本发明专利技术公开了一种深水取水头部装置及施工方法，属于深水取水技术领域。包括平台支架、施工平台、取水机构，抽吸机构和对心机构，所述施工平台安装在平台支架上，所述取水机构安装在施工平台下方，取水机构用于取水；所述抽吸机构用于清除管道中的泥沙，且抽吸机构适用于不同性质的泥沙土层的挖掘与抽吸，所述对心机构用于管道安装时的对心定位，减少施工环境对取水管道安装时的影响；在施工过程中，将第一钢套管与第二钢套管打入到河床中，提供工人在水下施工的空间。本发明专利技术通过建设钢套管，使原先的水下作业变成管内作业，管内作业视线更加地清晰，极大地降低了安全隐患，保障了技术人员是生命安全。员是生命安全。员是生命安全。
【技术实现步骤摘要】
一种深水取水头部装置及施工方法
[0001]本专利技术涉及深水取水
，具体为一种深水取水头部装置及施工方法。
技术介绍
[0002]生活用水是日常生活中不可缺少的重要部分，供水单位将水库中的水经过抽取、净化、消毒等一系列处理之后，输送到每家每户，在水库或者河道中建设取水设施往往存在着一些问题。
[0003]首先，由于钢顶管铺设在河床的土层之下，将取水口与钢顶管进行连接前需要挖开河床上的土层，淤泥虽然容易挖掘，但泥沙混合的非牛顿流体层土质不易挖掘，流体层土质结构性不稳定，且容易发生流动，前一刻刚刚挖开，流体层又发生流动或塌陷，挖掘机的铲斗力越大，流体层的土质愈发的坚硬，使得周围的土质结构发生改变，挖掘不慎甚至会破坏钢顶管。
[0004]其次，水上施工平台比较狭小，取水管与钢顶管的焊接需有技术人员潜入水下进行作业，长时间的水下作业影响技术人员的身体健康，存在安全隐患；取水管道直径较大，管体较长，吊装取水管道时，管道受风力或者水流的影响，难以保持稳定，不能准确地定位安装。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种深水取水头部装置，河床的土层之下铺设有钢顶管，其特征在于：包括平台支架、取水机构、抽吸机构和对心机构，所述平台支架搭建在钢顶管上方，平台支架上设有施工平台，所述取水机构位于施工平台下方，取水机构用于构建取水通道，所述抽吸机构用于抽水和清除泥沙，所述对心机构对取水机构安装时进行对心，水下施工之前，在水面上搭设施工平台，以便于施工人员建设取水管，抽吸机构对钢套管内的水和泥沙进行清除，在吊放取水管时受风力或者吊机的影响，管体会发生晃动导致不稳定，对心机构在吊放取水管道时起到对心和定位的作用，对心机构体积小，安装与拆卸方便，对心定位效果好，精度高。
[0008]进一步的，所述取水机构包括套管、取水管、喇叭管、闸门组件；
[0009]所述取水管的一端与钢管顶连接，取水管的另一端与喇叭管的收缩口连接，所述喇叭管扩张口安装有闸门机构，所述闸门机构对喇叭管进行封堵，所述套管位于取水管外；
[0010]套管包括第一钢套管和第二钢套管，所述第一钢套管与第二钢套管形成工人在水下施工的空间，在钢顶管的上方，打入第一钢套管，将第一钢套管内外形成两个河道环境，稳定钢顶管周边的土质，再打入第二的钢套管，加固工人在水下钢套管中的工作空间，保证工作人员的生命安全。
[0011]进一步的，所述闸门组件包括旋转闸门、闸门底座、闸门电机，所述闸门底座上开设有取水口，闸门底座安装在喇叭管扩张口，所述旋转闸门与闸门电机均安装在闸门底座
上，所述闸门电机与旋转闸门轴连接，闸门电机带动旋转闸门对取水口进行封堵，所述闸门电机与旋转闸门轴连接，所述闸门电机带动旋转闸门进行旋转，通过控制旋转闸门，调节闸门底座上取水口的大小，调控取水量，与在抽水出口处设置开闭阀门相比，取水口处设置闸门有效地减轻水锤效应对管道冲击带来的损伤，延长取水机构中管道的使用寿命。
[0012]进一步的，所述抽吸机构包括抽吸头、螺旋钻头，所述抽吸头管道连接有抽水泵，抽吸头内安装有伺服电机，所述伺服电机与控制系统电路连接，伺服电机与螺旋钻头轴连接，所述螺旋钻头内设有高频振动器，所述高频振动器与控制系统电路连接，所述高频振动器使螺旋钻头高频振动，抽吸机构具有抽水与挖泥两种作用，抽吸头通过管道与抽水泵连接，将抽吸头伸入水中直接用于抽水，抽吸头上安装一个螺旋钻头，该螺旋钻头为一个阿基米德螺杆，伺服电机带动螺旋钻头旋转，螺旋钻头挖掘泥沙向抽吸头内传送，再利用管道与取水泵将泥沙抽出；
[0013]挖掘到非牛顿流体的泥沙土层时，流体层的土质遇到外力，会排挤泥沙中的水分，使土质结构固结，变得坚硬，使挖掘泥沙变得困难，因此螺旋钻头受到很大的阻力，伺服电机的转速骤降，伺服电机电回路中的电流迅速增加，控制系统检测到伺服电机电回路中的电流增大，因此判断出当前挖掘到流体层土质，控制系统降低伺服电机的转速，开启螺旋钻头中的高频振动器，高频振动的螺旋钻头周边的流体层土质恢复流动性，使螺旋钻头轻易地钻入流体层进行挖掘；
[0014]与传统的铲斗挖掘相比，抽吸机构结构简单，便于操作，在挖掘土体时连续进行抽吸，提升了工作效率，通过测量伺服电机回路中的电流量，判断土层的性质，添加高频振动装置，轻易地挖掘流体层的泥沙土质，避免河床下铺设的钢顶管因施工不善导致破坏。
