CN104480915A - 一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，包括模板(25)、行走装置和轨道(21)，所述模板(25)装载在行走装置上，所述轨道(21)为工字形，其下部设置有轨道支撑(20)，所述轨道支撑(20)底部均布有插入基岩面(24)的锚杆(19)，在所述轨道(21)的上侧均匀设置有卡孔；所述行走装置由行走轮(1)、主轴(4)、副轴(7)、反轮(9)、行走卡齿(17)、液压爬升油缸(18)和行走支架构成。本发明能够实现靠液压系统牵引模板在坡面上自动升降，靠反向轮压平衡混凝土的浮托力，靠特制轨道实现液压油缸的升降定位，靠抓齿自锁实现爬模的定，避免了高陡边坡混凝土的浮托力不足，上升移动困难的问题。

Description

一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模

技术领域

本发明涉及水利水电工程中高陡边坡混凝土浇筑用滑模系统的研制及其施工技术，尤其涉及一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模。

背景技术

我国目前在水电站高陡边坡混凝土的浇筑施工中，常规方法采用普通滑模或者制安模板施工。例如：长河坝水电站大坝左、右岸坝肩边坡压板混凝土浇筑工程量大，左右岸边坡坡比1：0.95-1:0.5(46.8°-63.16°)，压板设计分块单元为16m*20m，浇筑混凝土厚度为50cm。采用普通无轨滑模，需要在边坡顶部安装卷扬机提供滑模上升动力，高陡边坡卷扬机安装困难，而且浮托力不易控制，现场施工中很难实现；而采用常规制安模板安装则拆除工作量大，需要投入大量人力物力，人员劳动强度大，施工效率低，严重影响施工节奏和安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，解决现有的浇筑工具及方式上升移动困难、浮托力不易控制，不仅浪费人力物力，施工效率还较低的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，包括模板、行走装置和轨道，所述模板装载在行走装置上，

所述轨道为工字形，其下部设置有轨道支撑，所述轨道支撑底部均布有插入基岩面的锚杆，在所述轨道的上侧均匀设置有卡孔；

所述行走装置由行走轮、主轴、副轴、反轮、行走卡齿、液压爬升油缸和行走支架构成，所述行走轮通过主轴固定安装在行走支架上并且行走轮位于轨道的上端面，所述反轮通过副轴安装在行走支架上并且反轮位于轨道的下端面，所述液压爬升油缸的底座固定在行走支架上，所述行走卡齿设置在液压爬升油缸的伸缩端并且行走卡齿的齿端和所述卡孔相适配。

更进一步的技术方案是，所述行走支架包括第一筋板、第一联接板、第二联接板、第二筋板、第三联接板、第四联接板、螺栓和第三筋板，所述第一筋板的上方连接模板、下方连接第一联接板，所述第一联接板的底部通过螺栓和第二联接板固连，所述第二联接板向下延伸其底部形成第三联接板，第三联接板的底部通过螺栓和第四联接板固连，所述第三筋板设置在第四联接板的下方，所述行走轮通过主轴安装在第二筋板上，所述反轮通过副轴安装在第三筋板上。

更进一步的技术方案是，所述主轴的侧边通过第一螺钉安装有第一止轴板，在所述主轴和行走轮之间设有铜套；所述副轴的侧边通过第二螺钉安装有第二止轴板。

更进一步的技术方案是，所述轨道支撑有多个，每个长30cm，相互间隔50cm，每个轨道支撑上安装有两根间距10cm锚杆，锚杆长3m；所述卡孔是100*45mm的矩形孔，相互间隔50cm；用于安放铜止水以及作为混凝土仓的侧挡板的侧膜设置在所述轨道的内侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够实现靠液压系统牵引模板在坡面上自动升降，靠反向轮压平衡混凝土的浮托力，靠特制轨道实现液压油缸的升降定位，靠抓齿自锁实现爬模的定，避免了高陡边坡混凝土的浮托力不足，上升移动困难的问题；爬模自动化程度高，一个浇筑单元安装一次全部完成施工，提高了施工的机械化和自动化程度。

