一种水下打桩装置及打桩方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下打桩装置及打桩方法，该打桩装置包括驱动机构、主杆、筒杆、旋挖筒、插杆以及插头；所述主杆和筒杆均为空心管结构；所述驱动机构支撑并驱动主杆转动和向下挤压，所述筒杆套设在主杆内；且所述筒杆与主杆通过可轴向相对移动但旋转干涉的花键结构联动，筒杆与主杆之间设置有第一弹簧以限制筒杆与主杆的相对轴向移动距离；所述主杆与旋挖筒上端固定连接；所述插杆通过连杆固定在旋转筒内下部；所述插头固定在插杆下端；不仅能够更加高效、轻松的对水下岩土进行挖掘，而且能够连续将弯曲的岩土向外输送，从而显著提高挖取桩孔的效率，减少施工工期，降低施工成本，保障桩孔的连续性。障桩孔的连续性。障桩孔的连续性。

【技术实现步骤摘要】
一种水下打桩装置及打桩方法


[0001]本专利技术涉及一种岩土工程领域，具体为一种水下打桩装置及打桩方法。

技术介绍

[0002]随着我国跨海大桥、跨海跨湖跨江高铁或公路的大量建设，研究适合水下打桩的设备和工艺技术迫在眉睫。
[0003]水下打桩一般采用灌注桩的施工方式，灌注桩浇筑前需要进行旋挖钻孔，由于水下岩土经长期水压和沉积物沉积，具有粘性大、致密等特点，特别是在水底向下不断伸入，变化尤为明显，而水下桩体为了保障强度，一般需要伸入岩土下方较深的距离。
[0004]本项目致力于研发水下打桩技术，提高水下打桩技术的效率和稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种水下打桩装置及打桩方法，该水下打桩装置不仅能够更加高效、轻松的对水下岩土进行挖掘，而且能够连续将弯曲的岩土向外输送，从而显著提高挖取桩孔的效率，减少施工工期，降低施工成本，保障桩孔的连续性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种水下打桩装置，包括驱动机构、主杆、筒杆、旋挖筒、插杆以及插头；所述主杆和筒杆均为空心管结构；所述驱动机构支撑并驱动主杆转动和向下挤压，所述筒杆套设在主杆内；且所述筒杆与主杆通过可轴向相对移动但旋转干涉的花键结构联动，筒杆与主杆之间设置有第一弹簧以限制筒杆与主杆的相对轴向移动距离；所述主杆与旋挖筒上端固定连接；所述插杆通过连杆固定在旋转筒内下部；所述插头固定在插杆下端；所述筒杆内转动套设有一蛟龙轴；所述蛟龙轴下端伸入旋挖筒内，上端延伸至主杆上的侧面排土口；所述蛟龙轴的转动方向与主杆的转动方向相反。
[0008]其中，所述主杆下方的筒杆外圆周上固定有一第一止挡环；所述第一弹簧套设在第一止挡环与主杆下端面之间的筒杆外。
[0009]其中，所述旋挖筒内设置有一上小下大的喇叭状上导土件；所述上导土件上端与筒杆下端连通，下端与旋挖筒内壁固定连接。
[0010]其中，所述上导土件下方还设置有下导土件；所述下导土件也为上小下大的喇叭状；所述下导土件上端直径大于上导土件上端直径，且其上端固定在上导土件中部；所述下导土件下端固定在上导土件下端下方的旋挖筒内壁上。
[0011]其中，所述上导土件和下导土件内表面均向轴心突出成凸弧面。
[0012]其中，所述插头包括插头主体和尖部体；所述插头主体上端与插杆下端固定连接；所述插头主体内设置有液腔；所述插头主体外周面均匀开设有多个侧喷液孔；所述侧喷液孔从插头主体侧面连通液腔；所述插头主体下端开设有下喷液孔；所述下喷液孔从插头主体下端面连通液腔；所述液腔内设置有相对电极；一外部电路通过所述相对电极向液腔中的液体施加强电场，形成液电效应。
