一种水上搅拌桩工程船的制作方法

本发明涉及打桩设备的技术领域，具体涉及一种水上搅拌桩工程船。

背景技术：

为了解决沿海地区用地紧张问题，欧美日早在上个世纪就开始进行围海造地，我国也从本世纪初开始大规模围海造地。目前我国已是围海造地的大国，在增加建筑使用面积的同时也引发了相关的问题。由于大范围的围海造地，造成砂石过度开采，极大的破坏了生态环境，为此国家出台了相关政策，禁止动用砂石围海造地。由此可知，采用新工艺、新材料及新设备替代砂石进行围海造地显得尤为重要。在沿海地区，使用水泥搅拌桩替代砂石进行软基处理是解决问题的方法之一。

水泥搅拌桩是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩工程船将水泥喷入软基并充分搅拌，使水泥与软基发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

目前，随着水运工程建设事业不断发展，在一带一路经济带动下，我国水下地基处理工程项目愈来愈多。为适应水下地基处理工程项目需要，国内已研发了一些水上搅拌桩工程船。然而现有技术中的水上搅拌桩工程船在水上作业时，需要先将船体固定，其固定主要是在船体上设置卷扬机，卷扬机的钢丝绳上固定一个锚，将锚抛出使其固定在水下的泥土中，从而实现将船体固定。由于钢丝绳极易受水流等的影响，从而使船体的位置移动，船体的稳定性差，导致水泥搅拌桩的安装位置存在偏差，影响工程的顺利进行。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水上搅拌桩工程船在水上的稳定性差的缺陷，从而提供一种水上搅拌桩工程船。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水上搅拌桩工程船，包括：

船体，相对两侧设置有浮箱，所述船体的船艏设置有打桩机；

定位桩，设置于所述浮箱和/或所述船体的安装结构，包括桩体以及安装于所述安装结构的竖直驱动机构，所述桩体在所述竖直驱动机构的驱动下竖直运动，具有插入软基内部以固定所述船体的第一位置和与所述软基分离并收回所述船体的第二位置。

可选地，所述竖直驱动机构包括套设于所述桩体的第一套环，以及，设置于所述安装结构与所述第一套环之间的第一液压油缸，所述第一液压油缸通过所述第一套环驱动所述桩体竖直运动。

可选地，所述安装结构上设置有安装座，所述安装座设置有套设于所述桩体外周的第二套环，所述第二套环另一侧安装有所述第一液压油缸。

可选地，所述第二套环与所述安装座可拆卸连接，所述安装座还设置有倾斜驱动机构，所述倾斜驱动机构包括固定安装于所述安装座的支架，套设于所述桩体的第三套环以及第三液压油缸；所述第三套环绕第一轴线可转动安装于所述支架，具有相对于所述第一轴线径向延伸的摆臂；所述第三液压油缸两端分别与所述安装座和所述摆臂铰接，在所述第二套环与所述安装座分开时通过所述第三套环驱动所述桩体绕所述第一轴线转动，转动过程中所述桩体具有垂直于所述船体的第三位置和平行于所述船体的第四位置。

可选地，所述定位桩包括滑移定位桩和固定定位桩，所述滑移定位桩的所述安装结构包括基座和设置于所述基座的水平驱动机构；所述安装座沿直线滑动安装于所述基座，所述水平驱动机构驱动所述安装座相对于所述基座滑动，所述固定定位桩的所述安装结构固定安装于所述浮箱和/或所述船体。

可选地，所述滑移定位桩包括滑动设置于所述基座的至少两个相连的所述安装座，所述安装座对应设置有所述桩体、所述竖直驱动机构和所述倾斜驱动机构；所述水平驱动机构为与其中一个所述安装座连接的第四液压油缸。