附图说明

图1为本发明一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模的纵向结构示意图。

图2为本发明一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模的横向结构示意图。

图3为本发明一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模的行走装置和轨道结构示意图。

图4为轨道和轨道支撑结构示意图。

图5和图6为滑模受理分析图。

图7为滑模牵引力分析图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1、图2、图3和图4示出了本发明一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模的一个实施例：一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，包括模板25、行走装置和轨道21，所述模板25装载在行走装置上；所述轨道21为工字形，其下部设置有轨道支撑20，所述轨道支撑20底部均布有插入基岩面24的锚杆19，在所述轨道21的上侧均匀设置有卡孔；所述行走装置由行走轮1、主轴4、副轴7、反轮9、行走卡齿17、液压爬升油缸18和行走支架构成，所述行走轮1通过主轴4固定安装在行走支架上并且行走轮1位于轨道21的上端面211，所述反轮9通过副轴7安装在行走支架上并且反轮9位于轨道21的下端面212，所述液压爬升油缸18的底座固定在行走支架上，所述行走卡齿17设置在液压爬升油缸18的伸缩端并且行走卡齿17的齿端和所述卡孔相适配。

根据本发明一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模的一个优选实施例，所述行走支架包括第一筋板11、第一联接板12、第二联接板13、第二筋板26、第三联接板14、第四联接板15、螺栓16和第三筋板8，所述第一筋板11的上方连接模板25、下方连接第一联接板12，所述第一联接板12的底部通过螺栓和第二联接板13固连，所述第二联接板13向下延伸其底部形成第三联接板14，第三联接板14的底部通过螺栓16和第四联接板15固连，所述第三筋板8设置在第四联接板15的下方，所述行走轮1通过主轴4安装在第二筋板26上，所述反轮9通过副轴7安装在第三筋板8上。

根据本发明一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模的一个优选实施例，所述主轴4的侧边通过第一螺钉10安装有第一止轴板3，在所述主轴4和行走轮1之间设有铜套2；所述副轴7的侧边通过第二螺钉6安装有第二止轴板5。

根据本发明一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模的一个优选实施例，所述轨道支撑20有多个，每个长30cm，相互间隔50cm，每个轨道支撑20上安装有两根间距10cm锚杆19，锚杆19长3m；所述卡孔是100*45mm的矩形孔，相互间隔50cm；用于安放铜止水以及作为混凝土仓的侧挡板的侧膜22设置在所述轨道21的内侧。

作为优选，所述模板25结构：长16m，宽1.2m，采用型钢与钢板加工制作，按照5m、5m、6m共分为三段，用螺栓连接，模板重约为6.8t，轨道与行走装置重约7.5t(其中行走装置2.2t)，轨道21和轨道支撑20均是采用H型钢加工；模板25下方为混凝土浇筑区23。

本发明的工作原理是模板结构满足在自重及混凝土浮托力作用下的刚度要求，行走装置为反轨结构，利用反向轮承受混凝土浮托力，模板滑升利用液压油缸，其行程满足模板单次滑升长度要求，利用行走卡齿连接油缸与轨道，承受模板爬升的牵引力。

如图5和图6所示的滑模受理分析图，滑模受力计算如下：

根据《水电水利工程模板施工规范》(DL/T 5110-2000)、《水工建筑物滑动模板施工技术规范》(DL/T 5400-2007)、《液压滑动模板施工技术规范》(GBJ113—87)计算混凝土的侧压力。

(1)F＝1/2γh2k0＝1555.2kg/m2＝15.24KN/m2

其中：F为混凝土侧向压力；γ-混凝土容重取2400kg/m3；k0-新浇混凝土对模板侧面的压力系数，为1.2；L-滑模模板宽度，为1.2m。

⑵P＝F×sin60°×B×L＝253.4KN

其中，P为混凝土浮托力；F为侧向压力；滑模宽度B＝1.2m，滑模长度L＝16m。

⑶若单靠滑模板自重平衡：

G＝P/COS60°＝253.4KN/COS60°＝506.8KN

M＝G/g＝506.8KN/9.8Kg/N＝51.7t

⑷靠反向轮压平衡浮托力

根据设计滑模板的自重约为：6.8t。

⑸反向轮受力(共设12个反向轮)：

N反＝P-G×cos60°＝253.4-6.8×9.8×cos60°＝220.08KN

单个反轮受力：N单反＝N反/12＝220.08/12＝18.34KN

⑹滑模牵引力T计算，如图7所示：

T＝[τA+Gsinψ+|Gcosψ-p|f1+Gcosψf2]k(KN)