[0015]进一步的，所述对心机构包括固定组件与顶推组件，所述固定组件将顶推组件固定到取水管上，所述顶推组件对使取水管与第一钢套管进行对心；
[0016]所述固定组件包括外壳体、绷带，所述外壳体的一侧设有卡槽，外壳体的另一侧设有空腔，所述空腔内安装有绷带轴，所述绷带缠绕在绷带轴上，绷带的一端连与绷带轴连接，绷带的另一端设有卡扣，所述绷带轴通过卷簧对绷带进行收卷，所述卡扣与外壳体上的卡槽相互配合，本专利技术至少需要采用三组对心机构同时使用，以保证对心定位的精度，抽出一组对心机构外壳体上的卡扣与另一组对心机构上的卡槽相连接，将三组对心机构相互连接成一体，利用卷簧对绷带的收紧力，将对心机构均匀地固定在取水管道表面上，外壳体与管道的接触处向内凹陷出两个面，在与管道接触时，凹陷处的两个面均与管道相切，使外壳体在管道表面上固定得更加牢靠，固定组件方便拆卸与安装，适应不同直径的管道，适用于钢套管内狭小的工作环境。
[0017]进一步的，所述顶推组件包括液压缸，所述液压缸安装在外壳体上，液压缸内安装有压力传感器，所述压力传感器及液压缸均与控制系统连接，液压缸的活塞杆上安装有滚子支架，所述滚子支架上转动安装有滚子，所述液压缸推动滚子支架对滚子与外壳体之间的距离进行调整，三组对心机构的液压缸顶出滚子支架，使滚子与钢套管接触，液压缸内部的压力传感器将压力信息传输至控制系统，控制系统调节每个液压缸，调节三组个液压缸内部的压力相同，使得取水管道与钢套管的几何中心对齐，滚子将滚子支架与钢套管间的滑动摩擦变为滚动摩擦，以便取水管道在对心后继续吊放安装。
[0018]一种深水取水头部施工方法，包括如下步骤：
[0019]S1：建立水下工作空间；
[0020]S2：管道连接；
[0021]S3：取水装置取水。
[0022]该专利技术将水下焊接转变为管道内施工焊接，将第一钢套管嵌入河床，第一钢套管内部与外部的河道隔开，抽空钢套管内的水和泥沙，形成了水下的工作空间，再嵌入第二的钢套管，在两层钢套管之间填满混凝土，使水下的操作空间更加稳固，与在水下施工相比，管道内部施工操作视野更加清晰，降低安全隐患，极大地保障技术人员的生命安全。
[0023]进一步的，所述S1的具体步骤包括：
[0024]S101：搭设水上施工平台，对施工平台以及钢顶管周围的水下土层进行加固；
[0025]S102：将第一钢套管下沉至钢顶管上部；
[0026]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种深水取水头部装置，包括位于河床土层下的钢顶管(7)，其特征在于：包括平台支架(1)、取水机构、抽吸机构和对心机构，所述平台支架(1)搭建在钢顶管(7)上方，平台支架(1)上设有施工平台(2)，所述取水机构位于施工平台(2)下方，取水机构用于构建取水通道，所述抽吸机构用于抽水和清除泥沙，所述对心机构对取水机构安装时进行对心。2.根据权利要求1所述的一种深水取水头部装置，其特征在于：所述取水机构包括套管、取水管(5)、喇叭管(6)、闸门组件；所述取水管(5)的一端与钢管顶(7)连接，取水管(5)的另一端与喇叭管(6)的收缩口连接，所述喇叭管(6)扩张口安装有闸门机构，所述闸门机构对喇叭管(6)进行封堵，所述套管位于取水管(5)外；套管包括第一钢套管(3)和第二钢套管(4)，所述第一钢套管(3)与第二钢套管(4)形成工人在水下施工的空间。3.根据权利要求2所述的一种深水取水头部装置，其特征在于：所述闸门组件包括旋转闸门(8)、闸门底座(9)、闸门电机(10)，所述闸门底座(9)上开设有取水口，闸门底座(9)安装在喇叭管(6)扩张口，所述旋转闸门(8)与闸门电机(10)均安装在闸门底座(9)上，所述闸门电机(10)与旋转闸门(8)轴连接，闸门电机(10)带动旋转闸门(8)对取水口进行封堵。4.根据权利要求1所述的一种深水取水头部装置，其特征在于：所述抽吸机构包括抽吸头(12)、螺旋钻头(13)，所述抽吸头(12)管道连接有抽水泵，抽吸头(12)内安装有伺服电机(11)，所述伺服电机(11)与控制系统电路连接，伺服电机(11)与螺旋钻头(13)轴连接，所述螺旋钻头(13)内设有高频振动器，所述高频振动器与控制系统电路连接，所述高频振动器使螺旋钻头(13)高频振动。5.根据权利要求2所述的一种深水取水头部装置，其特征在于：所述对心机构包括固定组件与顶推组件，所述固定组件将顶推组件固定到取水管(5)上，所述顶推组件对使取水管(5)与第一钢套管(3)进行对心；所述固定组件包括外壳体(15)、绷带(20)，所述外壳体(15)的一侧设有卡槽，外壳体(15)的另一侧设有空腔，所述空腔内安装有绷带轴(19)，所述绷带(20)缠...
【专利技术属性】
技术研发人员：周天宇，王安辉，张艳芳，柳黎鑫，倪娇娇，赵亮，陈豪，施发杰，
申请(专利权)人：中建安装集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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