一种沉井施工自动纠偏装置

1.本发明涉及施工技术领域，具体涉及一种沉井施工自动纠偏装置。


背景技术：

2.沉井法施工是指在土层开挖前，在设计位置提前预制好钢筋混凝土井壁，并通过人工或机械在井内挖土，利用自重将井壁沉入地下完成施工的施工手段；由于该工法占地小、成本低，因此广泛的应用于城市建设的各个领域中；
3.在沉井施工过程中，由于沉井结构不同、施工场地水文地质条件复杂、挖掘设备的协调作业等原因，在下沉过程中往往会发生倾斜、旋转、下沉失速甚至超沉等问题；现有技术中针对此问题的应对措施是加强下沉过程中的监控量测频率，下沉过程中出现倾斜或失速等问题时，采用事后纠正的方法使其回归预定姿态；这种传统的纠偏方法中监测数据的采集分析，施工决策的制定与传达都是通过人工手动完成；在这一过程中存在指令无法及时传达从而导致纠偏不及时的缺陷，严重时会影响到整个工程的质量以及周边环境的安全；
4.因此亟需设计一种能够在沉井施工过程中实现井壁的自动纠偏的装置，来解决上述现有技术存在的问题。


技术实现要素：

5.针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种沉井施工自动纠偏装置，本装置通过沉井吊装机构、智控系统和注沙机构的设计，在使用时，能够实时监测沉井的下沉姿态，实现沉井的自动化施工校正功能，具有灵活性好、自动化程度高、校正及时的特点。
6.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
7.一种沉井施工自动纠偏装置，包括底板，设置在底板上的沉井吊装机构、智控系统和注沙机构；
8.所述沉井吊装机构设置在底板上，包括第一油压伸缩杆、第二油压伸缩杆、吊装悬臂和沉井吊装牵引组件，所述第二油压伸缩杆安装在底板上，且在第二油压伸缩杆上设置有油压泵，油压泵用于向第二油压伸缩杆提供油压压力，所述第二油压伸缩杆的活塞杆端部与吊装悬臂连接，所述第一油压伸缩杆设置在第二油压伸缩杆与吊装悬臂之间；
9.所述注沙机构包括注沙泵、注沙管和注沙箱，所述注沙箱设置在底板上侧，且通过注沙泵与注沙管连接；
10.所述智控系统为控制箱。
11.优选的，所述的注沙管包括一级砂管和二级砂管，所述一级砂管与二级砂管之间通过软连接管和第三油压伸缩杆连接，其中第三油压伸缩杆受油压泵控制，用于调节一级砂管与二级砂管之间的相对角度；且在所述一级砂管的内侧设置有第一轴承，所述第一轴承与注沙箱的出沙口转动连接，所述一级砂管的外侧设置有第一齿轮，所述第一齿轮与设置在第一电机上的第二齿轮配合使用，所述第一电机设置在注沙箱上。
12.优选的，所述二级砂管上还设置有出沙口，且在所述二级砂管的末端还可拆卸的安装有搅拌控沙组件，所述搅拌控沙组件包括第二电机和搅拌杆，所述搅拌杆设置在第二电机的动力输出端，且在所述搅拌杆上设有搅拌叶，通过第二电机带动搅拌杆转动，将沙石搅拌至出沙口并漏出。
13.优选的，所述的沉井吊装牵引组件包括监测信息采集箱、牵引机、牵引轮和吊绳，所述牵引机与监测信息采集箱均设置在吊装悬臂的端部，所述牵引轮设置在吊装悬臂的另一端端部，且吊绳的一端与牵引机固定连接，另一端穿过牵引轮端部安装有沉管吊件。
14.优选的，所述的沉管吊件包括吊杆，设置在吊杆上的沉管固定组件和倾斜度调节组件，其中所述沉管固定组件对称设置在倾斜度调节组件的两端，所述吊杆包括首节吊杆、末节吊杆和液压缸，所述首节吊杆设置在吊杆的上端，且与吊绳可拆卸连接，所述液压缸通过固定件安装在吊杆的下端，且在所述首节吊杆和末节吊杆内均设置有伸缩槽，所述伸缩槽与设置在液压缸上的液压杆配合使用，所述液压杆的上端还安装有限位盘，所述限位盘与设置在首节吊杆上的伸缩槽配合使用；且在伸缩套杆上还螺接安装有安装件。
