CN115787576A - 一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置及施工工艺。该装置包括沿护坡面倾斜设置的桁架主梁，桁架主梁的顶端和底端通过螺旋升降结构分别支立于坡肩和坡底的平地上；在桁架主梁的顶部固定有卷曲结构和导向组件，桁架主梁底部与护坡面之间设有布料压实装置，所述卷曲结构通过导向组件上的柔性结构与所述布料压实装置连接，使得布料压实装置在卷曲结构的牵引下边沿桁架主梁移动边工作；本发明采用兼具布料和压实功能，可以连续作业，施工快速、高效、较好的实现了斜护坡面作业要求，良好的砂垫层密实度可有效的减少薄壁式渠道衬砌混凝土裂缝的产生。

Description

一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置及施工工艺

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体地说，涉及一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置及施工工艺。

背景技术

在明渠输水工程中，特别是级别较高的调水工程，一般渠道采用衬砌板或者六棱砖进行衬砌，但是有结构渠道由于地下高水位或岩基等原因需要采用5～15cm厚砂垫层结构，在适当位置设置软式透水管及在坡脚附近设拍门式逆止阀用来调节衬砌板内外水压的通道。由于渠道是线状工程，加上工期紧，大面积施工如果采用人工在护坡面铺设砂垫层，需要投入很大的资源，同时施工进度慢而且施工质量无法保证，特别是在1：2坡比的护坡面上，没有安全站立位置，施工过程存在较大安全隐患。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置及施工工艺，本发明采用兼具布料和压实功能，可以连续作业，施工快速、高效、较好的实现了斜护坡面作业要求，良好的砂垫层密实度可有效的减少薄壁式渠道衬砌混凝土裂缝的产生。

本发明采用技术方案的基本构思是：

一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，包括：

沿护坡面倾斜设置的桁架主梁，桁架主梁的顶端和底端通过螺旋升降结构分别支立于坡肩和坡底的平地上；

在桁架主梁的顶部固定有卷曲结构和导向组件，桁架主梁底部与护坡面之间设有布料压实装置，所述卷曲结构通过导向组件上的柔性结构与所述布料压实装置连接，使得布料压实装置在卷曲结构的牵引下边沿桁架主梁移动边工作；

所述布料压实装置包括通过支撑架连接为一体的布料结构和平板振动结构，所述支撑架与桁架主梁垂直设置；布料结构在沿护坡面布料的同时，平板振动结构将上一工作面布好的料层进行振压。

作为优选的技术方案，所述布料结构包括设在支撑架一侧底部的螺旋布料器，支撑架顶部设有布料电机，螺旋布料器的传动轴与布料电机的主轴之间通过传动链条进行连接。

作为优选的技术方案，所述螺旋布料器包括位于传动轴上的螺旋布料辊，螺旋布料辊后方平行设置一定宽度的刮板，刮板定位于支撑架上。

作为优选的技术方案，所述支撑架顶部设有动力伸缩装置，使得整个布料压实装置的高度可调。

作为优选的技术方案，所述动力伸缩装置的另一端与连接架固定，连接架的顶部连接有滑块，所述滑块可沿卡桁架主梁两侧移动。

作为优选的技术方案，所述平板振动结构设在支撑架的另一侧底部，所述平板振动结构通过竖向支撑杆与其顶部的支撑架连接，从而将经过摊铺的砂垫层振动压实。

作为优选的技术方案，优选的，平板振动结构包括振压平板以及振动电机；连接振压平板的竖向支撑杆上设有减震器。

作为优选的技术方案，优选的，当所述支撑架长度小于两米时，仅在布料结构上设有一个动力伸缩装置；当支撑架的长度在两米以上时，在平板振动结构上增设动力伸缩装置。

作为优选的技术方案，所述螺旋升降结构与所述桁架主梁的底端可旋转连接；所述螺旋升降系统的底部设有移动结构，其下方的地面铺设有相匹配的轨道。

作为优选的技术方案，本发明还公开了上述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置的施工工艺，包括如下步骤：

S1、施工准备；

渠道开挖、削坡完成后，进行护坡坡面的铺砂准备，同时铺设便于桁架主梁移动的方钢轨道；安装、调试移动式护坡砂垫层摊铺压实装置；

S2、粗砂补水和运输

施工前根据施工现场的干湿程度和气候条件控制粗砂含水量，使得河砂的含水质量分数为7％～10％，人工砂的含水质量分数为4％～5％，再将满足条件的粗砂料运输到渠道一级马道上堆放；

