CN210766939U - 一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，水力冲挖绞吸设备包括主杆，动力装置，双轴绞土装置，还包括嵌套在主杆内的吸泥管，以及设置在主杆两侧，从动力装置上方接入并延伸***固定板的高压水枪。本实用新型的有益效果为：本实用新型结构简单，操作方便，维修简便且费用低，针对在存在内支撑的基坑工程中进行软土开挖，同传统挖掘机相比效率显著提升，大量缩短土方工程的工期，减少扬尘带来的影响，解决渣土运输等问题。

Description

一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备

技术领域

本实用新型涉及土方开挖设备技术领域，尤其涉及一种用于存在内支撑的设备移动空间较小的基坑工程的水力冲挖绞吸设备。

背景技术

现今，地上空间接近饱和，地下空间工程开始迅速发展，绝大多数工程都需要基坑支护，尤其软土深基坑都需要设置支护结构，然而布置了内支撑后的基坑活动空间狭小，极大限制了大型挖掘机的正常工作，导致土方开挖速率缓慢，同时土方又需要辅助设备运输机运输到坑外，延长了工期又会产生安全隐患，且渣土运输费用高同时还受到时间限制，另外，还会产生扬尘影响环境，为此给工程带来很多影响。

在吸泥设备领域存在绞吸式吸泥机，主要功能都是清理淤泥和埋在水底的泥沙，不适用于陆地上的土方开挖。中国专利，专利号为201820676270.8公开了“一种绞吸式吸泥机”，由动力装置驱动下行两个取土装置，钻头上加设环板和翼板，增加了削土能力，针对大型沉井在圆砾土层、黏土层中取土效率极佳，广泛适用于沉井吸泥下沉工程中。该设备只能绞吸含水量大或强度小的土体，而且通常是借助运输船布置吸泥机，并不适于陆地基坑土体的开挖。

中国专利CN207998850公布了“一种临江临海基坑土方水力冲挖***”，包括水力冲挖机构和泥浆运输机构两部分。该水力冲挖***减少了临时工程建设，施工工期短、经济环保。然而该专利将水力冲挖与泥浆运输分开单独进行，没有一体化考虑，另外该***对于基坑土体性质较好、基坑面积大时冲挖效率将大大降低。

如何解决上述技术问题为本实用新型面临的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于施工空间狭小，特别是存在内支撑的深基坑的水力冲挖绞吸设备。

本实用新型是通过如下措施实现的：一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，包括主杆，连接于所述主杆与固定梁上的动力装置，由所述动力装置驱动的双轴绞土装置，所述双轴绞土装置贯穿并连接在所述固定梁与固定板中，所述双轴绞土装置的两轴对称设置，每个所述双轴绞土装置均包括液压马达，所述液压马达底端轴向连接有由其驱动的动力输出轴，所述动力输出轴连接有绞刀头，还包括嵌套在所述主杆内的吸泥管，以及设置在所述主杆两侧，从所述动力装置上方接入并延伸***所述固定板的高压水枪。

作为本实用新型提供的一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备进一步优化方案，所述双轴绞土装置中每个轴均包括所述液压马达，所述液压马达下端通过螺钉与所述固定梁连接；所述液压马达底端连接有由其驱动的动力输出轴，所述动力输出轴竖直向下延伸；所述绞刀头固定于所述动力输出轴下端，由所述动力输出轴驱动其旋转。

作为本实用新型提供的一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备进一步优化方案，所述绞刀头下部为双螺旋钻头，其中部为若干个绞刀齿，若干个所述绞刀齿为螺旋分布，所述绞刀齿间沿绞刀头母线方向设有沟槽；上部为翼板，所述翼板为四片相互垂直，且截面为梯形的上窄下宽的钢板组成，所述翼板之间由外固定环焊接固定在一起。

作为本实用新型提供的一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备进一步优化方案，所述主杆为空心薄壁钢管，上端内壁设有螺纹，可用螺纹套管增加所述主杆的长度，所述螺纹套管为所述吸泥管嵌套于所述主杆内，所述吸泥管上段出口端与吸泥泵连接，下端穿过固定板一定长度但未达到所述绞刀头水平位置，其尾部连接有吸泥嘴。

