一种用于沉井施工的软土冲挖设备及其使用方法与流程

1.本发明属于沉井施工设备领域，具体涉及一种用于沉井施工的软土冲挖设备及其使用方法。


背景技术：

2.沉井施工时利用自身重力驱动下沉，通过井内取土的方法使沉井平稳沉入土层内，依靠施工过程不同位置取土的先后顺序，不断调整沉井下沉姿态，以克服竖向地层差异性的不利影响并保证下沉的稳定性，其中淤泥层和淤泥质黏土层的强度低、渗透性低、高含水量、高压缩性等特性，较适宜采用空气吸泥法进行土方开挖施工。现有的沉井施工使用到的绞土冲挖一体化冲挖设备存在体积大重量大的特点，不适应尺寸小的沉井施工，并且需要配套庞大吊装机具，对于工程沿线较长的施工现场，大型机具转场会使施工成本显著提高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种结构简单、冲挖效果好、工况适应能力强的用于沉井施工的软土冲挖设备。
4.实现上述目的的技术方案包括如下内容。
5.一种用于沉井施工的软土冲挖设备，包括潜水泥沙泵，潜水泥沙泵包括底部的进口和侧部的出口，出口与排泥管道相连，还包括安装在潜水泥沙泵上的高压水枪，所述高压水枪的喷射口朝下，高压水枪呈竖向设置并通过偏角调节器与潜水泥沙泵相连，高压水枪不少于2个且沿潜水泥沙泵的外壁周向上均匀部署。
6.进一步，所述偏角调节器包括伸缩气缸和悬臂连杆，所述伸缩气缸呈横向设置安装在潜水泥沙泵的上部，伸缩气缸的伸缩杆与高压水枪的上部铰接，所述悬臂连杆呈横向设置固定在潜水泥沙泵的下部，悬臂连杆末端与高压水枪的下部铰接。
7.进一步，所述高压水枪为4个。
8.进一步，所述高压水枪的喷射口直径为 10
‑
20mm。
9.进一步，上述的用于沉井施工的软土冲挖设备，还包括空气箱、空气泵和混合管，所述高压水枪安装在空气箱上，所述空气箱竖向设置，空气箱通过进气管与空气泵的输出口相通，所述潜水泥沙泵上部设置在空气箱内，潜水泥沙泵的进口处于空气箱下方，其出口处于空气箱内，所述混合管连接在潜水泥沙泵出口与排泥管道之间并从空气箱中通过，混合管的管壁沿周向设有若干气孔，使得空气箱与混合管相通。
10.进一步，所述空气箱为圆柱形状。
11.进一步，所述气孔的直径为 3
‑
8mm。合适的气孔直径可以保证空气从空气箱内进入混合管内同时降低泥沙从混合管内流出的可能。
12.基于上述的用于沉井施工的软土冲挖设备，本发明提供一种使用方法，包括如下步骤：起重装备吊起所述软土冲挖设备并将其置于沉井水面下；启动空气泵向空气箱内注入空气；启动潜水泥沙泵抽吸沉井内泥沙；开启高压水枪，高压水切割潜水泥沙泵下方的土体；通过偏角调节器调整高压水枪的喷射角，使高压水从不同角度冲刷水泥沙泵下方的软土。
13.进一步，所述空气泵输出气压不少于5个标准大气压。有利于提供充足的压力使空气箱的空气从气孔中渗入到混合管中，实现与泥沙水充分混合。
14.进一步，所述高压水枪的射流压力不低于1.5 mpa，确保冲刷软土的冲击力。
15.上述用于沉井施工的软土冲挖设备为可控角度高压水射流切割土体的冲挖装置，与现有技术相比，具有以下全部或部分技术优点：一是结构简单重量轻，现有具有绞土冲挖一体化的设备至少460 kg,本发明的冲挖装置总重量在 300 kg,减重明显，有利于使用轻型的地面吊装设备进行吊挂施工，同时也方便了转场施工，从而降低了施工成本；二是体积小，适应于各种大小不同的沉井施工；三是冲挖效果好，喷射角度可控的高压水枪与泥沙泵配套工作，高压水枪的水流喷射角度可调，有利于从不同角度冲击泥沙泵下方的软土，增加泥水混合物流动性，挖土效果明显提高；四是本发明还提供空气辅助装置，在混合管中注入空气，使空气与管内的泥沙水混合，排出管中形成密度更小的泥沙水气混合物，有利于提高排出效率，增大排出扬程。
