CN106192905B - 一种用于排水沟槽的衬砌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于排水沟槽的衬砌装置，包括设置在衬砌装置上部的结构骨架、与排水沟槽形状相配合的定型钢模板和设置在定型钢模板上部的作业平台；定型钢模板设置在衬砌装置下部，通过连接支架连接在结构骨架上；作业平台设置在结构骨架上；定型钢模板连接位于排水沟槽上方两侧边沿且位于作业平台下部的行走装置，结构骨架设置在行走装置上；定型钢模板背面设置有附着式振捣器；衬砌装置前部设置有用于混凝土布料的布料装置；衬砌装置后部设置有磨光系统，还设置有控制装置、动力系统和液压系统；本发明能够实现不同形状排水沟槽的施工、浇筑、压平、磨光一次性施工，减少了施工过程中的人员、物资及设备的投入，提高了生产效率和施工质量。

Description

一种用于排水沟槽的衬砌装置

技术领域

本发明涉及一种衬砌装置，具体涉及一种用于排水沟槽的衬砌装置。

背景技术

目前排水沟渠工程多采用传统的施工工艺进行施工，均利用人工配合机械进行开挖沟槽，采用小块组合模板(或木模版)进行端头及沟槽内部支撑加固和拆除；采取施工完成一段，拆除后再进行下一段的方法进行施工，该传统方法施工工序繁杂，且挖掘机前面进行开挖沟槽，人工配合在后面进行清底、修正沟槽边坡；人工施工效率低，导致施工工期长且施工质量不易控制；另外，沟槽内部模板支撑加固困难，施工完成后，混凝土结构设计尺寸及施工质量要求难以得到保证，从而导致沟槽施工成型后，沟槽结构整体线形效果差，难以达到施工要求；根据现场人力资源的投入情况进行分析，若采用传统施工工艺进行大面积排水沟槽(如矩形、倒梯形或U型沟槽)施工时，由于施工工程量大，为保证排水沟槽混凝土结构设计尺寸、施工安全质量及施工进度，需投入大量的人力、物力及设备进行施工作业，大大增加了施工成本，延长了施工工期，同时在施工过程中质量安全过程控制无法得到保证。

发明内容

本发明提供一种可针对不同排水沟槽形状、施工效率高、施工成本低的用于排水沟槽的衬砌装置。

本发明采用的技术方案是：一种用于排水沟槽的衬砌装置，包括设置在衬砌装置上部的结构骨架、与排水沟槽形状相配合的定型钢模板和设置在定型钢模板上部的作业平台；定型钢模板设置在衬砌装置下部，通过连接支架连接在结构骨架上；作业平台设置在结构骨架上；定型钢模板连接位于排水沟槽上方两侧边沿且位于作业平台下部的行走装置，结构骨架设置在行走装置上；定型钢模板背面设置有附着式振捣器；衬砌装置前部设置有用于混凝土布料的下料装置；衬砌装置后部设置有磨光系统，磨光系统通过运行轨道连接在结构骨架和定型钢模板底部的预留钢板上；还设置有控制装置、动力系统和液压系统，控制装置连接行走装置、动力系统、液压系统、定型钢模板、附着式振捣器、下料装置和磨光系统；动力系统用于为衬砌装置提供动力，连接液压系统；液压系统连接定型钢模板、行走装置和磨光系统。

进一步的，所述磨光系统包括分别设置在排水沟槽左右侧的两个侧面磨光机、设置在侧面磨光机后部的底部磨光机和设置在沟槽上方两侧边沿的沟边磨光机；侧面磨光机通过第一运行轨道连接在结构骨架和定型钢模板底部的预留钢板上；底部磨光机通过第二运行轨道连接在结构骨架上，用于排水沟槽底部的磨光；沟边磨光机设置在排水沟槽上方两侧边沿上，连接到结构骨架。

进一步的，所述动力系统包括依次连接的柴油发电机、总电机和分电机；分电机包括与侧面磨光机连接的第一电机、与底部磨光机连接的第二电机、与下料装置连接的第三电机和与行走装置连接的第四电机。