作为本实用新型提供的一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备进一步优化方案，所述吸泥嘴连接在所述吸泥管底端进口处，其下端进口为圆锥台状，其内置有网格挡板；网格挡板可防止碎石进入吸泥管中。

作为本实用新型提供的一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备进一步优化方案，所述高压水枪设置在所述主杆两侧，上段进口端与高压水泵连接，中部与所述动力装置通过锁扣固定，下端穿过所述固定板卡在U型槽内，且高出所述吸泥嘴水平位置；所述压水枪下端穿过固定板卡在U型槽内一定长度但高于吸泥嘴水平位置。

作为本实用新型提供的一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备进一步优化方案，所述双轴绞土装置依次贯穿所述固定梁与所述固定板，与所述主杆相连接，所述固定梁与所述固定板焊接于所述主杆上。

进一步地，所述水力冲挖绞吸设备还包括配重块，所述配重块为对称两块卡在所述主杆两侧，并以所述固定板为底面依次向上堆叠。

为了更好地实现本实用新型的目的，本实用新型还提供了一种内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备的使用方法，包括以下步骤：

1)通过机械开挖清除基坑表层杂填土等杂物，并挖至第一道内支撑底面；

2)浇筑第一道混凝土内支撑并预留螺栓，继续向下开挖2m，安装工字钢轨道及电动葫芦；

3)使用步骤2)中的电动葫芦吊运布置水力冲挖绞吸设备进场；

4)冲挖施工采用先中央、后四周的开挖顺序，使用水力冲挖向下开挖至下一道支撑底面，浇筑下一道混凝土内支撑并预留螺栓，继续向下冲挖2m，安装电动葫芦及水力冲挖绞吸设备；以此类推，直到开挖至离基底0.3m处时停止使用水力冲挖，通过人工清底完成。

所述步骤4)中冲挖施工采用先中央、后四周的开挖方式，遵循“分层、均匀、对称”的开挖原则。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型结构简单，操作方便，维修简便且费用低，针对在存在内支撑的基坑工程中进行软土开挖，同传统挖掘机相比效率显著提升，大量缩短土方工程的工期，减少扬尘带来的影响，解决渣土运输等问题。

(2)本实用新型采用双轴绞土装置同步作业，绞刀头分为四个功能区，下部为双螺旋钻头，可以钻进并绞碎坚硬土层；中部若干绞刀齿凸起并绕刀头表面螺旋上升分布，可以有效绞碎土体并扩大挖土面积并将土体绞到绞刀头上部；沿母线方向绞刀齿间刻有沟槽，有利于防止土体或填充物阻塞绞刀齿；上部为翼板，翼板截面为梯形，将绞上来的土混合水继续搅拌成泥，梯形截面的设计不仅增加翼板的抗变形能力同时还能给泥土竖向分力在搅拌时不断将搅拌好的泥土向上层推，使之靠近吸泥管，而且大面积的翼板可以增大与土的接触面积提高绞土效率，最终配合设备实现冲挖绞吸功能。

(3)本实用新型中吸泥管与高压水枪同设备一体化，可同时进行冲挖绞吸，很大程度简化了施工的复杂程度，可将冲挖方法与绞吸方法结合提高工作效率与适用范围。

(4)本实用新型中采用液压马达，转速低，可以直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大大简化，低速液压马达的输出扭矩较大。

(5)本实用新型中采用螺纹套管增加设备主杆长度，操作简单、适用性高。

(6)本实用新型中采用可替换吸泥嘴，吸泥嘴内置网格挡板，可防止大块碎石或坚硬土块进入吸泥管，保证吸泥机正常运行。

(7)本实用新型中采用的设备轻便，可在基坑的任何位置作业，且施工过程可以控制浸水区域，尽可能减少坑内土体含水量的提高。

(8)本实用新型在施工过程中的噪音和杨尘都比较小，无需土方运输节能环保。

(9)本实用新型中使用的方法可以显著提高软土场地基坑土方开挖的机械化程度，挖土效率高，且可以24h持续工作，可以显著缩短土方开挖工期；另外，工程造价也较常规方法有大幅度减小。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构主视图；