式中：A-模板与混凝土的接触面积，m2；

τ-模板与混凝土的粘结力，钢模板按0.5KN/m2计；

ψ-模板倾角；

G-模板系统自重(包括配重、施工荷载)，KN；

P-混凝土的上托力，KN；

f-滚轮或滑块与轨道的摩擦系数，对滚轮取0.05，；

k-牵引力安全系数，取1.5～2.0。

T＝[τA+Gsinψ+|Gcosψ-p|f+Gcosψf]k

＝[0.5×1.2×16+15×9.8×sin60°+|15×9.8×cos60°-253.4|×0.05+15×9.8×cos60°×0.05]×2

＝299.15KN＝30.52t

根据计算：拟采用两个30吨液压油缸，200mm油缸，液压缸最大伸缩1m，齿轮泵。

⑺联接螺栓强度计算：

螺栓采用d＝20mm的8.8级普通螺栓联接，抗剪fvb＝320N/mm2，抗拉ftb＝400N/mm2,

nv——受剪面螺栓的个数。

单螺栓抗剪承载力设计值：

Nvb＝nv×πd2/4×fvb＝2×π×202/4×320＝201.062KN

单螺栓承压承载力设计值：

Ncb＝d∑t×fcb＝20×20×400＝160KN

所以：Nbv,min＝160KN

联接板所需螺栓数：n＝F浮/Nbv，min＝253.4/160＝2(个)

故按照螺栓的常规布置即可。

⑻轨道强度计算：

轨道拟使用H型钢，规格为200×200×8×12，材料使用Q235。

腹板受力计算：

F拉＝235×1200×8＝2256000N＝2256KN＞253.4KN

翼缘受弯力：

f弯＝215

W弯＝f弯×S＝215×1200×12＝3096KN＞253.4KN

综上可知，模板强度满足使用。

主要施工程序及方法如下：

1、基岩面清理

(1)测量放线及基岩面处理

基岩面处理合格后，用全站仪进行测量放线，将控制点线标注在明显位置，并在方便度量的地方给出高程点，确定钢筋绑扎和立模边线，并作好标记，对测量放线中发现混凝土浇筑基面局部的欠挖，采用风镐进行岩面处理，直至合格。

按照工程设计图纸放样，标出建筑物的设计轴线、边线及滑动模板装置主要构件的位置。

(2)清基和施工缝处理、冲洗

混凝土浇筑前，清除岩基上的杂物、泥土及松动岩石，压力水冲洗干净，进行地质资料收集整理，基础验收。

施工缝面采取压力水冲毛，缝面处理以露出粗骨料为准，去掉缝面松动混凝土块和乳皮，清除仓内杂物和积水，用压力水冲洗干净，边角等小面积缝面采取人工凿毛，并排除仓内积水，保持清洁、湿润。

2、钢筋、止水、预埋件安装

⑴钢筋安装

钢筋由专业工程师出据设计图和下料单，在钢筋加工厂统一下料加工，内容包括：钢筋调直→除锈→划线→切断→弯曲，加工成型的每一型号的钢筋必须捆绑牢固并挂牌明示，根据编号分类整齐堆放，用5t平板车运到现场，人工进行绑扎焊接，钢筋安装按照“测量放线→架立筋布设→排筋划线→布筋→绑扎→焊接”的程序进行。

受力钢筋接长采取搭接手工电弧焊，搭接长度须满足规范要求，钢筋网平整度、保护层厚度等偏差值须满足设计要求和规范允许值，钢筋焊接由经过培训考核合格的焊工持证施焊，

⑵止水

本工程止水为铜止水，止水设施的型式、尺寸、埋设位置和材料的品种规格符合施工图纸的规定。铜止水采用止水成型机加工，安装好的止水片加以固定和保护，防止在浇筑过程中发生偏移、扭曲和结合面漏浆，铜止水要由专业焊工焊接。

⑶预埋件施工

预埋件安装严格按设计图纸要求进行，施工前进行详细的技术交底，负责预埋件安装的人员，必须和钢筋架立人员密切配合，一些管路需穿过密集钢筋区域时，采用穿插作业，埋件要固定在可靠的部位，保证浇筑振捣时不变形。