进一步的，所述液压系统包括与总电机连接的总液压油缸和分液压油缸；分液压油缸包括通过可调支架连接定型钢模板的第一可调液压油缸、设置到第一运行轨道上与第一电机连接的第二可调液压油缸、设置到第二运行轨道上与第二电机连接的第三可调液压油缸和连接行走装置的第四可调液压油缸。

进一步的，还设置有监测系统，监测系统包括分别设置在定型钢模板、下料装置、附着式振捣器、行走装置和磨光系统上的传感器；监测系统连接到控制装置。

进一步的，所述下料装置包括下料斗和设置在下料斗内的挡料板。

进一步的，所述行走装置通过支腿连接定型钢模板；支腿为伸缩支腿，一端连接到第四可调液压油缸，另一端连接到定型钢模板；支腿上还设置有转动轴。

进一步的，所述控制装置连接有显示装置和人机交互系统。

进一步的，还设置有驾驶室和操作室，驾驶室和操作室设置在结构骨架上。

进一步的，所述行走装置为均布在作业平台下部的四个行走轮。

本发明的有益效果是：

(1)本发明可通过更换定型钢模板实现不同形状的排水沟槽施工；

(2)本发明可实现排水沟槽的自动化机械作业，并且能够实现浇筑、压平、磨光等一次性施工成型；

(3)本发明减少了施工过程中的人员、物资及设备的投入，提高了生产效率和施工质量。

附图说明

图1为本发明平面结构示意图。

图2为本发明左侧结构示意图。

图3为本发明右侧结构示意图。

图4为A-A剖面结构示意图。

图5为B-B剖面结构示意图。

图6为C-C剖面结构示意图。

图7为D-D剖面结构示意图。

图中：1-行走装置、2-作业平台，3-附着式振捣器，4-连接支架，5-定型钢模板，6-可调支架，7-第一可调液压油缸，8-挡料板，9-下料斗，10-柴油发电机，11-总液压油缸，12-总电机，13-操作室，14-驾驶室，15-第一运行轨道，16-侧面磨光机，17-沟边磨光机，18-底部磨光机，19-第二电机，20-第一电机，21-第二可调液压油缸，22-第三可调液压油缸，23-第二运行轨道，24-转动轴，25-支腿，26-第四电机，27-第三电机，28-第四可调液压油缸。

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1-7所示，一种用于排水沟槽的衬砌装置，包括设置在衬砌装置上部的结构骨架、与排水沟槽形状相配合的定型钢模板5和设置在定型钢模板5上部的作业平台2；定型钢模板5设置在衬砌装置下部，通过连接支架4连接在结构骨架上；作业平台2设置在结构骨架上；定型钢模板5连接位于排水沟槽上方两侧边沿且位于作业平台2下部的行走装置1，结构骨架设置在行走装置1上；定型钢模板5背面设置有附着式振捣器3；衬砌装置前部设置有用于混凝土布料的下料装置；衬砌装置后部设置有磨光系统，磨光系统通过运行轨道连接在结构骨架和定型钢模板5底部的预留钢板上；还设置有控制装置、动力系统和液压系统，控制装置连接行走装置1、动力系统、液压系统、定型钢模板5、附着式振捣器3、下料装置和磨光系统；动力系统用于为衬砌装置提供动力，连接液压系统；液压系统连接定型钢模板5、行走装置1和磨光系统。

