一种适用于空间受限环境的清淤装置及其施工方法与流程

本发明涉及清淤装置领域。更具体地说，本发明涉及一种适用于空间受限环境的清淤装置及其施工方法。

背景技术：

在人工湖，河道，水库，海边，港口等需要进行水下支撑结构施工的工程中，存在将下部结构埋入淤泥中的要求，因此在施工过程中需要将水底淤泥清出至设计标高。受地形条件及施工条件影响，部分待清淤施工的区域位置狭小，或施工区域中存在各种支撑结构导致清淤施工可利用面积小，无法采用大型的高效率清淤设备抓泥。

目前，常用空压机、高压水泵射水抓泥的方式抓泥，该方法效率低下且成本较高，降低了整体施工效率，导致施工进度缓慢。针对上述问题，需要提供一种在保证清淤效率的基础上，能适用于空间受限环境的清淤装置，提高施工效率并降低施工成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于空间受限环境的清淤装置及其施工方法，通过装置自身的重力将装置压入淤泥来实现抓泥功能，并通过提升和下放钢丝绳控制翻板门的开关，以完成抓泥和卸泥的过程，装置结构简单，可以根据施工空间调整装泥筒的内径以适用于空间受限的施工环境，并保证抓泥效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种适用于空间受限环境的清淤装置，包括：

装泥筒，其为上下开口的中空结构；

翻板门，其设于所述装泥筒的下开口处，所述翻板门包括两个门板，其对称设置，所述两个门板的相邻两侧与一转轴铰接，所述转轴的两端与所述装泥筒的内侧壁固定连接，所述两个门板设置为当其处于水平位置时，能封闭所述下开口；

两个导向轮，其分别为通过支架固定在所述装泥筒的内部上方的导向轮一和固定在所述装泥筒的侧壁的导向轮二；

钢丝绳一，其一端固定在履带吊上，另一端依次穿过所述导向轮二和所述导向轮一后，分为两束并分别固定在所述两个门板的自由端；

压重块，其通过型钢支承固定在所述装泥筒的顶部，所述压重块的顶面和/或侧壁设有吊耳；

振动装置，其设于所述压重块的顶部。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置，任意门板上的上表面设有限位块一，其设置为当所述两个门板被拉起至最高点时，所述两个门板之间的夹角为10°-20°。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置，还包括，限位柱，其通过支架固定在所述装泥筒上部，所述限位柱的中部有一上下贯穿的贯穿孔；所述钢丝绳一上设有限位块二，其位于所述限位柱的下方并与所述钢丝绳一固定连接；其中，所述钢丝绳一的另一端依次穿过所述导向轮二、所述导向轮一和所述贯穿孔后与所述翻板门连接。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置，所述转轴、所述限位块二、所述贯穿孔、所述压重块和所述振动装置的中心位于所述装泥筒的中心线上。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置，所述压重块的横截面面积小于所述装泥筒的横截面面积的60％。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置，所述振动装置包括：隔水箱，其固设在所述压重块的上表面；振动器，其固定在所述隔水箱内部。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置，还包括，至少三块固定板，其沿所述装泥筒的外周均匀设置在所述装泥筒底部的外壁上，任一固定板包括横梁，其水平设置且一端固定在所述装泥筒的外壁；立板，其竖直设置并与所述横梁的另一端固定连接，所述立板的底端与所述装泥筒的底端位于同一水平面。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、将履带吊的大钩通过钢丝绳二与所述吊耳连接使所述适用于空间受限环境的清淤装置悬置于水面上，用履带吊的小钩拉动所述钢丝绳一使所述两个门板处于水平位置，在所述钢丝绳二上选取一标准点并标记，并在所述钢丝绳一上做标记一，所述标记一与所述标准点位于同一水平面；