3、侧模安装

侧模采用组合钢模板立模，侧模只承受混凝土的侧压力，采用10t载重汽车通过上坝公路运至坝顶后，利用跨河缆索吊运至仓面，人工安装，采用内拉方式固定。

4、滑模安装

4.1安装方法

⑴安装步骤

轨道基面处理→打锚杆轨道孔→锚杆安装→轨道安装→油缸与行走轮安装→模板安装→调试。

⑵安装方法

轨道及辅助材料、模板采用10t载重汽车通过上坝公路运至坝顶后，利用跨河缆索吊运至仓面附近，人工采用导链安装。

4.2安装要求

⑴轨道的接头不允许有突变，否则就会发生滚轮卡轨事故。

⑵轨道中心的偏差过大，容易使滚轮脱轨或卡轨。固定轨道支撑的预埋件如有漏理或位置不准时，必须采取措施补救。

⑶行走装置一般在工厂内组装，要控制滚轮中心距。组装模板时要控制相邻模板面的高差值，并控制模板总长以及模板整体不平整度。

⑷行走装置长、宽及局部平整度按《水工混凝土施工规范》中钢模板的制作允许偏差取用。轨道中心线、轨道长度的偏差，是指单节轨道而言。

⑸安装完毕的轨道和行走装置，应经总体检查验收合格后，方可投入使用。

5、混凝土配合比及拌制

(1)配合比、外加剂

在混凝土浇筑过程中，必须严格控制配合比，要经常性地进行塌落度检测，确保混凝土粘聚性、和易性符合要求。同时，为保证滑模在提升中不至因为提升太快而出现混凝土坍塌或破坏，在施工中，在混凝土拌合物内加入了适量速凝剂，以提高早期强度。速凝剂按照产品说明增加。

⑵混凝土拌制

混凝土由本工程下游江咀120拌和站集中拌制。

6、混凝土运输、入仓、振捣

⑴混凝土运输

混凝土由8m³搅拌车通过左岸上坝公路运至坝顶公路出口。

⑵入仓

混凝土采用φ350溜管入仓，在距模板上口40cm范围内均匀布料，人工持铁铲或振捣器铺料，由两侧向中间水平分层摊铺，但铺料不能代替振捣，铺料厚度20～30cm，使混凝土对模板的侧压力和粘结力均匀分布，以使模板受力均衡，从而使牵引机械受力均匀并使模板稳定滑升。布料后及时振捣密实。止水片周围砼辅以人工布料，严禁砼骨料分离。

⑶振捣

混凝土振捣主要采用φ80mm电动软轴插入式振捣器，对边角、模板周边、埋件附近等部位使用φ50mm振捣器。混凝土振捣时应插入点均匀、快插慢拔、方向一致，振捣时间以混凝土不再下沉，不冒气泡，表面开始泛浆为宜，上层混凝土振捣时振捣器要插入下层混凝土不小于5cm以保证不漏振。模板滑动时严禁振捣混凝土。

⑷养护

混凝土浇筑抹面后立即盖塑料薄膜，防止产生干缩裂缝。混凝土初凝后再覆盖土工布并洒水养护，以达到保温保湿的目的。养护时间连续养护至少90天。低温季节浇筑混凝土采取盖草袋和挂草帘进行保温。

7、模板滑升

⑴浇筑混凝土前，要对滑模装置进行总体检查，具体办法是试滑升。通过试滑升可以全面检查滑模系统设计和安装的质量，还可以检查工程结构基面、侧壁是否满足设计要求或有无阻碍滑升的部位，发现问题必须及时处理。当浇完首段混凝土2～3层后，即可进行试滑，先滑升10cm左右，待滑出的混凝土能自稳、不变形，达到出模强度时，即可进入正常滑升。

⑵模板滑升必须在施工指挥人员的统一指挥下进行。模板滑升时两端提升应平稳、匀速、同步，每浇完一层砼滑升一次，一次滑升高度约为20～25cm，不得超过一层砼的浇筑高度。每次滑升间隔时间不超过30min，滑升平均速度控制为60cm/h滑升速度。每班作业人员需设专人负责检查混凝土的出模强度，控制混凝土出模强度不低于设计要求。