使用时，衬砌装置可以结合开挖成型装置使用，首先根据排水沟槽的形状(矩形、倒梯形、U型等)，对排水沟槽的结构进行合理分割和编号；然后加工定型钢模板5，合理的选择加工原料，严格按照分割编号的结构尺寸进行切割原材料，切割完成后，采用无缝焊接技术按照编号进行对应焊接，并对焊接成型的开挖装置外部进行打磨，达到精度要求；定型钢模板5通过连接支架4与结构骨架连接，连接支架4上设置有运行通过，可通过运行通道调整移动定型钢模板5；定型钢模板5可根据排水沟槽的形状进行更换；结构骨架系统由角钢和螺栓拼装而成，可以根据加工制作沟槽定型钢模板5的长度在拼装时可任意加长或减短，结构骨架连接在行走装置1上，并在结构骨架上部设有作业平台2，在施工过程中，施工作业人员可通过作业平台2进行检查、检修自动化衬砌机设备；控制装置控制衬砌装置的行走装置1、液压系统、动力系统、附着式振捣器3、下料装置和磨光系统；动力系统为整个装置提供动力，包括驱动衬砌装置行走，为振捣式附着器3和磨光系统提供动力；利用泵车将混凝土运送至下料装置，利用混凝土自身的重量自流进行排水沟槽的衬砌；附着式振捣器3对混凝土进行振捣；磨光系统对混凝土进行磨光实现一体化施工。

进一步的，所述磨光系统包括分别设置在排水沟槽左右侧的两个侧面磨光机16、设置在侧面磨光机16后部的底部磨光机18和设置在沟槽上方两侧边沿的沟边磨光机17；侧面磨光机16通过第一运行轨道15连接在结构骨架和定型钢模板5底部的预留钢板上；底部磨光机18通过第二运行轨道23连接在结构骨架上，用于排水沟槽底部的磨光；沟边磨光机17设置在排水沟槽上方两侧边沿上，连接到结构骨架；磨光系统开启后，磨光机同时进行运作，可通过各自的运行轨道进行施工，同时将排水沟槽侧面、地面和排水沟槽上部边沿进行磨光，通过控制装置可以控制磨光机的运行速度，达到依次磨光成型。

进一步的，所述动力系统包括依次连接的柴油发电机10、总电机12和分电机；分电机包括与侧面磨光机16连接的第一电机20、与底部磨光机18连接的第二电机19、与下料装置连接的第三电机27和与行走装置连接的第四电机26。

进一步的，所述液压系统包括与总电机12连接的总液压油缸11和分液压油缸；分液压油缸包括通过可调支架6连接定型钢模板5的第一可调液压油缸7、设置到第一运行轨道15上与第一电机20连接的第二可调液压油缸21、设置到第二运行轨道23上与第二电机19连接的第三可调液压油缸22和连接行走装置1的第四可调液压油缸28；液压系统包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油缸组成；液压系统通过控制装置控制总液压油缸11、变量泵、分配阀和各个分液压油缸进行运转；行走装置1上设置的第四可调液压油缸28可按照地面的高低进行控制结构骨架的高低，并进行调整、校核结构骨架；定型钢模板5上设置的第一可调液压油缸7可通过控制装置调节定型钢模板5，确保在施工过程中定型钢模板5不应混凝土的挤压造成变形，还可以调整定型钢模板5来改变沟槽的坡比、混凝土浇筑厚度等；第二可调液压油缸21和第三可调液压油缸22可根据排水沟槽的情况调节侧面磨光机16和底部磨光机18。

进一步的，还设置有监测系统，监测系统包括分别设置在定型钢模板5、下料装置、附着式振捣器3、行走装置1和磨光系统上的传感器；监测系统连接到控制装置；附着式振捣器3上设置的感应器可以在混凝土浇注过程中，对混凝土对定型钢模板5的应力进行监测；通过控制装置对应力进行监测，并可随时对附着式振捣器3进行调控；施工过程中传感器监测到的数据传送到控制装置，可实时监控设备的运行状况，并通过控制装置可以将施工过程中的数据进行分析和存档。

进一步的，所述下料装置包括下料斗9和设置在下料斗9内的挡料板8；在浇注混凝土时，利用泵车将混凝土运送至下料斗9内，在下料斗9内设置挡料板8，可通过挡料板8将混凝土分开至两边，利用混凝土自身的重量自流进行沟槽混凝土衬砌。

