一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备及方法
阅读说明：本技术 一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备及方法 (Sand pumping and drainage equipment and method for open caisson construction of quicksand layer and clay layer ) 是由 曹为民 胡小峰 项恒 曹银 李红涛 方晓瑞 崔炎锋 罗娟 雷鸣 王红梅 李瑞娟 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备即方法,包括井体,安装环、绞碎装置、抽泥装置、可调连接件、伸缩连接件和泥浆泵；绞碎装置包括转座和铰刀杆,抽泥装置包括连接筒、抽泥管和电机,可调连接件包括固定杆、调节杆和调节螺母,伸缩连接件包括相互套合滑动连接的套管和滑杆,本设备在使用的过程中,通过绞碎装置在刃脚的位置对土体进行绞碎,通过破碎刀片对绞碎装置不能绞碎的土体进行破碎,通过抽泥装置和泥浆泵将泥浆抽取到井体外,从而可以在流沙层和黏土层位置进行沉井的快速施工,且各种装置和结构件可以灵活的组装,从而便于在施工组装,而在施工完成后拆卸。(The invention discloses sand pumping and drainage equipment for open caisson construction of a quicksand layer and a clay layer, namely a method, which comprises a well body, a mounting ring, a mincing device, a mud pumping device, an adjustable connecting piece, a telescopic connecting piece and a mud pump, wherein the mounting ring is fixedly connected with the mounting ring; the device that rubs includes swivel mount and reamer pole, it includes the connecting cylinder to take out mud pipe and motor, adjustable connecting piece includes the dead lever, adjust pole and adjusting nut, telescopic connector is including the sleeve pipe and the slide bar of mutual registrate sliding connection, this equipment is at the in-process that uses, rub the device to rub the soil body in the position of sword foot through rubbing, it is broken to the soil body that the device can not rub of twisting through broken blade, extract outside the well body with mud through taking out mud device and slush pump, thereby can carry out the quick construction of open caisson at sand bed and clay layer position, and the equipment that various devices and structure can be nimble, thereby be convenient for at the construction equipment, and dismantle after the construction is accomplished.)
技术领域
本发明涉及沉井施工
技术领域
，具体涉及一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备及方法。背景技术
沉井施工是指将事先在地面上用钢筋混凝土制成的井筒形状的结构作为基坑坑壁的支撑,在井壁的保护下,用机械和人工在井内挖土,并在其自重作用下沉入土中的结构物称为沉井，其实质上就是将一个在地面上事先浇制好的构筑物通过挖土沉入到地下一定深度后成为地下构筑物的施工过程。
