CN114347484B - 一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备及方法，包括履带结构、底板和侧板，底板上通过固定骨架设有卷膜轴，卷膜轴前端设有滚轴传输结构，滚轴传输结构两端安装在侧板上设置在侧板中部，滚轴传输结构的前端设有热熔焊接机，卷膜轴上土工膜的一端从滚轴传输结构中间穿过，从热熔焊接机的内侧搭接在热熔焊接机上，侧板前端设置有压膜结构，底板下方设有土工膜导板，铺设在地面上的土工膜从外侧经土工膜导板搭接在热熔焊接机上与从滚轴传输结构中间穿过的土工膜进行焊接。本发明显著缩短各工序间隔时间，不仅提高了施工效率，而且避免了长工序间隔时间情况下，温度、湿度、地下水蒸发、人为扰动等不利因素变化导致的土工膜褶皱问题。

Description

一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备及方法

技术领域

本发明涉及土工膜技术领域，特别涉及一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备及方法。

背景技术

土工膜是一种防渗的土工高分子合成材料，是以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料。由于其具有良好的抗渗性、耐用性及延伸性，被广泛应用于公路、隧洞、水工建筑等工程项目中。

一般来说，土工膜的施工包括摊铺、除杂与焊接三步工序。焊接施工需要在在土工膜摊铺、除杂后进行，各个工序施工间隔较长，若摊铺后遇到特殊情况如雨雪天气，不仅会增加土工膜除杂的难度，还会推迟焊接作业的时间，这无疑会大大延缓了施工进度。

在现有的土工膜施工方法中，由于除杂与焊接作业的间隔时间较长，焊接时，土工膜表面还是会沾染少量尘土、砂砾及污水等焊接污染物，从而影响焊接质量；此外，在土工膜铺设后，在较长的作业间隔时间情况下，地面水分蒸发、环境温度变化等因素的影响，土工膜不可避免出现褶皱。虽然某些专利公开了基于按压原理的消除土工膜褶皱的焊接机。但按压土工膜表面，必然会引起土工膜脱离地面、土工膜刺破等新的问题，严重影响摊铺质量。尤其在含水软弱地基条件下，基于按压消除褶皱的方法完全不可行。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备及方法，可以实现土工膜的机械摊铺焊接一体化作业。该方法可以快速铺设、焊接土工膜。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备，包括履带结构、底板和侧板，所述底板上通过固定骨架设有卷膜轴，所述卷膜轴前端设有滚轴传输结构，所述滚轴传输结构两端安装在所述侧板上设置在侧板中部，所述滚轴传输结构的前端设有热熔焊接机，卷膜轴上土工膜的一端从滚轴传输结构中间穿过，从所述热熔焊接机的内侧搭接在热熔焊接机上，所述侧板前端设置有压膜结构，底板下方设有土工膜导板，铺设在地面上的土工膜从外侧经土工膜导板搭接在所述热熔焊接机上与从滚轴传输结构中间穿过的土工膜进行焊接。

进一步地，所述滚轴传输结构包括上位限制滚轴和下位限制滚轴，所述上位限制滚轴和下位限制滚轴平行设置，所述侧板上设有垂直的第二调节槽，所述上位限制滚轴和所述下位限制滚轴两端均安装在所述第二调节槽中并通过第二调节螺母固定在所述第二调节槽中的位置。

进一步地，所述压膜结构包括压膜轮、第一调节槽和第一调节螺母，所述第一调节槽设置在所述侧板最前端，所述压膜轮两端安装在所述第一调节槽中并通过第一调节螺母固定在所述第二调节槽中的位置。

进一步地，所述压膜轮和所述土工膜导板之间设有间隙，铺设在地面上的土工膜从土工膜导板和所述压膜轮之间穿过搭接在所述热熔焊接机上。

进一步地，所述固定骨架包含纵向支撑杆、横向支撑杆和承载板，纵向支撑杆顶端安装有卷膜轴，所述卷膜轴上放置土工膜。

进一步地，所述侧板中部还设置热风机，所述热风机的风口正对着土工膜导板。

进一步地，所述卷膜轴正下方设有控制台，所述控制台上搭载有PIX飞控，所述控制台右侧设有发动机，所述发动机由控制台控制，所述发动机与控制台均搭载在承载板上，所述承载板两侧均设置有履带结构，所述履带结构由发动机驱动运转。