步骤二、使用所述小钩竖直起吊所述钢丝绳一，当所述两个门板被拉起至最高点时，在所述钢丝绳一上做标记二，所述标记二与所述标准点位于同一水平面；

步骤三、水平转动所述履带吊，将所述适用于空间受限环境的清淤装置移至待清淤位置的正上方，同步下放所述大钩和所述小钩；

步骤四、当所述钢丝绳二出现松弛时停止下放所述大钩和小钩，根据所述标准点与水面的相对位移，计算所述装泥筒的入泥深度；

步骤五、若所述入泥深度大于等于规定的挖泥深度或装泥筒长度，下放所述小钩至所述标记一与所述标准点位于同一水平面，然后同步起升所述大钩和所述小钩；

若所述入泥深度小于所述规定的挖泥深度和装泥筒长度，则启动所述振动装置，待所述钢丝绳二绷紧后继续同步下放所述大钩和所述小钩，直至所述入泥深度达到要求，停止下放所述大钩，继续下放所述小钩至所述标记一与所述标准点位于同一水平面，然后同步起升所述大钩和所述小钩；

步骤六、使用所述履带吊将所述适用于空间受限环境的清淤装置提升至水面上方，并移动至指定卸泥点，单独下放所述钢丝绳一，将所述装泥筒中的淤泥倒出；

步骤七、确认所述装泥筒中的淤泥清理完成后，提升所述钢丝绳一使所述标记二与所述标准点位于同一水平面，然后重复步骤三至步骤六的内容，直至施工区域内的淤泥被清理至规定的清淤深度。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置的施工方法，所述标准点在施工全过程中位于水面以上。

优选的是，所述适用于空间受限环境的清淤装置的施工方法，所述规定的挖泥深度等于清淤深度加所述门板在竖直位置下的高度。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明通过压重块的压力将装泥筒压入淤泥以实现抓泥，对施工空间要求较低，可以根据实际施工可利用空间的大小调整装泥筒的内径，使装置可用于空间受限环境下的清淤施工，适用范围广。

2、装泥筒内部结构简单，内部无动力装置，且与外部通过钢丝绳连接，在出现故障时可快速判断出故障位置，且易于进行配件更换与维修。

3、整体装置只包括一个设于顶部的动力设备，其余配件完全通过机械结构连接，不需要购买其他大型设备，且工作较为稳定，不易发生故障。与常用的空压机和水泵等清淤装置相比，施工方式简便且易于操作，可在保证施工效率的条件下减少施工成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明一个实施例的所述适用于空间受限环境的清淤装置的结构示意图；

图2为上述实施例中所述固定板的正视图；

图3为上述实施例中所述固定板的侧视图；

图4为上述实施例中所述固定板的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，并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。

如图1-4所示，本发明提供一种适用于空间受限环境的清淤装置，包括：

装泥筒1，其为上下开口的中空结构；

翻板门3，其设于所述装泥筒1的下开口处，所述翻板门3包括两个门板，其对称设置，所述两个门板的相邻两侧与一转轴铰接，所述转轴的两端与所述装泥筒1的内侧壁固定连接，所述两个门板设置为当其处于水平位置时，能封闭所述下开口；

两个导向轮7，其分别为通过支架固定在所述装泥筒1的内部上方的导向轮一和固定在所述装泥筒1的侧壁的导向轮二；

钢丝绳一4，其一端固定在履带吊8上，另一端依次穿过所述导向轮二和所述导向轮一后，分为两束并分别固定在所述两个门板的自由端；

压重块13，其通过型钢支承固定在所述装泥筒1的顶部，所述压重块13的顶面和/或侧壁设有吊耳9；

振动装置，其设于所述压重块13的顶部。

上述技术方案中，所述装泥筒1的形状优选为圆柱体，对应的，所述两个门板为半圆形板，所述门板的直径略小于所述装泥筒1的直径以防止门板在开合过程中与装泥筒的内壁接触造成卡滞；由于淤泥具有粘性，在封闭翻板门的两个门板后，淤泥不会从门板与装泥筒的缝隙中漏出。所述转轴沿装泥筒的直径设置，两个门板的圆心位于转轴的中点，钢丝绳一4与两个门板分别连接，形成两个连接点，所述两个连接点的连线沿装泥筒的直径设置且垂直于转轴。所述钢丝绳一4在履带吊8和导向轮二之间竖直设置；钢丝绳一4在翻板门正上方存在一分岔点，从所述分岔点分为两束并分别固定在两个门板上，钢丝绳一4在导向轮一和所述分岔点之间竖直设置；从而，钢丝绳一在输出端和输入端的方向平行，单独使用履带吊8竖直提升钢丝绳一4时，履带吊一端的钢丝绳在竖直方向的位移等于门板被拉起的实际高度。

