一种可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工设备及施工工艺

摘要

本发明公开了一种可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工设备及施工工艺，包括平板驳船、长臂挖掘机、抓斗挖泥船和一体化振冲设备，长臂挖掘机用于将平板驳船上的碎石物料送入到一体化振冲设备中；抓斗挖泥船与平板驳船连接，且位于平板驳船的一侧，抓斗挖泥船上设置有钢桩和用于通过吊绳一牵引一体化振冲设备的吊机；一体化振冲设备用于在海床上打桩孔并将碎石物料通过顶部进料底部出料的方式贯入桩孔内，通过吊机的吊绳一牵引实现一体化振冲设备的升降。本发明的一体化振冲设备采用顶部送料、底部出料方式防止缩孔影响，减少反复提升对桩孔周边土体扰动，提高了成桩质量并大幅减少填料损失，抗风浪能力强、施工效率高、成本低、经济性好。

说明书

技术领域

本发明涉及航道工程地基置换处理技术领域，特别是涉及一种可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工设备及施工工艺。

背景技术

航道工程地基置换处理传统水上振动碎石桩可选择平板驳船+履带吊车进行配合施工，由平板驳船进行布锚定位，通过收放锚缆和履带吊车甲板行走进行移位打桩。由于施工现场风浪影响以及进出港船舶追击浪影响频繁，使得施工效率过低，大大增加了施工成本。

采用普通振冲器进行成孔，成孔后为确保造孔质量满足设计要求，一般需反复提升下沉振冲器1-2遍进行扩孔，扩孔完成后，振冲器由孔底提升约1m，碎石运输船下放溜槽至孔口，通过溜槽将碎石填充至孔内，振冲器反复振密后，再提升1m，采用分段成桩往复施工直至完整成桩。但此过程中由于受水下暗流和定位偏差等因素影响，碎石的散失情况较为严重。

发明内容

为了降低受风浪条件及频繁进出港散货船的影响，本发明提供了一种可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工设备及施工工艺，其利用钢桩定位系统对碎石桩施工平台进行定位；基于顶部填料底部出料的一体化振冲设备，采用气压辅助可一次成孔，无需反复扩孔；依靠带有气压辅助装置、顶部送料底部出料的一体化振冲器设备，可大幅简化振冲碎石桩施工工序，极大的提高了施工效率并减少碎石损耗。

本发明是这样实现的，一种可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工设备，包括平板驳船、长臂挖掘机、抓斗挖泥船和一体化振冲设备，所述长臂挖掘机设置在平板驳船上，所述长臂挖掘机用于将平板驳船上的碎石物料送入到一体化振冲设备中；所述抓斗挖泥船与平板驳船连接，且位于平板驳船的一侧，所述抓斗挖泥船上设置有用于插入海底对船体进行固定的钢桩和用于通过吊绳一牵引一体化振冲设备的吊机；所述一体化振冲设备用于在海床上打桩孔并将碎石物料通过顶部进料底部出料的方式贯入桩孔内，通过吊机的吊绳一牵引实现一体化振冲设备的升降。

优选的，所述一体化振冲设备包括料管和带有空压辅助装置的振冲器，所述料管的底部设置有出口，所述料管的顶部设置有碎石物料入口，所述料管用于输送碎石物料，所述带有空压辅助装置的振冲器用于在海床上打桩孔和加密桩孔内的碎石物料。

进一步优选的，所述料管顶部的碎石物料入口处设置有用于储放碎石物料的料仓，所述料仓底部出口与料管的碎石物料入口连通。

更进一步优选的，所述吊机通过吊绳二连接有用于接收长臂挖掘机输送来的碎石物料并将碎石物料输送至料仓的送料斗，所述送料斗的顶部中间与所述吊绳二连接。

更进一步优选的，所述送料斗的顶部靠近料仓的一侧设置有倾倒控制杆，所述料仓的碎石物料入口处设置有与倾倒控制杆配合的卡钩，使得卡钩钩住倾倒控制杆可使送料斗倾斜，实现送料斗送料。

更进一步优选的，所述送料斗和料仓之间还设置有L型翻转架，所述翻转架一端与料仓转动连接，所述翻转架另一端设置有导向槽，所述吊绳二穿过导向槽与送料斗转动连接。

更进一步优选的，所述吊绳二与送料斗之间设置有连接杆，所述连接杆一端与吊绳二连接，另一端与送料斗转动连接。

一种可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工工艺，包括如下步骤：

步骤一，将抓斗挖泥船通过插入海底的钢桩对船体进行固定，再将平板驳船与抓斗挖泥船进行固定；

步骤二，控制一体化振冲设备在海床上打桩孔；

步骤三，当桩孔达到设计深度后，通过一体化振冲设备的料管顶部的碎石物料入口输送碎石物料，一体化振冲设备提升0.5m，使碎石物料在料管内气压和料重力的作用下贯入桩孔内，填充提升一体化振冲设备所形成的空腔，一体化振冲设备反复加密碎石物料；

步骤四，当一体化振冲设备达到规定的加密电流和留振时间后，再将一体化振冲设备匀速上提一段距离，继续进行下一个碎石桩段施工加密，依次循环往复，直到完成整个碎石桩施工。