本发明还提供一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业方法，包括如下步骤：

步骤S1.试焊：在施工前，对土工膜进行裁剪、对正、试焊，调试焊接时的温度、速度参数，确保焊接质量符合要求;

步骤S2.调整设备：通过控制台，设置设备运行的速度及方向参数，使设备按照预计的方向前行,校准控制台上的PIX飞控，使其可以实时感知设备运行的轨迹，若发生偏离可及时纠正;

步骤S3.热熔焊接：将卷膜轴上的土工膜的一端通过滚轴传输结构进行传送，确保土工膜可以平整地传送到热熔焊接机中，同时将地面上已铺设的土工膜穿过土工膜导板搭接在热熔焊接机上，焊接机将两片土工膜加热融化、挤压，将搭接的两片土工膜挤压为一体；

步骤S4.土工膜铺设：土工膜焊接完成后，经过压膜轮铺设到地面上，确保土工膜铺设平整，并且与地面紧密贴合；

步骤S5.焊缝检验：将焊缝气腔两端封堵，将气针插入热融焊接后产生的双缝中间，用气压检测设备对焊缝气腔加压，关闭进气阀门，维持5min后检查压力下降情况，然后在焊缝的另一端开孔放气，气压表能够迅速归零方视为合格，不合格则需补焊。

进一步地，所述土工膜试焊的环境温度为15-30℃，焊接温度为420-480℃，所述土工膜的搭接长度是80-120mm。

进一步地，所述气压检测设备对焊缝气腔加压的气压为250KPa，关闭进气阀门，维持5min后检查压力下降不得低于240KPa。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提出土工膜摊铺焊接一体化施工理念，利用土工膜自动摊铺焊接设备，优化了已有的施工方法，可同时进行土工膜的铺设、除杂和焊接作业，节省了人力物力，大大缩短了施工工期，提高施工效率。

2.本发明中通过紧密衔接各个工序，显著缩短各工序间隔时间，不仅提高了施工效率，而且在很大程度上减少了土工膜表面沾染水汽、尘土等焊接污染物的可能性。另外，也避免了长工序间隔时间情况下，温度、湿度、地下水蒸发、人为扰动等不利因素变化导致的土工膜褶皱问题，显著提高土工膜焊接质量。

3.本发明在焊接机的前方设置滚轴传输结构，可在该设备上进行土工膜的整平工作，彻底解决目前已有的消除土工膜焊接面褶皱的土工膜焊接机施工所带来的问题；通过在焊接机的前方设置热风机，可以达到除去土工膜上焊接污染物和预热土工膜的效果，从而提高土工膜的焊接质量。

4.本发明中的工膜自动摊铺焊接设备装载了PIX飞控，可防止土工膜摊铺焊接发生偏移、影响工程质量，可很大程度上减少人工焊接带来的不确定因素；该设备采取轻质化设计，可以更好的应用到多种不良地质条件中。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明另一角度的结构示意图；

图3是本发明履带结构局部放大图；

图中：1-卷膜轴、2-发动机、31-控制台、32-PIX飞控、4-履带结构、41-驱动主轮、42-诱导轮、43-履带、5-滚轴传输结构、51-上位限制滚轴、52-下位限制滚轴、53-第二调节槽、54-第二调节螺母、6-固定支架、61-承载板、62-纵向支撑杆、63-横向支撑杆、7-侧板、8-压膜结构、81-压膜轮、82-第一调节螺母、83-第一调节槽、9-热熔焊接机、10-土工膜导板、11-热风机。

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，下面通过实施例，并结合附图，对本发明作进一步具体的说明。

如图1-3所示，本实施例土工膜自动摊铺焊接设备前端安装有热熔焊接机9，热熔焊接机9的一侧与侧板7相连，所述侧板7的前端设置有第一调节槽83，第一调节槽83上安装有第一调节螺母82和压膜轮81，压膜轮81可以通过第一调节螺母82调节高低，从而更好控制土工膜铺设的平整度。