图2为本实用新型实施例的结构左视图；

图3为沿图1中A-A线的剖视图；

图4是图1中B处的局部放大示意图；

图5是图1中B处的主视图；

图6为图5的C向视图；

图7为图5的D向视图；

图8为本实用新型实施例中吸泥嘴的结构示意图；

图9是本实用新型实施例中螺纹套管主视图；

图10为本实用新型实施例中水力冲挖设备与基坑内支撑的装配结构示意图；

其中，附图标记为：1、主杆；2、动力装置；3、液压马达；4、动力输出轴；5、固定板；6、吸泥管；6-1、吸泥嘴；7、高压水枪；8、绞刀头；8-1、双螺旋钻头；8-2、绞刀齿；8-3、翼板；8-4、沟槽；8-5、外固定环；9、固定梁；10、锁扣；11、U型槽；12、螺纹套管；13、电动葫芦；14、工字钢轨道；15、内支撑。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1至图10，本实用新型是：一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，包括主杆1，连接于主杆1与固定梁9上的动力装置2，由动力装置2驱动的双轴绞土装置，双轴绞土装置贯穿并连接在固定梁9与固定板5中，双轴绞土装置的两轴对称设置，每个双轴绞土装置均包括液压马达3，液压马达底端轴向连接有由其驱动的动力输出轴4，动力输出轴4连接有绞刀头8，还包括嵌套在主杆1内的吸泥管6，以及设置在主杆1两侧，从动力装置2上方接入并延伸***固定板5的高压水枪7。

具体地，双轴绞土装置中每个轴均包括液压马达3，液压马达3下端通过螺钉与固定梁9连接；液压马达3底端连接有由其驱动的动力输出轴4，动力输出轴4竖直向下延伸；绞刀头8固定于动力输出轴4下端，由动力输出轴4驱动其旋转。

具体地，绞刀头8下部为双螺旋钻头8-1，其中部为若干个绞刀齿8-2，若干个绞刀齿8-2为螺旋分布，绞刀齿8-2间沿绞刀头8母线方向设有沟槽8-4；上部为翼板8-3，翼板8-3为四片相互垂直，且截面为梯形的上窄下宽的钢板组成，翼板8-3之间由外固定环8-5焊接固定在一起；

绞刀头8最大直径50cm，绞刀头8分为下中上三部分，下部为双螺旋钻头8-1高5cm；中部为绞刀齿8-2，绞刀齿为螺旋分布每45°为一组绞刀齿8-2，每组上下两个绞刀齿8-2，各组绞刀齿8-2间沿绞刀头8母线方向设有宽2cm，深0.5cm的沟槽8-4；上部为翼板8-3，翼板8-3为四片相互垂直的截面为梯形的上宽为1.5cm，下宽为5cm的钢板。

绞刀头8的工作原理：下部双螺旋钻头8-1可以轻松钻进坚硬土层；中部螺旋上升分布的绞刀齿8-2可以扩大挖土面积的同时，将土初步绞碎并推到绞刀头8上部；上部翼板8-3将绞上来的土混合水继续搅拌成泥，梯形截面的设置不仅增加翼板8-3的抗变形能力同时还能给泥土竖向分力在搅拌时不断将搅拌好的泥土向上层推，使之靠近吸泥管6，最终配合设备实现冲挖绞吸功能；沟槽8-4可以有效防止绞刀，8-2被填充物堵塞。