优选的，通过长臂挖掘机进行施工作业，将平板驳船上的碎石物料输送到送料斗中，再通过送料斗将碎石物料输送至料仓，进而输送至料管内。

本发明具有以下优点和有益效果：

本发明由于采用了全新的技术方案，与现有技术相比，①利用钢桩定位系统对碎石桩施工平台进行定位，降低了施工作业受风浪条件及频繁进出港散货船的影响，增强了施工安全性和稳定性；②引进了一种新型送料、振冲的一体化振冲设备，采用顶部送料、底部出料的方式防止缩孔影响；③通过使用高压空气和水气联动的方式，提高成孔及振冲效率，减少反复提升一体化振冲设备对桩孔周边土体的扰动，提高了成桩质量并大幅减少填料损失。本发明具有抗风浪能力强、施工效率高、成本低、经济性好的特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的抓斗挖泥船与平板驳船的布置平面图；

图2是本发明实施例提供的一体化振冲设备施工布置图；

图3是本发明实施例提供的起吊状态时送料斗和料仓配合的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的倾倒状态时送料斗和料仓配合的结构示意图。

图中：1、平板驳船；2、长臂挖掘机；3、抓斗挖泥船；4、一体化振冲设备；5、钢桩；6、吊机；7、吊绳一；8、送料斗；9、翻转架；10、料仓；11、料管；12、桩孔；13、吊绳二；14、带有空压辅助装置的振冲器；15、倾倒控制杆；16、卡钩；17、导向槽；18、连接杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1～图4，本实施例提供一种可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工设备，包括平板驳船1、长臂挖掘机2、抓斗挖泥船3和一体化振冲设备4，所述长臂挖掘机2设置在平板驳船1上，所述长臂挖掘机2用于将平板驳船1上的碎石物料送入到一体化振冲设备4中；所述抓斗挖泥船3与平板驳船1连接，且位于平板驳船1的一侧，所述抓斗挖泥船3上设置有用于插入海底对船体进行固定的钢桩5和用于通过吊绳一6牵引一体化振冲设备4的吊机6；所述一体化振冲设备4用于在海床上打桩孔12并将碎石物料通过顶部进料底部出料的方式贯入桩孔12内，通过吊机6的吊绳一6牵引实现一体化振冲设备4的升降。

具体的，所述一体化振冲设备4包括料管11和带有空压辅助装置的振冲器14，所述料管11的底部设置有出口，所述料管11的顶部设置有碎石物料入口，所述料管11用于输送碎石物料，所述料管11顶部的碎石物料入口处设置有用于储放碎石物料的料仓10，所述料仓10底部出口与料管11的碎石物料入口连通；所述带有空压辅助装置的振冲器14用于在海床上打桩孔12和加密桩孔12内的碎石物料。

所述吊机6通过吊绳二13连接有用于接收长臂挖掘机2输送来的碎石物料并将碎石物料输送至料仓10的送料斗8，所述送料斗8的顶部中间与所述吊绳二13连接，通过吊绳二13控制送料斗8的升降。所述送料斗8的顶部靠近料仓10的一侧设置有倾倒控制杆15，所述料仓10的碎石物料入口处设置有与倾倒控制杆15配合的卡钩16，卡钩16向料仓10侧延伸，形成侧壁，防止送料斗8倾倒时碎石物料从两侧散落，通过卡钩16钩住倾倒控制杆15使送料斗8倾斜，进而将碎石物料倒入料仓10中，实现送料斗8送料。

更具体的，所述送料斗8和料仓10之间还设置有L型翻转架9，所述翻转架9一端与料仓10转动连接，所述翻转架9另一端设置有导向槽17，所述吊绳二13穿过导向槽17与送料斗8转动连接，使得送料斗8与一体化振冲设备4保持一定间距平稳提升。所述吊绳二13与送料斗8之间设置有连接杆18，所述连接杆18一端与吊绳二13连接，另一端与送料斗8转动连接；设置连接杆18更便于送料斗8转动，当送料斗8提升至一定高度后，卡钩16钩住倾倒控制杆15，继续提升送料斗8可带动翻转架9翻转并使送料斗8倾斜，将碎石物料倒入料仓10中。

可用于航道工程地基置换处理的振动碎石桩施工工艺，包括如下步骤：

步骤一，将抓斗挖泥船3通过3根插入海底的钢桩5对船体进行固定，再将平板驳船1与抓斗挖泥船3进行固定；

步骤二，控制一体化振冲设备4在海床上打桩孔12；

步骤三，当桩孔12达到设计深度后，通过一体化振冲设备4的料管11顶部的碎石物料入口输送碎石物料，一体化振冲设备4提升0.5m，使碎石物料在料管11内气压和料重力的作用下贯入桩孔12内，填充提升一体化振冲设备4所形成的空腔，一体化振冲设备4反复加密碎石物料；

步骤四，当一体化振冲设备4达到规定的加密电流和留振时间后，再将一体化振冲设备4匀速上提一段距离，继续进行下一个碎石桩段施工加密，依次循环往复，直到完成整个碎石桩施工。

其中，通过长臂挖掘机2进行施工作业，将平板驳船1上的碎石物料输送到送料斗8中，再通过送料斗8将碎石物料输送至料仓10，进而输送至料管11内。

碎石桩施工平台由钢桩5进行固定，其具有抗风浪能力强、效率高等优点，有效减少了不利环境因素影响，增强了施工安全性和稳定性；引进了一种新型送料、振冲的一体化振冲设备4，采用顶部送料、底部出料的方式防止缩孔影响；通过使用高压空气和水气联动的方式提高成孔及振冲效率，减少反复提升一体化振冲设备4对桩孔12周边土体的扰动，提高了成桩质量并大幅减少填料损失。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。