技术领域
[0001] 本发明属于建筑物技术领域，更具体地说，是涉及一种建筑物水下基础及其建造方法和建造设备。
相关背景技术
[0002] 在一些浅水水域，风电项目、桥梁或钻井平台等水上建筑物的基础通常采用桩基结构，即在海床或河床上打桩形成基础，再建造建筑物。目前水下的桩基础越来越多采用旋挖钻孔灌注桩的方式施工建造，但是随着对承载力要求的提升，旋挖钻孔灌注桩的桩径和桩长也越来越大，但是由于需要将几百立方米的混凝土不间断地灌注下去，直接用泵车或罐车向孔内灌注混凝土时，对施工各方面的要求都比较高，尤其是对现场调度能力的要求非常高，容易产生灌注不均匀和下料间歇等情况，从而造成颈缩、夹泥或断桩等情况发生，影响灌注桩的建造质量。这就导致旋挖钻孔灌注桩的体型大了以后容易存在质量问题，直接将这种大体型的旋挖钻孔灌注桩作为基础，来建造支墩和上部建筑物，会存在较大的安全隐患。
具体实施方式
[0021] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022] 需要进一步说明的是，本发明的附图和实施方式主要对本发明的构思进行描述说明，在该构思的基础上，一些连接关系、位置关系、动力机构、供电系统、液压系统及控制系统等的具体形式和设置可能并未没有描述完全，但是在本领域技术人员理解本发明的构思的前提下，本领域技术人员可以采用熟知的方式对上述的具体形式和设置予以实现。
[0023] 当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0024] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025] 现对本发明提供的建筑物水下基础及其建造方法和建造设备进行说明。
[0026] 如图1所示，本发明第一实施方式提供了一种建筑物水下基础，包括若干旋挖钻孔灌注桩61、承台62、墩柱63、承台外模沉箱64和墩柱外模沉箱65，承台62与若干旋挖钻孔灌注桩61的顶部固定连接；墩柱63与承台62的顶部固定连接，且上部延伸至水面以上，以承载建筑物；承台外模沉箱64设在承台62外部；墩柱外模沉箱65设在墩柱63外部。
[0027] 本实施例提供的建筑物水下基础，与现有技术相比，通过承台外模沉箱64和墩柱外模沉箱65形成承台62和墩柱63，通过承台62连接一定数量的旋挖钻孔灌注桩61，来对建筑物提供支撑，无需将旋挖钻孔灌注桩61的体型设计得过大，有利于提升桩基施工的质量，并有利于提升建筑的安全性。
[0028] 本发明第二实施方式提供了一种用于上述的建筑物水下基础的建造方法，包括以下步骤：S100、确定桩位，在桩位打设护筒并安装施工平台；
S200、利用旋挖钻机沿护筒挖设桩孔，并灌注泥浆固壁；
S300、向桩孔内吊放桩体钢筋笼，并安装混凝土导管，再向桩孔中灌注水下混凝土，形成旋挖钻孔灌注桩；
S400、对旋挖钻孔灌注桩的桩头进行处理，并下放按承台62的体型预制的承台外模沉箱64，再向承台外模沉箱64吊放承台钢筋笼；
S500、下放按墩柱63的体型预制的墩柱外模沉箱65，并将墩柱外模沉箱65固定在施工平台上，再向墩柱外模沉箱65吊放墩柱钢筋笼；
S600、安装混凝土导管，使得混凝土导管从墩柱外模沉箱65穿入承台外模沉箱64内，向承台外模沉箱64和墩柱外模沉箱65内逐渐灌注水下混凝土至墩柱外模沉箱65顶部，形成承台62和墩柱63。
[0029] 本实施例提供的建筑物水下基础的建造方法，与现有技术相比，通过上述步骤可以实现上述建筑物水下基础的建造，而且能够通过承台62连接一定数量的旋挖钻孔灌注桩61，来对建筑物提供支撑，无需将旋挖钻孔灌注桩61的体型设计得过大，有利于提升桩基施工的质量，并有利于提升建筑的安全性。
[0030] 如图2及图3所示，本发明第三实施方式提供了一种建筑物水下基础的建造设备，包括支架体10、料斗20、灌注调速组件30和下料管40，支架体10设在施工平台上，料斗20设在支架体10上；灌注调速组件30设在料斗20的出料口上；下料管40与灌注调速组件30连接，并与混凝土导管连接。
[0031] 灌注调速组件30可以是闸阀、管阀等阀门类组件，也可以是其他能够控制流量的形式。
