一种水下混凝土立柱施工用辅助平台的制作方法

本发明涉及到水下施工作业领域，具体的说是一种水下混凝土立柱施工用辅助平台。

背景技术：

在现有技术中，河道或湖泊附近出于景观观赏等目的，往往会在河道或湖泊的浅水区域施工架设一些观景步道，而在修建观景步道时，必不可少的需要先在水下修建混凝土立柱作为支撑。

在现有技术中，修建混凝土立柱的第一步是先在地面打孔或者是挖掘地基，一般在地面施工修筑时很好操作，利用打孔设备进行打孔，或者直接挖掘即可；但是当在水下施工修筑混凝土立柱时，由于水流的存在，不管是在河床上打孔或者是直接挖掘，都很难操作，一般都需要先建围挡或围堰并排出内部的水，之后再由人工或设备进行开挖和打孔，在施工完成后，还需要人工拆除这些围挡或围堰，这不仅大大拖慢了施工进度，而且还大大增加了施工的人力和设备成本。

技术实现要素：

为了解决现有技术中在水下施工混凝土立柱时需要配合围挡或围堰所导致的施工进度慢、人力和设备成本高的问题，本发明提供了一种水下混凝土立柱施工用辅助平台，该辅助平台能够直接对水下进行围挡和打孔作业，大大提高了混凝土立柱施工的工期和成本。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术问题是：一种水下混凝土立柱施工用辅助平台，包括一处于水面之上的水上承载平台，所述水上承载平台的中间位置具有贯穿其上下表面的矩形施工作业通道，在矩形施工作业通道的顶部通过四条固定杆设置有挖掘立柱浇筑施工用基孔的掘孔设备，在矩形施工作业通道的底部四条边上分别设置有一组围挡固定装置；

每组所述围挡固定装置包括平行设置在矩形施工作业通道底部边缘的固定基板，在固定基板上设置有与其长度方向平行的贯通槽，在贯通槽两端的位置分别设置有圆形固定通道，每个圆形固定通道均包括处于同一圆周上的两块弧形板，这两块弧形板对称固定在贯通槽的两侧壁上，从而围成具有与贯通槽处于同一竖直面的间隙的圆筒形通道，且该圆筒形通道直径大于贯通槽的宽度；

每个所述圆形固定通道内插入有一根具有底部尖端的导向固定杆，且导向固定杆外壁与圆形固定通道的内壁之间具有间隙；

每个所述贯通槽内插入一块底部具有尖端的围挡基板，每块围挡基板上与圆形固定通道相对应的位置设置有供导向固定杆穿入其中的贯通孔，贯通孔的侧壁穿过导向固定杆与圆形固定通道之间的间隙；

在每块围挡基板的两端设置有贯穿其高度方向的连接孔，且该连接孔通过一贯穿围挡基板高度方向的切槽与围挡基板的侧边连通；

在相邻两块围挡基板之间设置有l形连接板，该l形连接板的两端均通过连接部固定有连接柱，且所述连接柱卡入围挡基板的连接孔内时，连接部卡入切槽内，从而实现四块l形连接板将四块围挡基板拼合形成围堰。

本发明的一种优选实施方案为，每块所述固定基板的两端架设在矩形施工作业通道底部两侧的两根支撑梁上，且在这两根支撑梁上沿其长度方向设置有滑轨，所述固定基板的底部具有与滑轨配合的滑槽，在两根支撑梁之间的矩形施工作业通道上设置有调节油缸，该调节油缸的活塞杆自由端与固定基板的中部铰接，通过调节油缸活塞杆的伸缩来带动固定基板沿支撑梁来回滑动，进而调节与其相对的另一块固定基板的间距。

本发明上一种优选实施方案的一种改进方案为，所述四条固定杆位于矩形施工作业通道的两条对角线上，且每块所述固定基板滑动至支撑梁的端部时，圆形固定通道处于相邻两根固定杆围成的三角形内部，以使其内插入的导向固定杆与其最近的固定杆间具有操作间隙。