相较于传统的基坑开挖而言，其对周围环境土体的影响较小，同时，可以有效避免基坑开挖过程中的坑壁倒塌现象。
在流沙层和黏土层进行沉井的施工时，其相较于传统的挖土式沉井施工具有较大的不同，由于流沙层和黏土层土质较软且积水较多，人工挖土时，由于积水的蔓出，导致挖土操作难以进行，工程施工的速度较慢。
在流沙层和黏土层的位置进行沉井施工时，一般通过高压水枪对井体刃脚位置的土体进行冲击形成泥浆，然后通过泥浆泵将泥浆抽出，进而实现沉井下降的目的。
但是上述方法在实行的时候，仅仅依靠高压水枪进行土体的冲力，使得施工的速度较慢。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备及方法，本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备，包括井体，所述井体的底部固接有刃脚，井体的内壁下部固接有环形的搭板，所述刃脚和井体的一体结构内圆周均匀设有喷水管路，还包括安装环、绞碎装置、抽泥装置、可调连接件、伸缩连接件和泥浆泵；所述安装环设置在搭板的上表面，安装环的内圈固接有环形的齿条；
所述绞碎装置包括转座和铰刀杆；所述转座转动连接在安装环的内圈并绕安装环的轴线圆周均匀设有复数个，所述铰刀杆转动连接在转座中，铰刀杆的顶部固接有与齿条啮合的齿轮，铰刀杆的底部圆周均匀固接有铰刀片，所述铰刀片的位置与刃脚的位置对应；
所述抽泥装置的上部圆周均匀固接所述可调连接件，所述可调连接件的另一端与安装环连接，抽泥装置包括连接筒、抽泥管和电机；所述连接筒的内部同轴设有连接管，所述连接管的周向均匀固接有固定管，各所述固定管的头部与连接筒的侧板固定连接，所述抽泥管的顶部转动连接在连接管中，抽泥管还与连接筒的底板转动连接，抽泥管的底部圆周均匀固接有破碎刀片，所述破碎刀片位于铰刀片的下方，所述连接筒的顶板上表面固接有防水机罩，所述电机固接在防水机罩内，电机的输出轴底部固接有转柱，所述转柱与连接筒的顶板转动连接，转柱的底部转动连接在连接管内，转柱的底部与抽泥管的顶部之间圆周均匀固接有支杆，所述防水机罩的顶部固接有转换仓，各所述固定管与转换仓之间通过管道连接，转换仓的顶部固接有接头管；
所述伸缩连接件连接在转座和抽泥管之间；
所述泥浆泵置于井体外，泥浆泵的吸泥管与接头管通过法兰连接，泥浆泵的排泥管与外界的污泥池连接。
进一步地，所述搭板上圆周均匀设有贯穿的固定孔，所述安装环的下表面固接有与固定孔对应的固定螺杆，所述固定螺杆插入对应的固定孔中，搭板下方的固定螺杆上啮合有固定螺母。
进一步地，所述搭板的内圈开设有环形的滑槽，所述转座的外侧固接有与滑槽滑动连接的滑块，搭板的上下侧面还开设有环形的轨道槽，所述转座的上下两侧对称固接有L形的支架板，各所述支架板上啮合有与轨道槽对应的升降螺杆，升降螺杆靠近轨道槽的一侧转动连接有导向转轮。
进一步地，所述可调连接件的头部固定连接有支板，所述支板上转动连接有轴杆，所述轴杆的底部固接有限位板，所述限位板的底部固接有连接螺杆，所述安装环的上表面开设有与连接螺杆对应的连接螺孔。
进一步地，所述可调连接件包括固定杆、调节杆和调节螺母；所述固定杆的一端与防水机罩固定连接，固定杆上开设有供管道通过的通孔，固定杆的另一端开设有腔体，所述腔体的内壁圆周均匀开设有导向槽，所述调节杆的一端滑动连接在腔体中，调节杆上固接有与轨道槽滑动连接的导向块，所述调节杆上设有螺纹槽，所述调节螺母与螺纹槽啮合，调节螺母外部还固接有握套，所述握套与固定杆的外壁转动连接。
进一步地，所述伸缩连接件包括相互套合滑动连接的套管和滑杆，伸缩连接件的两端固接有连接螺柱，滑杆的头部与套管的内腔底部之间固接有弹簧，滑杆的外圈圆周均匀开设有限位槽，套管的内腔固接有与限位槽滑动连接的限位块，所述转座的外侧和抽泥管的外壁固接有与连接螺柱对应的连接螺纹套。
一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水方法，该方法包括以下步骤：
S1：首先在施工位置的土体A上进行辅坑B的开挖，在辅坑B的底部浇筑环形的素混凝土垫板C，并在辅坑B的底部开挖与破碎刀片对应的容纳槽D，然后将井体吊装到垫板C上；
S2：进行设备的组装；
S3：设备组装完成后，从喷水管路的顶部打入压力水，并启动电机和泥浆泵，即可进行施工。
优选的，所述辅坑B的坑壁倾斜设置，且其与水平面之间的夹角为30°～45°。
本发明的有益效果是，本装置在使用的过程中，通过绞碎装置在刃脚的位置对土体A进行绞碎，配合喷水管路中喷出的高压水流，使得刃脚位置的土体A形成泥浆，从而使得井体可以顺利沉降，抽泥装置不仅可以将泥浆抽取，还通过破碎刀片对绞碎装置不能绞碎的土体A进行破碎，并与喷水管路流出的水和沉井施工过程中产生的溢流水混合形成泥浆，通过泥浆泵一体抽出到井体外，本设备可以在流沙层和黏土层位置进行沉井的快速施工，且各种装置和结构件可以灵活的组装，从而便于在施工组装，而在施工完成后拆卸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对
