本发明专利技术提供利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置及方法，解决了现有的射水沉桩法在使用时存在缺陷的问题。包括钢管桩，钢管桩内部安装有定位环，钢管桩底端的内壁上开有定位环形槽，定位环的外侧面上安装有与定位环形槽配合的定位装置，定位环底部安装有水管盘，水管盘内安装有环形水管，水管盘的底面上贯穿有多个弧形槽，环形水管的底部球铰接有位于每个弧形槽内的高压喷头，环形水管连接有向上方贯穿顶板的高压水管，水管盘内转动有喷头圆环，喷头圆环的外侧面上固定有位于每个高压喷头两侧的喷头叉。本发明专利技术的钢管桩在沉桩时，可通过转动的下沉钻头对钢管桩下方的砂土层钻动，能够清理钢管桩下方的障碍物，提高了沉桩的效率。桩的效率。桩的效率。
【技术实现步骤摘要】
利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置及方法
[0001]本专利技术涉及钢管桩助沉
，具体是利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置及方法。
技术介绍
[0002]目前，现有的钢管桩的沉桩工艺有:锤击沉桩、静压沉桩、振动沉桩、射水沉桩等工艺，而射水沉桩法是指利用高压水流经过依附于桩侧面或空心桩内部的射水管，高压水流冲松桩侧或桩尖附近土层，便于锤击的方法，一般都是将高压水管和高压喷头焊接在钢管桩内壁上，利用高压喷头喷出的高压水流冲松钢管桩下方的砂土层，助力于钢管桩的下沉。
[0003]但是现有的射水沉桩法在使用时存在以下缺陷：1、高压水流切割砂土层的力量不足，当遇到坚硬砂土层时，或遇到障碍物时，会导致沉桩效率降低，难以穿透障碍物，需要将钢管桩拔出清理障碍物后重新沉桩；2、高压喷头无法在钢管桩底部调节喷射方向，对砂土层冲刷不全面。
[0004]3、钢管桩下沉到达预定位置后，焊接在其内部的高压水管和高压喷头无法取出。
[0005]因此，本专利技术提供利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置及方法来解决上述问题。
技术实现思路
[0006]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术提供利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置及方法，有效的解决了现有的射水沉桩法在使用时存在缺陷的问题。
[0007]利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置及方法，包括钢管桩，其特征在于，所述钢管桩内部的底端同轴可拆卸安装有顶部螺栓固定有顶板的定位环，所述顶板的顶部固定连接有钢丝绳，所述钢管桩底端的内壁上开有定位环形槽，所述定位环的外侧面上安装有与定位环形槽配合的定位装置，所述定位环的底部同轴固定安装有内部中空的水管盘，所述水管盘的内部固定安装有环形水管，所述水管盘的底面上贯穿有多个位于环形水管下方的弧形槽，所述环形水管的底部球铰接有多个分别位于每个弧形槽内的高压喷头，所述环形水管固定连接有向上方贯穿顶板的高压水管，所述水管盘内同轴转动安装有喷头圆环，所述喷头圆环的外侧面上固定安装有多个分别位于每个高压喷头两侧的喷头叉；所述顶板的中部同轴转动安装有向下方贯穿水管盘中部的抽水管，所述抽水管的底端固定连接有位于水管盘下方且呈锥形的下沉钻头，所述下沉转头的锥形面上开有多个与抽水管连通的抽水孔。
[0008]优选的，所述抽水管上同轴固定安装有位于顶板下方的抽水管齿轮，所述顶板的顶部固定安装有抽水管电机，所述抽水管电机的转轴上固定安装有与抽水驱动齿轮。
[0009]优选的，所述喷头圆环的内侧面同轴固定安装有喷头齿圈，所述水管盘内的底面上转动安装有与喷头齿圈啮合的喷头齿轮，所述抽水管上同轴固定安装有位于水管盘内的喷头驱动环，所述喷头驱动环上通过连接杆固定连接有能够分别与喷头齿轮啮合的外齿圆
弧齿条和内齿圆弧齿条。
[0010]优选的，所述定位环形槽内同轴固定安装有定位齿圈，所述定位装置包括多个开设在定位环外侧面上的定位弧形槽，每个所述定位弧形槽内分别径向滑动安装有顶部和底部均呈斜面的定位弧形齿条，每个所述定位弧形槽内均径向开设有定位滑槽，每个所述定位弧形齿条均固定连接有位于定位滑槽内的定位滑块，每个所述定位滑块与定位滑槽之间均连接有定位弹簧。
[0011]优选的，每个所述定位滑块均固定连接有贯穿定位环内侧面且与定位环的内侧面齐平的限位销，所述定位环的内侧面上同轴转动安装有限位圆环，所述限位圆环的外侧面上开有多个限位凹槽。
[0012]优选的，所述限位圆环的内侧同轴固定连接有限位齿圈，所述顶板的顶部固定安装有限位电机，所述限位电机的转动轴上同轴固定安装有与限位齿圈啮合的限位齿轮。
[0013]利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置的使用方法，其特征在于，具体的使用方法为：首先将定位环下钢管桩内向定位环形槽处移动，当定位环到达定位环形槽处时多个定位弧形齿条在定位弹簧的弹力下同时向定位环形槽内部滑动并与定位齿圈啮合，然后通过限位电机带动限位圆环转动，使得限位圆环的外侧面抵住多个限位销，此时多个定位弧形齿条无法向多个定位弧形槽内部滑动，通过上述步骤即可实现定位环在钢管桩内部的固定；定位环固定在钢管桩内后，将钢管桩竖向放入地面上预打的嵌入孔内，然后启动抽水管电机带动抽水管和下沉钻头转动向下方进行钻动，同时开启高压水泵和排水泵，多个高压喷头开始对下方的砂土层进行喷射，排水泵通过下沉钻头上的多个排水孔对泥水进行抽取；抽水管转动时通过外齿圆弧齿条和内齿圆弧齿条分别与喷头齿轮啮合，可带动喷头圆环间歇性的顺时针和逆时针转动，即可通过多个喷头叉来回拨动多个高压喷头改变其喷射方向，从而对钢管桩下方的砂土层进行充分的喷射。