本发明上一种优选实施方案的另一种改进方案为，所述支撑梁的端部具有防止固定基板掉落的限位块。

本发明的另一种优选实施方案为，构成所述圆形固定通道的两块弧形板，其顶端延伸至水上承载平台上表面，底端延伸至水上承载平台下方。

本发明的再一种优选实施方案为，所述掘孔设备包括由四条固定杆支撑固定的基座，在基座的底部设置有同步运动的四组液压伸缩油缸，在这四组液压伸缩油缸活塞杆的底部设置有旋转掘进组件和掘出物排出机构；

所述掘出物排出机构包括一圆筒状壳体，该圆筒状壳体的顶部封闭并与四组液压伸缩油缸活塞杆的底部连接，由四组液压伸缩油缸活塞杆的同步伸缩控制其升降；圆筒状壳体内设置有与其顶部平行的分隔板，该分隔板将其内部分为上封闭空间和下开放空间，在上封闭空间内分别设置有泥浆泵和抽水泵，其中，抽水泵的进水管穿过圆筒状壳体的上部侧壁与外部连通，出水管穿过分隔板与下开放空间连通，以将圆筒状壳体外侧的水抽入到下开放空间内；所述泥浆泵的进水口穿过分隔板与下开放空间连通，出水口上连接有排水管，排水管的末端伸至水上承载平台上，以使泥浆泵抽取下开放空间内的泥水混合物输送到水上承载平台上；

所述旋转掘进组件包括设置在上封闭空间内的防水电机和由其驱动的掘进轴，该掘进轴的自由端穿出下开放空间，环绕掘进轴的自由端设置有掘土刀盘，该掘土刀盘由4-8块的掘土刀环绕掘进轴安装构成，这些掘土刀为一个圆锥形刀盘均分为4-8块形成，每块掘土刀的内尖端与掘进轴的自由端固定，外弧端通过其底部的凸块设置在圆筒状壳体底部边缘设有的环状增厚壁上的滑槽内，以在掘进轴转动时，带动掘土刀沿滑槽转动，相邻两块掘土刀之间形成过土通道，该过土通道与下开放空间连通，以使掘土刀在随掘进轴转动过程中，被四组液压伸缩油缸活塞杆伸出下压，从而在河床钻孔过程中掘出的污泥通过过土通道进入到下开放空间内。

本发明上一种优选实施方案的一种改进方案为，每块所述掘土刀的底部与河床接触的面为切削面，该切削面的两侧壁与相邻两块掘土刀的侧壁配合形成两条过土通道，每块掘土刀两侧壁与切削面相接的底端分别形成形状相互补的s形凸起和s形缺陷，s形凸起和s形缺陷沿掘土刀的侧壁延伸且与过土通道等长，其中，s形凸起由弧形凸起和弧形凹陷依次连接而成，且弧形凸起的自由端延伸至该侧壁的中部，弧形凹陷的自由端与切削面的侧边缘形成凸起尖端；s形缺陷由弧形凹陷和弧形凸起依次连接而成，且弧形凹陷的自由端延伸至该侧壁的中部，弧形凸起的自由端与切削面的侧边缘平滑过渡连接。

本发明上一种优选实施方案的另一种改进方案为，每块所述掘土刀的切削面从s形缺陷一侧向s形凸起倾斜降低，以使s形凸起一侧相较于s形缺陷一侧更接近河床，每条过土通道两侧s形凸起要低于s形缺陷，从而在过土通道的进土端形成凸起尖端高出另一侧的高度差，以使掘土刀盘在随掘进轴转动过程中，每条过土通道一侧的凸起尖端切削河床，并将切削产生的泥土通过过土通道送入到下开放空间内，进而与抽水泵抽入的水混合形成泥水，并由泥浆泵将其输送到水上承载平台上。

本发明上一种优选实施方案的又一种改进方案为，所述掘进轴位于下开放空间的轴体上设置有螺旋叶片，该螺旋叶片随掘进轴转动过程中，将通过过土通道进入下开放空间的泥土向上搅拌输送，且该螺旋叶片的宽度自下而上逐渐变窄。