本发明通过压重块的作用及装置自身的重力将装置压入淤泥来实现抓泥功能，通过提升和下放钢丝绳控制翻板门的开关，配合履带吊同步提升和下放整体装置以完成抓泥和卸泥的过程，装置结构简单，可以根据施工空间调整装泥筒的内径以适用于空间受限的施工环境，通常情况下根据施工区域的最小可施工位置处的最大直径设计装泥筒的直径，以保证施工效率。同时，可根据清淤高度调整装泥筒的高度，使装泥筒每入泥一次即可将装泥筒横截面积内的淤泥清理至标高，进一步保证了抓泥效率。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置，任意门板上的上表面设有限位块一2，其设置为当所述两个门板被拉起至最高点时，所述两个门板之间的夹角为10°-20°。即，所述限位块一2的大小设置为，当两个门板收到钢丝绳的作用力被提升至最高点时，任一门板与水平面的夹角需满足：80°≤α≤85°。α过大时，门板受到装泥筒内淤泥的作用力，存在无法正常落下的风险；α过小时，装泥筒下开口处的开口面积较小，水底的淤泥不易进入，影响施工效率。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置，还包括，限位柱6，其通过支架固定在所述装泥筒1上部，所述限位柱6的中部有一上下贯穿的贯穿孔；所述钢丝绳一4上设有限位块二5，其位于所述限位柱6的下方并与所述钢丝绳一4固定连接；其中，所述钢丝绳一4的另一端依次穿过所述导向轮二、所述导向轮一和所述贯穿孔后与所述翻板门3连接。其中，限位柱6固定在装泥筒1上，在通过履带吊单独提升钢丝绳一4以提升门板时，钢丝绳一4上的限位块二5在装泥筒中向上运动一定距离后被限位柱6挡住，限位柱6是钢丝绳一4在装泥筒1中相对运动的上限位，起到防止钢丝绳一4被过度提升的作用，降低钢丝绳一和翻板门被损坏的风险。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置，所述转轴、所述限位块二5、所述贯穿孔、所述压重块13和所述振动装置的中心位于所述装泥筒1的中心线上。从而，一方面保证钢丝绳一4在限位块二和贯穿孔之间竖直设置，实现两个门板的同步提升；另一方面，使整体装置的重心与装泥筒的中心重合，保证整体装置在入泥过程中平稳且竖直切入淤泥中，减少入泥过程需要的时间，使施工过程更加稳定。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置，所述压重块13的横截面面积小于所述装泥筒1的横截面面积的60％。通过在压重块13底面和装泥筒1上表面之间留出足够的空间，以顺利排出装泥筒1中的空气、水和施工中溢出的淤泥。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置，所述振动装置包括：隔水箱14，其固设在所述压重块13的上表面；振动器15，其固定在所述隔水箱14内部。

上述技术方案中，振动器的作用是提供激振力，增加装泥筒入泥深度，提高抓泥效率；振动器具体型号需根据清淤深度选择，清淤深度越大，需选择的振动器的激振力应越强。本实施例中，振动器15优选为三相异步振动器，其体积小，且提供的振动力大。隔水箱14的外壳密封性应满足在水下15m深度时，无渗漏的条件。

所述振动装置还包括：穿线管11，其安装在所述隔水箱14的侧壁上，所述振动器15的电缆线10穿过所述穿线管11并与外部电源连接；电缆固定架12，其分别安装在所述穿线管11两端并与其附近的所述电缆线10固定连接。穿线管11穿过隔水箱14的侧壁与外部连通，在电缆线10穿过穿线管后，用电缆固定架12将穿线管11两侧的电缆固定以保证整体装置的移动不会影响隔水箱内电缆线的稳定连接，并向穿线管内填充密封胶防止隔水箱内进水。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置，还包括，至少三块固定板16，其沿所述装泥筒的外周均匀设置在所述装泥筒1底部的外壁上，任一固定板16包括横梁17，其水平设置且一端固定在所述装泥筒1的外壁；立板18，其竖直设置并与所述横梁17的另一端固定连接，所述立板18的底端与所述装泥筒1的底端位于同一水平面。

