CN105937240B - 一种用于混凝土面层施工的一体化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于混凝土面层施工的一体化设备，包括矩形的主骨架、摊铺系统、压平振捣系统和磨光切缝系统；主骨架四角设有支腿，支腿下端设有行走系统；主骨架上从前至后依次设有第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁；摊铺系统包括吊装在第一横梁上的正向铰刀和吊装在第二横梁上的反向铰刀；压平振捣系统包括吊装在第三横梁上的整平筒，及设置在整平筒内部的激振器；磨光切缝系统包括吊装在第四横梁上的用于替换安装磨光盘和切缝机的运行轨道。本发明构造简单、运行安全可靠，能够实现混凝土的摊铺、压平、振捣、磨光、切缝一次性浇筑成型，大大减少了作业人员、物资及设备的投入，提高了生成效率，降低了施工成本。

Description

一种用于混凝土面层施工的一体化设备

技术领域

本发明涉及混凝土施工技术领域，具体为一种用于混凝土面层施工的一体化设备。

背景技术

水利工程、公路工程、市政工程、铁路工程中混凝土面层施工技术在国内外有很多先进的应用技术和机械设备，其中根据现有机械运行情况进行分析：目前所见到的混凝土面层施工设备结构复杂、体型较大、加工制作投入成本高，只适用于单一施工工序进行使用，无法满足大面积混凝土面层施工；根据现场人力资源的投入情况进行分析：在传统大面积混凝土面层施工过程中，为保证混凝土浇筑质量及施工进度，需投入大量的人工作业，进行混凝土人工浇筑、人工振捣、人工磨光及人工切缝等工作，虽然各个工序都有相应的机械设备，但在混凝土面层大面积施工时业生产率极为低，大大增加了施工成本，同时质量安全过程控制无法得到保障。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种能够加快施工进度、提高生产效率、降低施工成本并大大减少施工人员投入的用于混凝土面层施工的一体化设备。技术方案如下：

一种用于混凝土面层施工的一体化设备，包括矩形的主骨架、摊铺系统、压平振捣系统和磨光切缝系统；主骨架四角设有支腿，支腿下端设有行走系统；主骨架上从前至后依次设有第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁；摊铺系统包括吊装在第一横梁上的正向铰刀和吊装在第二横梁上的反向铰刀；压平振捣系统包括吊装在第三横梁上的整平筒，及设置在整平筒内部的激振器；磨光切缝系统包括吊装在第四横梁上的用于替换安装磨光盘和切缝机的运行轨道。

进一步的，所述正向铰刀、反向铰刀、整平筒和运行轨道均设置成相互独立且交错重叠的左右两组。

更进一步的，所述正向铰刀设置在正向铰刀转轴上，正向铰刀转轴通过第一吊杆连接到第一横梁；所述反向铰刀设置在反向铰刀转轴上，反向铰刀转轴通过第二吊杆连接到第二横梁；第一吊杆和第二吊杆上还设有用于调节铰刀高度和角度的自动控制螺栓。

更进一步的，所述整平筒设置在整平筒转轴上，整平筒转轴通过第三吊杆连接到第三横梁，第三吊杆上还设有用于调节整平筒高度和角度的自动控制螺栓。

更进一步的，所述磨光切缝系统还包括多个在运行轨道上运行的三角支架，三角支架底部通过卡座安装磨光盘或切缝机；所述运行轨道通过第四吊杆连接到第四横梁，第四吊杆上还设有用于调节运行轨道高度和角度的自动控制螺栓。

更进一步的，所述行走系统为橡胶轮胎或轨链式行走装置。

更进一步的，还包括控制系统，所述摊铺系统、压平振捣系统、磨光切缝系统和行走系统均连接到控制系统。

更进一步的，所述支腿上还设有电机和可调式液压油缸；主骨架上还设有自动补偿水平仪；正向铰刀、反向铰刀、整平筒和运行轨道上均设有电子角度仪和传感器，自动补偿水平仪、电子角度仪和传感器都连接到控制系统。