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点：1、本专利技术的钢管桩在沉桩时，可通过转动的下沉钻头对钢管桩正下方的砂土层钻动，能够清理钢管桩下方的障碍物，有效的提高了沉桩的效率；2、通过间歇式的调节多个高压喷头的喷射方向，能够对下方的砂土层进行全面的冲刷，并通过抽水管从下沉钻头上的多个抽水孔处对泥浆进行抽取；3、通过可拆卸安装在钢管桩内的定位环，能够在沉桩结束后将高压水管和高压喷头从钢管桩内取出；本专利技术设计思路清晰，结构简洁，操作简单，能够提高钢管桩在坚硬砂土层内的沉桩效率，具有很强的实用性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的平面示意图。
[0016]图2为本专利技术的剖面示意图。
[0017]图3为本专利技术下沉钻头的剖面示意图。
[0018]图4为本专利技术定位环和水管盘内部的结构示意图。
[0019]图5为本专利技术定位环形槽和定位齿圈的结构示意图。
[0020]图6为本专利技术外齿圆弧齿条和内齿圆弧齿条的结构示意图。
[0021]图7为本专利技术多个高压喷头与多个弧形槽的结构示意图。
[0022]图8为本专利技术多个定位弧形齿条的结构示意图。
[0023]图9为本专利技术喷头圆环与喷头叉的结构示意图。
具体实施方式
[0024]有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图1至图9对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
[0025]下面将参照附图描述本专利技术的各示例性的实施例。
[0026]实施例一，本专利技术为利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置，包括钢管桩1，通过吊机将钢管桩1竖向放置在地面上预打的嵌入孔内，所述钢管桩1内部的底端同轴可拆卸安装有顶部螺栓固定有顶板01的定位环2，所述定位环2的外径稍微小于钢管桩1的内径，使得定位环2可在钢管桩1内同轴上下移动，安装定位环2时可从钢管桩1的一端放入，然后再将定位环2固定在钢管桩1的内壁上，所述顶板01的顶部固定连接有钢丝绳02，钢丝绳02的另一端与吊机连接，钢管桩下沉时同步释放钢丝绳02，沉桩完成后可通过钢丝绳02将定位环2向上取出，所述钢管桩1底端的内壁上开有定位环形槽03，所述定位环2的外侧面上安装有与定位环形槽03配合的定位装置，定位装置能够将定位环2固定在钢管桩1内，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置，包括钢管桩（1），其特征在于，所述钢管桩（1）内部的底端同轴可拆卸安装有顶部螺栓固定有顶板（01）的定位环（2），所述顶板（01）的顶部固定连接有钢丝绳（02），所述钢管桩（1）底端的内壁上开有定位环形槽（03），所述定位环（2）的外侧面上安装有与定位环形槽（03）配合的定位装置，所述定位环（2）的底部同轴固定安装有内部中空的水管盘（3），所述水管盘（3）的内部固定安装有环形水管（4），所述水管盘（3）的底面上贯穿有多个位于环形水管（4）下方的弧形槽（5），所述环形水管（4）的底部球铰接有多个分别位于每个弧形槽（5）内的高压喷头（6），所述环形水管（4）固定连接有向上方贯穿顶板（01）的高压水管（7），所述水管盘（3）内同轴转动安装有喷头圆环（8），所述喷头圆环（8）的外侧面上固定安装有多个分别位于每个高压喷头（6）两侧的喷头叉（9）；所述顶板（01）的中部同轴转动安装有向下方贯穿水管盘（3）中部的抽水管（10），所述抽水管（10）的底端固定连接有位于水管盘（3）下方且呈锥形的下沉钻头（11），所述下沉转头（11）的锥形面上开有多个与抽水管（10）连通的抽水孔（12）。2.根据权利要求1所述的利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置，其特征在于，所述抽水管（10）上同轴固定安装有位于顶板（01）下方的抽水管齿轮（13），所述顶板（01）的顶部固定安装有抽水管电机（14），所述抽水管电机（14）的转轴上固定安装有与抽水驱动齿轮（15）。3.根据权利要求1所述的利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置，其特征在于，所述喷头圆环（8）的内侧面同轴固定安装有喷头齿圈（16），所述水管盘（3）内的底面上转动安装有与喷头齿圈（16）啮合的喷头齿轮（17），所述抽水管（10）上同轴固定安装有位于水管盘（3）内的喷头驱动环（18），所述喷头驱动环（18）上通过连接杆（04）固定连接有能够分别与喷头齿轮（17）啮合的外齿圆弧齿条（19）和内齿圆弧齿条（20）。4.根据权利要求1所述的利用高压水射流的坚硬砂土层钢管桩助沉装置，其特征在于，所述定位环形槽（03）内同轴固定安装有定位齿圈（21），所述定位装置包括多个开设在定位环（2）外侧面上的定位弧形槽（22），每个所述定位弧形槽（22）内分别径向...
【专利技术属性】
技术研发人员：武启诚，尹忠辉，任昌真，张占胜，刘常利，张浩，熊拥军，刘天航，彭大鸿，
申请(专利权)人：中铁隧道局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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