自适应高水位变动库区桥梁混凝土泵送装置及施工方法与流程

1.本发明涉及浮桥混凝土泵送技术领域，尤其是涉及一种自适应高水位变动库区桥梁混凝土泵送装置及施工方法。


背景技术：

2.对于高水位变动库区桥梁混凝土施工，现有的固定式平台一般搭建钢栈桥，且施工需按最高水位设计施工，固定平台的搭设工序较为繁琐，施工工期较长，人工、材料、设备投入较大，后期拆除困难，深水区域桩的自由长度越长时稳定性越差，当受到外力荷载时固定平台很容易失稳。桥墩施工中，混凝土的输送通常采用混凝土输送泵通过泵管将混凝土输送至灌注位。高墩混凝土施工过程中，从桥墩向相邻桥墩直接架设泵管不可行，目前通常从桥墩底泵送混凝土至墩顶，由于泵管是刚性结构，水位涨落导致的浮力变化和河水流动产生水流力的作用，易使转角处刚性连接的泵管产生内力，导致泵管变形或者破坏，现有的在墩底泵管转角位置设置软管或者增设车载泵适应水位涨落和江面变化的影响，但是高墩混凝土泵送转角位置泵送压力较大，容易爆管,风险较大，施工存在一定的安全和质量风险。在墩底位置增设车载泵，需增加设备投入，成本增加。中国专利文献cn 210031464 u记载了一种用于混凝土过江输送的浮桥输送结构，但是该结构不能应对转角处的应力，存在泵管变形或破坏的风险，且整体安拆不方便，不能根据需要进行模块化的组装，使用存在缺陷。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种自适应高水位变动库区桥梁混凝土泵送装置及施工方法，解决了泵管不能适应水位变化，不能及时调整导致受力不均破损，施工周期长，效率低，且施工成本较高，在水位变化过程中，不能保证自身状态稳定并锁止的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：自适应高水位变动库区桥梁混凝土泵送装置，包括设置在浮筒单元上的泵管组件，泵管组件包括第一管体，第一管体的上部固设在墩柱上，第一管体的下部设有喇叭口，第一管体的外部套设有第二管体，第二管体的底部通过第三管体连接有第四管体， 第二管体的顶部设有固定单元，第一管体贯穿设置在固定单元内，第二管体内侧固设有滚动装置，滚动装置的下侧设有自调节锁止机构，固定单元用于第二管体的固定，滚动装置和自调节锁止机构分别用于第二管体的限位和锁止。
5.优选的方案中，还设有活动接头，还设有活动接头，活动接头包括第一球形转接头和第二球形转接头，第二管体通过第一球形转接头和第三管体连接，第三管体通过第二球形转接头和第四管体连接。
6.优选的方案中，固定单元包括相对设置的两个半环卡板，半环卡板上设置有卡口，第一管体穿设在卡口内，半环卡板通过螺钉连接，半环卡板的上还设有第七通孔，固定单元通过缆绳和自调节锁止机构连接，缆绳穿设在第七通孔内。
7.优选的方案中，自调节锁止机构包括环筒，环筒的外侧设有多个限位卡板，第二管体的内侧设有多个第一滑槽，限位卡板滑设在第一滑槽内，限位卡板上设有第三耳板，缆绳的一端和第三耳板固定连接，缆绳的另一端通过收卷机固定在墩柱上，收卷机上设置有拉力传感器。
8.优选的方案中，滚动装置包括轨道，轨道内设有多个滚动体，轨道的底部设有挡板，挡板的内侧设有第一斜面，自调节锁止机构包括环筒，环筒上设置有第二滑槽，第二滑槽内滑设有滑块，滑块上设有第三斜面，第三斜面斜率和第一斜面相匹配。
9.优选的方案中，环筒中间设有第六通孔，第六通孔的内侧设有第二斜面，第二斜面斜率和第一滑槽相匹配，第二斜面贴合在喇叭口外侧。
10.优选的方案中，第二滑槽两侧分别设有螺纹孔，螺纹孔内设有限位柱，限位柱通过弹簧和滑块连接。
11.优选的方案中，半环卡板上设置有多个安装孔，螺钉穿设在安装孔内，半环卡板上设有凸起和凹槽，凸起和凹槽的外形尺寸相匹配。
12.优选的方案中，泵管组件通过支撑单元和浮筒单元连接，支撑单元包括从上到下设置的两个支撑架、两个底盘和两个固定杆，固定杆和浮筒单元固定连接，支撑架上设有第一套筒，第一套筒一侧设有第一连接板，两个第一连接板通过锁钉和第二套筒连接，泵管组件穿设在第二套筒内，第一套筒内设有第二通孔，第二通孔套设在支撑架上，支撑架上贯穿设有多个第一通孔，第一套筒上贯穿设有两个第三通孔，轴杆分别穿设在第一通孔和第三通孔内，第一连接板上设有多个第四通孔，第二套筒两侧对称设有第二连接板，第二连接板上设多个第五通孔，锁钉分别穿设在第四通孔和第五通孔内。