本发明的有益效果是：本发明构造简单、运行安全可靠，能够实现混凝土的摊铺、压平、振捣、磨光、切缝一次性浇筑成型，不仅大大减少了作业人员、物资及设备的投入，又提高了生成效率，加快了施工进度，降低了施工成本，同时可保证混凝土施工的质量要求；且便于施工现场数据的采集，有利于信息化管理，方便后期对施工质量的检查及验收。

附图说明

图1为本发明用于混凝土面层施工的一体化设备俯视结构示意图。

图2为图1中A-A和B-B处的剖面示意图。

图3为图1中C-C和D-D处的剖面示意图。

图4为图1中E-E和F-F处的剖面示意图。

图5为图1中G-G和H-H处的剖面示意图。

图中：1-主骨架；11-第一横梁；12-第二横梁；13-第三横梁；14-第四横梁；2-支腿；21-电机；22-可调式液压油缸；3-行走系统；41-正向铰刀；42-反向铰刀；43-反向铰刀转轴；44-正向铰刀转轴；5-压平振捣系统；51-整平筒；52-激振器；53-整平筒转轴；6-磨光切缝系统；61-运行轨道；62-三角支架；63-卡座；64-磨光盘；71-第一吊杆；72-第二吊杆；73-第三吊杆；74-第四吊杆；8-挡料模板；9-混凝土；10-地面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。如图1-5所示，一种用于混凝土面层施工的一体化设备，包括矩形的主骨架1、摊铺系统、压平振捣系统5和磨光切缝系统6；主骨架1四角设有支腿2，支腿2下端设有行走系统3；主骨架1上从前至后依次设有第一横梁11、第二横梁12、第三横梁13和第四横梁14；摊铺系统包括吊装在第一横梁11上的正向铰刀41和吊装在第二横梁12上的反向铰刀42；压平振捣系统5包括吊装在第三横梁13上的整平筒51，及设置在整平筒51内部的激振器52；磨光切缝系统6包括吊装在第四横梁14上的用于替换安装磨光盘64和切缝机的运行轨道61。

为了适应各类工程面层混凝土施工，本实施例的正向铰刀41、反向铰刀42、整平筒51和运行轨道61均设置成相互独立且交错重叠的左右两组。

上述正向铰刀41设置在正向铰刀转轴44上，正向铰刀转轴44通过第一吊杆71连接到第一横梁11；所述反向铰刀42设置在反向铰刀转轴43上，反向铰刀转轴43通过第二吊杆72连接到第二横梁12；第一吊杆71和第二吊杆72上还设有用于调节铰刀高度和角度的自动控制螺栓。为了使设备适用于各类工程面层混凝土施工，在摊铺混凝土时，能摊铺均匀，故将铰刀左右单独分开设置。

上述整平筒51设置在整平筒转轴53上，整平筒转轴53通过第三吊杆73连接到第三横梁13，第三吊杆73上还设有用于调节整平筒51高度和角度的自动控制螺栓。为了使该设备在压平混凝土时，不留死角，并能适应各类工程面层混凝土施工，将整平筒左右分开设置，用来初步压平混凝土，并在整平筒内部安装激振器，在整平筒压平混凝土时，同时振捣混凝土，达到提浆、振捣混凝土，使混凝土密实。

上述磨光切缝系统还包括多个在运行轨道61上运行的三角支架62，三角支架62底部通过卡座63安装磨光盘64或切缝机；所述运行轨道61通过第四吊杆74连接到第四横梁14，第四吊杆74上还设有用于调节运行轨道61高度和角度的自动控制螺栓。为了使磨光时，不留死角，磨光系统采用轨道式左右分开设置。其中磨光盘64和切缝机可利用卡座63进行互换使用。

