CN218813706U - 一种浮力式水下钢管桩拔除设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钢管桩拔除技术领域，提供一种浮力式水下钢管桩拔除设备，包括抱箍件、单向锁止件、气囊、滑轮牵引组件以及充放气设备；抱箍件包括两个相扣合的抱箍片，用于箍在竖立的水下钢管桩的相对两侧；单向锁止件设置在抱箍片上，用于限制箍在水下钢管桩的相对两侧的抱箍片竖向向上移动，并允许抱箍片竖向向下移动；滑轮牵引组件包括定滑轮、动滑轮和拉力绳；定滑轮设置在水下钢管桩的顶端，动滑轮设置在抱箍件上，拉力绳的一端绕过定滑轮并与其连接，拉力绳的另一端绕过动滑轮并与气囊连接；充放气设备与气囊的充放气口连接。本实用新型无需进行下潜作业，危险性低，也无需使用大型装备，成本投入小。

Description

一种浮力式水下钢管桩拔除设备

技术领域

本实用新型属于钢管桩拔除技术领域，具体涉及一种浮力式水下钢管桩拔除设备。

背景技术

水上桥梁施工中，常使用钢管桩作为桩基、搭设临时作业平台、支架平台等。如：现浇梁支架平台桩基施工平台、墩柱施工平台等。桥梁建成后，为避免影响桥下航道通行，需拆除钢管桩。而受桥梁净空限制，在地面常用的“大吊车+震动锤”拆除钢管桩方案难以实施。针对此问题，现行做法是由潜水员携带专用设备，在水底切除钢管桩后，由船只拖运走钢管桩、水底以下钢管桩弃置。水下切除法存在的问题包括：(1)人工潜水作业危险性大；(2)水底残留的钢管桩随河床变化、水位，仍可能露出水底、威胁航道安全；(3)钢管桩弃置浪费资源。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有水下钢管桩切除方法存在的施工难度大、人工潜水作业危险性高、资源浪费等问题。

本实用新型提供一种浮力式水下钢管桩拔除设备，包括：

单向移动反力抱箍组件，包括抱箍件和单向锁止件；所述抱箍件包括两个相扣合的抱箍片，用于箍在竖立的水下钢管桩的相对两侧；所述单向锁止件设置在所述抱箍片上，用于限制箍在所述水下钢管桩的相对两侧的抱箍片竖向向上移动，并允许所述抱箍片竖向向下移动；

气囊，用于分布在所述水下钢管桩的周围，所述气囊具有充放气口；

滑轮牵引组件，包括定滑轮、动滑轮和拉力绳；所述定滑轮设置在所述水下钢管桩的顶端，所述动滑轮设置在所述抱箍件上，所述拉力绳的一端绕过所述定滑轮并与其连接，拉力绳的另一端绕过所述动滑轮并与所述气囊连接；以及

充放气设备，与所述气囊的充放气口连接，用于所述气囊的充气或放气。

进一步地，所述抱箍片上设置有横向通孔，所述单向锁止件设置在所述横向通孔内；所述单向锁止件包括轴杆和卡块，所述轴杆水平固定在所述横向通孔的内壁，所述卡块的下端与所述轴杆转动配合，所述卡块的正对所述水下钢管桩的内端面设置有凸出所述横向通孔的防滑齿。

进一步地，所述抱箍件还包括连接销和扣合块；两个所述抱箍片的相扣合的端面分别设置有至少一个扣合块，并通过所述扣合块相扣合连接；每个所述扣合块上设置有一个销孔，所述连接销穿插在所述销孔中。

进一步地，所述连接销的上端连接有脱困绳。

当施工过程中遇到故障需要中止时，可利用脱困绳带动连接销，使连接销从销孔中脱离，以便于抱箍件的两个抱箍片分离，从而使抱箍件脱离水下钢管桩，中止水下钢管桩的拔除作业。