本发明上一种优选实施方案的再一种改进方案为，所述凸块为“凸”字形，与其匹配的环状增厚壁上的滑槽断面也为“凸”字形，且滑槽的宽度尺寸大于凸块，以使凸块处于滑槽内时，其侧壁与滑槽的侧壁不接触，并且凸块的顶端与滑槽的顶端内壁之间具有间隙；沿环状增厚壁分布有若干贯穿其高度方向的通道孔，该通道孔的底部与滑槽的顶部内壁连通，顶部穿出环状增厚壁并处于圆筒状壳体外侧，以使滑槽与圆筒状壳体外侧空间连通。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明通过在水面上设置一个水上承载平台，之后在水上承载平台中间位置设置贯通的矩形施工作业通道，在矩形施工作业通道顶部中心固定掘孔设备，在底部四条边上分别设置一组围挡固定装置，利用这四组围挡固定装置形成施工用的挡水围堰，实现了工作人员在水上承载平台之上快速搭建围堰，这种围挡的施工方式，能够节省大量的人力成本，而且围挡的安装和拆卸均十分方便，大大缩短了施工的工期；

每组所述围挡固定装置的核心是一块中间具有贯通槽的固定基板，这个贯通槽能够允许围挡基板从其中穿过，从而实现了在水上承载平台上向下放置围挡基板的操作；在贯通槽内设置有两个圆形固定通道，这两个圆形固定通道的作用是在贯通槽内预先引入一根导向固定杆，这根导向固定杆插入河床中，之后在通过贯通槽放置围挡基板时，围挡基板上的贯通孔套入到导向固定杆，使围挡基板沿导向固定杆下放，不仅很好的起到了导向的作用，而且能够起到对围挡基板进行固定的作用；最后，在围挡基板的两端设置连接孔，这些连接孔与l形连接板的连接柱配合卡接，实现了一个l形连接板将两块围挡基板连接固定的作用，最终将四块围挡基板拼合形成围堰；

2）本发明的四块固定基板是滑动架设在两根支撑梁上的，通过一个调节油缸来带动起沿支撑梁滑动，从而实现了调节其与对向固定基板的间距，进而调节所施工围挡大小的功能；

3）本发明的掘孔设备包括四组液压伸缩油缸，在四组液压伸缩油缸伸缩杆的底部设置旋转掘进组件和掘出物排出机构，其中，四组液压伸缩油缸带动旋转掘进组件下降至河床上，使旋转掘进组件的掘土刀盘接触河床底部，之后由防水电机带动掘进轴和掘土刀盘转动，在掘土刀盘转动过程中，升降控制机构带动其整体下压，使掘土刀盘在转动过程中向下运动，在转动过程中，能够对河床进行切削，切削产生的泥土通过过土通道进入到掘出物排出机构的壳体内，在此内与水混合形成泥浆，之后被泥浆泵抽出到水上承载平台，从而实现了机械打孔作业，相比较于现有的打孔施工方式，不需要进行围堰或围挡操作，能够直接实施打孔作业，不仅节省了人力，更重要的是，大大降低了施工的成本；同时，打孔产生的泥土也能及时排出，提高了钻孔的效率；

4）本发明每块掘土刀的两侧壁分别形成形状相互补的s形凸起和s形缺陷，这样在转动过程中，s形凸起起到了切削泥土的作用，并且由于s形凸起一侧低于s形缺陷一侧，导致切削下的泥土能够在转动过程中快速进入到过土通道内，从而提高了切削效率，加快了掘进速度；

5）本发明通过在掘进轴上设置螺旋叶片，且螺旋叶片的宽度自下而上变窄，这种特殊宽度形状的螺旋叶片的存在，不仅能够承接通过过土通道进入的泥土，并将其向上输送，防止过土通道被堵塞；同时，螺旋叶片的存在也是起到了搅拌的作用，使进入其中的泥土能够更好地与水结合形成泥浆，从而被抽走。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为矩形施工作业通道底部围挡固定装置的俯视示意图；