本实施例的行走系统采用橡胶轮胎或轨链式行走装置。在平面上，为保证该设备行走方便，不对原混凝土进行破坏，行走系统可采用橡胶轮胎；在斜面上，可采用轨链式行走装置，以保证足够的摩擦力。动力装置主要是由柴油发动机提供动能，经过一系列的动力传递，最后传到行走装置及整个机械布置的过程。上述支腿2上还设有电机21和可调式液压油缸22；主骨架1和吊杆全部由钢结构拼装组成，钢结构收尾采用螺栓连接，主骨架1支腿2上安装的可调液压油缸22用来控制主骨架1的高度。其中，液压系统是由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油组成，液压系统分为总液压油泵、变量泵、分配阀及各个可调式分液压油泵组成，通过计算机程序控制总液压油泵、变量泵、分配阀及各个可调式分液压油泵进行运转，通过主骨架支撑架体连接的可调式分液压油泵来控制主骨架的高度，并调整两端在同一高度等工作任务。本实施例采用柴油发动机为设备提供动力，使设备行走，同时为设备的总电机和设置在支腿2上的电机21提供电能，通过总电机来控制电机21，确保设备各个装置进行正常运行。

本实施例的设备还包括控制系统，上述摊铺系统、压平振捣系统5、磨光切缝系统6和行走系统均连接到控制系统。通过控制系统控制各系统的施工步骤。

主骨架1上还设有自动补偿水平仪；正向铰刀41、反向铰刀42、整平筒51和运行轨道61上均设有电子角度仪和传感器。自动补偿水平仪、电子角度仪和传感器将采集到的监测数据通过数据通讯机发送到操作室中的数据接收处理器及数据输送机，在计算机上进行分析、记录归档。自动补偿水平仪、电子角度仪和传感器都连接到控制系统，为控制系统发出的控制指令提供数据支持。

本实施例设备的的自动化控制系统须满足对现场设备状态的检测、各个装置的控制及生产过程管理的显示、数据的收集、处理及数据通讯，为实现此目的，自动化控制系统应由四部分组成，即计算机控制系统、显示监控系统、数据监控系统和执行系统，即各系统的控制原理为：

按照设计图纸要求、设备运行及生产过程中达到各个指标等等，通过计算机编程专业人员按此自动化控制系统的目的进行编制计算机控制系统程序，在施工过程中，通过在计算机程序中输入设计图纸数据参数，可利用计算机对设备及各个装置的运行及施工生产的全过程进行实时控制，并能按照设计图纸要求进行施工现场设备全自动化控制管理，并将施工过程中检测的各个数据进行记录，并保存，便于后期对面层混凝土质量的检查、验收。

本实施例设备的施工工艺采用CRT画面显示，主画面和各分系统画面能动态显示各个设备施工过程的运行情况（运行、停止、故障等）和工艺数据，有文字显示操作，并能反映出操作的结果及显示发生故障的部位和时间等功能，重要的数据（如铰刀、整平筒和磨光机角度，混凝土浇筑的振捣的频率，主骨架高度及故障发生的位置和时间等），应有专门的数据显示，主要装置运行的情况采用灯光指示，设置报警，并在骨架上安装小型摄像头，随时观察设备的运行情况，可任意调控观察各个CRT画面。

本实施例设备的数据监控系统是利用安装在主骨架的自动补偿水平仪和正反铰刀、整平筒及磨光系统轨道上的电子角度仪及传感装置进行各施工工艺数据检测收集，将收集的数据传送至计算机，计算机利用输入在计算机程序数据进行判别，并发出指令。其运行按照混凝土面层施工工艺进行，当进入每一道工序时，操作者可通过键盘输入启停命令，该工序的监控装置和执行装置进行单独运行，单独控制，也可同时循环运行，CRT画面显示该工序施工的部位和监测的数据。

利用柴油发电机驱动自动化设备运行至施工现场时，利用安装在主骨架的自动补偿水平仪配合可调式液压油缸进行控制主骨架两端保持水平，按照设计图纸尺寸调整正反铰刀、整平筒和磨光（切割）轨道的角度及离地面的高度，确保混凝土的横坡及混凝土的浇筑厚度。