进一步地，所述滑轮牵引组件还包括滑轮支架，所述滑轮支架设置在所述抱箍片的背对水下钢管桩的外端面，所述动滑轮设置在所述滑轮支架上。

进一步地，所述气囊的顶端设置有所述充放气口，所述气囊的底端与所述拉力绳连接。

进一步地，所述抱箍片为弧形钢片，每个所述抱箍片上沿其周向均匀间隔设置有多个所述单向锁止件。

进一步地，所述充放气设备包括气管、空压机、真空泵和阀门系统，所述空压机和所述真空泵通过所述气管与所述气囊的充放气口并联连通，所述阀门系统设置在所述气管上。

进一步地，所述浮力式水下钢管桩拔除设备还包括船体，所述空压机和所述真空泵设置在所述船体上。

进一步地，所述船体上还设置有起重设备。

本实用新型的有益效果是：通过单向移动反力抱箍组件箍在竖立的水下钢管桩上，并通过滑轮牵引组件连接气囊和抱箍件，利用气囊的浮力拖拽水下钢管桩上移，实现水下钢管桩的拔除，施工容易；且通过充放气设备可调节气囊的浮力，可实现气囊和单向移动反力抱箍组件的高度调节，无需进行下潜作业，危险性低，也无需使用大型装备，成本投入小；另外，通过气囊的分布数量以及气囊的充放气控制，可实现浮力调节从而适用于不同尺寸、不同深度的钢管桩的拔除，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型浮力式水下钢管桩拔除设备使用状态下的主视结构示意图。

图2为图1的单向移动反力抱箍组件的立体结构示意图。

图3为图2中一个单向锁止件的放大示意图。

图中，1-单向移动反力抱箍组件；1.1-抱箍片；1.1.1-横向通孔；1.1.2-轴杆；1.2-扣合块；1.3-连接销；1.4-卡块；1.5-滑轮支架；1.6-动滑轮；2-水下钢管桩；3-气囊；4-气管；5-拉力绳；6-脱困绳；7-定滑轮；8-空压机；9-真空泵；10-阀门系统；11-船体。

具体实施方式

以下结合附图1至附图3和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1、图2、图3所示的浮力式水下钢管桩拔除设备，包括单向移动反力抱箍组件1、气囊3、滑轮牵引组件、充放气设备以及船体11。

结合附图2所示，单向移动反力抱箍组件1，包括抱箍件和单向锁止件；抱箍件包括两个相扣合的抱箍片1.1，用于箍在竖立的水下钢管桩2的相对两侧；单向锁止件设置在抱箍片1.1上，用于限制箍在水下钢管桩2的相对两侧的抱箍片1.1竖向向上移动，并允许抱箍片1.1竖向向下移动。

即两个抱箍片1.1抱箍在水下钢管桩2上，在单向锁止件的作用下，抱箍件只能相对水下钢管桩2向下移动，而无法相对水下钢管桩2向上移动，从而在滑轮牵引组件和气囊3的配合作用下，提升抱箍件时，利用单向锁止件将抱箍件与水下钢管桩2锁死，抱箍件不会相对水下钢管桩2向上位移，使水下钢管桩2与抱箍件同步上移，实现水下钢管桩2的向上拔出。当水下钢管桩2向上拔出一定距离后，抱箍片1.1同步上升，为了更快的将水下钢管桩2拔出，需要下降抱箍片1.1的高度，而单向锁止件允许抱箍片1.1竖向向下移动。

气囊3用于分布在水下钢管桩2的周围，气囊3具有充放气口；通过气囊3的充放气口调节气囊3内部的气压大小。

滑轮牵引组件包括定滑轮7、动滑轮1.6和拉力绳5；定滑轮7设置在水下钢管桩2的顶端，动滑轮1.6设置在抱箍件上，拉力绳5的一端绕过定滑轮7并与其连接，拉力绳5的另一端绕过动滑轮1.6并与气囊3连接。通过拉动拉力绳5，可牵引水面的气囊3下沉至水面以下，也可在水面以上调节气囊3在水下的高度，而通过拉力绳5的作用，气囊3的浮力也可通过拉力绳5传递至抱箍件，实现抱箍件的上移。