15.优选的，所述的首节吊杆的上端设置有外螺纹，所述外螺纹与螺纹连接件配合使用，所述螺纹连接件上开设有锥形通孔，所述锥形通孔与吊绳夹件配合使用，且在吊绳夹件上开设有让位豁口。
16.优选的，所述的沉管固定组件包括对称设置的上部固定组件和下部固定组件，其中所述上部固定组件和下部固定组件均包括第一套接安装座、主支撑杆、固定支撑块、副支撑杆和第二套接安装座，所述主支撑杆的一端与第一套接安装座上的铰接支座铰接，另一端铰接安装有固定支撑块，所述固定支撑块与沉管内壁配合使用，所述副支撑杆的一端与设置在主支撑杆内侧的铰接支座铰接，另一端与第二套接安装座铰接。
17.优选的，所述的上部固定组件的第一套接安装座固定设置在首节吊杆上，第二套接安装座设置在安装件上；所述下部固定组件的第一套接安装座固定设置在固定件外侧，所述第二套接安装座设置在末节吊杆上。
18.优选的，所述的倾斜度调节组件设置在末节吊杆外侧，包括第三驱动电机和固定箱，所述末节吊杆穿过设置在固定箱上的穿接孔，将固定箱转动安装在末节吊杆上，所述第三驱动电机固定设置在末节吊杆上，且在固定箱下侧设置有第三齿轮，所述第三齿轮与设置在第三驱动电机驱动端的第四减速齿轮相互啮合，且在所述固定箱上设置有振动组件。
19.优选的，所述的振动组件包括对称设置的第四电机、齿条和振动杆，所述第四电机固定安装在固定箱上，且安装在第四电机驱动端端部的第五齿轮与齿条相互啮合，所述齿条活动安装在固定箱上的调节槽内，且沿着调节槽运动，所述齿条上设置有螺纹槽，所述振动杆通过螺纹槽可调节的安装在齿条上，且在振动杆的末端设置有橡皮锤。
20.本发明的有益效果是：本发明公开了一种沉井施工自动纠偏装置，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：
21.1.本发明设计了一种沉井施工自动纠偏装置，本装置在使用时，通过牵引机内置的监测装置监控沉井下沉速度，并通过信息采集系统实时传输到智控系统进行数据处理分析；当智控系统检测到下沉速度过快或不均匀下沉时，牵引机自动运行拉住该侧沉井井壁及时控制下沉速度，同时智控系统分析吊绳受力，计算出该侧所需增加的摩擦力自动控制注沙系统工作向该侧槽内注沙增大摩擦力，满足均匀下沉的受力要求后注沙系统和牵引机
自动停止工作；能够实时监测沉井的下沉姿态，实现沉井的自动化施工校正功能，具有灵活性好、自动化程度高、校正及时的优点；
22.2.同时，本装置在使用时，通过沉管吊件的设计，可以快速的对沉管进行固定，将沉管安装在沉管固定组件上，并通过吊绳进行吊装，固定和取下方便，可以有效避免沉管在吊装过程中难以固定和固定后难以在狭小空间中拆卸固定件的问题，便于在沉井等狭小环境内施工；
23.3.且本装置通过倾斜度调节组件的设置，在沉管吊装时，如发现沉管与沉井侧壁接触，导致沉管倾斜难以下吊时，可以通过打开第三驱动电机和第四电机的开关，利用第三驱动电机和第四电机驱动来带动橡皮锤运动，对沉管侧壁进行侧向振动锤击，保证在注沙过程中，砂砾可以沿着沉管侧壁与沉井之间的缝隙落下，来对沉管进行纠偏，防止沉管卡死在沉井中，影响沉管吊装，具有使用简单方便，可有效防止沉管卡死、自纠正效果好的优点。
附图说明
24.图1为本发明沉井施工自动纠偏装置使用状态下的结构示意图。
25.图2为本发明沉井施工自动纠偏装置的侧视图。
26.图3为本发明沉井施工自动纠偏装置的结构示意图。
27.图4为本发明沙管结构的剖视图。
28.图5为本发明沉管吊件的结构示意图。
29.图6为本发明吊杆的剖视图。
30.图7为本发明倾斜度调节组件的结构示意图。
31.图8为本发明固定箱的剖视图。
