[发明专利]潜水桩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种能在水下施工桥墩基础的设备，能在数百米深的水下，连续一次性地完成钢管混凝土桩和基础的施工。具体是一种水下钻孔沉管混凝土灌注桩机，简称水下桩机或者潜水桩机。

背景技术

目前，在水中建桥墩基础的主要方法是，用钢围堰做围护，桩和基础的施工是在钢围堰的围护下、在无水的情况下进行的。其施工方法是，先将钢围堰下沉到基础承台底标高处，用高压水枪冲击钢围堰内的泥土使其变成泥浆，将泥浆置换成较清的水，再浇灌封底混凝土，使封底混凝土与钢围堰形成一个相对密封的桶体。然后，将水抽净，施工桩和基础。施工时钢围堰内外有水位差，施工的水域越深，水位差就越大，这样就要求钢围堰具有一定的刚度和重量。随着钢围堰的刚度和重量的增加，给钢围堰的安装带越来越多的困难。因此，用这种方法建桥墩只宜在水位相对较浅的水域施工。如果要在水深为几十米或者数百米的水域建桥墩，用现有的施工方法就很困难或者无法施工。

发明内容

为能在数百米深的水域建桥墩基础，本发明提供一种潜水桩机。这种潜水桩机可以在较深的水下，完成钢管混凝土桩和桥墩基础的施工，用一种全新的施工方法在深水水域建桥墩基础或者建筑物基础。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种潜水桩机，包括由塔架、潜水器、断水仓、支腿等构成。塔架、断水仓、支腿与潜水器通过螺栓连接在一起组成潜水桩机。把液压装置、钢沉管、钻孔钻机及附属设施全部安装在潜水器内，钻孔钻机的转盘安装在钢沉管内，钢沉管通过潜水器底板并穿过断水仓底板伸到潜水桩机外面。

潜水器为钢结构，主要由顶板、底板、弓形板、侧板、立板、底座、通道等组成，是一个相对封闭的密封体。潜水器内部设有蓄水仓、压力仓、储物间、操作间、管道间、通道等。潜水器顶板、底板、弓形板、侧板、立板均为双壁结构，以抵抗海水的压力。顶板、底板、弓形板、侧板、立板的夹层也能蓄水，并与蓄水仓相通，在向蓄水仓内灌水时，各处的水位是在一个平面上。

操作室内安装有泥浆泵、潜水桩机的高压抽水泵、断水仓的抽水机、潜水桩机的进水阀门、钻孔钻机的进水阀门等，是操纵潜水桩机下沉或者上浮、调整液压支腿高低，控制钻机钻机、泥浆泵、抽水泵、进水阀门的地方。

压力仓的底板上设置若干个潜水器钢沉管穿孔，这些穿孔与断水仓钢沉管穿孔相对应，每个穿孔处都设置有导向装置来调整和控制钢沉管的垂直。压力仓的上方有一台可以移动的行车，行车上安装有卷扬机和液压装置，由卷扬机来安装钢沉管和钻孔钻机，利用液压装置对每根钢沉管进行使压。

通道在潜水器上部的中间位置，与压力仓、储物间、操作室、食管连通。通道的顶部安装有一台单轨吊，用它来转运钢沉管及其它各种材料。

潜水桩机中的潜水器是根据已有潜水器的原理，把它的的体积加大，将钢沉管、钻孔钻机、液压装置及各种所需的工具全部放在潜水器内。潜水器为施工钢管混凝土桩的人员操作提供一个安全操作空间，只要潜水器有相应抵抗深水压力的能力，潜水桩机就能在数百米深的水域施工桥墩基础或者建筑物基础。潜水桩机抗水压的能力是潜水桩机需要解决的第一个问题。

钢沉管是用钢材焊接而成的管子，标准节钢管的长度为3米，其外径为2.5米，钢沉管两端设置内法兰，用螺栓连接。钢沉管是桩的一部分，成孔时钢沉管是护筒和钻孔钻机的支架，成桩时钢沉管是钢管混凝土桩的外壁。钢沉管穿过断水仓底板时，水能顺着钢沉管的外壁进到断水仓，在断水仓钢沉管穿孔处，设置一道钢沉管密封装置，阻止水顺着钢沉管的外壁进到断水仓内。钢沉管密封装置密封钢沉管的原理与液压千斤顶中密封装置密封活塞杆的原理一样。

钢沉管穿过断水仓底板时，防止水从钢沉管外壁和断水仓钢沉管穿孔之间进入潜水桩机内，是潜水桩机需要解决的第二个问题。

钻孔钻机由钻头、转盘、钻杆、水龙头、隔水板、泥浆管、进水管、泥浆泵等组成，与反循环泥浆护壁钻孔钻机基本相同。所不同的是：钻孔钻机安装在钢沉管内，钻机的转盘连接在钢沉管的下端，钻头在钢沉管的外部，工作时钻孔钻机完全处在水中，电机应为潜水电机。为能方便地从钢沉管中取出钻头，钻头的直径是可以调整的。

钢沉管内设置一道隔水板，由隔水板来阻止水从钢沉管内进入潜水器。隔水板上设置一个泥浆管穿孔，以方便泥浆管的移动，就需要解决泥浆管与隔水板之间的防水。把穿过隔水板的那段泥浆管的外壁进行特殊处理，让泥浆管的光洁度与液压千斤顶中活塞杆的光洁度相同，在隔水板上泥浆管的穿孔处设置一道泥浆管密封装置，这样既可防水，又不影响泥浆管的移动。