气囊3的顶端设置有充放气口，气囊3的底端与拉力绳5连接。

充放气设备，与气囊3的充放气口连接，用于气囊3的充气或放气。充放气设备不仅可用于气囊3的充气，也可以用于气囊3的放气。

如图1所示，充放气设备包括气管4、空压机8、真空泵9和阀门系统10，空压机8和真空泵9通过气管4与气囊3的充放气口并联连通，阀门系统10设置在气管4上。阀门系统10包括多个控制阀门，气管4有多条，每条气管4上设置有一个阀门，通过每条气管4上的阀门的开闭程度，控制气流的通断。其中，空压机8启动后，连通空压机8和气囊3的控制阀门开启时，气囊3充气。真空泵9启动后，连通真空泵9和气囊3的控制阀门开启时，气囊3放气。另外，气囊3的充气和放气一般不同时进行，即连通空压机8和气囊3的控制阀门与连通真空泵9和气囊3的控制阀门择一的开启或闭合。

空压机8和真空泵9设置在船体11上。船体11上还设置有起重设备，利用起重设备将单向移动反力抱箍组件1吊装在水下钢管桩2的顶端，利用船体11，可实现在水面进行上述拔除设备各部件的安装和拆除，无需进行下潜作业，拆除后或安装前的上述拔除设备的各部件可放置在船体11上，随船体11的移动进行多个水下钢管桩2的拔除作业。另外，起重设备和船体11，也可用于托运被拔除的水下钢管桩2。

结合附图2、3所示，抱箍片1.1上设置有横向通孔1.1.1，单向锁止件设置在横向通孔1.1.1内；单向锁止件包括轴杆1.1.2和卡块1.4，轴杆1.1.2水平固定在横向通孔1.1.1的内壁，卡块1.4的下端与轴杆1.1.2转动配合，卡块1.4的正对水下钢管桩2的内端面设置有凸出横向通孔1.1.1的防滑齿。如图3所示，卡块1.4的竖向截面大体为长方形，在长方形的下端为圆形，该圆形区域对应轴杆1.1.2位置，该圆形区域未设置防滑齿，而卡块1.4的下端绕轴杆1.1.2朝外转动(卡块1.4的内端面朝远离水下钢管桩2的方向转动)，因此当卡块1.4转动至其下端抵接水下钢管桩2时，不存在防滑齿与其抵接，抱箍片1.1可相对水下钢管桩2向下移动。当卡块1.4的下端绕轴杆1.1.2朝内转动时(卡块1.4的内端面朝靠近水下钢管桩2的方向转动)，防滑齿与水下钢管桩2抵紧，抱箍片1.1无法相对水下钢管桩2向上移动。

在一些实施例中，轴杆1.1.2上设置有扭簧。利用扭簧的弹力使卡块1.4朝内倾斜。

在一些实施例中，单向锁止件还可以包括设置在卡块1.4的外端面的充气袋，充气袋一部分位于横向通孔1.1.1内，充气袋与抱箍件的外端面采用粘连的方式固定连接，充气袋设置有进出气口，并与充放气设备连通。充气袋充气膨胀后，挤压卡块1.4，使卡块1.4的内端面的防滑齿抵紧水下钢管桩2，多个卡块1.4实现对水下钢管桩2的夹持固定。当充气袋放气松弛后，卡块1.4不再具有对水下钢管桩2的夹持力。

抱箍件还包括连接销1.3和扣合块1.2；两个抱箍片1.1的相扣合的端面分别设置有至少一个扣合块1.2，并通过扣合块1.2相扣合连接；每个扣合块1.2上设置有一个销孔，连接销1.3穿插在销孔中。如图2所示，抱箍片1.1为弧形钢片，其弧长方向的一端设置有两个沿轴向保持间距的扣合块1.2，弧长方向的另一端设置有沿轴向保持间距的三个扣合块1.2，一个抱箍片1.1的两个扣合块1.2插入另一个抱箍片1.1的三个扣合块1.2之间的间隙中，且该两个抱箍片1.1的扣合的五个扣合块1.2上的销孔均轴向对齐，连接销1.3穿插在该五个扣合块1.2的销孔中。