13.一种跟随水位变动自调节的混凝土泵管输送装置的施工方法，包括以下步骤：s1、对浮桥岸边场地进行平整硬化；s2、在临时码头处完成浮筒单元的拼接并临时固定；s3、待拼接完成后运输至设计位置，并进行锚固；s4、在浮桥上安装支撑单元，然后将泵管固定在支撑单元上。
14.本发明的有益效果为：本发明结构巧妙且安全可靠，操作方便，节省了常规固定平台施工的材料费，租赁费，同时加快了施工进度，避免了水位变化对泵管结构的破坏，增加了混凝土泵送施工的安全性，在第二管体上下移动的过程中，自调节锁止机构能保证第二管体实时和第一管体贴合紧密，减少了第二管体和第一管体之间的缝隙，保证了整体结构稳定，且设置收卷机通过拉力传感器能保证缆绳上受力稳定，缆绳的受力状态可以起到监测自调节锁止机构的位置是否准确，从而保证第二管体和第一管体之间的连接紧密，避免混凝土从第一管体喇叭口和第二管体之间的缝隙反灌，保证施工的方便。
15.①ꢀ
安全：该结构增加滑动泵管和球形接头，是泵管可适应水面水位的升降和浮桥的水平位移，消除了由水面变化产生的浮力，避免浮力传递到泵管使泵管结构破坏，保证了施工过程中的安全性。
16.②ꢀ
经济：该结构比搭设常规钢栈桥能够节省平台的搭设及拆除时间，又能避免投入较多的人工，材料，缩短了施工工期，比使用施工船结合罐车和车载泵的方式，减少了大量的设备投入，能够较大幅度的降低施工成本。
17.③ꢀ
方便：该装置只需在前期施工准备阶段，设计预制好，待浮桥拼装完成之后，将
泵管依次固定连接，浮桥随着现场需求可随时改变其桥面尺寸，且装置可重复使用。
18.④ꢀ
适用范围广，既可用高水位水位变动的库区，也可用于无法施工常规固定平台的河流区域，适用范围广。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1是本发明的正视结构示意图；图2是本发明的浮筒俯视结构示意图；图3是图2的安装结构示意图；图4是本发明的固定单元俯视示意图；图5是本发明的滚动装置工作示意图；图6是本发明安装浮筒正视示意图；图7是本发明的支撑单元安装浮筒结构示意图；图8是图7的左视示意图；图9是图7的爆炸结构示意图状态一；图10是图7的爆炸结构示意图状态二；图11是本发明的第一管体和第二管体安装整体结构示意图；图12是图11的爆炸结构示意图状态一；图13是图11的爆炸结构示意图状态二；图14是图11的内部结构示意图；图15是本发明的滚动装置和自调节锁止机构安装结构示意图状态一；图16是本发明的滚动装置和自调节锁止机构安装结构示意图状态二。
20.图中：泵管组件1；第一管体101；第二管体102；第三管体103；第四管体104；第五管体105；喇叭口106；第一滑槽107；滚动装置2；轨道201；滚动体202；缺口203；挡板204；第一斜面205；活动接头3；第一球形转接头301；第二球形转接头302；固定单元4；半环卡板401；安装孔402；凸起403；凹槽404；卡口405；阶台406；密封层407；第七通孔408；密封套409；螺钉410；泵管管卡5；浮筒单元6；筒体601；快装板602；连接孔603；连接栓7；自调节锁止机构8；环筒801；第六通孔802；第二斜面803；第二滑槽804；滑块805；限位柱806；弹簧807；第一耳板808；第二耳板809；限位卡板810；第三耳板811；第三斜面812；螺纹孔813；支撑单元9；支撑架901；底盘902；固定杆903；第一通孔904；第一套筒905；第二通孔906；第三通孔907；第一连接板908；第四通孔909；轴杆910；肋板911；第二套筒912；第二连接板913；第五通孔914；锁钉915；缆绳10。
具体实施方式
21.如图1-16中，一种自适应高水位变动库区桥梁混凝土泵送装置，包括设置在浮筒单元6上的泵管组件1，泵管组件1包括第一管体101，第一管体101的上部固设在墩柱上，第一管体101的下部设有喇叭口106，第一管体101的外部套设有第二管体102，第二管体102的底部通过第三管体103连接有第四管体104， 第二管体102的顶部设有固定单元4，第一管体101贯穿设置在固定单元4内，第二管体102内侧固设有滚动装置2，滚动装置2的下侧设有自
