本发明属于水利工程技术领域,具体是一种用于夯实水下抛石的重锤。
背景技术：
在港口水工建筑物的建设过程中，一些大型的重力式码头、护岸等重力式结构常会采用水下抛石基床，水下抛石基床作为一种基础结构形式，具有承载能力大、抗滑、经济、耐久性好等优点，因而已成为水下基础工程的首选结构形式之一；为确保水下抛石基床具备足够的地基承载力和抗滑稳定性，必须对基床进行密实；目前国内外工程中主要采用的密实方法为重锤夯实法和爆夯密实法；重锤夯实法采用起重设备起吊重锤，利用重锤自由下落所产生的夯击能来夯实基床；重锤夯实法施工机动灵活，对周边建筑物产生的地震效应影响小，施工干扰小；在距离相邻码头或居民区太近时，爆夯法受限于其技术特征，由爆炸产生的浪涌会威胁到近岸设施的安全，重锤夯实法可替代爆夯法施工；重锤夯实法在陆地应用广泛，积累了丰富的经验，但水中下落的重锤，受到周围水体的阻力作用，其夯实效果远低于陆地夯实效果，又由于为了防止重锤在水中下沉时倾倒，工程中通常采用的重锤高度与直径之比较小，高度与直径之比以下简称高径比，一般在0.8左右，由于重锤底面积大，更加剧了水体对重锤的阻力、降低夯实效率，从而限制了每层水下抛石厚度，由此导致抛石船位频繁移动耗用大量时间，造成施工成本显著提高，施工效率低下；中国专利cn102877453b一种水下抛石基床夯实装置，进行了大胆尝试，为了减小水体对重锤底面的阻力，在重锤顶部安装了马达，驱动螺旋桨将重锤底面的水吸走，创意值得肯定，但不足之处非常明显，其一：在具有强大冲击力的重锤上安装马达极易损坏；其二：过水孔面积仅为重锤底面积的1％～5％，所吸走水量极少，根本无法达到消减水体对重锤底面的阻力的目的，因此，急需拓展、探索新的夯实思路，提高水下抛石夯实效率，降低工程经济成本。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于夯实水下抛石的重锤,由锤体、吊环、进水孔、上盖、陀螺体、滚轴、螺旋页板、中轴、十字梁、排水孔、单向阀、中孔、陀螺体槽、滚轴槽、螺栓组成,所述的锤体底面开设有进水孔，锤体中上部开设中孔，进水孔与中孔连通，锤体上开设有排水孔，排水孔出口设置有单向阀；锤体上开设有陀螺体槽，上盖通过螺栓与锤体固定设置；陀螺体槽底面、上盖底面、陀螺体底面、陀螺体顶面均开设有滚轴槽；陀螺体放置在陀螺体槽内，陀螺体通过滚轴与锤体、上盖连接；十字梁与陀螺体固定设置，中轴上端与十字梁固定设置，螺旋页板固定设置在中轴上。
进一步的，所述的吊环固定设置在锤体顶面，全部进水孔过水面积比中孔过水面积大10%，排水孔出水口高度低于陀螺体槽最低处，进水孔的进口设置喇叭口。
本发明的一种用于夯实水下抛石的重锤的有益效果是：由于在锤底面开设了众多进水孔、利用水流动能驱动陀螺体在锤体内高速旋转，保障重锤入水后不漂移、不倾倒，夯击点位准确，因此可以改变传统重锤高径比太小、锤底水流阻力过大的弊端，提高了重锤高径比，增加了单位面积夯击能，附以锤体高频震动，可以大大提高水下抛石的夯实效果，加快施工进度，降低建造成本。
附图说明
图1是传统重锤示意图；
图2是一种用于夯实水下抛石的重锤示意图；
图3是该重锤剖面示意图；
图4是锤体剖面示意图；
图5是陀螺体示意图；
图6是螺旋页板、中轴、十字梁关系示意图；
图7是顶盖剖面示意图；
图8是顶盖俯视示意图；
图9是锤体底面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-9所示，本发明的一种用于夯实水下抛石的重锤,由锤体1、吊环2、进水孔3、上盖4、陀螺体5、滚轴6、螺旋页板7、中轴8、十字梁9、排水孔10、单向阀11、中孔12、陀螺体槽13、滚轴槽14螺栓15组成,所述的锤体1底面开设有进水孔3，锤体1中上部开设中孔12，进水孔3与中孔12连通，锤体1上开设有排水孔10，排水孔10出口设置有单向阀11；锤体1上开设有陀螺体槽13，上盖4通过螺栓15与锤体1固定设置；陀螺体槽13底面、上盖4底面、陀螺体5底面、陀螺体5顶面均开设有滚轴槽14；陀螺体5放置在陀螺体槽13内，陀螺体5通过滚轴6与锤体1、上盖4连接，水流高速通过中孔12时，带动螺旋页板7、中轴8、十字梁9高速转动、驱动陀螺体5高速旋转；十字梁9与陀螺体5固定设置，中轴8上端与十字梁9固定设置，螺旋页板7固定设置在中轴8上，螺旋页板7的目的是为了获取更大水能驱动陀螺体5高速旋转，使用多层叶轮代替螺旋页板7落在本专利保护范围内。
所述的吊环2固定设置在锤体1顶面，全部进水孔3过水面积比中孔12过水面积大10%，排水孔10出水口高度低于陀螺体槽13最低处，如果有水进入陀螺体槽13内，重锤1提出水面后，水会从单向阀11处排除，进水孔3的进口设置喇叭口，水可以迅速进入进水孔3、快速降低锤体底面水阻力。
本发明的一种用于夯实水下抛石的重锤使用时，采用起重设备起吊重锤，重锤在自重作用下自由下落，锤底面与水面接触、水会迅速进入进水孔、快速降低锤体底面水阻力，水流通过进水孔汇入中孔，带动螺旋页板、中轴、十字梁高速转动，驱动陀螺体高速旋转，因为陀螺的运动是由绕中轴的自转和中轴绕垂线的反向运动，因此能保证重锤在水中下落过程中铅直稳定，不倾倒、不移位，重锤准确落入设计的夯击点；一种用于夯实水下抛石的重锤使用过程中，1、多个进水孔可以减小了锤体底面水阻力；2、陀螺体高速旋转可以保障重锤垂直降落，锤体高径比得以增大，可以增加单位面积夯击能；3、重锤夯击点准确；4、陀螺体在锤体内高速旋转会产生高频震动，有利于水下抛石振动密实，几个因素决定了使用本发明的重锤，水下抛石的夯实效果更好。