水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置和方法

本发明属于冲刷防护施工领域，尤其涉及一种水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置和方法，以流态固化土作为冲刷防护材料，可对水下基础在施工前进行预冲刷防护，或水下基础冲刷发生后进行抢救性冲刷防护施工。

背景技术：

1、位于近海或河湖内的水下基础结构，受到波浪、潮汐以及水流冲刷作用的影响，缺乏冲刷防护的基础结构周围的地基表层颗粒会被水流冲走，在基础结构周围形成带有一定深度和形态的侵蚀坑。根据基础结构尺寸、流体弗劳德系数、水产生的剪应力及地基性质的不同，极端工况下，侵蚀坑的深度有时可数倍于基础结构的宽度/直径，极大降低基础结构的承载力，增大基础结构的变形，极易酿成工程事故。

2、通过在地基表面敷设冲刷防护结构，可避免侵蚀坑的形成，从而有效保障基础的设计承载性能。同样，在业已形成的侵蚀坑中回填冲刷防护材料，消除侵蚀坑，也能一定程度上恢复基础的设计承载性能。流态固化土作为一种新兴的环境保护材料，可利用废弃淤泥等作为主要原材料。其初期具有流动性，后期逐步硬化，并具有一定的强度、刚度和稳定性。流态固化土因其取材来源广泛、易于配制、输送高效、施工便捷等优点，在水下基础的冲刷防护应用方面极具前景。

3、然而，针对冲刷防护施工，现在还没有一套装置和方法能够在水下基础的施工现场对流态固化土进行高效拌合制备和精确输送浇筑。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置和方法。

2、这种水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置包括：水上工作平台、智能拌合站、三维泵送系统和精确导向浇筑终端；所述水上工作平台包括船体和支撑桩，支撑桩将船体支撑在水面以上；船体表面设有甲板，船体内部有舱室；

3、所述智能拌合站包括上料机、储料罐、进料斗、搅拌机，上料机设于舱室和储料罐之间；储料罐下方设有料斗；储料罐和进料斗的下部均安装有阀门，进料斗通过阀门连通搅拌机；

4、所述三维泵送系统包括泥浆泵、扶臂、钢丝软管和横梁，泥浆泵连接搅拌机和钢丝软管；扶臂连接于船体；船体和扶臂连接，所述扶臂下端安装有横梁，横梁上安装有滑轨；钢丝软管一端连接泥浆泵，另一端沿扶臂连接至滑轨并设有精确导向浇筑终端；

5、所述精确导向浇筑终端包括导向硬管和转动器，转动器安装于滑轨内；导向硬管一端与转动器固定，另一端安装有视频监控器和声呐扫描仪。

6、作为优选：所述智能拌合站固定于水上工作平台的甲板。

7、作为优选：所述船体为漂浮式水上工作船或自升式水上工作平台；船体为漂浮式水上工作船时，船体通过船锚固定船身位置；船体为自升式水上工作平台时，船体为通过多根支撑桩撑起至脱离水面一定距离，支撑桩底部插入地基内。

8、作为优选：数个储料罐内分别存储有不同的流态固化制备原材料，储料罐的内部安装有搅拌、加温、喷淋或除湿设备，数个储料罐分别对应有数个进料斗，数个进料斗连接至搅拌机。

9、作为优选：所述钢丝软管一端连接泥浆泵，另一端通过转动器连接导向硬管，导向硬管内部中空。

10、作为优选：所述扶臂转动连接船体，扶臂在水平面上的转动范围为180度，扶臂转动时其上的横梁和钢丝软管随之转动；且扶臂还能滑动连接船体，扶臂上下滑动时其上的横梁和钢丝软管随之上下移动；所述导向硬管在转动器的带动下沿横梁的滑轨左右滑动，且导向硬管绕转动器转动的角度范围为180度。

11、这种水下基础冲刷防护的流态固化土现场拌合和泵送浇筑装置的使用方法，包括以下步骤：

12、s1、将流态固化土制备原材料装载入船体的相应舱室，驾驶船体至施工地点，释放支撑桩，使得水上工作平台脱离水面并升至设计工作高度；

13、s2、开启上料机，将舱室内储存的流态固化土制备原材料输送至相应的储料罐，按一定的体积配比从储料罐释放物料至进料斗，将进料斗内的物料释放入搅拌机，搅拌制得流态固化土；