调节锁止机构8，固定单元4用于第二管体102的固定，滚动装置2和自调节锁止机构8分别用于第二管体102的限位和锁止。第四管体104上远离第一管体101的一端设有第五管体105，第五管体105一端和输送泵连接，第一管体101另一端通过泵管管卡5和墩柱上的预埋件连接，同时在墩柱上设置三通接头，能将泵送的混凝土分流到墩柱的两侧。。由此结构，以使得保证了施工的快捷高效，第二管体102能适应水位的变化，第二管体102贴合在水面上，能在浮力和自身重力的作用下上升或下降，从而保证了泵管整体的受力稳定，第五管体105为直管，第五管体105直连输送泵，第一管体101、第三管体103、第四管体104和第五管体105的内径相等，且都小于第二管体102的内径，同时固定单元4能够将第二管体102的上部充分固定，保证了第二管体102的上部密封性，整体结构牢固，滚动装置2能贴合在第一管体101的外侧壁，从而为第二管体102提供运动的轨迹和方向，保证第二管体102和第一管体101之间的位置相对稳定，自调节锁止机构8在第二管体102上升或下降时，均匀保证第二管体102和第一管体101之间的连接稳定，从而能将第二管体102进行锁止，应对泵管内由于泵送压力导致的冲击和面对外部水流或风力影响带来的扰动。浮筒单元6包括多个连接的筒体601，筒体601的外侧壁设有多个快装板602，快装板602上设有连接孔603，连接栓7穿设在连接孔603内。由此结构，以使得筒体601能快速安装，模块化的结构保证了互换性更好，整体通用性更强，施工效率高。
22.优选的方案中，还设有活动接头3，还设有活动接头3，活动接头3包括第一球形转接头301和第二球形转接头302，第二管体102通过第一球形转接头301和第三管体103连接，第三管体103通过第二球形转接头302和第四管体104连接。由此结构，以使得通过第一球形转接头301和第二球形转接头302可适应水面水位的升降和浮桥的水平位移，消除了由水面变化产生的浮力，避免浮力传递到泵管使泵管结构破坏，保证了施工过程中的安全性。
23.优选的方案中，固定单元4包括相对设置的两个半环卡板401，半环卡板401上设置有卡口405，第一管体101穿设在卡口405内，半环卡板401通过螺钉410连接，半环卡板401的上还设有第七通孔408，固定单元4通过缆绳10和自调节锁止机构8连接，缆绳10穿设在第七通孔408内。在卡口405下侧设有阶台406，阶台406内设置有密封层407，第七通孔408内可拆卸的安装有密封套409，缆绳10穿设在密封套409内。由此结构，以使得第二管体102的上部被充分固定，两个半环卡板401连接，保证了第二管体102的上部密封性更好，整体结构牢固，缆绳10能将半环卡板401的上部固定，从而保证了半环卡板401的位置可以适应第二管体102的位置进行调整，保证了不论第二管体102是上升还是下降，均能对第一管体101进行锁止。
24.优选的方案中，自调节锁止机构8包括环筒801，环筒801的外侧设有多个限位卡板810，第二管体102的内侧设有多个第一滑槽107，限位卡板810滑设在第一滑槽107内，限位卡板810上设有第三耳板811，缆绳10的一端和第三耳板811固定连接，缆绳10的另一端通过收卷机固定在墩柱上，收卷机上设置有拉力传感器。第一滑槽107截面为燕尾形，由此结构，以使得拉力传感器可以实时检测缆绳10的受力状态，从而辅助检测第二管体102的位置是否准确，是否被锁止，同时保证了环筒801对第二管体102的驱动和限位。
25.优选的方案中，滚动装置2包括轨道201，轨道201内设有多个滚动体202，轨道201的底部设有挡板204，挡板204的内侧设有第一斜面205，自调节锁止机构8包括环筒801，环筒801上设置有第二滑槽804，第二滑槽804内滑设有滑块805，滑块805上设有第三斜面812，
第三斜面812斜率和第一斜面205相匹配。在轨道201上设置有缺口203，从而能方便缆绳10的穿入，由此结构，以使得挡板204在靠近环筒801时，挤压滑块805将第二管体102锁止在第一管体101外侧壁。
26.优选的方案中，环筒801中间设有第六通孔802，第六通孔802的内侧设有第二斜面803，第二斜面803斜率和第一滑槽107相匹配，第二斜面803贴合在喇叭口106外侧。由此结构，以使得环筒801能和第一管体101的喇叭口贴合紧密，保证了第二管体102移动时的位置准确，且往复移动精度高，具有稳定的锁止效果。