32.图9为本发明沉管吊件a处的局部放大图。
33.图10为本发明吊绳夹件的结构示意图。
34.其中：1.升降螺杆，2.伸缩臂，3.控制箱，4.万向轮，5.底板，6.注沙泵，7.注沙机构，71.一级砂管，72.二级砂管，721.出沙口，73.软连接管，74.第三油压伸缩杆，8.油压泵，9.注沙箱，10.监测信息采集箱，11.第一油压伸缩杆，12.牵引机，13.转动轴承，14.牵引轮，15.吊绳，16.后牵引轮，17.转向机，18.转动轴，19.第二油压伸缩杆，20.吊装悬臂，21.首节吊杆，211.伸缩槽，22.第一套接安装座，23.主支撑杆，24.固定支撑块，25.摩擦垫，26.副支撑杆，27.液压杆，271.限位盘，28.末节吊杆，29.固定件，30.液压缸，31.橡皮锤，32.第三驱动电机，33.固定箱，331.穿接孔，332.调节槽，34.第四减速齿轮，35.第三齿轮，36.振动杆，37.齿条，371.螺纹槽，38.第四电机，39.第五齿轮，40.螺纹连接件，401.锥形通孔，41.吊绳夹件，411.让位豁口，42.第一电机，43.第二齿轮，44.第一齿轮，45.第一轴承，46.第二电机，47.安装件，48.第二套接安装座。
具体实施方式
35.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
36.实施例1：参照附图1-10所示的一种沉井施工自动纠偏装置，包括底板5，设置在底板5上的沉井吊装机构、智控系统和注沙机构7；
37.所述沉井吊装机构设置在底板5上，包括第一油压伸缩杆11、第二油压伸缩杆19、吊装悬臂20和沉井吊装牵引组件，所述第二油压伸缩杆19安装在底板5上，且在第二油压伸缩杆19上设置有油压泵8，所述油压泵8用于向第二油压伸缩杆19提供油压压力，所述第二油压伸缩杆19的活塞杆端部与吊装悬臂20连接，所述第一油压伸缩杆11设置在第二油压伸缩杆19与吊装悬臂20之间，用于调整吊装悬臂20的倾斜度，所述沉井吊装牵引组件安装在吊装悬臂20上，用于对沉管进行吊装；
38.优选的，所述的注沙机构7包括注沙泵6、注沙管和注沙箱9，所述注沙箱9设置在底板5上侧，且通过注沙泵6与注沙管连接，利用所述注沙泵6向注沙管内提供不断的纠偏砂石来对沉管进行纠偏；所述注沙管包括一级砂管71和二级砂管72，一级砂管71与二级砂管72之间通过软连接管73和第三油压伸缩杆74连接，其中所述第三油压伸缩杆74受油压泵8控制，用于调节一级砂管71与二级砂管72之间的相对角度，以使得二级砂管72的注沙角度与沉井相互匹配，实现多角度注沙；同时为便于调节整体注沙管转动，以实现注沙管的多方位注沙，在所述一级砂管71的内侧设置有第一轴承45，所述第一轴承45与注沙箱9的出沙口转动连接，且在一级砂管71的外侧设置有第一齿轮44，所述第一齿轮44与设置在第一电机42上的第二齿轮43配合使用，所述第一电机42设置在注沙箱9上，即在使用时，通过第一电机42驱动一级砂管71转动，进而实现注沙管的多向注沙，通过油压泵8控制一级砂管71与二级砂管72之间的相对角度，以使得二级砂管72的注沙角度与沉井相互匹配，实现多角度注沙。
39.优选的，所述二级砂管72上还设置有出沙口721，同时为便于控制二级砂管72使用过程中的出沙量，在所述二级砂管72的末端还可拆卸的安装有搅拌控沙组件，所述搅拌控沙组件包括第二电机46和搅拌杆74，所述搅拌杆74设置在第二电机46的动力输出端，且在所述搅拌杆74上绕设有搅拌叶，在使用时通过第二电机46带动搅拌杆74转动，将沙石搅拌至出沙口721并漏出，对沉井进行注沙，同时还可通过控制第二电机46的转速来控制出沙量，以实现通过控沙量来进行沉管纠偏的效果。