可选地，所述船体尾端设置有所述固定定位桩，所述浮箱尾端设置有所述滑移定位桩；所述滑移定位桩的滑移方向平行于所述船体长度方向。

可选地，所述打桩机、所述浮箱与所述船体可拆卸地连接。

可选地，还包括位于所述浮箱的船艏的驾驶室以及位于所述船体船尾的动力单元，所述动力单元为所述水上搅拌桩工程船提供电力与液压动力。

可选地，还包括位于所述船体上的注浆泵和储料仓，所述储料仓与所述注浆泵连接，所述储料仓内盛有固化剂并可将固定剂制成灰浆，所述储料仓内的灰浆通过所述注浆泵注入所述打桩机的搅拌头内。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种水上搅拌桩工程船，通过在船体相对两侧设置浮箱，在船体的船艏设置打桩机，使工程船能在水上行走并进行打桩作业。在浮箱和/或船体上具有安装结构，定位桩包括桩体和安装在安装结构上的竖直驱动机构，竖直驱动机构可以驱动桩体在竖直方向上运动，使桩体可插入软基内部。由于桩体为刚性结构，伸入软基内部后水的流动无法使桩体发生移位，具有较高的稳固性，这使得工程船可以稳定的停留在水面上，增加了工程船在打桩时在水面上的稳定性。竖直驱动机构还可以驱动桩体与软基分离并收回船体，这样在工程船需要继续在水上行走时，不会因软基和水的阻力作用阻碍工程船在水上正常行走。

2.本发明提供的一种水上搅拌桩工程船，将第二套环从安装座上拆卸下来后，第三液压油缸通过第三套环驱动桩体绕第一轴线转动至与船体平行的第四位置后，这样减小了桩体在竖直方向上的空间占有量，即减小工程船的占有空间，便于工程船的航行和运输，在第三套环与安装座之间安装有支架，在桩体与船体平行时，可用于支撑桩体，减小桩体施加在第三液压油缸上的压力，在桩体转动至垂直于船体的位置时，支架可用与支撑桩体，使桩体稳定在垂直位置。

3.本发明提供的一种水上搅拌桩工程船，其定位桩包括滑移定位桩和固定定位桩，滑移定位桩的安装结构上设置有水平驱动机构，水平驱动机构可驱动安装座相对基座滑动，安装座设置有套设于桩体外周的第二套环，这样水平驱动机构驱动安装座相对基座滑动时，桩体和第二套环、竖直驱动机构和倾斜驱动机构跟随安装座同步滑动，以此达到推动船体移动的目的。进一步地，水平驱动机构与第二套环的联合作用可以固定桩体，防止桩体朝向第一液压油缸的方向偏移，使其能在第一位置和第二位置之间来回切换。

4.本发明提供的一种水上搅拌桩工程船，船体的尾端设置有固定定位桩，浮箱尾端设置有滑移定位桩；滑移定位桩的滑移方向平行于船体长度方向，这样当固定定位桩的桩体处于第二位置且滑移定位桩的桩体处于第一位置时，水平驱动机构可驱动浮箱前后移动，从而带动船体前后移动；当固定定位桩的桩体处于第一位置且滑移定位桩处于第二位置时，水平驱动机构可驱动浮箱绕固定定位桩转动，从而带动船体也可绕固定定位桩转动，这样可以调整工程船的运行方向，同时能增加工程船的打桩范围。

5.本发明提供的一种水上搅拌桩工程船，打桩机、浮箱和船体可拆卸地连接，在工程船打桩完成需要进行运输作业时，可将打桩机和浮箱从船体上卸载并放置在船体上，这样可以减小工程船的水平占用空间和竖直占空空间，便于工程船的运输。

6.本发明提供的一种水上搅拌桩工程船，将驾驶室设置在浮箱的船艏，打桩机设置在船体的船艏，这样有利于驾驶室内的驾驶人员及时观察到打桩机的施工情况，有问题便于及时调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的提供的水上搅拌桩工程船的示意图；

图2为图1中的a处的放大图；

图3为本发明提供的水上搅拌桩工程船的俯视图；

图4为本发明提供的水上搅拌桩工程船围绕船体的固定定位桩转动的示意图。

附图标记说明：

1、船体；

2、定位桩；21、竖直驱动机构；211、第一液压油缸；212、第一套环；22、第二套环；23、倾斜驱动机构；231、支架；232、第三套环；233、第三液压油缸；24、水平驱动机构；25、桩体；