进一步的，所述行走装置1通过支腿25连接定型钢模板5；支腿25为伸缩支腿，一端连接到第四可调液压油缸28，另一端连接到定型钢模板5；支腿25上还设置有转动轴24；在陆地上正常行走时，可将伸缩支腿25伸长，保证设备正常在陆地上行走，在进行沟槽衬砌施工时，收缩支腿25，将衬砌装置开入开挖成型的沟槽内；在进行沟槽施工时，可利用安装在行走装置1上的第四可调液压油缸28调整，确保沟槽施工成型后，达到线形一致、美观的效果。

进一步的，所述控制装置连接有显示装置和人机交互系统；设置显示装置可以直观的观察控制装置和监测装置的数据，对施工进行实时监控；设置人机交互系统可以方便进行操作。

进一步的，还设置有驾驶室14和操作室13，驾驶室14和操作室13设置在结构骨架上；驾驶室14设置手动操作装置，可在紧急情况或不施工时进行手动操作。

进一步的，所述行走装置1为均布在作业平台2下部的四个行走轮。

本发明可以结合开挖装置使用，由开挖料斗、插销装置和第二挡料板构成；开挖料斗可根据沟槽的设计图纸进行加工制作，以倒梯形为例，利用AutoCAD进行转换为三维立体模型图，通过对三维立体模型进行分析研究，合理分割，确保加工制作完成后实体模具的精度；待模型完成后，再利用三维立体模型图分割的结构尺寸进行加工制作模具，在加工制作过程中，采用10mm钢板作为原料，严格按照立体模型分割的结构尺寸进行切割钢板，并对应编号；切割完后，采用无缝焊接技术进行编号对应焊接，为了确保加工制作的模具精度要求，在模具焊接完成后进行打磨，保证模具结构精度为5mm；插销装置是由插销杆和插销控组成，该装置是按照挖掘机开挖料斗的插销装置进行设置，在沟槽开挖料斗的顶部进行焊接插销装置，确保该插销装置适合于各类挖掘，方便在施工时，将该模具与挖掘机料斗进行替换，进行沟槽开挖；第二挡料板连接在开挖料斗的两边，在开挖沟槽过程中，通过第二挡料版进行削出沟槽顶部边缘一致，将沟槽一次开挖成型。

本发明还可以实现自动化控制，控制装置分为四部分即计算机数据处理系统、模拟显示监控系统、监测数据系统和执行控制系统；实现对衬砌装置运行状态的检测、各个装置的控制机生产过程管理的显示、数据的收集、处理机数据通讯等任务；

1、计算机数据处理系统

根据设计要求、设备运行及生产过程中需要达到各个设计指标，通过计算机编程专业人员按自动化控制的目的进行编程；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(如沟槽边坡坡比、混凝土浇注厚度、衬砌装置运行速度、附着式振捣器3振动的频率和磨光机运行的速度等)，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；将监测系统收集的各类数据进行分析处理，得出结论；可按照设计要求对施工现场设备进行全自动化管理，并将施工过程中检测的各个数据进行记录、保存，便于后期对混凝土质量的检查、验收。

2、模拟显示监控系统

显示装置采用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(如：运行、停止、故障等)和各个工艺施工数据，设置待定文字显示操作，并能反映出操作的结果及显示发生故障的部位和时间等；重要的数据(如沟槽边坡坡比、衬砌装置运行速度、附着式振捣器3的振动频率和磨光机运行的速度，混凝土浇筑的厚度、浇筑的时间、速度、入仓温度，混凝土对定型钢模板5的束缚力及故障发生的位置和时间等)有专门的数据显示；主要装置运行的情况采用灯光指示，并设置报警器，若在施工过程中出现不满足输入设计要求(或设备出现故障)时，可通过报警进行提示；并在CRT设备画面进行模拟显示，操作人员可随时进行观察设备的运行情况，可任意调控观察各个CRT画面。

3、监测系统

监测系统利用设置在定型钢模板5、下料装置等位置的传感器对各施工工艺数据检测收集；并将收集的数据传送至计算机，通过计算机程序进行数据分析处理，得出结论，并发出相应的指令；衬砌装置按照初始输入计算机的速度进行运行施工，在施工过程中，可更具监测数据输送至计算机，通过计算机进行自动化控制其运行的速度、附着式振捣器3的频率和磨光机运行的速度等；并在CRT画面模拟显示各个部位的运行情况和监测的数据。

