专利名称：沉箱底板无损穿洞专用工具和施工方法
技术领域：
本发明涉及一种沉箱结构码头加固施工，具体涉及一种码头沉箱底板无损穿洞的专用工具和施工方法。
背景技术：
老码头建造一般用沉箱法，沉箱一般座落在抛石回填形成的基床上。因外力影响可能使基床及沉箱产生沉降、偏位，致使码头失稳，逐渐丧失使用功能，因此需要对老码头进行加固处理；此外，需要对码头的使用功能增加荷载，也需要对老码头进行加固。当前比较彻底、可靠的加固方法是在沉箱中加植钻孔灌注桩。而要在沉箱中加植钻孔灌注桩，需要通过沉箱的格仓，再在沉箱的底0板上穿洞，才能往下冲孔钻进。穿洞直径要大于等于桩径，一般直径2. OOm左右。沉箱底板一般是厚度为0. 5-0. 6m的钢筋混凝土，螺纹钢筋直径 Φ 22呈网状排列，间距200mm，分上、下两层，保护层100mm，因此要在钢筋混凝土底板上穿洞，人工穿洞不可能，机械穿洞方法有以下几种方法之一是冲击钻头冲击可以穿洞，但沉箱底板被连带破坏；之二是牙轮或滚刀钻头钢筋网难以切断，特别是下层钢筋网。钻进压力大，大的钻压使下层钢筋网保护层破坏后，钢筋不稳定，难以切断；之三是合金或合金镶片钻头阻力大、效率低，钢筋网难以切断，特别是下层钢筋网切断困难；之四是金刚石钻头钻头体大，成本高，而且钻进时所需压力大，钢筋破坏钻头，特别是下层钢筋网，难以通过，因此需要借助特殊的工具和施工方法，既能在沉箱底板穿洞又不破坏沉箱底板穿洞以外的其它部位结构。
发明内容
本发明提供一种沉箱底板无损穿洞专用工具和施工方法，解决了沉箱结构码头加固时在底板钻洞困难，易损坏底板的问题。为实现上述目的，采用以下技术方案一种沉箱底板无损穿洞专用工具，包括穿洞工具和打捞工具，所述穿洞工具为回转钻机，所述回转钻机采用大口径自由切削刃钻头，其磨削面为一个环形槽；所述打捞工具包括打捞钩和打捞锚，所述打捞锚锚干上端焊接有一个圆盘，下端的锚头采用弯成钩状的螺纹钢，焊接在锚干上；所述打捞钩钩干为一根钢管，钩干上端安装有用于连接钻具连接件。作为进一步的优选方案，所述自由切削刃钻头的口径为Φ 2000mm，磨削面的环形槽宽度为50mm ；所述自由切削刃钻头采用钢粒作为切削刃，所述钢粒投入到自由切削刃钻头的底唇面；所述打捞锚的锚头的螺纹钢弯成90° ；所述打捞钩钩干与钻具采用法兰连接， 在钩干上端安装有法兰盘；所述打捞钩钩盘为弧形平钩，钩盘上下两面与钩干之间都设置有加强筋。—种沉箱底板无损穿洞施工方法，包括如下步骤(1)安装打捞锚在沉箱底加钢护筒，护筒中心用水泥砂浆埋设一个小护筒，在小护筒外用潜水泵抽水，清理干净小护筒内的水之后用工具打掉混凝土，使沉箱底部露出底板上层钢筋网，将打捞锚的锚头放置到沉箱底板上层钢筋网的方框内，套进螺纹钢筋进行焊接，将打捞锚的锚头钢筋与沉箱底板钢筋网焊接紧固到一起，之后用砂浆围填打开的洞口，向中心推起斜面，候凝；(2)钻穿底板待打捞锚底部围填的砂浆凝固后，回转钻机就位，下入自由切削刃钻头钻进，将底板钻穿；(3)打捞砼饼确认底板钻穿后，用打捞钩勾住与砼饼结合在一起的打捞锚，将砼饼提吊出沉箱。作为优选方案，在安装打捞锚时锚头与沉箱底板接触处堆起的砂浆斜面为为15°
左右ο作为进一步的优选方案，用回转钻机钻穿底板时的钻进参数为压力为5t_6t，水量为 0. 3-0. 5m3/min，钻头转速为 13r/min。作为更进一步的优选方案，用回转钻机进行钻穿底板作业时，钢粒在孔口断续投入，每次投入IOkg左右。本发明采用回转钻机进行穿洞，采用大口径自由切削刃钻头，切削刃为钢粒，钻头的底唇面为50mm左右的环形槽，通过环形槽带动钢粒进行回转钻进，保证了钻进的平稳性，且钻进压力保持5-6t，钻头转速为13r/min，有效防止了断开的钢筋弹性引起的蹩车等现象，保证了作业过程安全性和稳定性，而且使得沉箱底板开洞规格工整圆顺，沉箱完整无破损，穿洞过程无强震；所述打捞钩的钩干上端焊接有法兰盘，方便其与钻机的钻杆连接， 钩盘采用弧形平钩，并且钩盘两面与钩干之间均设置有加强筋，提高了打捞钩的强度，保提高了打捞的成功率；打捞锚的锚干上端焊接有一个圆盘，方便打捞钩将其勾住提起，锚头采用完成90度的螺纹钢，不仅强度高，而且方便与沉箱底板的钢筋焊接，保证了打捞的成功率和安全性。
