一种破除水下老粘土的冲泥器及其施工方法

摘要

本发明公开了一种破除水下老粘土的冲泥器，包括与空压机连接的喷气管和与高压水泵连接的喷水管，喷水管设置于喷气管内，喷气管顶部与喷水管侧壁贴合密封；喷水管外壁与喷气管内壁之间存在间隙；喷气管侧壁和底部设有多个喷气头，喷气头与喷气管连通，喷水管侧壁和底部设有多个喷水头，喷水头与喷水管连通，喷水头设置于喷气头内，且喷水头外壁与喷气头内壁之间存在间隙。利用两种型号的无缝钢管做成双层喷管，钢管之间上端封口，一侧设置进气管(无缝钢管，与双层钢管成45°夹角)。双层钢管设计为内管通水，外管通气，该冲泥器的发明，打破了常规气、水分离的做法，显著提高了冲泥效果，冲泥半径大，操作方便，为工程建设顺利开展打好了基础。

说明书

技术领域

本发明涉及冲泥器技术领域，具体地指一种破除水下老粘土的冲泥器 及其施工方法。

背景技术

老粘土呈黄褐色、褐黄色、褐红色、红褐色等，含铁锰质结核及高岭 土条纹，是一种在深水中难以清理出的特密实土质。目前的大型工程建设 中，钢围堰下沉、水上沉井基础的下沉以及围堰内的吸泥清理等，有时会 遇到水下基坑底部为老粘土的情形。在水下清泥的过程中，通常采用机械 开挖及空气吸泥两种方式，机械开挖方式采用梅花抓斗开挖，但是开挖后 的河床不平整；水下吸泥采用空压机结合高压水泵进行吸泥，原理是利用 高压冲水的方式将底部土层冲散，而老粘土被高压水冲击后，松散的速度 非常慢，且呈现出一个个的孔洞，孔洞变多以后，孔与孔之间的土体会成 块脱落，难以清理出水面，吸泥效率非常低。因此，水下老粘土的破除清 理，成为国内外当前施工生产中的一个重大的技术难题。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种破除水下老 粘土的冲泥器及其施工方法，采用高压水和高压空气结合的方式冲击老粘 土，有效改善了冲泥效果，提高了吸泥效率。

为实现此目的，本发明所设计的破除水下老粘土的冲泥器，包括与空 压机连接的喷气管和与高压水泵连接的喷水管，所述喷水管设置于喷气管 内，所述喷气管的顶部与喷水管的侧壁贴合密封；所述喷水管的外壁与喷 气管的内壁之间存在间隙；所述喷气管的侧壁和底部设有多个喷气头，所 述喷气头与喷气管连通，所述喷水管的侧壁和底部设有多个喷水头，所述 喷水头与喷水管连通，所述喷水头设置于喷气头内，且喷水头的外壁与喷 气头的内壁之间存在间隙。

进一步的，所述喷气管的上部和下部分别设有两个喷气头，所述喷气 头的前端部为喷气口，所述喷气头的轴线与喷气管的轴线垂直；所述喷水 管的上部和下部分别设有两个喷水头，所述喷水头的前端部为喷水口，所 述喷水头的轴线与喷水管的轴线垂直。

进一步的，所述喷气管上部的两个喷气头的轴线夹角为180°，所述喷 气管下部的两个喷气头的轴线夹角也为180°；所述喷水管上部的两个喷水 头的轴线夹角为180°，所述喷水管下部的两个喷水头的轴线夹角也为 180°。

进一步的，所述喷气管上部的喷气头的轴线与喷气管下部的喷气头的 轴线垂直；所述喷水管上部的喷水头的轴线与喷水管下部的喷水头的轴线 垂直。

进一步的，所述喷气管上部的两个喷气头的轴线位于同一直线上，所 述喷气管下部的两个喷气头的轴线也位于同一直线上；所述喷水管上部的 两个喷水头的轴线位于同一直线上，所述喷水管下部的两个喷水头的轴线 也位于同一直线上。

进一步的，所述喷气管的底部设有一个喷气头，该喷气头的底端为喷 气口；所述喷水管的底部设有一个喷水头，该喷水头的底端为喷水口；所 述喷气管底部的喷气头的轴线和喷水管底部的喷水头的轴线位于同一直线 上。

进一步的，所述喷气头的周向表面均匀间隔开有螺纹孔。

进一步的，所述喷气头的周向表面至少开有三个螺纹孔。

进一步的，所述喷气管的上部连通有进气管，所述进气管位于喷气管 上部的喷气头的上方。

一种基于上述所述的破除水下老粘土的冲泥器的施工方法，包括以下 步骤：

(1)、喷水管顶部连接高压水泵，进气管连接空压机，通过控制绳将 冲泥器置入水中与河床接触；

(2)、高压水泵和空压机同时通电，高压水和高压空气结合冲击老粘 土；转动控制绳，使冲泥器的冲泥面形成一圆面；

(3)、待冲泥面的半径达到5m左右时，操作控制绳使冲泥器移动，直 至冲泥器的冲泥范围覆盖整个水下待挖面。

本发明的有益效果是：利用两种型号的无缝钢管做成双层喷管，钢管 之间上端封口，一侧设置进气管(无缝钢管，与双层钢管成45°夹角)。双 层钢管设计为内管通水，外管通气，该冲泥器的发明，打破了常规气、水 分离的做法，显著提高了冲泥效果，冲泥半径大，操作方便，为工程建设 顺利开展打好了基础。