4、执行控制系统

首先对施工现场进行清理，利用测量仪器放样出排水沟槽开挖线；然后通过开挖装置进行开挖，将排水沟槽开挖成型后，进行绑扎钢筋，待钢筋绑扎完成后；测量人员重新放样出排水沟槽的中线，开始进行排水沟槽混凝土衬砌施工；首先检查沟槽衬砌装置的控制系统运行程序及各个装置运行是否正常，并将试验段确定的施工参数输入控制装置，确保导入数据无误；操作人员下达设备运行指令，通过输入的施工参数进行初始调整衬砌装置，确保各个装置全部运行正常，方可进行排水沟槽混凝土衬砌施工。

衬砌装置调整完成后，通过柴油发电机10驱动衬砌装置运行，在行驶过程中，衬砌装置行走装置1上连接的支腿25进行收缩，使设备行驶至排水沟槽内；操作人员通过人机交互装置输入定型钢模板5精调启停命令后，计算机将控制定型钢模板5上的可调支架6连接的第一可调液压油缸7对定型钢模板5进行调整；利用设置在定型钢模板5背面的传感器进行监测未进行混凝土衬砌施工时定型钢模板5的受力数据；将数据传送到控制装置，计算机将数据进行分析处理后，在CRT画面模拟显示画面和数据，再次利用计算机调整衬砌装置各个装置，同时调整结构骨架和各个分装置，直到将衬砌装置调整至计算机程序设置的误差范围内，进行下一工序施工，达到了模板二次精调的效果。

完成二次精调之后，将调整好配合比的混凝土，利用泵车运送至下料斗9，下料斗9上设置的传感器接收到信号后，将信号传送至计算机，计算机自动下达附着式振捣器3和磨光机的运行指令；控制装置将控制衬砌装置向前运行的速度，衬砌装置按照设计的运行轨迹向前运行，下料斗9内的混凝土利用自身的重力进行自流，通过挡料板8将混凝土分开至两侧进行下料浇筑混凝土；在混凝土浇筑过程中，利用设置在定型钢模板5上的传感器进行监测混凝土对模板束缚力，并将数据传送至控制装置；控制装置分析计算处理，控制衬砌装置的行走速度、附着式振捣器3的振动频率和磨光机运行速度；当定型钢模板5上的传感器监测到混凝土对模板的束缚力大于输入计算机的最大值时，CRT画面将显示，并发出警报；控制装置将控制衬砌装置运行速度加快，附着式振捣器3振动的频率加快、磨光机运行的速度加快；定型钢模板5上设置的传感器收集的数据减小时，计算机将控制衬砌装置前进的速度变慢、附着式振捣器3振动频率减慢、磨光机运行的速度也相应减慢；控制装置将全程记录出现故障的位置、时间和过程运行的速度变化；通过下料斗9下料口设置的温度传感器监测混凝土浇注的时的入场温度和结构股价上设置的其他装置监测到的数据，全部传送至计算机内，计算机进行分析、计算处理，并在CRT画面上模拟显示各个部位的运行状态；在混凝土浇筑时，利用定型钢模板5对混凝土挤压成型，通过磨光机将一直沿着设定好的运行轨道进行磨光混凝土表面，达到一次压平、磨光成型。

排水沟槽施工完成后，安排专人进行洒水养护，并将沟槽衬砌装置进行清洗，确保设备的干净，并随时检查各个设备是否正常，方便下一次施工时设备正常运行。

本发明可通过控制装置对衬砌装置施工整个过程进行实时控制，对排水沟槽定型钢模板5进行安装、调整、校核、混凝土的浇筑、振捣、磨光等进行自动化控制和管理；能对排水沟槽混凝土施工的各个工序在施工过程中采用CRT画面显示，主画面和各分系统画面能动态显示施工工艺数据和设备的运行情况；通过控制装置可以对施工过程中数据进行收集、分析、统计和记录，并可以自动记录各工序出现故障的位置和时间；衬砌装置有较高的可靠性、安全性和实用性，使用范围广；本发明实现了排水沟槽大面积施工的自动化机械作业，前期可对衬砌装置进行调整，可用于其他多类沟槽施工，同样有效的达到一次性施工成型的效果；控制装置可以对施工过程中收集的数据进行保存，便于后期混凝土质量检查、验收；本发明装置在施工过程中减少了作业人员、物资及设备的投入，提高了生产效率、降低了施工成本，同时满足混凝土施工质量要求，确保了排水沟槽线形及外观质量要求。