40.优选的，为在使用时进行沉管吊装和下放，所述的沉井吊装牵引组件包括监测信息采集箱10、牵引机12、牵引轮14和吊绳15，所述牵引机12与监测信息采集箱10均设置在吊装悬臂20的端部，其中监测信息采集箱10用于采集吊装悬臂20的倾斜角度，并进行及时汇报，保证操作过程中本装置的稳定性，所述牵引轮14设置在吊装悬臂20的另一端端部，且所述吊绳15的一端与牵引机12固定连接，另一端穿过牵引轮14端部安装有沉管吊件，在使用时，利用牵引机12工作对吊绳15进行牵引，来完成沉管下放的效果。
41.优选的，所述的智控系统为控制箱3，在使用时，通过控制箱3控制油压泵8、牵引机12和监测信息采集箱10动作，进行信息采集和命令控制。
42.优选的，为便于移动和定位，在所述的底板5的两端还设置有伸缩臂2，所述伸缩臂2上还设置有升降螺杆1，在使用时，利用升降螺杆1对底板5进行定位；所述底板5的底端还设置有万向轮4，在使用时，利用万向轮对本装置进行移动。
43.本实施例所述沉井施工自动纠偏装置的使用原理包括：
44.沉井开挖前在沉井的四个角各放置一台上述设备，启动设备后伸缩臂2伸出升降螺杆1工作抬升支座，将吊绳15连接到预留的吊点上，根据沉井大小和地区实际情况设置下沉速度预警值；
45.沉井开挖过程中监测信息采集箱10实时采集吊绳的下放长度和吊绳倾斜角度并
将数据传输到控制箱3，控制箱3自动计算得出该角点处下沉速度与下沉距离并与其他设备共享信息，出现不均匀下沉或下沉速度超出预警值时牵引机12自动启动提供拉力减缓下沉速度使下沉与其他设备处同步，同时监测信息采集箱10实时监测牵引机提供的拉力并将数据传输到控制箱3，控制箱3得到需增加的摩阻力，自动开启注沙泵6和第二电机46进行注沙增加摩擦力；
46.监测到牵引机拉力为零时牵引机和注沙泵停止工作。
47.实施例2：与实施例1不同的是，为便于在吊装的过程中对沉管进行快速提起和无损固定，所述的沉管吊件包括吊杆，设置在吊杆上的沉管固定组件和倾斜度调节组件，其中所述沉管固定组件对称设置在倾斜度调节组件的两端，分别用于对沉管进行固定和吊装过程中调节沉管的倾斜度，防止沉管卡在沉井中。
48.优选的，所述的吊杆包括首节吊杆21、末节吊杆28和液压缸30，所述首节吊杆21设置在吊杆的上端，且与吊绳15可拆卸连接，所述液压缸30通过固定件29安装在吊杆的下端，且在所述首节吊杆21和末节吊杆28内均设置有伸缩槽211，所述伸缩槽211与设置在液压缸30上的液压杆27配合使用，所述液压杆27的上端还安装有限位盘271，所述限位盘271与设置在首节吊杆21上的伸缩槽211配合使用；且在伸缩套杆27上还螺接安装有安装件47。
49.优选的，所述的液压缸30与油压泵8连接，通过油压泵8驱动液压缸30工作；
50.优选的，为便于所述首节吊杆21与吊绳15可拆卸连接，在所述的首节吊杆21的上端设置有外螺纹，其外螺纹与螺纹连接件40配合使用，所述螺纹连接件40上开设有锥形通孔401，所述锥形通孔401与吊绳夹件41配合使用，且在吊绳夹件41上开设有让位豁口411，即在使用时，在所述吊绳15下端安装固定螺母，并将吊绳夹件41安装在螺纹连接件40与首节吊杆21之间，通过吊装过程中施加的外部力，使得吊绳夹件41沿着锥形通孔401方向变形，让位豁口411的开口变小，来实现对吊绳15的固定，完成首节吊杆21与吊绳15可拆卸连接。