[0013]其中，所述尖部体顶部固定连接有一导引杆；所述液腔内顶部中心设置有一凸柱；所述凸柱中心竖直设置有一下端开放的导引孔；所述导引孔下部设置有一第二止挡环；所述导引杆上部穿过第二止挡环伸入导引孔内；所述导引杆上端设置有一第三止挡环；所述第三止挡环与第二止挡环干涉配合；所述导引杆上端与导引孔内上端之间连接有第二弹簧；静力状态下，所述第二弹簧使尖部体挤压预紧在插头主体下端；所述尖部体上端外径与插头主体下端外径相同。
[0014]其中，所述侧喷液孔由内至外倾斜向上且直径逐渐减小；所述下喷液孔由内至外直径逐渐减小。
[0015]其中，所述侧喷液孔对侧的凸柱为朝向侧喷液孔的凹面回转结构；所述下喷液孔对侧的液腔顶部为朝向下喷液孔的凹面回转结构；所述尖部体上端面为朝向侧面的凹面回转结构；所述回转结构用以反射液体冲击波。
[0016]一种水下打桩方法，采用所述的水下打桩装置，包括以下步骤：
[0017]①
驱动机构驱动主杆转动，主杆通过花键结构带动筒杆转动，筒杆带动旋挖筒转动，向水下岩土旋挖，在此过程中插头首先插入水下岩土；外部水通过侧喷液孔流入液腔内充满液腔；
[0018]②
外部电路通过相对电极向液腔中的水施加强电场，高压强电场通过水，由于巨大的能量瞬间释放于放电通道内，通道中的水就迅速汽化、膨胀并引起爆炸，形成液电效应；
[0019]③
液电效应产生的爆炸冲击力使液腔中的水从侧喷液腔和下喷液腔射出，在这一过程中，冲击水流向下推动尖部体和导引杆克服第二弹簧的拉力向下冲击移动，从而使下喷液孔露出，并通过尖部体上端面的凹面回转结构引导和反射向侧面喷射；向外喷射的高速水流松动、破坏或软化插头周边的岩土结构，松动、破坏或软化的岩土便于后续旋挖筒挖取岩土；与此同时，在这一过程中，插头主体受到向上的反冲力，依次经插杆、连杆、旋挖筒以及筒杆，并压缩第一弹簧，因此旋挖筒产生了向上跳动的动作，并在第一弹簧回复时产生向下挤压动作，从而跟随每次水流的喷射形成跳动动作，不仅能够向外带土，还能够进一步松动、破坏或软化岩土结构，而且能够减少旋挖筒被岩土结构紧密挤压带来的巨大摩擦力；
[0020]④
在每次水流喷射完成后，第二弹簧回复，向上拉动导引杆和尖部体向上移动，使尖部体重新封闭下喷液孔下端且使插头形成整体，便于再次向下插；
[0021]⑤
在旋挖筒旋挖过程中，岩土经下导土件和上导土件的引导汇聚在旋挖筒内上部中间的蛟龙轴处，蛟龙轴同步反向转动，将岩土从筒杆中间向上输送并从主杆上的侧面排土口排出；而由于连杆固定在下导土件上，因此水流喷射产生的反冲力还会瞬间作用于下导土件和上导土件上，震松下导土件和上导土件表面粘附的岩土，避免使岩土汇集通道堵塞。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术结构科学合理，使用安全方便；
[0023]1、本专利技术的水下打桩装置不仅能够更加高效、轻松的对水下岩土进行挖掘，而且能够连续将弯曲的岩土向外输送，从而显著提高挖取桩孔的效率，减少施工工期，降低施工成本，保障桩孔的连续性。
[0024]2、本专利技术通过液电效应产生的爆炸冲击力使液腔中的水从侧喷液腔和下喷液腔射出，在这一过程中，冲击水流向下推动尖部体和导引杆克服第二弹簧的拉力向下冲击移
动，从而使下喷液孔露出，并通过尖部体上端面的凹面回转结构引导和反射向侧面喷射；向外喷射的高速水流松动、破坏或软化插头周边的岩土结构，松动、破坏或软化的岩土便于后续旋挖筒挖取岩土；与此同时，在这一过程中，插头主体受到向上的反冲力，依次经插杆、连杆、旋挖筒以及筒杆，并压缩第一弹簧，因此旋挖筒产生了向上跳动的动作，并在第一弹簧回复时产生向下挤压动作，从而跟随每次水流的喷射形成跳动动作，不仅能够向外带土，还能够进一步松动、破坏或软化岩土结构，而且能够减少旋挖筒被岩土结构紧密挤压带来的巨大摩擦力。