Claims (10)

1.一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：包括设置在衬砌装置上部的结构骨架、与排水沟槽形状相配合的定型钢模板(5)和设置在定型钢模板(5)上部的作业平台(2)；定型钢模板(5)设置在衬砌装置下部，通过连接支架(4)连接在结构骨架上；作业平台(2)设置在结构骨架上；定型钢模板(5)连接位于排水沟槽上方两侧边沿且位于作业平台(2)下部的行走装置(1)，结构骨架设置在行走装置(1)上；定型钢模板(5)背面设置有附着式振捣器(3)；衬砌装置前部设置有用于混凝土布料的下料装置；衬砌装置后部设置有磨光系统，磨光系统通过运行轨道连接在结构骨架和定型钢模板(5)底部的预留钢板上；还设置有控制装置、动力系统和液压系统，控制装置连接行走装置(1)、动力系统、液压系统、定型钢模板(5)、附着式振捣器(3)、下料装置和磨光系统；动力系统用于为衬砌装置提供动力，连接液压系统；液压系统连接定型钢模板(5)、行走装置(1)和磨光系统。

2.根据权利要求1所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：所述磨光系统包括分别设置在排水沟槽左右侧的两个侧面磨光机(16)、设置在侧面磨光机(16)后部的底部磨光机(18)和设置在沟槽上方两侧边沿的沟边磨光机(17)；侧面磨光机(16)通过第一运行轨道(15)连接在结构骨架和定型钢模板(5)底部的预留钢板上；底部磨光机(18)通过第二运行轨道(23)连接在结构骨架上，用于排水沟槽底部的磨光；沟边磨光机(17)设置在排水沟槽上方两侧边沿上，连接到结构骨架。

3.根据权利要求2所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：所述动力系统包括依次连接的柴油发电机(10)、总电机(12)和分电机；分电机包括与侧面磨光机(16)连接的第一电机(20)、与底部磨光机(18)连接的第二电机(19)、与下料装置连接的第三电机(27)和与行走装置连接的第四电机(26)。

4.根据权利要求3所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：所述液压系统包括与总电机(12)连接的总液压油缸(11)和分液压油缸；分液压油缸包括通过可调支架(6)连接定型钢模板(5)的第一可调液压油缸(7)、设置到第一运行轨道(15)上与第一电机(20)连接的第二可调液压油缸(21)、设置到第二运行轨道(23)上与第二电机(19)连接的第三可调液压油缸(22)和连接行走装置(1)的第四可调液压油缸(28)。

5.根据权利要求1所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：还设置有监测系统，监测系统包括分别设置在定型钢模板、下料装置、附着式振捣器(3)、行走装置(1)和磨光系统上的传感器；监测系统连接到控制装置。

6.根据权利要求1所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：所述下料装置包括下料斗(9)和设置在下料斗(9)内的挡料板(8)。

7.根据权利要求4所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：所述行走装置(1)通过支腿(25)连接定型钢模板(5)；支腿(25)为伸缩支腿，一端连接到第四可调液压油缸(28)，另一端连接到定型钢模板(5)；支腿(25)上还设置有转动轴(24)。

8.根据权利要求1所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：所述控制装置连接有显示装置和人机交互系统。

9.根据权利要求1所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：还设置有驾驶室(14)和操作室(13)，驾驶室(14)和操作室(13)设置在结构骨架上。

10.根据权利要求1所述的一种用于排水沟槽的衬砌装置，其特征在于：所述行走装置(1)为均布在作业平台(2)下部的四个行走轮。