图3为围挡基板与固定基板的连接剖视示意图；

图4为围挡基板的侧视示意图；

图5为围挡基板的顶部俯视示意图；

图6为l形连接板的顶部俯视示意图；

图7为围挡隔板组装后的俯视结构示意图；

图8为旋转掘进组件和掘出物排出机构的结构示意图；

图9为掘土刀和环状增厚壁的配合结构示意图；

图10为掘土刀盘的仰视结构示意图；

图11为掘土刀的结构示意图；

图12为图11a-a处的断面结构示意图；

图13为相邻两块掘土刀的断面结构示意图；

附图标记：1、水上承载平台，101、矩形施工作业通道，2、围挡固定装置，201、支撑梁，202、调节油缸，203、固定基板，204、贯通槽，205、圆形固定通道，3、导向固定杆，4、围挡基板，401、贯通孔，402、尖端，403、连接孔，404、切槽，405、l形连接板，406、连接部，407、连接柱，5、掘出物排出机构，501、圆筒状壳体，502、分隔板，503、上封闭空间，504、下开放空间，505、环状增厚壁，506、抽水泵，507、泥浆泵，508、排水管，6、旋转掘进组件，601、防水电机，602、掘进轴，603、螺旋叶片，604、掘土刀，6041、切削面，6042、弧形凸起，6043、弧形凹陷，6044、凸起尖端，605、凸块，606、通道孔，607、过土通道，608、间隙，7、掘孔设备，701、基座，702、固定杆，703、液压伸缩油缸。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细阐述，本发明以下各实施例中未详细说明的部件均可认为是本领域常用的技术手段，比如各油缸的控制和液压油来源、以及防水电机的控制等，这些都不属于本发明的改进要点，通过现有技术即可实现本发明的技术效果，因此，在本发明中不做阐述。

实施例1

如图1-7所示，一种水下混凝土立柱施工用辅助平台，包括一处于水面之上的水上承载平台1，该水上承载平台1优选采用漂浮在水面上，所述水上承载平台1的中间位置具有贯穿其上下表面的矩形施工作业通道101，在矩形施工作业通道101的顶部通过四条固定杆702设置有挖掘立柱浇筑施工用基孔的掘孔设备7，在矩形施工作业通道101的底部四条边上分别设置有一组围挡固定装置2；

每组所述围挡固定装置2包括平行设置在矩形施工作业通道101底部边缘的固定基板203，在固定基板203上设置有与其长度方向平行的贯通槽204，在贯通槽204两端的位置分别设置有圆形固定通道205，每个圆形固定通道205均包括处于同一圆周上的两块弧形板，这两块弧形板对称固定在贯通槽204的两侧壁上，从而围成具有与贯通槽204处于同一竖直面的间隙的圆筒形通道，且该圆筒形通道直径大于贯通槽204的宽度；

每个所述圆形固定通道205内插入有一根具有底部尖端的导向固定杆3，且导向固定杆3外壁与圆形固定通道205的内壁之间具有间隙；

每个所述贯通槽204内插入一块底部具有尖端402的围挡基板4，每块围挡基板4上与圆形固定通道205相对应的位置设置有供导向固定杆3穿入其中的贯通孔401，贯通孔401的侧壁穿过导向固定杆3与圆形固定通道205之间的间隙；

在每块围挡基板4的两端设置有贯穿其高度方向的连接孔403，且该连接孔403通过一贯穿围挡基板4高度方向的切槽404与围挡基板4的侧边连通；

在相邻两块围挡基板4之间设置有l形连接板405，该l形连接板405的两端均通过连接部406固定有连接柱407，且所述连接柱407卡入围挡基板4的连接孔403内时，连接部406卡入切槽404内，从而实现四块l形连接板405将四块围挡基板4拼合形成围堰。

本实施例的辅助平台的使用方法如下：

1）先将水上承载平台1移动至待施工区域；

2）先在一组围挡固定装置2的固定基板203的两个圆形固定通道205内依次各插入一根导向固定杆3，导向固定杆3的顶部超出水上承载平台1之上，之后再利用人工或者器械将导向固定杆3楔入河床固定；

3）将一块围挡基板4上的贯通孔401对准导向固定杆3后穿入，同时使固定基板4穿过固定基板203的贯通槽204向下运动，直至其底部的尖端402插入到河床上，再利用人工或者器械将其楔入河床固定；

4）重复步骤2）-4），将四组围挡固定装置2的固定基板203内均插入围挡基板4进行固定；

5）移动水上承载平台1，使两块相邻围挡基板4暴露在矩形施工作业通道101中，之后取一块l形连接板405，使l形连接板405两侧的连接柱407对准两块相邻围挡基板4两侧的连接孔403后插入进去，之后再利用人工或者器械将其楔入河床固定，从而完成两块相邻围挡基板4的连接；