3、浮箱；

4、打桩机；

5、驾驶室；

6、动力单元；

7、注浆泵；

8、储料仓。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图4所示的水上搅拌桩工程船的一种具体实施方式，该水上搅拌桩工程船包括船体1和定位桩2，船体1的相对两侧设置有浮箱3，船体1的船艏设置有打桩机4，使工程船能在水上行走并进行打桩作业。

定位桩2设置于浮箱3和/或船体1的安装结构，包括桩体25以及安装于安装结构的竖直驱动机构21。竖直驱动机构21包括套设于桩体25的第一套环212，以及，设置于安装结构与第一套环212之间的第一液压油缸211。第一液压油缸211通过第一套环212驱动桩体25竖直运动使桩体25具有插入软基内部以固定船体1的第一位置和与软基分离并收回船体1的第二位置。

第一液压油缸211的输出轴伸长，可使桩体25与软基分离并收回至船体1，与此同时，船体1下沉，这样在工程船需要继续在水上行走时，不会因软基和水的阻力作用阻碍工程船在水上正常行走。第一液压油缸211的输出轴缩短，可使定位桩2竖直运动直至插入软基内部，可以固定船体1。由于桩体25为刚性结构，伸入软基内部后水的流动无法使桩体25发生移位，具有较高的稳固性，这使得工程船可以稳定的停留在水面上，增加了工程船打桩时在水面上的稳定性。

安装结构上设置有安装座，安装座与套设于桩体25外周的第二套环22可拆卸连接，第二套环22的另一侧安装有第一液压油缸211。安装座还设置有倾斜驱动机构23。倾斜驱动机构23包括固定安装于安装座的支架231，套设于桩体25的第三套环232以及第三液压油缸233。第三套环232绕第一轴线可转动安装于支架231，具有相对于第一轴线径向延伸的摆臂。第三液压油缸233两端分别与安装座和摆臂铰接，在第二套环22与安装座分开时通过第三套环232驱动桩体25绕第一轴线转动，转动过程中桩体25具有垂直于船体1的第三位置和平行于船体1的第四位置。

将第二套环22从安装座上拆卸下来后，第三液压油缸233通过第三套环232驱动桩体25绕第一轴线转动至与船体1平行的第四位置后，这样减小了桩体25在竖直方向上的空间占有量，即减小工程船的占有空间，可便于工程船的航行和运输，在第三套环232与安装座之间安装有支架231，在桩体25与船体1平行时，可用与支撑桩体25，减小桩体25施加在第三液压油缸233上的压力，在桩体25转动至垂直于船体1的位置时，支架231可用与支撑桩体25，使桩体25稳定在垂直位置。

对于第二套环22与安装座之间的可拆卸连接的方式不作限制，例如，可以使用螺栓连接，也才采用具有锁紧和释放状态的锁紧机构。

定位桩2包括滑移定位桩和固定定位桩，滑移定位桩的安装结构包括基座和设置于基座的水平驱动机构24；安装座沿直线滑动安装于基座，水平驱动机构24驱动安装座相对于基座滑动。滑动设置于基座的至少两个相连的安装座对应设置有桩体25、竖直驱动机构21和倾斜驱动机构23。水平驱动机构24为与其中一个安装座连接的第四液压油缸。这样第四液压油缸的输出轴伸长时，安装座、桩体25、竖直驱动机构21和倾斜驱动机构23向后滑动，从而推动船体1向前前行；第四液压油缸的输出轴缩短时，安装座、桩体25、竖直驱动机构21和倾斜驱动机构23向前滑动，从而推动船体1向后后退。进一步地，水平驱动机构24与第二套环22的联合作用可以固定桩体25，防止桩体25朝向第一液压油缸211的方向偏移，使其能在第一位置和第二位置之间来回切换。