下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。图1是施工现场示意图；图2是自由切削刃钻头结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是打捞钩整体结构示意图；图5是图4A-A处俯视图；图6是打捞锚结构示意图；图7是本发明施工方法流程图。图中1、码头胸墙；2、钢护筒；3、C15素混凝土 ；4、C 30素混凝土 ；5、打捞锚；6、沉箱底板；7、钻头法兰盘；8、挂钩；9、外加厚钢板；10、内加厚钢板；11、水口 ；12、法兰盘；13、钩干；14、加强板；15、钩盘；16、圆盘；17、锚干；18、锚头。
具体实施方式
如图1至7所示，给出了本发明的一个具体实施例，其中图1为沉箱底板无损穿洞作业现场示意图，图中钢护筒2穿过码头胸墙1和一层C15素混凝土 3和一层C30素混凝土 4后置于沉箱底板上。如图2、图3所示，自由切削刃钻头口径为2000mm，钻头上端有法兰盘7，并在上部焊接有两个挂钩8，挂钩8采用厚20mm的钢板制成，挂钩8和法兰盘7用于与回转钻机的钻杆连接，钻头体采用厚25mm的钢板卷制，其圆度误差在3mm内；钻头体内外各有内加厚钢板 10和外加厚钢板9，钻头体底部圆周均布四个水口 11 ；其磨削面为一个宽度为50mm的环形槽，大口径自由切削刃钻头的原理是，在环形槽内添加钢粒作为切削刃，钻头下入沉箱底板 6后，在孔底投入一定量的“自由”切削刃——钢粒，启动钻机进行回转钻进，利用切削刃钻头的底唇面，携带自由切削刃滚动、碾压、磨削底板混凝土和包裹的钢筋网，该种钻头的切削面积小，所需钻压轻，阻力小、没有震动，对沉箱底板不造成破损，而且穿洞所产生的混凝土饼可以打捞出来。如图4、图5所示，打捞钩的钩干13采用配套钻具的钻杆，在其下部焊接一个弧形的打捞钩盘15，在上部安装有连接钻杆的法兰盘12，钩盘15上下两面均焊接有加强筋14， 以提高其强度；图6是打捞锚5结构示意图，其锚干17采用Φ IOOXlOmm的无缝钢管，在锚干17 上端焊接一个圆盘16，并用三角筋加固，锚头18采用弯成90°的螺纹钢制成，不仅强度好， 而且易于与沉箱底板6内的钢筋焊接。图7为本发明的施工方法流程图，其步骤包括(1)安装打捞锚5 在沉箱底加钢护筒2，钢护筒2中心用水泥砂浆埋设一个小护筒，在小护筒外用潜水泵抽水，清理干净小护筒内的水之后用工具打掉混凝土，使沉箱底部露出底板上层钢筋网，将打捞锚的锚头18放置到沉箱底板上层钢筋网的方框内，套进螺纹钢筋进行焊接，将打捞锚5的锚头钢筋与沉箱底板钢筋网焊接紧固到一起，之后用砂浆围填打开的洞口，向中心推起斜面，候凝；(2)钻穿底板待打捞锚底部围填的砂浆凝固后，回转钻机就位，下入自由切削刃钻头钻进，将底板钻穿；(3)打捞砼饼确认底板钻穿后，用打捞钩勾住与砼饼结合在一起的打捞锚，将砼饼提吊出沉；作业中，在安装打捞锚时锚头与沉箱底板接触处堆起的砂浆斜面为15°左右，用回转钻机钻穿底板时，为了防止断开的钢筋引起蹩车等问题，因此采用较小的钻进压力，钻进参数为压力为5-6t，水量为0. 3-0. 5m7min，钻头转速为13r/min，必须由技术熟练的技工掌握钻进；钻穿底板作业时，钢粒在孔口断续投入，每次投入IOkg左右。本发明采用回转钻机进行穿洞，采用大口径的自由切削刃钻头钻进，切削刃为钢粒，钻头的底唇面为50mm左右的环形槽，通过环形槽带动钢粒进行回转钻进，保证了钻进的平稳性，且钻进压力保持5-6t，钻头转速为13r/min，有效防止了断开的钢筋弹性引起的蹩车等现象，保证了作业过程安全性和稳定性，而且使得沉箱底板6开洞规格工整圆顺，沉箱完整无破损，穿洞过程无强震；所述打捞钩的钩干13上端焊接有法兰盘12，方便其与回转钻机的钻杆连接，钩盘15采用弧形平钩，并且钩盘15两面与钩干13之间均设置有加强筋14，提高了打捞钩的强度，保提高了打捞的成功率；打捞锚的锚干17上端焊接有一个圆盘，方便打捞钩将其勾住提起，锚头18采用弯成90度的螺纹钢，不仅强度高，而且方便与沉箱底板6的钢筋焊接，保证了打捞的成功率和安全性。