具体地，主杆1为空心薄壁钢管，上端内壁设有螺纹，可用螺纹套管12增加主杆1的长度，螺纹套管12为吸泥管6嵌套于主杆1内，吸泥管6上段出口端与吸泥泵连接，也即是下端穿过固定板5一定长度但未达到绞刀头8水平位置，下端穿过固定板5，且低于绞刀头8水平位置，其尾部连接有吸泥嘴6-1；其中，主杆1为外径22cm，内径18.5cm的空心薄壁钢管，吸泥管6直径为18cm嵌套于主杆1内，吸泥管6最上端出口端与吸泥泵连接，下端穿过固定板5一定长度但未达到绞刀头8水平位置，尾部接有吸泥嘴6-1，吸泥泵选用NL125-20.0，流量200m³/h，扬长20m，配套功率22kw。

具体地，吸泥嘴6-1连接在吸泥管6底端进口处，其下端进口为圆锥台状，其内置有网格挡板；网格挡板可防止碎石进入吸泥管6中。其中，吸泥嘴6-1下端进口为高2cm的圆锥台状，内置的网格挡板为2cm×2cm矩形体，网格挡板可有效防止碎石进入吸泥管6。

具体地，高压水枪7设置在主杆10两侧，上段进口端与高压水泵连接，中部与动力装置2通过锁扣10固定，下端穿过固定梁9卡在U型槽11内，且高出吸泥嘴6-1水平位置；也即是高压水枪7下端穿过固定梁9卡在U型槽11内一定长度但高于吸泥嘴6-1水平位置，高压水泵选用3BP-57，流量50m³/h，扬长57m，配套功率15kw。

还包括配重块，配重块为对称两块卡在主杆1两侧并以固定板5为底依次向上叠，配重块长35cm宽17cm厚度10cm，内侧空心处为直径22cm的半圆。

还包括外径22cm，长1m的多根螺纹套管，首尾依次连接用于增加设备主杆1长度，操作简单、适用性高。

具体地，双轴绞土装置依次贯穿固定梁9与固定板5，与主杆1相连接，固定梁9与固定板5焊接于主杆1上，并提供承受绞土装置自重以及冲击反力的竖向支持力。

为了更好地实现本实用新型的目的，本实用新型还提供了一种内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备的使用方法，包括以下步骤：

1)通过机械开挖清除基坑表层杂填土等杂物，并挖至第一道内支撑15底面；

2)浇筑第一道混凝土内支撑15并预留螺栓，继续向下开挖2m，安装工字钢轨道14及电动葫芦13；

3)使用步骤2)中的电动葫芦13吊运布置水力冲挖绞吸设备进场；

4)冲挖施工采用先中央、后四周的开挖顺序，使用水力冲挖向下开挖至下道支撑底面，浇筑下一道混凝土内支撑15并预留螺栓，继续向下冲挖2m，安装电动葫芦13及水力冲挖绞吸设备；以此类推，直到开挖至离基底0.3m处时停止使用水力冲挖，通过人工清底完成。

本实用新型提供的一种内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备的使用方法，具体主要包括以下内容：

1)表层土体开挖：通过机械开挖清除基坑表层杂填土等杂物，并开挖至第一道混凝土内支撑15底面；

2)第一道混凝土内支撑的施工与CD1型电动葫芦13的工字钢轨道14的安装：内支撑15设置需用的工字钢附加荷载205kN/m-479kN/m，内支撑15施工时需预留螺栓，工字钢轨道14通过螺栓与内支撑15固定连接，后安装电动葫芦13并部署冲挖设备进场；

3)管道铺设：输送管线沿陆地平坦地带铺设，管线应平坦顺直，弯度力求平缓，避免死弯；排泥管接头应紧固严密，整个管线和接头不得漏泥漏水，发现泄漏，应及时修补或更换；排泥管固定支架必须牢固可靠，不得倾斜和摇动；

4)工作量安排：单台水力冲挖设备的泥浆流量为200m³/h，以泥∶水＝1∶5计算，每台设备每天最大工作量为800m³；根据现场实际情况，以及施工进度计划安排，安排水力冲挖设备的数量与水力冲挖的工作时间，保证基坑土方开挖连续有效进行；