6）重复步骤5）直至利用四块l形连接板405将四块已经固定好的围挡基板4连接形成围堰，如图7所示；

7）利用水泵等设施将围堰内的水抽干，再掘孔设备7在围堰内打孔形成灌注水泥混凝土的桩孔；

8）向桩孔内插入钢筋笼，之后再浇筑混凝土从而形成立柱。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定，从而得到以下各实施例：

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上所做的进一步改进方案，如图2所示，每块所述固定基板203的两端架设在矩形施工作业通道101底部两侧的两根支撑梁201上，且在这两根支撑梁201上沿其长度方向设置有滑轨，所述固定基板203的底部具有与滑轨配合的滑槽，在两根支撑梁201之间的矩形施工作业通道101上设置有调节油缸202，该调节油缸202的活塞杆自由端与固定基板203的中部铰接，通过调节油缸202活塞杆的伸缩来带动固定基板203沿支撑梁201来回滑动，进而调节与其相对的另一块固定基板203的间距。

实施例3

本实施例是在实施例2的基础上所做的进一步改进方案，如图2所示，所述四条固定杆702位于矩形施工作业通道101的两条对角线上，且每块所述固定基板203滑动至支撑梁201的端部时，圆形固定通道205处于相邻两根固定杆702围成的三角形内部，以使其内插入的导向固定杆3与其最近的固定杆702间具有操作间隙。

实施例4

本实施例是在实施例2的基础上所做的另一种改进方案，所述支撑梁201的端部具有防止固定基板203掉落的限位块。

实施例5

本实施例是在实施例1的基础上所做的进一步改进方案，如图1和3所示，构成所述圆形固定通道205的两块弧形板，其顶端延伸至水上承载平台1上表面，底端延伸至水上承载平台1下方。

实施例6

本实施例是在实施例1的基础上所做的进一步改进方案，如图1、8、9、10、11、12和13所示，所述掘孔设备7包括由四条固定杆702支撑固定的基座701，在基座701的底部设置有同步运动的四组液压伸缩油缸703，在这四组液压伸缩油缸703活塞杆的底部设置有旋转掘进组件6和掘出物排出机构5；

所述掘出物排出机构5包括一圆筒状壳体501，该圆筒状壳体501的顶部封闭并与四组液压伸缩油缸703活塞杆的底部连接，由四组液压伸缩油缸703活塞杆的同步伸缩控制其升降；圆筒状壳体501内设置有与其顶部平行的分隔板502，该分隔板502将其内部分为上封闭空间503和下开放空间504，在上封闭空间503内分别设置有泥浆泵507和抽水泵506，其中，抽水泵506的进水管穿过圆筒状壳体501的上部侧壁与外部连通，在进水管的端部设置过滤网，以过滤水中的杂物，出水管穿过分隔板502与下开放空间504连通，以将圆筒状壳体501外侧的水抽入到下开放空间504内；所述泥浆泵507的进水口穿过分隔板502与下开放空间504连通，出水口上连接有排水管508，排水管508的末端伸至水上承载平台1上，以使泥浆泵507抽取下开放空间504内的泥水混合物输送到水上承载平台1上；

所述旋转掘进组件6包括设置在上封闭空间503内的防水电机601和由其驱动的掘进轴602，该掘进轴602的自由端穿出下开放空间504，环绕掘进轴602的自由端设置有掘土刀盘，该掘土刀盘由4-8块的掘土刀604环绕掘进轴602安装构成，这些掘土刀604为一个圆锥形刀盘均分为4-8块形成，每块掘土刀601的内尖端与掘进轴602的自由端固定，外弧端通过其底部的凸块605设置在圆筒状壳体501底部边缘设有的环状增厚壁505上的滑槽内，以在掘进轴602转动时，带动掘土刀601沿滑槽转动，相邻两块掘土刀601之间形成过土通道607，该过土通道607与下开放空间504连通，以使掘土刀601在随掘进轴602转动过程中，被四组液压伸缩油缸703活塞杆伸出下压，从而在河床钻孔过程中掘出的污泥通过过土通道607进入到下开放空间504内。