具体实施方式
描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明所述一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备的结构示意图；
图2：图1所示Ⅰ处的局部放大图；
图3：图1所示Ⅱ处的局部放大图；
图4：图1所示Ⅲ处的局部放大图；
图5：本发明所述抽泥装置的结构示意图；
图6：本发明所述搭板的结构示意图；
图7：本发明所述安装环的结构示意图；
图8：本发明所述绞碎装置的结构示意图；
图9：本发明所述滑杆的结构示意图；
图10：本发明所述套管的结构示意图；
图11：本发明所述一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备的施工示意图。
附图标记如下：
A-土体A，B-辅坑B，C-垫板C，D-容纳槽D；
1-井体，11-刃脚，12-搭板，13-喷水管路；
2-安装环，21-齿条，22-固定孔，23-固定螺杆，24-固定螺母；
3-绞碎装置，31-转座，32-铰刀杆，33-齿轮，34-铰刀片，35-滑槽，36-滑块，37-轨道槽，38-支架板，39-升降螺杆，310-导向转轮；
4-抽泥装置，41-连接筒，42-抽泥管，43-电机，44-连接管，45-固定管，46-破碎刀片，47-防水机罩，48-转柱，49-支杆，410-转换仓，411-管道，412-接头管；
5-可调连接件，51-支板，52-轴杆，53-限位板，54-连接螺杆，55-连接螺孔，56-固定杆，57-调节杆，58-调节螺母，59-通孔，510-腔体，511-导向槽，512-导向块，513-螺纹槽，514-握套；
6-伸缩连接件，61-套管，62-滑杆，63-连接螺柱，64-弹簧，65-限位槽，66-限位块，67-连接螺纹套；
7-泥浆泵，71-吸泥管，72-法兰，73-排泥管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-11所示，一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水设备，包括井体1，井体1的底部固接有刃脚11，井体1的内壁下部固接有环形的搭板12，刃脚11和井体1的一体结构内圆周均匀设有喷水管路13，还包括安装环2、绞碎装置3、抽泥装置4、可调连接件5、伸缩连接件6和泥浆泵7；安装环2设置在搭板12的上表面，安装环2的内圈固接有环形的齿条21；
绞碎装置3包括转座31和铰刀杆32；转座31转动连接在安装环2的内圈并绕安装环2的轴线圆周均匀设有复数个，铰刀杆32转动连接在转座31中，铰刀杆32的顶部固接有与齿条21啮合的齿轮33，铰刀杆32的底部圆周均匀固接有铰刀片34，铰刀片34的位置与刃脚11的位置对应；
抽泥装置4的上部圆周均匀固接可调连接件5，可调连接件5的另一端与安装环2连接，抽泥装置4包括连接筒41、抽泥管42和电机43；连接筒41的内部同轴设有连接管44，连接管44的周向均匀固接有固定管45，各固定管45的头部与连接筒41的侧板固定连接，抽泥管42的顶部转动连接在连接管44中，抽泥管42还与连接筒41的底板转动连接，抽泥管42的底部圆周均匀固接有破碎刀片46，破碎刀片46位于铰刀片34的下方，连接筒41的顶板上表面固接有防水机罩47，电机43固接在防水机罩47内，电机43的输出轴底部固接有转柱48，转柱48与连接筒41的顶板转动连接，转柱48的底部转动连接在连接管44内，转柱48的底部与抽泥管42的顶部之间圆周均匀固接有支杆49，防水机罩47的顶部固接有转换仓410，各固定管45与转换仓410之间通过管道411连接，转换仓410的顶部固接有接头管412；
伸缩连接件6连接在转座31和抽泥管42之间；
泥浆泵7置于井体1外，泥浆泵7的吸泥管71与接头管412通过法兰72连接，泥浆泵7的排泥管73与外界的污泥池连接。
优选的，搭板12上圆周均匀设有贯穿的固定孔22，安装环2的下表面固接有与固定孔22对应的固定螺杆23，固定螺杆23插入对应的固定孔22中，搭板12下方的固定螺杆23上啮合有固定螺母24。
优选的，搭板12的内圈开设有环形的滑槽35，转座31的外侧固接有与滑槽35滑动连接的滑块36，搭板12的上下侧面还开设有环形的轨道槽37，转座31的上下两侧对称固接有L形的支架板38，各支架板38上啮合有与轨道槽37对应的升降螺杆39，升降螺杆39靠近轨道槽37的一侧转动连接有导向转轮310。
优选的，可调连接件5的头部固定连接有支板51，支板51上转动连接有轴杆52，轴杆52的底部固接有限位板53，限位板53的底部固接有连接螺杆54，安装环2的上表面开设有与连接螺杆54对应的连接螺孔55。