[0032] 本实施例提供的建筑物水下基础的建造设备，与现有技术相比，在施工时，通过支架体10将料斗20架高到一定的高度，使得混凝土具有一定的重力势能，并将下料管40插入孔内，之后通过吊管或泵车将罐车内的混凝土转移到料斗20内，使得料斗20积聚一定量的混凝土，如20‑40立方米，并根据料斗20内的混凝土量利用灌注调速组件30控制灌注速度，使得混凝土能够连续均匀稳定地灌注到孔内；由于料斗20起到了来料缓冲和增加下料势能的作用，及时来料补偿，能够使得混凝土连续均匀稳定地下料灌注，不会下料过快或过慢，也不会发生间断，能够有效降低现场调度的难度，提升成桩质量，避免颈缩、夹泥或断桩等情况发生。
[0033] 如图6所示，本发明在第一实施方式基础上提供的一种具体实施方式如下：料斗20上还设有加高挡圈21，以提升料斗20的容量，加高挡圈21与料斗20可拆卸连接，以便根据需要进行安装和拆卸，料斗20和加高挡圈21上均设有操作平台22，以便于工人观察料斗20内的情况。
[0034] 而支架体10包括料斗固定节11和加高节12，加高节12可以根据需要设置多个，料斗固定节11与料斗20和灌注调速组件30固定连接，形成整体，以起到一定的防护作用，避免运输等过程中料斗20、灌注调速组件30和下料管40因碰撞等原因导致损坏，加高节12与料斗固定节11可拆卸连接，以便于根据需要设置，并便于周转。
[0035] 如图3至图5所示，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：灌注调速组件30为绞龙灌注调速组件，与支架体10固定连接，且倾斜设置。
[0036] 灌注调速组件30包括外筒31、螺旋轴32、驱动器33和控制器34，外筒31与支架体10连接，且一端与料斗20连接以进料，另一端与下料管40连接以出料；螺旋轴32穿设在外筒31上，且两端延伸至外筒31外部，螺旋轴32与外筒31转动密封配合，且位于外筒31内的部分设有螺旋叶片；驱动器33与支架体10连接，且动力输出轴与螺旋轴32的一端连接，以带动螺旋轴32转动；控制器34与驱动器33连接，以控制驱动器33的转速和正反转。
[0037] 具体优选地，驱动器33为变频减速电机，控制器34包括与驱动器33电连接的PLC控制器、单片机或工控机。
[0038] 在使用时，混凝土物料从料斗20下部的出料口进入外筒31中，而操作者通过控制器34控制驱动器33的输出功率，从而控制螺旋轴32的正反转及转速，从而控制混凝土物料经过外筒31的速度，进而保持混凝土物料连续均匀稳定地从下料管40进入孔中。
[0039] 具体地，在灌注流动性好的混凝土物料时，可以控制螺旋轴32低速正转或反转，以避免混凝土物料过快地向下流动；而在因长时间等料或特种物料等情况使得混凝土物料流动性变差时，可以控制螺旋轴32以较高的速度正转，以提升下料速度，保证灌注的连续性。
[0040] 为提升下料速度的可控性，可以在螺旋轴32上安装阻尼器35，阻尼器35与外筒31或支架体10连接，以对螺旋轴32的转动提供阻尼，避免因为物料流动性差异，导致螺旋轴32的转速发生明显变化。
[0041] 如图3至图5所示，为了避免混凝土内部含有的气体影响灌注桩成型质量，建筑物水下基础的建造设备还设有排气组件50，排气组件50包括储气筒51和排气阀52，储气筒51设在外筒31上，且下部与外筒31连通，上部设有排气管；排气阀52设在排气管上。
[0042] 在灌注开始时，先打开排气阀52，使得混凝土物料进入储气筒51内，再关闭排气阀52；在灌注过程中，保持排气阀52关闭，使得储气筒51成为与外筒31连通的封闭空间，再螺旋轴32的搅动下混凝土物料中的空气，经过储气筒51处后，就会逐渐汇集到储气筒51中，使得储气筒51内的混凝土物料的液面逐渐下降；而在储气筒51内积存一定量的气体后，打开排气阀52进行排气，使得混凝土物料再次进入储气筒51内，再关闭排气阀52，如此循环直至灌注结束。
[0043] 进一步地，为提升排气效率，排气组件50还包括排气槽53和滤板54，排气槽53沿外筒31的主轴线方向设在外筒31的上部，并从外筒31的下端延伸至储气筒51内高于混凝土物料的位置，以避免储气筒51内的混凝土物料灌入混凝土物料；滤板54设在排气槽53上，也延伸至储气筒51内高于混凝土物料的位置，以避免储气筒51内的混凝土物料灌入混凝土物料。