8、出模强度

⑴为了改善混凝土的和易性，缩短混凝土的凝结时间，在混凝土中掺加早强剂和粉煤灰。外加剂的品种、掺量，在使用前通过试验确定。

⑵实践证明，最为适宜的混凝土出模强度为取0.1～0.3MPa。在施工现场，当已脱模的混凝土用手指按压，有轻微的指印，沙浆不粘手，指甲划过有痕，且滑升时听到有“沙沙”的摩擦声时，即说明可以进行初升；如果混凝土表面较干，已按不出指痕，说明滑升时间已迟；如果脱模后的混凝土下坍或用手指按指痕很深且沙浆粘手，说明还未到滑升时间。当滑模正常滑升时，模板的滑升速度快慢直接影响混凝土的施工质量和工程进度。

⑶当模板滑升至工程结构物的顶部时，为防止混凝土终凝前粘住模板，应采取停滑措施，即每小时将模板提升1～2次，每次升高1～2个行程。待混凝土达到脱模强度后，再将模板脱开，脱开过程中应对操作平台及时加固。

9、混凝土表面处理

对脱模后的混凝土表面，应及时修整。在滑模下方设有吊篮进行人工收面，在混凝土浇筑完成后放下滑模时再进行一次压光。

对脱模后的混凝土，应避免阳光曝晒，及时养护，养护期不少于14天。采用喷水养护时，始终保持混凝土表面湿润。

10、滑模的拆除

当混凝土浇筑完后，对滑模进行拆解，将液压油缸和模板分开，再由跨河缆索吊至下一仓位或吊至坝顶。模板拆除后及时进行清理，并垫平放稳。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，其特征在于：包括模板(25)、行走装置和轨道(21)，所述模板(25)装载在行走装置上，

所述轨道(21)为工字形，其下部设置有轨道支撑(20)，所述轨道支撑(20)底部均布有插入基岩面(24)的锚杆(19)，在所述轨道(21)的上侧均匀设置有卡孔；

所述行走装置由行走轮(1)、主轴(4)、副轴(7)、反轮(9)、行走卡齿(17)、液压爬升油缸(18)和行走支架构成，所述行走轮(1)通过主轴(4)固定安装在行走支架上并且行走轮(1)位于轨道(21)的上端面(211)，所述反轮(9)通过副轴(7)安装在行走支架上并且反轮(9)位于轨道(21)的下端面(212)，所述液压爬升油缸(18)的底座固定在行走支架上，所述行走卡齿(17)设置在液压爬升油缸(18)的伸缩端并且行走卡齿(17)的齿端和所述卡孔相适配。

2.根据权利要求1所述的一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，其特征在于：所述行走支架包括第一筋板(11)、第一联接板(12)、第二联接板(13)、第二筋板(26)、第三联接板(14)、第四联接板(15)、螺栓(16)和第三筋板(8)，所述第一筋板(11)的上方连接模板(25)、下方连接第一联接板(12)，所述第一联接板(12)的底部通过螺栓和第二联接板(13)固连，所述第二联接板(13)向下延伸其底部形成第三联接板(14)，第三联接板(14)的底部通过螺栓(16)和第四联接板(15)固连，所述第三筋板(8)设置在第四联接板(15)的下方，所述行走轮(1)通过主轴(4)安装在第二筋板(26)上，所述反轮(9)通过副轴(7)安装在第三筋板(8)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，其特征在于：所述主轴(4)的侧边通过第一螺钉(10)安装有第一止轴板(3)，在所述主轴(4)和行走轮(1)之间设有铜套(2)；所述副轴(7)的侧边通过第二螺钉(6)安装有第二止轴板(5)。

4.根据权利要求1所述的一种用于高陡边坡混凝土浇筑的反轨液压爬模，其特征在于：所述轨道支撑(20)有多个，每个长30cm，相互间隔50cm，每个轨道支撑(20)上安装有两根间距10cm锚杆(19)，锚杆(19)长3m；所述卡孔是100*45mm的矩形孔，相互间隔50cm；用于安放铜止水以及作为混凝土仓的侧挡板的侧膜(22)设置在所述轨道(21)的内侧。