集装置14。所述的滑轮9通过滑轮支座11布置在承托底座1上，滑轮9分别与重锤13、卷扬机7连接达到提升重锤的作用。所述的传感器12一部分布置在导管5外侧，一定间距竖向排列，一部分布置在重锤13和卷扬机7之间，上传给数据采集装置 14组成水下混凝土浇筑定位装置。

如图4所示，水下混凝土灌注振捣装置包括振捣棒头15、振捣棒身16、振动电机17。振动电机17设置在拆除圆形卡4的导管架3上，通过承托底座1的孔洞下方连接振捣棒身 16和振捣棒头15。

水下混凝土浇筑平台的承托底座1和导管架3依据桩孔大小设有通孔提供操作空间。

如图5所示，可调间距的圆形卡4由对称的两部分单元件组成。所述的单元件包括齿条 18、齿轮19、旋钮20、螺栓21、钢圈22。两齿条18上下排列，水平布置在导管架3上，旋钮20连接齿轮19，齿轮19连接齿条18，旋转旋钮20带动齿轮19，可改变两个单元件半圆的钢圈22的间距，钢圈22与下侧的齿条19通过螺栓21连接。

如图6所示，导管的连接结构24体现在两导管段26的对接端23。导管一侧对接端沿截面设有窄凹槽27和宽凹槽28，另一侧对接端沿截面设有凸槽29。导管5连接时凸槽29与宽凹槽28一一对应，旋转导管段26使凸槽29位置与窄凹槽27对应，达到连接效果。

如图7所示，导管的防脱落结构25包括内套筒30、外套筒31、橡胶圈32。橡胶圈32、内套筒30、外套筒31，防脱落结构25布置在连接结构24外侧，由内而外布置。所述的内套筒30、外套筒31由各自半圆套筒拼装成圆形套筒，其中外套筒32通过螺栓21连接。

所述内套筒30截面为类工字形的两端宽，中部窄的截面。外套筒31高度与内套筒30腹板高度一致，外套筒31嵌入内套筒30腹板处，内套筒30内与橡胶圈32相接，套于连接结构外侧构成整个防脱落结构，通过螺栓21限制套筒水平方向位移，通过内外套筒和连接端头的相互作用达到防脱落的效果。

如图9所示导管的防阻塞装置33包括钢支架34、弹簧35、振动环36、支架横梁38、工字钢39、膨胀螺栓40。防阻塞装置33的钢支架34通过膨胀螺栓接于导管架3正上方，支架横梁38、钢支架34与工字钢39构成桁架结构。防阻塞装置33中的振动环36安装于支架横梁38处，振动环36上设有振动器37，振动环36连接钢环41。所述振动环36由振动器37 提供动力，带动钢环41振动，达到导管抖动的效果，解决导管阻塞问题。振动环36与四个不同水平方向的弹簧35固定连接，弹簧另一端固定连接于钢支架34内侧，通过弹簧35减少振动环36振动对钢支架34及整个施工平台的影响。

Claims (8)

1.复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：包括水下混凝土浇筑平台、水下混凝土导管安装系统、水下混凝土浇筑定位装置和水下混凝土灌注振捣装置，其中：

水下混凝土浇筑平台包括一个水平的承托底座(1)、多个垫木(2)、一个导管架(3)和一个圆形卡(4)；承托底座(1)下部通过多个垫木(2)设置在地面上，导管架(3)安装在承托底座(1)上，导管架(3)上竖直安装有可调节间距的圆形卡(4)；

水下混凝土导管安装系统包括导管提升装置和防阻塞装置(33)；导管提升装置的导管(5)位于可变间距的圆形卡(4)处，卷扬机(7)通过钢丝绳(8)和滑轮(9)与导管(5)相连；防阻塞装置(33)位于导管架(3)上；

水下混凝土浇筑定位装置的传感器(12)分别布置在导管(5)外侧、重锤(13)和卷扬机(7)之间，传感器(12)连接至数据采集装置(14)；

水下混凝土灌注振捣装置的振动电机(17)位于导管架(3)上，振动电机(17)连接振捣棒身(16)和振捣棒头(15)。

2.根据权利要求1所述的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：所述的导管提升装置包括导管(5)、料斗(6)、一台卷扬机(7)、钢丝绳(8)、滑轮(9)和桅杆(10)；导管(5)上方设有料斗(6)；导管(5)的段与段之间设有沟槽状的连接结构(24)和防脱落结构(25)；滑轮(9)设置于桅杆(10)上与承托底座(1)连接；防阻塞装置(33)通过膨胀螺栓(40)安装在导管架(3)上方。

3.根据权利要求1所述的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：所述的水下混凝土浇筑定位装置包括卷扬机(7)、滑轮(9)、滑轮支座(11)、多个传感器(12)、重锤(13)和数据采集装置(14)；所述的滑轮(9)通过滑轮支座(11)布置在承托底座(1)上，滑轮(9)分别与重锤(13)和卷扬机(7)连接；所述的传感器(12)一部分布置在导管(5)外侧并一定间距竖向排列，另一部分布置在重锤(13)和卷扬机(7)之间。

4.根据权利要求1所述的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：所述的水下混凝土灌注振捣装置包括振捣棒头(15)、振捣棒身(16)和振动电机(17)；振动电机(17)设置在拆除圆形卡(4)的导管架(3)上，振动电机(17)通过承托底座(1)的孔洞下方连接振捣棒身(16)和振捣棒头(15)。

5.根据权利要求1所述的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：所述的可调节间距的圆形卡(4)由对称的两部分单元件组成；所述的单元件包括齿条(18)、齿轮(19)、旋钮(20)、螺栓(21)和钢圈(22)，两齿条(18)上下排列，水平布置在导管架(3)上，旋钮(20)连接齿轮(19)，齿轮(19)连接齿条(18)，钢圈(22)与下侧的齿条(18)通过螺栓(21)连接。

6.根据权利要求2所述的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：所述连接结构(24)设在两导管段(26)的对接端(23)；导管一侧对接端沿截面设有窄凹槽(27)和宽凹槽(28)，另一侧对接端沿截面设有凸槽(29)；导管(5)连接时凸槽(29)与宽凹槽(28)一一对应，旋转导管段(26)使凸槽(29)位置与窄凹槽(27)对应。

7.根据权利要求2所述的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：所述的防脱落结构(25)由内而外依次包括橡胶圈(32)、内套筒(30)和外套筒(31)，防脱落结构(25)布置在连接结构(24)外侧；所述的内套筒(30)和外套筒(31)由各自半圆套筒拼装成圆形套筒，其中外套筒(31)通过螺栓(21)连接；所述内套筒(30)截面为类工字形的两端宽、中部窄的截面；外套筒(31)高度与内套筒(30)腹板高度一致，外套筒(31)嵌入内套筒(30)腹板处，内套筒(30)内与橡胶圈(32)相接。

8.根据权利要求2所述的复杂交互粉细砂层超长大直径桩基水下混凝土施工结构，其特征在于：所述的防阻塞装置(33)包括钢支架(34)、弹簧(35)、振动环(36)、支架横梁(38)、工字钢(39)和膨胀螺栓(40)；所述的钢支架(34)通过膨胀螺栓(40)接于导管架(3)正上方，支架横梁(38)、钢支架(34)与工字钢(39)构成桁架结构；所述的振动环(36)安装于支架横梁(38)处，振动环(36)上设有振动器(37)，振动环(36)连接钢环(41)；所述的振动环(36)与四个不同水平方向的弹簧(35)固定连接，弹簧另一端固定连接于钢支架(34)内侧。

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