当自动化设备调整安装到位，混凝土罐车将混凝土倒入施工区域后，操作者通过键盘输入启停命令，在自动化设备向前匀速运行的同时，其他装置也同时开始运行，正反铰刀在施工过程中，可按照铰刀设置角度初步对混凝土进行摊铺，混凝土摊铺完成后，通过整平筒对混凝土进行压平，并利用安装在整平筒内的激振器进行振捣混凝土，达到对混凝土振捣、提浆的效果，确保混凝土浇筑质量，压平、振捣完成后，利用磨光机安装轨道来回运行再次压光、磨平，对混凝土表面进行收光，自动化设备将继续向前行走，继续进行混凝土面层施工，当前期施工完成的混凝土达到初凝状态时，通过三角卡座将磨光盘换成切割机，安装设计图纸要求，设置固定三角支架的尺寸，进行切割混凝土施工横纵缝。

在上述施工过程中，各个工序施工时，通过利用安装在正反铰刀、整平筒、磨光（切缝）装置的传感器进行收集数据，并将显示在CRT画面上（如：铰刀、整平筒和磨光机角度，混凝土浇筑的振捣的频率，主骨架高度及故障发生的位置和时间等），操作者将实时观察控制各个装置的运行状况,并通过计算机可将施工过程中收集的各种数据进行保存、归档，便于在后期混凝土质量检查、验收；若在施工过程中设备出现故障，CRT画面上将显示出现故障的位置，并发出报警、指示灯发亮，操作者可通过对讲机安排作业人员进行及时解决，直到调整符合计算机程序设置的误差范围之内，方可继续进行施工完成混凝土面层施工任务。

在施工前期，待桥梁梁面、渠道底部及厂平土体施工完成后，首先通过设计图纸进行确定施工参数，待施工参数确定后，方可采用本实施例的设备进行大面积施工，具体的施工过程分以下几个步骤实施：

第一步：检查设备自动化控制系统运行程序是否运行正常，并将确定的各工序的施工参数输入自动化控制计算机程序中，确保导入数据无误；

第二步：采用人工或吊车将本设备钢构骨架及各个子装置运至施工现场，人工开始进行拼装，拼装完成后，先进行初步调整钢构骨架及各个系统装置；

第三步：人工将自动化设备钢构骨架及各个系统装置进行二次精调，精调完成后，打开开启按钮，启动柴油发动机进行发电，并驱动动设备运行，开始准备施工；

第四步：本实施的施工一体化设备运行至初始施工位置后，操作者根据CRT画面显示的数据，通过安装在主骨架上的自动补偿仪配合可调式液压油缸进行调整骨架高度，确保左右两端主骨架保持同一水平位置；

第五步：当主骨架调整到位，操作者通过键盘输入正反铰刀、整平筒和磨光（振捣）精调启停命令后，CRT画面将显示初始的坡度和距离地面的高度，计算机将通过自动控制程序中设置的参数，进行调整正反铰刀、整平筒和磨光（振捣）的角度，若出现底部支撑装置，无法进行调整时，CRT画面将显示出现故障的位置，并发出报警、指示灯发亮，操作者可通过对讲机安排作业人员进行处理，直至调整到计算机自动控制程序的误差范围内，方可进行下一工序施工，从而达到了设备精调的效果；

第六步：设备二次精调完成前，罐车提前将混凝土运至施工现场，待设备二次精调完成后，罐车将混凝土卸入施工区域后，操作者通过键盘输入设备启停命令，在自动化设备向前匀速运行的同时，其他装置也同时开始运行，正反铰刀在施工过程中，可按照铰刀设置角度初步对混凝土进行摊铺；

第七步：混凝土摊铺完成后，通过整平筒对混凝土进行初步压平，并利用安装在整平筒内的激振器进行振捣混凝土，达到对混凝土振捣、提浆的效果，确保混凝土浇筑质量；

第八步：整平筒初步压平、振捣完成后，利用磨光机通过轨道来回运行再次压光、磨平，对混凝土表面进行收光，确保混凝土表面光滑、平整；

第九步：自动化设备将继续向前行走，继续进行混凝土面层施工，当前期施工完成的混凝土达到初凝状态时，通过三角卡座将磨光盘换成切割机，按照设计图纸要求，设置固定三角支架的尺寸，进行切割混凝土施工横纵缝；