51.优选的，所述的沉管固定组件包括对称设置的上部固定组件和下部固定组件，其中所述上部固定组件和下部固定组件均包括第一套接安装座22、主支撑杆23、固定支撑块24、副支撑杆26和第二套接安装座48，所述主支撑杆23的一端与第一套接安装座22上的铰接支座铰接连接，另一端铰接安装有固定支撑块24，所述固定支撑块24与沉管内壁配合使用，所述副支撑杆26的一端与设置在主支撑杆23内侧的铰接支座铰接，另一端与第二套接安装座48铰接连接，即在使用时，通过调节所述第一套接安装座22与第二套接安装座48之间的相对距离，来调节主支撑杆23的张开程度，利用固定支撑块24对沉管内壁进行支撑。
52.优选的，为增大固定支撑块24与沉管内壁之间的摩擦力，在所述固定支撑块24上海设置有摩擦垫25。
53.优选的，为在使用过程中，便于通过液压杆27的伸缩来调整第一套接安装座22与第二套接安装座48之间的相对距离，所述上部固定组件的第一套接安装座22固定设置在首节吊杆21上，第二套接安装座48设置在安装件47上；所述下部固定组件的第一套接安装座22固定设置在固定件29外侧，第二套接安装座48设置在末节吊杆28上，即在使用时，通过液压杆27的伸缩来调整上部固定组件和下部固定组件上的第一套接安装座22与第二套接安装座48之间的相对距离，进而利用支撑块24对沉管内壁进行支撑，便于在吊装过程中将沉管提起，进行沉井内沉管的吊装安装；上述沉管固定组件可适用于多种不同直径的沉管安
装，且固定和取下方便，便于在沉井等狭小环境内施工。
54.优选的，为避免沉管在吊装过程中与沉井侧壁接触，导致沉管倾斜，所述的倾斜度调节组件设置在末节吊杆28外侧，包括第三驱动电机32和固定箱33，所述末节吊杆28穿过设置在固定箱33上的穿接孔331，将固定箱33转动安装在末节吊杆28上，所述第三驱动电机32固定设置在末节吊杆28上，且在所述固定箱33下侧设置有第三齿轮35，所述第三齿轮35与设置在第三驱动电机32驱动端的第四减速齿轮34相互啮合，即在使用时，通过第三驱动电机32带动固定箱33以末节吊杆28为轴转动，且在所述固定箱33上设置有振动组件。
55.优选的，所述的振动组件包括对称设置的第四电机38、齿条37和振动杆36，所述第四电机38固定安装在固定箱33上，且安装在第四电机38驱动端端部的第五齿轮39与齿条37相互啮合，所述齿条37活动安装在固定箱33上的调节槽332内，在使用时通过第四电机38驱动来带动齿条37沿着调节槽332运动，且在所述齿条37上设置有螺纹槽371，所述振动杆36通过螺纹槽371可调节的安装在齿条37上，且在振动杆36的末端设置有橡皮锤31，在使用时，通过第四电机38驱动来带动橡皮锤3向前运动，来对沉管侧壁进行振动锤击，保证在注沙过程中，砂砾可以沿着沉管侧壁与沉井之间的缝隙落下，来对沉管进行纠偏，防止沉管卡死在沉井中，影响沉管吊装；且在使用时，如本实施例所述的上述2个振动组件的第四电机38单独驱动，在使用时便于进行差异化锤击振动，同时通过所述第三驱动电机32的驱动作用，可以实现对沉管内壁的多位置锤击。
56.本实施例所述沉井施工自动纠偏装置的使用原理包括：
57.使用原理与实施例1基本相同，不同之处在于：
58.吊装前需要将所述首节吊杆21与吊绳15可拆卸连接，然后使得油压泵8驱动液压缸30工作，来通过液压杆27调节第一套接安装座22与第二套接安装座48之间的相对距离，来调节主支撑杆23的张开程度，利用固定支撑块24对沉管内壁进行支撑，在对沉管固定后，将沉管提起；
59.在沉管吊装的过程中，如发现沉管与沉井侧壁接触，导致沉管倾斜难以下吊时，打开第三驱动电机32和第四电机38的开关，通过第三驱动电机32和第四电机38驱动来带动橡皮锤3运动，对沉管侧壁进行振动锤击，保证在注沙过程中，砂砾可以沿着沉管侧壁与沉井之间的缝隙落下，来对沉管进行纠偏，防止沉管卡死在沉井中，影响沉管吊装。
60.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。