27.优选的方案中，第二滑槽804两侧分别设有螺纹孔813，螺纹孔813内设有限位柱806，限位柱806通过弹簧807和滑块805连接。滑块805两侧设置有第一耳板808，限位柱806上设置有第二耳板809，弹簧807两侧分别固定在第一耳板808和第二耳板809上。由此结构，以使得限位柱806可以对滑块805施加往复力，保证了滚动装置2脱离环筒801时，滑块805复位，使用更加方便。
28.优选的方案中，半环卡板401上设置有多个安装孔402，螺钉410穿设在安装孔402内，半环卡板401上设有凸起403和凹槽404，凸起403和凹槽404的外形尺寸相匹配。由此结构，以使得两个半环卡板401的连接更加方便和牢固，两个半环卡板401安装定位快速，凸起403和凹槽404插接，操作方便。
29.优选的方案中，泵管组件1通过支撑单元9和浮筒单元6连接，支撑单元9包括从上到下设置的两个支撑架901、两个底盘902和两个固定杆903，固定杆903和浮筒单元6固定连接，支撑架901上设有第一套筒905，第一套筒905一侧设有第一连接板908，两个第一连接板908通过锁钉915和第二套筒912连接，泵管组件1穿设在第二套筒912内，第一套筒905内设有第二通孔906，第二通孔906套设在支撑架901上，支撑架901上贯穿设有多个第一通孔904，第一套筒905上贯穿设有两个第三通孔907，轴杆910分别穿设在第一通孔904和第三通孔907内，第一连接板908上设有多个第四通孔909，第二套筒912两侧对称设有第二连接板913，第二连接板913上设多个第五通孔914，锁钉915分别穿设在第四通孔909和第五通孔914内。支撑架901和底盘902之间设置有多个肋板911，由此结构，以使得支撑架901通过固定杆903能快速的安装在浮筒单元6上，多个肋板911保证了支撑力稳定，对称设置的两个第一连接板908为第二套筒912提供基础，保证了泵管的安拆方便，第一套筒905可以快速的安装在支撑架901上，通过调节轴杆901的位置，从而能调整第一套筒905的位置，同时根据需要调整第二套筒912的安装位置，整体结构更稳定，能根据现场的要求进行一定范围内的调整，使用更方便。
30.优选的方案中，包括以下步骤：s1、对浮桥岸边场地进行平整硬化；作为渡船停靠和车辆停留的码头，然后将车载泵放置在硬化好的码头；s2、在临时码头处完成浮筒单元的拼接并临时固定；浮桥采用浮筒单元6组拼，浮筒单元相关构件由运输车运送至临时码头处，人工进行卸车。浮筒之间通过连接栓7进行连接，螺栓采用工具扳手进行紧固，浮桥组拼时在岸边设置锚块进行临时固定；s3、待拼接完成后运输至设计位置，并进行锚固；组拼完成后的浮桥采用渡船拖行至设计指定位置；浮桥通过岸边锚块及浮式平台进行临时固定，然后进行安装锚固系统和抛锚作业，将浮桥固定。
31.s4、在浮桥上安装支撑单元9，然后将泵管固定在支撑单元上。使用螺丝刀将泵管支架9通过螺丝和浮筒601的短连接栓7连接牢固；通过人工或者工作船将泵管运送至浮桥相应位置，水平泵管通过浮桥上泵管支架7的箍圈连接固定；在浮桥施工之前做好泵管长度和尺寸的设计，并在后场按设计要求加工好各个部件；然后泵管滚动装置2焊接第二管体102内壁；将制作好的第一管体101从第二管体102的下口穿过，在第一管体101喇叭口106处的下口安装好橡胶圈；将提前制作好的第一球形转接头301和第二球形转接头302与第二管体102、第三管体103和第四管体104依次焊接，待伸缩管组装完成之后与标准的第五管体105使用泵管管卡5连接。在混凝土浇筑过程中，若浮桥水位和平面位置发生变化，泵管组件1将通过第一球形转接头301和第二球形转接头302调节泵管角度和线型，从而消除浮桥水位变化和河水流动产生的浮力的水流力对泵管产生的内力。当混凝土浇筑完成之后，可拆除滚动装置上方的泵管管卡5，此时当浮桥水位和浮桥平面位置发生较大变化，第一管体101和第二管体102之间可通过滚动装置2进行上下滚动，同时可通过第一球形转接头301和第二球形转接头302调节第二管体102、第三管体103和第四管体104角度和线型。从而消除浮桥水位变化和河水流动产生的浮力对泵管组件产生的内力。
32.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。