侧板7的中部设置有滚轴传输结构5和热风机11，所述滚轴传输结构5包括第二调节槽53、第二调节螺母54、上位限制滚轴51和下位限制滚轴52，第二调节槽53位于侧板7上，第二调节螺母54位于第二调节槽53的外侧，上位限制滚轴51及下位滚轴52位于第二调节槽53的内侧，其中上位限制滚轴51和下位限制滚轴52平行设置，土工膜从二者之间穿过，上位限制滚轴51和下位限制滚轴52可通过第二调节螺母54调节其竖向高度，从而方便土工膜可以平整的运输到热熔焊接机9上。热风机11的风口正对着土工膜导板10，用来除去已铺设土工膜上的杂质，保证土工膜的焊接质量。

侧板7左侧连接有固定骨架6，所述固定骨架6包含纵向支撑杆62、横向支撑杆63和承载板61，纵向支撑杆62顶端安装有卷膜轴1，所述卷膜1轮上放置土工膜，所述卷膜轴1正下方是控制台31，所述控制台31上搭载有PIX飞控32，控制台右侧是发动机2，所述发动机2由控制台31控制，所述发动机2与控制台31均搭载在承载板61上，所述承载板61两侧均设置有履带结构4，所述履带结构4由发动机2驱动运转，所述履带结构4包含有驱动主轮41、诱导轮42及履带43。

该发明装置的工作原理为：

施工前，校准控制台31上的PIX飞控32，确保在在设备运行中能及时调整。施工时，将卷膜轴1上土工膜的一端从滚轴传输结构5中间穿过，从热熔焊接机9的内侧搭接在热熔焊接机9上；同时将铺设在地面上的土工膜从外侧经土工膜导板10搭接在焊接机9上，并打开热风机11，吹走外侧土工膜上的杂质，确保土工膜表面整洁。然后调整两片即将焊接的土工膜，确保搭接整齐，并调整搭接长度在80-120mm之间。通过滚轴传输结构5的二号调节螺母54，调节上位限制滚轴51和下位滚轴52，保证土工膜能平整地传送到焊接机9上。随后开启发动机2驱动设备运转，设备随着履带结构4向前运动，卷膜轴1上的土工膜经过滚轴传输结构5传送到焊接机9上，与地面上的土工膜焊接后，经过压膜轮81，铺设到地面上。若设备在行驶过程中，行驶轨迹发生偏离，PIX飞控32会根据反馈及时作出纠正措施，调整操控台31的行驶参数，保证摊铺焊接的正常进行。

本实施例还提供一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业方法，包括如下步骤：

步骤S1.试焊：在施工前，对土工膜进行裁剪、对正、试焊，调试焊接时的温度、速度参数 ，确保焊接质量符合要求;

步骤S2.调整设备：通过控制台，设置设备运行的速度及方向参数，使设备按照预计的方向前行,校准控制台上的PIX飞控，使其可以实时感知设备运行的轨迹，若发生偏离可及时纠正;

步骤S3.热熔焊接：将卷膜轴上的土工膜的一端通过滚轴传输结构进行传送，确保土工膜可以平整地传送到热熔焊接机中，同时将地面上已铺设的土工膜穿过土工膜导板搭接在热熔焊接机上，焊接机将两片土工膜加热融化、挤压，将搭接的两片土工膜挤压为一体；

步骤S4.土工膜铺设：土工膜焊接完成后，经过压膜轮铺设到地面上，确保土工膜铺设平整，并且与地面紧密贴合；

步骤S5.焊缝检验：将焊缝气腔两端封堵，将气针插入热融焊接后产生的双缝中间，用气压检测设备对焊缝气腔加压，关闭进气阀门，维持5min后检查压力下降情况，然后在焊缝的另一端开孔放气，气压表能够迅速归零方视为合格，不合格则需补焊。

进一步优选的实施例中，土工膜试焊的环境温度为15-30℃，焊接温度为420-480℃，所述土工膜的搭接长度是80-120mm，所述焊缝的个数为两条，所述焊缝宽度为8mm，两条焊缝之间的间距为12mm 。