通过在装泥筒下部设置固定板，防止装泥筒在切入淤泥的过程中受到外界环境及重力不均衡等因素的影响发生偏移，导致淤泥无法顺利进入装泥筒。上述技术方案使装泥筒能稳定的竖直向下运动，保证装泥筒中能够装入足够的淤泥，提高抓泥效率和装泥效果。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、将履带吊8的大钩通过钢丝绳二与所述吊耳9连接使所述适用于空间受限环境的清淤装置悬置于水面上，用履带吊8的小钩拉动所述钢丝绳一4使所述两个门板处于水平位置，在所述钢丝绳二上选取一标准点并标记，并在所述钢丝绳一4上做标记一，所述标记一与所述标准点位于同一水平面；

步骤二、使用所述小钩竖直起吊所述钢丝绳一4，当所述两个门板被拉起至最高点时，在所述钢丝绳一4上做标记二，所述标记二与所述标准点位于同一水平面；

步骤三、水平转动所述履带吊8，将所述适用于空间受限环境的清淤装置移至待清淤位置的正上方，同步下放所述大钩和所述小钩；

步骤四、当所述钢丝绳二出现松弛时停止下放所述大钩和小钩，根据所述标准点与水面的相对位移，计算所述装泥筒的入泥深度；

步骤五、若所述入泥深度大于等于规定的挖泥深度或装泥筒长度，下放所述小钩至所述标记一与所述标准点位于同一水平面，然后同步起升所述大钩和所述小钩；

若所述入泥深度小于所述规定的挖泥深度和装泥筒长度，则启动所述振动装置，待所述钢丝绳二绷紧后继续同步下放所述大钩和所述小钩，直至所述入泥深度达到要求，停止下放所述大钩，继续下放所述小钩至所述标记一与所述标准点位于同一水平面，然后同步起升所述大钩和所述小钩；

步骤六、使用所述履带吊8将所述适用于空间受限环境的清淤装置提升至水面上方，并移动至指定卸泥点，单独下放所述钢丝绳一4，将所述装泥筒1中的淤泥倒出；

步骤七、确认所述装泥筒中的淤泥清理完成后，提升所述钢丝绳一4使所述标记二与所述标准点位于同一水平面，然后重复步骤三至步骤六的内容，直至施工区域内的淤泥被清理至规定的清淤深度。

上述技术方案中，在施工前对钢丝绳标记使用喷漆的方法，对标准点、标记一和标记二分别喷漆，在施工过程中通过目视确认标准点的位置与标记一或标记二是否处于同一水平面。该方法能够快速、直观的判断出翻板门在水中的相对工作状态，在实际操作中易于实现。在所述大钩和小钩的同步下放和同步提升过程中，钢丝绳一和钢丝绳二之间不发生相对位移。所述装泥筒的入泥深度的计算中，可实时测量当装泥筒处于淤泥中和处于水面上时，标准点与水面的相对位移，并测量水下淤泥到水面的高度，所述相对位移与所述高度的差值即为装泥筒的入泥深度。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置的施工方法，所述标准点在施工全过程中位于水面以上。在钢丝绳二上标准点的选取需尽量靠近上方大钩，避免在入泥深度较大时，钢丝绳一和钢丝绳二上的标记沉入水中，作业员无法在岸边对标记位置进行判断。

在另一技术方案中，所述的适用于空间受限环境的清淤装置的施工方法，所述规定的挖泥深度等于清淤深度加所述门板在竖直位置下的高度。由于在装泥筒入泥过程中，大钩和小钩同步下放，两个门板始终处于被提升至最高点的状态，因此在装泥筒的底端达到清淤深度后，需继续向下移动一段距离，以保证在两个门板被下放至水平位置后，装泥筒中已抓入足够量的淤泥，使该施工位置的清淤深度达标。所述门板在竖直位置下的高度即当两个门板被抬起至最高点时，门板的自由端距离装泥筒底端的距离。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。