连接销1.3的上端连接有脱困绳6。脱困绳6的一端与连接销1.3的上端绑扎，脱困绳6的另一端可放置或绑扎在船体11上。当施工过程中遇到故障需要中止时，可通过提拉脱困绳6以带动连接销1.3从销孔中脱离，以便于抱箍件的两个抱箍片1.1分离，从而使抱箍件脱离水下钢管桩2，中止水下钢管桩2的拔除作业。

滑轮牵引组件还包括滑轮支架1.5，滑轮支架1.5设置在抱箍片1.1的背对水下钢管桩2的外端面，动滑轮1.6设置在滑轮支架1.5上。每个抱箍片1.1上沿其周向均匀间隔设置有多个单向锁止件。单向锁止件与滑轮支架1.5可交替设置。如图2所示，滑轮支架1.5设置有四个，沿两个抱箍片1.1围合形成的圆环形结构的周向均匀间隔设置。每个抱箍片1.1上交替设置有两个滑轮支架1.5以及三个单向锁止件。

基于上述浮力式水下钢管桩2拔除设备，本实施例还提出一种浮力式水下钢管桩2拔除方法，包括以下步骤：

预制和组装单向移动反力抱箍组件1。单向移动反力抱箍组件1由两块半圆形的抱箍片1.1拼合而成，拼合后呈圆筒状，圆筒状的内径略大于待拔出的水下钢管桩2的直径10-20mm。以保证环抱水下钢管桩2时可顺利下放。

物资准备。提前准备船体11，并在船体11上安装小型起重设备、空压机8以及真空泵9。空压机8即空气压缩机，其最大排气压力应大于最深处静水压力。提前准备合适数量的气囊3，气囊3的具体数量根据拔除水下钢管桩2所需的上拔力计算。如，需要A吨上拔力，则对应需要A吨浮力，对应需要排水量A立方米的气囊3。安全系数按1.3考虑，则需总排水量为1.3*A立方米的气囊3，若所选气囊3每个体积为B，则需要的气囊3的数量C为1.3*A/B，其中的小数进一取整。气囊3的顶部还可设置安全阀，用于气囊3内部压力过大时排出多余气体，防止气囊3损毁。本实施例中的气囊3、定滑轮7、动滑轮1.6和拉力绳5的数量均一致。即每个气囊3对应一个定滑轮7、一个动滑轮1.6和一个拉力绳5。

将准备好的单向移动反力抱箍组件1、气囊3、滑轮牵引组件、充放气设备、起重设备搭载在船体11上，船体11移动至待拔除的水下钢管桩2附近。用起重设备吊装单向移动反力抱箍组件1至水下钢管桩2的正上方，需要说明的是，此时水下钢管桩2的上端处于水面以上，因此无需进行水下作业。当单向移动反力抱箍组件1处于水下钢管桩2的正上方后，缓慢下方单向移动反力抱箍组件1，使其套箍在水下钢管桩2上。在水下钢管桩2的上端，且位于单向移动反力抱箍组件1的上方，焊接多个定滑轮7，多个定滑轮7沿水下钢管桩2的周向等间距设置。将拉力绳5的一端固定在气囊3的下端，拉力绳5的另一端依次绕过动滑轮1.6和定滑轮7后，临时的绑在船体11上，当然，也可临时的绑扎在定滑轮7上。将气管4与气囊3连通，并将气管4与空压机8、真空泵9和阀门系统10连通。将脱困绳6连接在连接销1.3上。

操作阀门系统10，使气囊3仅与真空泵9连通，而不与空压机8连通，利用真空泵9对气囊3进行排气处理。

将套箍在水下钢管桩2上的单向移动反力抱箍组件1下放至水中，或利用起重设备送入水中，在重力作用下，单向移动反力抱箍组件1下沉至水底。同时，将气囊3、拉力绳5和脱困绳6抛入水中，回收拉力绳5，以将气囊3拖入水底，并将拉力绳5固定在定滑轮7上。待单向移动反力抱箍组件1和气囊3沉入水底后，驾驶船体11尽量远离该水下钢管桩2，避免气囊3上浮顶撞船体11。