进一步优选的实施例中，所述气压检测设备对焊缝气腔加压的气压为250KPa，关闭进气阀门，维持5min后检查压力下降不得低于240KPa。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为其中的一种实施例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明范围内所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

最后应说明的是：以上仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照具体实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明具体实施方式技术方案的精神与范围。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。

Claims (8)

1.一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备，其特征在于，包括履带结构、底板和侧板，所述底板上通过固定骨架设有卷膜轴，所述卷膜轴前端设有滚轴传输结构，所述滚轴传输结构两端安装在所述侧板上设置在侧板中部，所述滚轴传输结构的前端设有热熔焊接机，卷膜轴上土工膜的一端从滚轴传输结构中间穿过，从所述热熔焊接机的内侧搭接在热熔焊接机上，所述侧板前端设置有压膜结构，底板下方设有土工膜导板，铺设在地面上的土工膜从外侧经土工膜导板搭接在所述热熔焊接机上与从滚轴传输结构中间穿过的土工膜进行焊接；

所述滚轴传输结构包括上位限制滚轴和下位限制滚轴，所述上位限制滚轴和下位限制滚轴平行设置，所述侧板上设有垂直的第二调节槽，所述上位限制滚轴和所述下位限制滚轴两端均安装在所述第二调节槽中并通过第二调节螺母固定在所述第二调节槽中的位置；

所述压膜结构包括压膜轮、第一调节槽和第一调节螺母，所述第一调节槽设置在所述侧板最前端，所述压膜轮两端安装在所述第一调节槽中并通过第一调节螺母固定在所述第二调节槽中的位置。

2.根据权利要求1所述的一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备，其特征在于，所述压膜轮和所述土工膜导板之间设有间隙，铺设在地面上的土工膜从土工膜导板和所述压膜轮之间穿过搭接在所述热熔焊接机上。

3.根据权利要求1所述的一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备，其特征在于，所述固定骨架包含纵向支撑杆、横向支撑杆和承载板，纵向支撑杆顶端安装有卷膜轴，所述卷膜轴上放置土工膜。

4.根据权利要求1所述的一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备，其特征在于，所述侧板中部还设置热风机，所述热风机的风口正对着土工膜导板。

5.根据权利要求1所述的一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业设备，其特征在于，所述卷膜轴正下方设有控制台，所述控制台上搭载有PIX飞控，所述控制台右侧设有发动机，所述发动机由控制台控制，所述发动机与控制台均搭载在承载板上，所述承载板两侧均设置有履带结构，所述履带结构由发动机驱动运转。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种土工膜机械摊铺焊接一体化设备的作业方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1.试焊：在施工前，对土工膜进行裁剪、对正、试焊，调试焊接时的温度、速度参数，确保焊接质量符合要求;

步骤S2.调整设备：通过控制台，设置设备运行的速度及方向参数，使设备按照预计的方向前行,校准控制台上的PIX飞控，使其可以实时感知设备运行的轨迹，若发生偏离可及时纠正;

步骤S3.热熔焊接：将卷膜轴上的土工膜的一端通过滚轴传输结构进行传送，确保土工膜可以平整地传送到热熔焊接机中，同时将地面上已铺设的土工膜穿过土工膜导板搭接在热熔焊接机上，焊接机将两片土工膜加热融化、挤压，将搭接的两片土工膜挤压为一体；

步骤S4.土工膜铺设：土工膜焊接完成后，经过压膜轮铺设到地面上，确保土工膜铺设平整，并且与地面紧密贴合；

步骤S5.焊缝检验：将焊缝气腔两端封堵，将气针插入热融焊接后产生的双缝中间，用气压检测设备对焊缝气腔加压，关闭进气阀门，维持5min后检查压力下降情况，然后在焊缝的另一端开孔放气，气压表能够迅速归零方视为合格，不合格则需补焊。

7.根据权利要求6所述的一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业方法，其特征在于，所述土工膜试焊的环境温度为15-30℃，焊接温度为420-480℃，所述土工膜的搭接长度是80-120mm。

8.根据权利要求6所述的一种土工膜机械摊铺焊接一体化作业方法，其特征在于，所述气压检测设备对焊缝气腔加压的气压为250KPa，关闭进气阀门，维持5min后检查压力下降不得低于240KPa。