权利要求
1.一种沉箱底板无损穿洞专用工具，包括穿洞工具和打捞工具，其特征在于，所述穿洞工具为回转钻机，所述回转钻机采用大口径自由切削刃钻头，其磨削面为一个环形槽；所述打捞工具包括打捞钩和打捞锚，所述打捞锚锚干上端焊接有一个圆盘，下端的锚头采用弯成钩状的螺纹钢，焊接在锚干上；所述打捞钩钩干为一根钢管，钩干上端安装有用于连接钻具连接件。
2.根据权利要求1所述的一种沉箱底板无损穿洞专用工具，其特征在于，所述自由切削刃钻头的口径为Φ 2000mm，磨削面的环形槽宽度为50mm。
3.根据权利要求1所述的一种沉箱底板无损穿洞专用工具，其特征在于，所述自由切削刃钻头采用钢粒作为切削刃，所述钢粒投入到自由切削刃钻头的底唇面。
4.根据权利要求1所述的一种沉箱底板无损穿洞专用工具，其特征在于，所述打捞锚锚头的螺纹钢弯成90度。
5.根据权利要求1所述的一种沉箱底板无损穿洞专用工具，其特征在于，所述打捞钩与钻具采用法兰连接，在钩干上端安装有法兰盘。
6.根据权利要求1所述的一种沉箱底板无损穿洞专用工具，其特征在于，所述打捞钩钩盘为弧形平钩，钩盘上下两面与钩干之间都设置有加强筋。
7.一种沉箱底板无损穿洞施工方法，其特征在于，包括如下步骤(1)安装打捞锚在沉箱底加钢护筒，护筒中心用水泥砂浆埋设一个小护筒，在小护筒外用潜水泵抽水，清理干净小护筒内的水之后用工具打掉混凝土，使沉箱底部露出底板上层钢筋网，将打捞锚的锚头放置到沉箱底板上层钢筋网的方框内，套进螺纹钢筋进行焊接， 将打捞锚的锚头钢筋与沉箱底板钢筋网焊接紧固到一起，之后用砂浆围填打开的洞口，向中心推起斜面，候凝；(2)钻穿底板待打捞锚底部围填的砂浆凝固后，回转钻机就位，下入自由切削刃钻头钻进，将底板钻穿；(3)打捞砼饼确认底板钻穿后，用打捞钩勾住与砼饼结合在一起的打捞锚，将砼饼提吊出沉箱。
8.根据权利要求7所述的一种沉箱底板无损穿洞施工方法，其特征在于，安装打捞锚时在锚头与沉箱底板接触处堆起的砂浆斜面为15°左右。
9.根据权利要求7所述的一种沉箱底板无损穿洞施工方法，其特征在于，用回转钻机钻穿底板时的钻进参数为压力为5t-6t，水量为0. 3-0. 5m7min，钻头转速为13r/min。
10.根据权利要求7所述的一种沉箱底板无损穿洞施工方法，其特征在于，用回转钻机进行钻穿底板作业时，钢粒在孔口断续投入，每次投入IOkg左右。
全文摘要
一种码头沉箱底板无损穿洞专用工具，包括穿洞工具和打捞工具，所述穿洞工具为回转钻机，所述回转钻机采用大口径自由切削刃钻头，其磨削面为一个环形槽；所述打捞工具包括打捞钩和打捞锚，所述打捞锚锚干上端焊接有一个圆盘，下端的锚头采用弯成钩状的螺纹钢，焊接在锚干上；所述打捞钩钩干为一根钢管，钩干上端安装有用于连接钻具连接件；一种码头沉箱底板无损穿洞施工方法，包括如下步骤安装打捞锚；钻穿底板；打捞砼饼。本发明保证了钻进的平稳性，而且使得沉箱底板开洞规格工整圆顺，沉箱完整无破损，穿洞过程无强震；打捞工具的打捞钩和打捞锚不仅强度高，而且方便与沉箱底板的钢筋焊接，保证了打捞的成功率和安全性，提高了施工效率和质量。
文档编号E21B31/20GK102444104SQ20111031624
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者李世京 申请人:李世京, 深圳市孺子牛建设工程有限公司, 陈宏儒, 雷健