附图说明
16.图1为实施例一的用于沉井施工的软土冲挖设备的结构示意图；图2为实施例二的用于沉井施工的软土冲挖设备的结构示意图。
17.图中，1.潜水泥沙泵；1
‑
1.进口；1
‑
2.出口；2.空气箱；2
‑
1.进气管；3.高压水枪；4.气压千斤顶；5.悬臂连杆；6.混合管；6
‑
1.气孔。
具体实施方式
18.以下结合实施例对本发明进行具体的说明。需要说明的是实施例进行了文字说明，但本发明不仅限于所述实施例，还可以根据本案的说明做出多种变化，例如偏角调整器中的伸缩气缸与悬臂连杆的上下位置关系，本领域技术人员进行互换可以得到同等效果或者采用其他能够达到调整高压水枪竖向偏角作用的机构，实质都属于一种等效互换的手段，均没有脱离本案的保护范围。
19.实施例一，参见图1，一种用于沉井施工的软土冲挖设备，包括潜水泥沙泵1，潜水泥沙泵1包括底部的进口1
‑
1和侧部的出口1
‑
2，出口1
‑
2与排泥管道相连，排泥管道将泥水混合物输出到地面，还包括安装在潜水泥沙泵1上的高压水枪3，高压水枪3的喷射口朝下，高压水枪3呈竖向设置并通过偏角调节器与潜水泥沙泵
1相连，偏角调节器包括伸缩气缸和悬臂连杆5，伸缩气缸呈横向设置安装在潜水泥沙泵1的上部，伸缩气缸的伸缩杆与高压水枪3的上部铰接，本实施例中，伸缩气缸为气压千斤顶4，悬臂连杆5呈横向设置，其一端被固定在潜水泥沙泵1的下部，悬臂连杆5末端与高压水枪3的下部铰接。高压水枪3设有4个沿潜水泥沙泵1的外壁周向上均匀部署。高压水枪3的喷射口直径为 15 mm。
20.实施例二，参见图2，本实施例的用于沉井施工的软土冲挖设备与实施例一的区别在于，还包括圆柱形状的空气箱2、空气泵和混合管6，4个高压水枪3不是安装在潜水泥沙泵1上而是安装在空气箱2上，高压水枪3通过偏角调节器与空气箱2相连并均匀部署在空气箱2外壁上，偏角调节器的组成与实施例一相同，悬臂连杆5长50mm，气压千斤顶4通过法兰安装在空气箱2的上部，其伸缩杆的最长伸长量为160mm，气压千斤顶4驱动高压水枪3的上部围绕悬臂连杆5的末端摆动以达到调整高压水枪3相对于空气箱2的竖向偏摆角度，本实施例中，高压水枪3射流方向与竖直方向夹角可在5.7
°
~15.5
°
之间调整，空气箱2竖向设置，空气箱2通过进气管2
‑
1与空气泵（空气泵设置在地面未显示）相连，潜水泥沙泵1上部设置在空气箱2内，潜水泥沙泵1的进口1
‑
1处于空气箱2下方，其出口1
‑
2处于空气箱2内，混合管6竖直设置在空气箱2中，混合管6下端口通过法兰连接潜水泥沙泵1的出口1
‑
2，混合管6上端口与排泥管道相接，混合管6的管壁沿周向设有若干气孔6
‑
1，确保高压空气从管壁四周同时进入管内，使得高压空气与管内的泥沙水混合物混合更均匀，本实施例中，气孔6
‑
1的直径为5 mm。潜水泥沙泵1直径350 mm，高600 mm，空气箱2直径600mm、高1 m、混合管6直径100 mm、进气管2
‑
1直径50 mm，本实施例的冲挖设备全重 300kg，与现有的冲挖设备动则 400多kg的重量相比，该冲挖设备体积小重量轻，有利于减小施工成本，采用辅助空气设备和可调喷射角度的高压水枪3保证了冲挖和排泥效果，能够广泛应用于不同大小的沉井施工现场。