在上述施工过程中，各个工序施工时，通过利用安装在正反铰刀、整平筒、磨光（切缝）装置的传感器进行收集数据，并将显示在CRT画面上(如铰刀、整平筒和磨光机角度，混凝土浇筑的振捣的频率，主骨架高度及故障发生的位置和时间等)，操作者将实时观察控制各个装置的运行状况,并通过计算机可将施工过程中收集的各种数据进行保存、归档，便于在后期混凝土质量检查、验收。

该设备适用于水利工程、公路工程、市政工程、铁路工程中大面积混凝土面层自动化机械施工，并能有效的达到自动化技术控制面层混凝土浇筑、振捣、压平、磨光及切缝融为一体的自动化设备，有效的达到一次性浇筑成型的效果，通过发明该自动化设备，不仅解决了传统施工工艺的弊端及缺点，更加实现了施工过程信息化管理，既有效的达到了施工现场收集数据与施工过程实验检测数据的复核，又便于在后期对混凝土质量的检查与验收工作；该设备构造简单、运行安全可靠、施工方便，既保证了施工质量安全要求，又有效的提高工作效率，加快施工进度，降低施工成本。

Claims (8)

1.一种用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，包括矩形的主骨架（1）、摊铺系统、压平振捣系统（5）和磨光切缝系统（6）；主骨架（1）四角设有支腿（2），支腿（2）下端设有行走系统（3）；主骨架（1）上从前至后依次设有第一横梁（11）、第二横梁（12）、第三横梁（13）和第四横梁（14）；摊铺系统包括吊装在第一横梁（11）上的正向铰刀（41）和吊装在第二横梁（12）上的反向铰刀（42）；压平振捣系统（5）包括吊装在第三横梁（13）上的整平筒（51），及设置在整平筒（51）内部的激振器（52）；磨光切缝系统（6）包括吊装在第四横梁（14）上的用于替换安装磨光盘（64）和切缝机的运行轨道（61）。

2.根据权利要求1所述的用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，所述正向铰刀（41）、反向铰刀（42）、整平筒（51）和运行轨道（61）均设置成相互独立且交错重叠的左右两组。

3.根据权利要求1所述的用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，所述正向铰刀（41）设置在正向铰刀转轴（44）上，正向铰刀转轴（44）通过第一吊杆（71）连接到第一横梁（11）；所述反向铰刀（42）设置在反向铰刀转轴（43）上，反向铰刀转轴（43）通过第二吊杆（72）连接到第二横梁（12）；第一吊杆（71）和第二吊杆（72）上还设有用于调节铰刀高度和角度的自动控制螺栓。

4.根据权利要求1所述的用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，所述整平筒（51）设置在整平筒转轴（53）上，整平筒转轴（53）通过第三吊杆（73）连接到第三横梁（13），第三吊杆（73）上还设有用于调节整平筒（51）高度和角度的自动控制螺栓。

5.根据权利要求1所述的用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，所述磨光切缝系统还包括多个在运行轨道（61）上运行的三角支架（62），三角支架（62）底部通过卡座（63）安装磨光盘（64）或切缝机；所述运行轨道（61）通过第四吊杆（74）连接到第四横梁（14），第四吊杆（74）上还设有用于调节运行轨道（61）高度和角度的自动控制螺栓。

6.根据权利要求1所述的用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，所述行走系统采用橡胶轮胎或轨链式行走装置。

7.根据权利要求1所述的用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，还包括控制系统，所述摊铺系统、压平振捣系统（5）、磨光切缝系统（6）和行走系统均连接到控制系统。

8.根据权利要求7所述的用于混凝土面层施工的一体化设备，其特征在于，所述支腿（2）上还设有电机（21）和可调式液压油缸（22）；主骨架（1）上还设有自动补偿水平仪；正向铰刀（41）、反向铰刀（42）、整平筒（51）和运行轨道（61）上均设有电子角度仪和传感器；自动补偿水平仪、电子角度仪和传感器都连接到控制系统。