优选的，可调连接件5包括固定杆56、调节杆57和调节螺母58；固定杆56的一端与防水机罩47固定连接，固定杆56上开设有供管道411通过的通孔59，固定杆56的另一端开设有腔体510，腔体510的内壁圆周均匀开设有导向槽511，调节杆57的一端滑动连接在腔体510中，调节杆57上固接有与轨道槽37滑动连接的导向块512，调节杆57上设有螺纹槽513，调节螺母58与螺纹槽513啮合，调节螺母58外部还固接有握套514，握套514与固定杆56的外壁转动连接。
优选的，伸缩连接件6包括相互套合滑动连接的套管61和滑杆62，伸缩连接件6的两端固接有连接螺柱63，滑杆62的头部与套管61的内腔底部之间固接有弹簧64，滑杆62的外圈圆周均匀开设有限位槽65，套管61的内腔固接有与限位槽65滑动连接的限位块66，转座31的外侧和抽泥管42的外壁固接有与连接螺柱63对应的连接螺纹套67。
一种流沙层和黏土层沉井施工用抽砂排水方法，该方法包括以下步骤：
S1：首先在施工位置的土体A上进行辅坑B的开挖，在辅坑B的底部浇筑环形的素混凝土垫板C，并在辅坑B的底部开挖与破碎刀片46对应的容纳槽D，然后将井体1吊装到垫板C上；
S2：进行设备的组装；
S3：设备组装完成后，从喷水管路13的顶部打入压力水，并启动电机43和泥浆泵7，即可进行施工。
优选的，辅坑B的坑壁倾斜设置，且其与水平面之间的夹角为30°～45°。
本发明的一个具体实施方式为：
(1)首先在施工位置的土体A进行辅坑B的开挖，开挖辅坑B的目的在于将施工位置的表层板结土壤挖除，并使流沙层和黏土层的土壤暴露，辅坑B的坑壁倾斜设置，且其倾斜角度为30°～45°，倾斜的辅坑B坑壁可以减少坑壁倒塌的现象，辅坑B开挖完成后，在坑底浇筑环形的素混凝土垫板C，并在坑底开挖容纳槽D，然后将井体1吊装到垫板C上。
(2)然后进行设备的组装，本发明中的井体1内壁下部一体浇筑用环形的搭板12，搭板12的设置不仅可以作为设备组装时的基座，同时，在沉井施工完成后，搭板12还可以用于放置沉井封底用混凝土板的放置。
安装环2的组装：首先将固定螺杆23与对应的固定孔22插接，然后在搭板12下方的各固定螺杆23上拧上固定螺母24，从而安装环2被固定完成。
绞碎装置3的组装：通过滑块36与滑槽35的配合将转座31连接在搭板12的内圈，然后拧动各升降螺杆39，使得导向转轮310进入对应的轨道槽37中，此时，各齿轮33与齿板啮合，如此，绞碎装置3滑动连接在搭板12的内圈。
抽泥装置4的组装：握套514转动时带动调节螺母58转动，由于调节杆57通过导向块512与导向槽511的配合进行限位，即调节杆57只能沿其轴线方向平移，而调节螺母58与调节杆57上的螺纹槽513啮合，且握套514和调节螺母58的轴向位置不能变化，握套514和调节螺母58转动时，调节杆57沿其轴线方向移动，从而可以进行可调连接件5长度的调整，使得各连接螺杆54与对应的连接螺孔55对齐，转动轴杆52、限位把那和连接螺杆54的一体结构，使得连接螺杆54进入对应的连接螺孔55中，从而实现抽泥装置4的安装固定，通过限位板53的设置，使得抽泥装置4的安装高度确定，便于后续伸缩连接件6的组装。
伸缩连接件6的组装：由于限位板53的设置，转座31上的连接螺纹套67和抽泥管42上的连接螺纹套67高度一致，从而可以通过连接螺柱63与连接螺纹套67的配合将伸缩连接件6连接在转座31和抽泥管42之间。
将泥浆泵7置于井体1外部的土体A上，通过连接法兰72将吸泥管71与接头管412连接，排泥管73的头部伸入外界的污泥池内。
通过上述过程，即可实现设备的组装。
(3)设备组装完成后，将垫板C敲除，即可进行沉井施工，素混凝土是由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构，从而使得在施工之前便于对其进行敲除，垫板C敲除后，井体1和其内组装的设备下降，破碎刀片46初始落入容纳槽D中，可以避免破碎刀片46初始被压坏。
施工时，启动电机43和泥浆泵7，并向各喷水管路13中通入压力水流，可以通过高压水枪实现压力水流的通入。
电机43工作时带动转柱48、支杆49和抽泥管42的一体结构转动，抽泥管42通过伸缩连接件6带动绞碎装置3绕抽泥管42的轴线公转，由于齿轮33和齿条21的配合，铰刀杆32绕自身轴线自转，从而铰刀杆32和铰刀片34同时进行公转和自转，进而铰刀片34将刃脚11位置的土体A绞碎，配合喷水管路13在刃脚11位置喷出的高速水流，从而产生泥浆。
抽泥管42转动时还带动破碎刀片46转动，破碎刀片46对绞碎装置3不能绞碎的土体A进行破碎，并与喷水管路13流出的水和沉井施工过程中产生的溢流水混合形成泥浆。
泥浆泵7通过时，泥浆依次经抽泥管42、连接管44、固定管45、管道411、转换仓410、接头管412和吸泥管71被抽取，并通过排泥管73排放到外界的污泥池中。
本设备可以在流沙层和黏土层位置进行沉井的快速施工，且各种装置和结构件可以灵活的组装，从而便于在施工组装，而在施工完成后拆卸。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。