附图说明

图1为本发明中冲泥器的主视图；

图2为本发明中冲泥器的侧视图；

图3为本发明中冲泥器侧部的喷头结构示意图；

图4为本发明中冲泥器底部的喷头结构示意图；

其中，1—喷气管，2—喷水管，3—喷气头，4—喷水头，5—螺纹孔， 6—进气管。

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的详细说明。

如图1—4所示的破除水下老粘土的冲泥器，包括与空压机连接的喷气 管1和与高压水泵连接的喷水管2，喷水管2设置于喷气管1内，喷气管1 的顶部与喷水管2的侧壁贴合密封；喷水管2的外壁与喷气管1的内壁之 间存在间隙；喷气管1的侧壁和底部设有多个喷气头3，喷气头3与喷气管 1连通，喷水管2的侧壁和底部设有多个喷水头4，喷水头4与喷水管2连 通，喷水头4设置于喷气头3内，且喷水头4的外壁与喷气头3的内壁之 间存在间隙。进水和进气互不干扰，在喷头处混合成为高压水气，对老粘 土的冲击效果显著提高。

如图1—2所示，喷气管1的上部和下部分别设有两个喷气头3，喷气 头3的前端部为喷气口，喷气头3的轴线与喷气管1的轴线垂直；喷水管2 的上部和下部分别设有两个喷水头4，喷水头4的前端部为喷水口，喷水头 4的轴线与喷水管2的轴线垂直。上下四个喷头的结构进一步提高了对老粘 土的冲击效果。

上述技术方案中，喷气管1上部的两个喷气头3的轴线夹角为180°， 喷气管1下部的两个喷气头3的轴线夹角也为180°；确保冲泥器的受力稳 定、平衡。喷水管2上部的两个喷水头4的轴线夹角为180°，喷水管2下 部的两个喷水头4的轴线夹角也为180°。进一步确保了冲泥器的受力均匀， 提高了其稳定性。

上述技术方案中，喷气管1上部的喷气头3的轴线与喷气管1下部的 喷气头3的轴线垂直；喷水管2上部的喷水头4的轴线与喷水管2下部的 喷水头4的轴线垂直。上下喷头成十字型，从而保证了冲泥器对各个方向 的冲击效果。

上述技术方案中，喷气管1上部的两个喷气头3的轴线位于同一直线 上，喷气管1下部的两个喷气头3的轴线也位于同一直线上；喷水管2上 部的两个喷水头4的轴线位于同一直线上，喷水管2下部的两个喷水头4 的轴线也位于同一直线上。将冲泥器同一部分的冲头设置在同一平面上， 进一步提高了冲泥器的结构稳定性。

上述技术方案中，喷气管1的底部设有一个喷气头3，该喷气头3的底 端为喷气口；喷水管2的底部设有一个喷水头4，该喷水头4的底端为喷水 口；喷气管1底部的喷气头3的轴线和喷水管2底部的喷水头4的轴线位 于同一直线上。确保冲泥器底部对于老粘土的冲击效果，可有效将老粘土 冲散。

如图3—4所示，喷气头3的周向表面至少开有三个螺纹孔5。均匀设 置的螺纹孔5与螺栓配合，保证喷气管1和喷水管2之间的间隙稳定，保 证进水和进气相互不干扰。

如图1—2所示，喷气管1的上部连通有进气管6，进气管6位于喷气 管1上部的喷气头3的上方。确保进气不影响喷气，确保喷气状态稳定。

一种基于上述所述的破除水下老粘土的冲泥器的施工方法，包括以下 步骤：

(1)、喷水管2顶部连接高压水泵，进气管6连接空压机，通过控制 绳将冲泥器置入水中与河床接触；

(2)、高压水泵和空压机同时通电，高压水和高压空气结合冲击老粘 土；转动控制绳，使冲泥器的冲泥面形成一圆面；

(3)、待冲泥面的半径达到5m左右时，操作控制绳使冲泥器移动，直 至冲泥器的冲泥范围覆盖整个水下待挖面。

本发明中，利用两种型号的无缝钢管做成双层喷管，钢管之间上端封 口，一侧设置进气管6(无缝钢管，与双层喷管成45°夹角)。其中双层喷 管设计为内管通水，外管通气，双层钢管之间采用3孔Φ12mm螺旋螺栓沿 圆周均匀限位，且每间隔三米布置一层，错位布置。喷头同样采用双层管， 上部设置四个(分两层90°错开布置，层间距400mm，即每层2个)，底部 设置一个，喷头总高度800mm。喷头端部喷嘴同样采用三孔Φ12mm螺旋螺 栓沿圆周均匀限位，喷嘴方向呈现十字面。Φ12mm的螺纹孔5、喷气及喷 水的喷嘴采用车床工厂加工。本发明打破了常规气、水分离的做法，解决 了水下老粘土清除困难的世界性难题，为工程建设的顺利开展打好了基础。 钢管壁厚不低于设计要求，确保连接位置焊缝连续焊满，交叉部位采用剖 口熔透焊，制作完成以后进行焊缝检查，焊缝检查通过后对冲泥器进行气 密性及水密性试验，确保结构不漏水及漏气。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任 何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简 单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。