14、s3、将钢丝软管连接泥浆泵，并将钢丝软管固定在船体和扶臂上，将导向硬管通过转动器连接在横梁上，下降扶臂至设计施工高度；

15、s4、开启视频监控器和声呐扫描仪，开启泥浆泵，围绕水下基础进行流态固化土的浇筑，根据浇筑需要调整扶臂的高度和转动角度，调整导向硬管在横梁上的相对位置和出料角度，实时观察流态固化土的浇筑过程。

16、本发明的有益效果是：

17、1)本发明所提供的水下基础冲刷防护方法，围绕水下基础进行冲刷防护结构的浇筑，可对水下基础施工前进行预冲刷防护，或水下基础冲刷发生后进行抢救性冲刷防护施工，扩大了水下基础冲刷防护方法的工作范围，提出的施工方法也可为采用其他基础冲刷防护形式和冲刷防护材料的工程所借鉴；

18、2)本发明所提供的流态固化土现场拌合和泵送浇筑装置能够很大程度上联合各个机械设备自动进行现场的流态固化土的拌合和浇筑，节省人力物力，提高工作效率；

19、3)设计的流态固化土输送体系和多自由度浇筑终端，在视频监控器和声呐扫描仪等水下工作设备的帮助下，最大程度上实现流态固化土在水下基础的精准浇筑，确保工程质量。

技术特征：

1.一种水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置，其特征在于，包括：水上工作平台、智能拌合站、三维泵送系统和精确导向浇筑终端；所述水上工作平台包括船体(1.1)和支撑桩(1.2)，支撑桩(1.2)将船体(1.1)支撑在水面(5.5)以上；船体(1.1)表面设有甲板(1.3)，船体(1.1)内部有舱室(1.4)；

2.根据权利要求1所述水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置，其特征在于：所述智能拌合站固定于水上工作平台的甲板(1.3)。

3.根据权利要求1所述水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置，其特征在于：所述船体(1.1)为漂浮式水上工作船或自升式水上工作平台；船体(1.1)为漂浮式水上工作船时，船体(1.1)通过船锚固定船身位置；船体(1.1)为自升式水上工作平台时，船体(1.1)为通过多根支撑桩(1.2)撑起至脱离水面(5.5)一定距离，支撑桩(1.2)底部插入地基(5.1)内。

4.根据权利要求1所述水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置，其特征在于：数个储料罐(2.2)内分别存储有不同的流态固化制备原材料，储料罐(2.2)的内部安装有搅拌、加温、喷淋或除湿设备，数个储料罐(2.2)分别对应有数个进料斗(2.3)，数个进料斗(2.3)连接至搅拌机(2.4)。

5.根据权利要求1所述水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置，其特征在于：所述钢丝软管(3.3)一端连接泥浆泵(3.1)，另一端通过转动器(4.2)连接导向硬管(4.1)，导向硬管(4.1)内部中空。

6.根据权利要求1所述水下基础冲刷防护的流态固化土现场拌合和泵送浇筑装置，其特征在于：所述扶臂(3.2)转动连接船体(1.1)，扶臂(3.2)在水平面上的转动范围为180度，扶臂(3.2)转动时其上的横梁(3.4)和钢丝软管(3.3)随之转动；且扶臂(3.2)还能滑动连接船体(1.1)，扶臂(3.2)上下滑动时其上的横梁(3.4)和钢丝软管(3.3)随之上下移动；所述导向硬管(4.1)在转动器(4.2)的带动下沿横梁(3.4)的滑轨(3.5)左右滑动，且导向硬管(4.1)绕转动器(4.2)转动的角度范围为180度。

7.如权利要求1至6中任一所述的水下基础冲刷防护的流态固化土现场拌合和泵送浇筑装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种水下基础冲刷防护流态固化土拌合和泵送浇筑装置和方法，包括：水上工作平台、智能拌合站、三维泵送系统和精确导向浇筑终端；包括步骤：水上工作平台脱离水面并升至设计工作高度；将流态固化土制备原材料输送至相应的储料罐，搅拌制得流态固化土；将钢丝软管连接泥浆泵，并将钢丝软管固定在船体和扶臂上，将导向硬管通过转动器连接在横梁上，下降扶臂至设计施工高度；进行流态固化土的浇筑。本发明的有益效果是：可对水下基础施工前进行预冲刷防护，或水下基础冲刷发生后进行抢救性施工，联合各个机械设备自动进行现场的流态固化土的拌合和浇筑，在视频监控器和声呐扫描仪的帮助下，实现流态固化土在水下基础的精准浇筑。

技术研发人员：李强,王新泉,王康宇,刁红国,李枭
受保护的技术使用者：浙大城市学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12