利用充放气设备对气囊3进行充气处理，气囊3膨胀，排水体积逐渐增大，产生的浮力逐渐增大，直至浮力大于拔出水下钢管桩2所需的最大力，水下钢管桩2开始被拔出。随着水下钢管桩2的上拔，气囊3上浮，气囊3外静水压力小于气囊3内气压，则气囊3的安全阀开启，排出多余的空气，也可以利用充放气设备排出多余的空气，避免气囊3被涨破。当然，在一些实施例中，气囊3上设置有气压传感器，可用于监测气囊3内的气压，气压传感器通过无线信号传递至船体11上的主机，并通过主机的显示器显示。

气囊3浮出水面后，再次重复上述步骤：气囊3放气使其下沉，单向移动反力抱箍组件1下沉，使气囊3和单向移动反力抱箍组件1再次沉入水底，再对气囊3进行充气处理，依次循环，直至水下钢管桩2被完全拔出。

待水下钢管桩2被完全拔出后，利用船体11托运该被拔出的水下钢管桩2，此过程中，可利用起重设备将水下钢管桩2吊运在船体11上，并拆除单向移动反力抱箍组件1、气囊3、滑轮牵引组件等。船体11行驶至下一个待拔出的水下钢管桩2附近，再次采用上述方法，对该下一个水下钢管桩2进行拔除施工。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，同样也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，包括：

单向移动反力抱箍组件，包括抱箍件和单向锁止件；所述抱箍件包括两个相扣合的抱箍片，用于箍在竖立的水下钢管桩的相对两侧；所述单向锁止件设置在所述抱箍片上，用于限制箍在所述水下钢管桩的相对两侧的抱箍片竖向向上移动，并允许所述抱箍片竖向向下移动；

气囊，用于分布在所述水下钢管桩的周围，所述气囊具有充放气口；

滑轮牵引组件，包括定滑轮、动滑轮和拉力绳；所述定滑轮设置在所述水下钢管桩的顶端，所述动滑轮设置在所述抱箍件上，所述拉力绳的一端绕过所述定滑轮并与其连接，拉力绳的另一端绕过所述动滑轮并与所述气囊连接；以及

充放气设备，与所述气囊的充放气口连接，用于所述气囊的充气或放气。

2.根据权利要求1所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述抱箍片上设置有横向通孔，所述单向锁止件设置在所述横向通孔内；所述单向锁止件包括轴杆和卡块，所述轴杆水平固定在所述横向通孔的内壁，所述卡块的下端与所述轴杆转动配合，所述卡块的正对所述水下钢管桩的内端面设置有凸出所述横向通孔的防滑齿。

3.根据权利要求2所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述抱箍件还包括连接销和扣合块；两个所述抱箍片的相扣合的端面分别设置有至少一个扣合块，并通过所述扣合块相扣合连接；每个所述扣合块上设置有一个销孔，所述连接销穿插在所述销孔中。

4.根据权利要求3所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述连接销的上端连接有脱困绳。

5.根据权利要求1所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述滑轮牵引组件还包括滑轮支架，所述滑轮支架设置在所述抱箍片的背对水下钢管桩的外端面，所述动滑轮设置在所述滑轮支架上。

6.根据权利要求1所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述气囊的顶端设置有所述充放气口，所述气囊的底端与所述拉力绳连接。

7.根据权利要求1所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述抱箍片为弧形钢片，每个所述抱箍片上沿其周向均匀间隔设置有多个所述单向锁止件。

8.根据权利要求1所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述充放气设备包括气管、空压机、真空泵和阀门系统，所述空压机和所述真空泵通过所述气管与所述气囊的充放气口并联连通，所述阀门系统设置在所述气管上。

9.根据权利要求8所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述浮力式水下钢管桩拔除设备还包括船体，所述空压机和所述真空泵设置在所述船体上。

10.根据权利要求9所述的一种浮力式水下钢管桩拔除设备，其特征在于，所述船体上还设置有起重设备。

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