[0025]3、本专利技术在旋挖筒旋挖过程中，岩土经下导土件和上导土件的引导汇聚在旋挖筒内上部中间的蛟龙轴处，蛟龙轴同步反向转动，将岩土从筒杆中间向上输送并从主杆上的侧面排土口排出；从而使打桩装置能够连续运行，减少打桩装置反复提出的过程，并使桩孔具有连续性和稳定性，而由于连杆固定在下导土件上，因此水流喷射产生的反冲力还会瞬间作用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下打桩装置，其特征在于：包括驱动机构(1)、主杆(2)、筒杆(3)、旋挖筒(4)、插杆(5)以及插头(6)；所述主杆(2)和筒杆(3)均为空心管结构；所述驱动机构(1)支撑并驱动主杆(2)转动和向下挤压，所述筒杆(3)套设在主杆(2)内；且所述筒杆(3)与主杆(2)通过可轴向相对移动但旋转干涉的花键结构(9)联动，筒杆(3)与主杆(2)之间设置有第一弹簧(7)以限制筒杆(3)与主杆(2)的相对轴向移动距离；所述主杆(2)与旋挖筒(4)上端固定连接；所述插杆(5)通过连杆(51)固定在旋转筒(4)内下部；所述插头(6)固定在插杆(5)下端；所述筒杆(3)内转动套设有一蛟龙轴(8)；所述蛟龙轴(8)下端伸入旋挖筒(4)内，上端延伸至主杆(2)上的侧面排土口；所述蛟龙轴(8)的转动方向与主杆(2)的转动方向相反。2.如权利要求1所述的一种水下打桩装置，其特征在于：所述主杆(2)下方的筒杆(3)外圆周上固定有一第一止挡环(31)；所述第一弹簧(7)套设在第一止挡环(31)与主杆(2)下端面之间的筒杆(3)外。3.如权利要求1所述的一种水下打桩装置，其特征在于：所述旋挖筒(4)内设置有一上小下大的喇叭状上导土件(41)；所述上导土件(41)上端与筒杆(3)下端连通，下端与旋挖筒(4)内壁固定连接。4.如权利要求3所述的一种水下打桩装置，其特征在于：所述上导土件(41)下方还设置有下导土件(42)；所述下导土件(42)也为上小下大的喇叭状；所述下导土件(42)上端直径大于上导土件(41)上端直径，且其上端固定在上导土件(41)中部；所述下导土件(42)下端固定在上导土件(41)下端下方的旋挖筒(4)内壁上。5.如权利要求4所述的一种水下打桩装置，其特征在于：所述上导土件(41)和下导土件(42)内表面均向轴心突出成凸弧面。6.如权利要求1至5任一权利要求所述的一种水下打桩装置，其特征在于：所述插头(6)包括插头主体(61)和尖部体(66)；所述插头主体(61)上端与插杆(5)下端固定连接；所述插头主体(61)内设置有液腔(62)；所述插头主体(61)外周面均匀开设有多个侧喷液孔(63)；所述侧喷液孔(63)从插头主体(61)侧面连通液腔(62)；所述插头主体(61)下端开设有下喷液孔(64)；所述下喷液孔(64)从插头主体(61)下端面连通液腔(62)；所述液腔(62)内设置有相对电极(65)；一外部电路通过所述相对电极(65)向液腔(62)中的液体施加强电场，形成液电效应。7.如权利要求6所述的一种水下打桩装置，其特征在于：所述尖部体(66)顶部固定连接有一导引杆(661)；所述液腔(62)内顶部中心设置有一凸柱(621)；所述凸柱(621)中心竖直设置有一下端开放的导引孔(622)；所述导引孔(622)下部设置有一第二止挡环(623)；所述导引杆(661)上部穿过第二止挡环(623)伸入导引孔(622)内；所述导引杆(661)上端设置有一第三止挡环(662)；所述第三止挡环(662)与第二止挡环(623)干涉配合；所述导引杆(661)上端与导引孔(622)内上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东升，黄维坤，刘福钧，赖凯鋆，廖绍濠，金剑，魏俊超，邱光星，余旺沛，黄环，
申请(专利权)人：福建冶地恒元建设有限公司，
类型：发明
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