[0044] 具体地，滤板54可以是多层钢丝网构成的板状或条状过滤结构，也可以是钢丝网中间夹设无纺布等过滤材料构成的，还可以是其他耐磨且能够在混凝土中过滤出气体的形式。而为了保证空气的滤出效果在使用时，混凝土物料中的空气上升，在接触滤板54后，透过滤板54进入排气槽
53，最终汇集到储气筒51中；而这样可以使得外筒31上绝大部分长度的都能用来排气，有利于提升混凝土物料排气接触面，从而提升排气效率。
[0045] 为了能够准确地获知储气筒51内的混凝土物料的量，排气组件50还包括气量测量机构，气量测量机构包括透明罩561、浮体562、滑杆563和标记体564，透明罩561设在储气筒51顶部，且与储气筒51连通；浮体562设在储气筒51内；滑杆563一端与浮体562连接，另一端延伸至透明罩561内；标记体564与滑杆563的另一端连接。
[0046] 浮体562可以浮在储气筒51内的混凝土物料的液面上，并通过滑杆563带动标记体564在透明罩561内上下运动，使得操作人员可以通过透明罩561内的标记体564观察储气筒
51内的混凝土物料的剩余量，以便于适时打开排气阀52进行排气。
[0047] 而为了避免长期使用时，混凝土固结影响使用，浮体562可以采用表面设有不沾涂层的浮球结构，以减少混凝土沾附在浮体562上的可能；同时浮体也可以是与储气筒51内壁密封连接的活塞结构，以对混凝土物料起到一定的封闭作用。
[0048] 由于在滤除空气时，混凝土中会有少量的浆液通过滤板54进入排气槽53，为避免这些浆液凝固在排气槽53导致堵塞，排气组件50还包括防凝机构，排气槽53的下端设有连通接口，防凝机构包括离合式联轴器551、气泵552、进气管553、回气管554和缓冲气包555，离合式联轴器551与外筒31或支架体10连接，并与螺旋轴32端部连接；气泵552与离合式联轴器551或支架体10连接，且与离合式联轴器551的动力输出端连接；进气管553与气泵552的出气端连接，并与连通接口连接；回气管554与气泵552的进气端连接，并与储气筒51上部连通；缓冲气包555设在进气管553上。其中，离合式联轴器551是能够通过手动或自动操作将两端的轴进行连接和分离的联轴器。
[0049] 在使用时，根据需要利用离合式联轴器551将气泵552与螺旋轴32端部连接，使螺旋轴32能够带动气泵552运转，使得空气在气泵552、进气管553、排气槽53、回气管554和缓冲气包555中形成循环，将排气槽53中的浆液吹到储气筒51中。
[0050] 由于浆液重量比较大，被吹到储气筒51中后，会逐渐沉降，只有少量的会进入回气管554；为了避免浆液进入回气管554后影响气泵的运转，可以在排气槽53的出口处设置挡板，以避免排气槽53的出口处的浆液直接进入回气管554，也可以在回气管554上或缓冲气包555内设置过滤材料，以进行过滤。
[0051] 进一步地，为了提升储气筒51排气效率，避免在低速灌注时，排气阀52处产生回吸现象，进气管553上设有第一三通阀，第一三通阀用于将气泵552与连通接口连通或将气泵552与外界连通；回气管554上设有第二三通阀，第二三通阀用于将气泵552与储气筒51上部连通或将气泵552与外界连通。
[0052] 在储气筒51处产生负压时，可以使进气管553的第一三通阀将气泵552与外界连通，使回气管554上的第二三通阀将气泵552与储气筒51上部连通，并保持排气阀52关闭，此时，进气管553与连通接口处是关闭状态，就可以利用气泵552的吸力将储气筒51中的气体通过进气管553的第一三通阀排出；而在出现灌注过程缓慢，储气筒51中的混凝土物料留存时间较长时，为避免储气筒51中的混凝土物料发生凝固，可以使进气管553的第一三通阀将气泵552与连通接口连通，使回气管554上的第二三通阀将气泵552与外界连通，并保持排气阀52关闭，此时，回气管554与储气筒51上部之间处于关闭状态，就可以利用气泵552的泵送能力，在回气管554上的第二三通阀处从外界吸气，并泵送入储气筒51中，将储气筒51中的混凝土物料压入外筒
31中，被灌入桩孔中；待一段时间后，再利用对储气筒51排气的方式，将新鲜的混凝土物料引入储气筒51中。
[0053] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