5)水力冲挖施工：使用水力冲挖向下开挖至下道支撑底面并浇筑下一道混凝土内支撑并预留螺栓安装工字钢轨道，后继续向下冲挖2m，安装电动葫芦及冲挖设备，冲挖设备使用电动葫芦通过工字钢轨道在基坑内移动施工，冲挖直接用冲挖设备从水源地(河道或自来水管)抽取水，进行冲挖；冲挖下来的泥浆被固定在设备上的吸泥管抽出，通过管道运输至基坑旁的临时泥浆池中进行初步沉淀，后通过管道输送泥浆至江边码头的泥浆船中，并在泥浆船中进行二次沉淀以进一步降低泥浆含水率，待泥浆船满载后运输至弃土区，冲挖施工采用先中央、后四周的开挖方式，遵循“分层、均匀、对称”的开挖原则，尽量减少基坑周边的浸泡时间，基坑坡角和坡面预留一部分土体采用机械配合人工转运，在基坑开挖至离基底0.3m处停止使用水力冲挖，全部使用人工开挖。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，包括主杆(1)，连接于所述主杆(1)与固定梁(9)上的动力装置(2)，由所述动力装置(2)驱动的双轴绞土装置，所述双轴绞土装置贯穿并连接在所述固定梁(9)与固定板(5)中，所述双轴绞土装置的两轴对称设置，每个所述双轴绞土装置均包括液压马达(3)，所述液压马达底端轴向连接有由其驱动的动力输出轴(4)，所述动力输出轴(4)连接有绞刀头(8)，还包括嵌套在所述主杆(1)内的吸泥管(6)，以及设置在所述主杆(1)两侧，从所述动力装置(2)上方接入并延伸***所述固定板(5)的高压水枪(7)。

2.根据权利要求1所述的用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，所述双轴绞土装置中每个轴均包括所述液压马达(3)，所述液压马达(3)下端通过螺钉与所述固定梁(9)连接；所述液压马达(3)底端连接有由其驱动的动力输出轴(4)，所述动力输出轴(4)竖直向下延伸；所述绞刀头(8)固定于所述动力输出轴(4)下端，由所述动力输出轴(4)驱动其旋转。

3.根据权利要求2所述的用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，所述绞刀头(8)下部为双螺旋钻头(8-1)，其中部为若干个绞刀齿(8-2)，若干个所述绞刀齿(8-2)为螺旋分布，所述绞刀齿(8-2)间沿绞刀头(8)母线方向设有沟槽(8-4)；上部为翼板(8-3)，所述翼板(8-3)为四片相互垂直，且截面为梯形的上窄下宽的钢板组成，所述翼板(8-3)之间由外固定环(8-5)焊接固定。

4.根据权利要求2所述的用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，所述主杆(1)为空心薄壁钢管，上端内壁设有螺纹，所述主杆(1)上连接螺纹套管(12)，所述螺纹套管(12)为所述吸泥管(6)嵌套于所述主杆(1)内，所述吸泥管(6)上段出口端与吸泥泵连接，下端穿过所述固定板(5)，且低于所述绞刀头(8)水平位置，其尾部连接有吸泥嘴(6-1)。

5.根据权利要求4所述的用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，所述吸泥嘴(6-1)连接在所述吸泥管(6)底端进口处，其下端进口为圆锥台状，其内置有网格挡板。

6.根据权利要求4所述的用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，所述高压水枪(7)设置在所述主杆(1)两侧，上段进口端与高压水泵连接，中部与所述动力装置(2)通过锁扣(10)固定，下端穿过所述固定梁(9)卡在U型槽(11)内，且高出所述吸泥嘴(6-1)水平位置。

7.根据权利要求2所述的用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，所述双轴绞土装置依次贯穿所述固定梁(9)与所述固定板(5)，与所述主杆(1)相连接，所述固定梁(9)与所述固定板(5)焊接于所述主杆(1)上。

8.根据权利要求1所述的用于内支撑基坑工程的水力冲挖绞吸设备，其特征在于，所述水力冲挖绞吸设备还包括配重块，所述配重块为对称两块卡在所述主杆(1)两侧，并以所述固定板(5)为底面依次向上堆叠。

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