固定定位桩的安装结构固定安装于浮箱3和/或船体1。

本实施例中，船体1的尾端设置有固定定位桩，浮箱3尾端设置有滑移定位桩；滑移定位桩的滑移方向平行于船体1长度方向。这样当固定定位桩的桩体25处于第二位置且滑移定位桩的桩体25处于第一位置时，水平驱动机构24可驱动浮箱3前后移动，从而带动船体1前后移动；当固定定位桩的桩体25处于第一位置且滑移定位桩处于第二位置时，水平驱动机构24可驱动浮箱3绕固定定位桩转动，从而带动船体1也可绕固定定位桩转动，这样可以调整工程船的运行方向，同时能增加工程船的打桩范围。

作为另一种实施方式，滑移定位桩包括一个安装座，安装座上设置有桩体25、竖直驱动机构21和倾斜驱动机构23，也可包括三个以上安装座和对应的桩体25、竖直驱动机构21和倾斜驱动机构23。对于滑移定位桩中安装座的数量可根据实际需要设置。

作为另一种实施方式，浮箱3上可同时安装有滑移定位桩和固定定位桩，船体1上也可以同时安装有滑移定位桩和固定定位桩。或者，浮箱3上安装固定定位桩，船体1上安装滑移定位桩。

水上搅拌桩工程船还包括位于浮箱3的船艏的驾驶室5以及位于船体1的船尾的动力单元6，动力单元6为水上搅拌桩工程船提供电力与液压动力。因打桩机4设置在船体1的船艏，这样有利于驾驶室5内的驾驶人员及时观察到打桩机4的施工情况，有问题便于及时调整。

水上搅拌桩工程船还包括位于船体1上的注浆泵7和储料仓8，储料仓8与注浆泵7连接，储料仓8内盛有固化剂并可将固定剂制成灰浆，储料仓8内的灰浆通过注浆泵7注入打桩机4的搅拌头内。这样搅拌头内的灰浆可通过打桩机4的作用注入软基内部，并与软基混合均匀形成搅拌桩。

打桩机4、浮箱3与船体1可拆卸地连接。在工程船打桩完成后需要进行运输作业时，可将打桩机4和浮箱3从船体1上卸载并放置在船体1上，这样可以减小工程船的水平占用空间和竖直占空空间，便于工程船的运输。

作为另一种实施方式，相对设置的浮箱3的船尾设置在船体1的船艏，以使相对设置的浮箱3之间形成容纳空间，当需要运输工程船时，可将打桩机4的上半部分容纳于容纳空间，减小工程船的空间占有量，便于工程船的运输。

上述水上搅拌桩工程船的工作原理如下：

水上搅拌桩工程船在水上航行到达打桩施工位时，第一液压油缸211的输出轴缩短以将浮箱3和船体1上的桩体25插入软基内部，从而将工程船固定在水面上，然后将储料仓8内的固定剂制成灰浆，储料仓8内的灰浆通过注浆泵7注入打桩机4的搅拌头内，进行软基的打桩作业，打桩完成后，需要扩大打桩范围或者是调整工程处的航行方向时，将浮箱3上的第一液压油缸211的输出轴伸长，以使其与软基分离并收回船体1上，第四液压油缸的输出轴缩短，可使工程船绕船体1上的桩体25转动一定的角度，然后浮箱3上的第一液压油缸211的输出轴再次缩短将桩体25插入软基内部，然后继续打桩作业，打桩完成后；工程船需要前后移动一定距离时，将船体1上的第一液压油缸211的输出轴伸长，以使船体1上的桩体25与软基分离并收回船体1上，再将第四液压油缸的输出轴伸出或收回，使安装座、桩体25、竖直驱动机构21和倾斜驱动机构23一起滑动，从而推动工程船前后移动；船体1需要航行较远距离时，可将第二套环22与安装座之间的螺栓拧开，以将第二套环22从安装座上拆卸下来，再将第三液压油缸233的输出轴缩短，使桩体25带动第一套环212、第二套环22和第三套环232转动至与船体1平行，便于工程船在水上航行。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。