[发明专利]深水水下开挖装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种清淤、疏浚设备，主要是适用于水下深基坑开挖、深水不排水开挖土方、大型沉井下沉水下开挖、江海取砂、灌注桩内取砂等施工工程中的水下开挖装置。

背景技术

随着基坑、深井开挖等水利工程的迅猛发展，受作业深度限制，对开挖装置的要求越来越高。现有技术中，对基坑、深井开挖特别是对超深井的排水土方开挖下沉普遍采用空气吸泥机、潜水砂石泵、抓斗式挖泥机等机械设备进行施工。

空气吸泥机是由空气压缩机输送足够风量进入吸泥机的风包内，并向吸泥机管内喷射，形成圆锥型高速气流向排泥管出口排放，从而带走吸泥管和排泥管中的泥水和空气，而在吸泥机下部造成负压，产生吸力，将泥砂、石块和水吸入吸泥管，随同高压气流连续不断排出排泥管外，从而达到除土的目的。但空气吸泥机在作业时空气能量损耗大，需要大型的动力设备保证提供足够的动能，耗电量巨大；施工作业时，必须要依靠吊车或龙门吊配合施工，施工不方便，增加了成本投入。

潜水砂石泵工作时一般设置在作业的最下端，这对潜水砂石泵防水要求相当高，一但漏水，维修起来比较麻烦；潜水砂石泵长期在深水区施工作业，对机械的磨损大，机械的使用寿命大大降低；潜水砂石泵也要投入吊车和龙门吊配合施工，增加了施工的复杂程度。

专利申请号为200710119274.2和200410023299.9中泥浆泵的使用不能充分利用其吸程和扬程，不能发挥最大功率，浪费能源，成本高；专利号为200520045961.0的深水疏浚装置，公开了一种利用抽压气机和压力泵进行深水疏浚的装置，该技术虽然能满足深水疏浚要求，但结构复杂，配套设备多，维修不便，不适宜推广使用。

发明内容

为了克服现有技术中结构复杂，配套设备多，施工难度大，施工成本高，功率利用率低，浪费能源等不足，本发明的目的是提供一种结构简单，施工维修简便，无需大型配套设施，能量损失低，大幅度节约施工成本，工作效率高，吸泥量大的深水水下开挖装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：深水水下开挖装置主要包括浮体、潜水电动机、潜水泥浆泵、吸头，其特征在于潜水电动机悬浮于水中且吊挂于水面上浮体的底面，潜水电动机依次连接连轴器、轴套止水装置、潜水泥浆泵，潜水泥浆泵连接排泥管和吸泥管，排泥管与大气相通，吸泥管经弯头连接吸头。潜水泥浆泵悬浮于水中，通过调节泥浆泵水下深度，充分利用泥浆泵的吸程和扬程，发挥泥浆泵最大功率，可增加开挖深度，适用场合多、范围广；泥浆泵与吸头间的吸泥管采用橡胶软管，一次性接管后可以开挖十几米深而不需要再接管，改变施工过程中全部采用硬管因高差而引起的能量损失。

进一步地，所述浮体上垂直连接固定升降杆，固定升降杆连接弯头，弯头水下位置高于潜水泥浆泵，弯头与潜水泥浆泵连接的吸泥管中产生虹吸，加快了泥浆泵吸泥速度，固定升降杆可定位稳定地放置吸头并保持吸头水下工作平衡，配合潜水泥浆泵可直观地调节弯头、吸头水下位置，操作简单，提高了装置工作效率，能耗损失低，节约能源，安全性能高。

再进一步地，吸头包括两端开口的内管和外管，内管与弯头连接，外管套接固定于内管外，外管与内管相套的管隙中设有螺旋引水环，内管下端管壁上开有多个引流开口。吸头水下工作时，水体受吸头内管中吸力，在内外管间螺旋引水环产生螺旋锥形水流，从引流开口下冲，可破土吸泥，不产生管道堵塞现象，吸头管道即使埋在泥里也不可能引起堵管，提高吸泥效率，其结构合理，管道防堵效果好，无须附加能源，降低了使用成本。

本发明利用水头气压差、虹吸原理，通过潜水泥浆泵和独特的吸头结构以及结合软管和硬管的优点，将深水泥沙混合物吸出，能开挖80米水下泥土，出管含泥量在12％～20％，充分发挥泥浆泵最大功率，不仅能缩短施工工期，能量损耗低，在施工过程中能节约许多能源，而且无需依靠吊车或龙门吊等配合施工，施工方便，降低施工成本，工作效率高。本发明结构简单，运输、安装、操作、维护方便，使用成本低，施工过程中维修机械、接管方便，无须将设备全部吊离水中，适用于各种场合的基坑、深水开挖的清淤、疏浚水利工程，特别适用于超深井沉井下沉土方开挖的施工工程中。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明另一个实施例的结构示意图；

图3为本发明的吸头的立体结构示意图。

图中：潜水电动机1，连轴器2，轴套止水装置3，潜水泥浆泵4，浮体5，排泥管6、61，吸泥管7，弯头8，固定升降杆9，吸头10，接力泵11，内管12，外管13，螺旋引水环14，引流开口15。

具体实施方式