本实施例中的掘孔设备7在进行掘孔作业时的施工步骤如下：

1）先将水上承载平台1放置在需要打孔位置处，并且使掘孔设备7正对立柱预设位置；

2）控制四组液压伸缩油缸703同步运动，使其活塞杆同步伸出，从而带动下方设置的旋转掘进组件6和掘出物排出机构5同步下降，直至旋转掘进组件6的掘土刀盘接触河床底部打孔区域；

3）控制旋转掘进组件6中的防水电机601启动，防水电机601输出的动力通过掘进轴602带动掘土刀盘同步转动，在转动过程中，四组液压伸缩油缸703同步向下运动，使掘土刀604挤压河床，这样在掘土刀盘转动过程中，掘土刀604能够切割河床，并使切割产生的土经过过土通道607进入到掘出物排出机构5的圆筒状壳体501的下开放空间504内，之后抽水泵506抽取水进入到下开放空间504内，从而形成泥浆，再由泥浆泵507将泥浆抽出并利用排水管508排出到水上承载平台1上；

4）保持掘土刀盘、抽水泵506、泥浆泵507和四组液压伸缩油缸703的运动，从而使掘土刀盘一直处于下降并切割河床的状态，从而实现了在河床打孔的操作。

实施例7

本实施例是在实施例6的基础上所做的进一步改进方案，如图11和12所示，每块所述掘土刀604的底部与河床接触的面为切削面6041，该切削面6041的两侧壁与相邻两块掘土刀604的侧壁配合形成两条过土通道607，每块掘土刀604两侧壁与切削面6041相接的底端分别形成形状相互补的s形凸起和s形缺陷，s形凸起和s形缺陷沿掘土刀604的侧壁延伸且与过土通道607等长，其中，s形凸起由弧形凸起6042和弧形凹陷6043依次连接而成，且弧形凸起6042的自由端延伸至该侧壁的中部，弧形凹陷6043的自由端与切削面6041的侧边缘形成凸起尖端6044；s形缺陷由弧形凹陷6043和弧形凸起6042依次连接而成，且弧形凹陷6043的自由端延伸至该侧壁的中部，弧形凸起6042的自由端与切削面6041的侧边缘平滑过渡连接。

实施例8

本实施例是在实施例7的基础上所做的进一步改进方案，如图11和12所示，每块所述掘土刀604的切削面6041从s形缺陷一侧向s形凸起倾斜降低，以使s形凸起一侧相较于s形缺陷一侧更接近河床，每条过土通道607两侧s形凸起要低于s形缺陷，从而在过土通道607的进土端形成凸起尖端6044高出另一侧的高度差，以使掘土刀盘在随掘进轴602转动过程中，每条过土通道607一侧的凸起尖端6044切削河床，并将切削产生的泥土通过过土通道607送入到下开放空间504内，进而与抽水泵506抽入的水混合形成泥水，并由泥浆泵507将其输送到水上承载平台1上。

实施例9

本实施例是在实施例6的基础上所做的进一步改进方案，如图8所示，所述掘进轴602位于下开放空间504的轴体上设置有螺旋叶片603，该螺旋叶片603随掘进轴602转动过程中，将通过过土通道607进入下开放空间504的泥土向上搅拌输送，螺旋叶片603的底端靠近掘土刀盘，顶端延伸至下开放空间504的上部，且该螺旋叶片603的宽度自下而上逐渐变窄。所谓的螺旋叶片603的宽度是指，在某一水平面上，螺旋叶片603外侧边缘距离掘进轴602中心的距离。

实施例10

本实施例是在实施例6的基础上所做的进一步改进方案，如图8和9所示，所述凸块605为“凸”字形，与其匹配的环状增厚壁505上的滑槽断面也为“凸”字形，且滑槽的宽度尺寸大于凸块605，以使凸块605处于滑槽内时，其侧壁与滑槽的侧壁不接触，并且凸块605的顶端与滑槽的顶端内壁之间具有间隙608；沿环状增厚壁505分布有若干贯穿其高度方向的通道孔606，该通道孔606的底部与滑槽的顶部内壁连通，顶部穿出环状增厚壁505并处于圆筒状壳体501外侧，以使滑槽与圆筒状壳体501外侧空间连通。