S3、砂垫层铺设

用挖掘机把粗砂料铺到护坡顶部，人工辅助摊铺并初平；松铺厚度通过压实试验确定，松铺系数在1.20～1.28之间；

S4、表面补水

摊铺完成后再次检验粗砂含水率，若达不到S2中规定的含水范围时，则在砂滤层表面喷水进行补水；

S5、机具设备准备

启动移动式护坡砂垫层摊铺压实装置至待整平部位，调节好上、下轨道位置处的螺旋升降结构，确保桁架主梁坡度和护坡坡度一致；调整布料压实装置至砂垫层虚铺高程位置处，同时保证振压平板以自然松动状态置于砂垫层面上；

S6、机械精平

开启所述螺旋布料器，螺旋布料辊顺坡由下而上转动，并将多余砂料向前分离、推动或推到下一工作面上，所述刮板在后方完成砂滤层精平；

S7、平板振压

螺旋布料器布料的同时，平板振动结构将上一工作面进行振压，并随布料压实装置顺坡而上振压，再顺坡而下重复振压。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1：采用改造的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，长臂挖掘机放料后，布料结构螺旋布料与平板振动结构振实同时进行，连续作业，施工快速、高效，较好的实现了斜坡面作业要求，节省人工费用，施工质量有保证，良好的砂垫层密实度可有效的减少薄壁式渠道衬砌混凝土裂缝的产生。

2：布料结构和平板振动结构通过同一个支撑架连接于桁架主梁上，沿坡向行走，平板振动结构可以根据砂垫层的厚度选择合适功率的电机，确保砂滤料的压实度。

3：操控室设置在桁架主梁的坡肩位置处，可以随着摊铺振压装置同步行走，操作系统在操作室内，同时坐在操控室内可以观察到整套装置的运行情况。

4：螺旋升降结构的高度可调节，且可旋转的连接在桁架主梁底部，能够调整桁架主梁的角度和高度，适用于不同坡度的护坡。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

在附图中：

图1为本发明中摊铺压实装置的正视图；

图2为本发明的布料压实装置的A-A视图；

图3为本发明的平板振动结构的俯视图。

图中：1、桁架主梁；11、工字滑槽；2、螺旋升降结构；3、卷曲结构；4、导向组件；5、柔性结构；6、支撑架；7、布料结构；71、螺旋布料器；72、布料电机；73、传动链条；74、动力伸缩装置；75、连接架；76、滑块；8、平板振动结构；81、竖向支撑杆；82、振压平板；83、振动电机；84、减震器；9、轨道；10、坡面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明。

如图1至图3所示，一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，包括沿护坡面10倾斜设置的桁架主梁1，桁架主梁1的顶端和底端通过螺旋升降结构2分别支立于坡肩和坡底的平地上，从而使得整个桁架主梁1悬空并能沿护坡面10平行移位，转换工作面。

在桁架主梁1的顶部固定有卷曲结构3和导向组件4，桁架主梁1底部与护坡面10之间设有布料压实装置，所述卷曲结构3通过导向组件4上的柔性结构5与所述布料压实装置连接，使得布料压实装置在卷曲结构3的牵引下边沿桁架主梁1移动边对护坡面10进行砂垫层的摊铺和压实。优选的，所述卷曲结构3为卷扬机；所述柔性结构5为钢丝绳。所述导向组件4设在卷扬机的下方，对钢丝绳起到了导向的作用。

所述布料压实装置包括通过支撑架6连接为一体的布料结构7和平板振动结构8，所述支撑架6与桁架主梁1垂直设置；所述布料结构7包括设在支撑架6一侧底部的螺旋布料器71，支撑架6顶部设有布料电机72，螺旋布料器71的传动轴与布料电机72的主轴之间通过传动链条73进行连接，从而电机可带动螺旋布料器71的运行。所述螺旋布料器71包括位于传动轴上的螺旋布料辊，布料辊后方平行设置宽度为2m的刮板，刮板定位于支撑架6上。

支撑架6顶部还设有动力伸缩装置74，使得整个布料压实装置的高度可以实现调节；所述动力伸缩装置74的另一端与连接架75固定，连接架75的顶部连接有滑块76，所述滑块卡合在桁架主梁1两侧的工字滑槽11内，使得整个装置可沿桁架主梁1和护坡面10上下移动。

所述平板振动结构8设在支撑架6的另一侧底部，所述平板振动结构8通过竖向支撑杆81与其顶部的支撑架6连接，从而将经过摊铺的砂垫层振动压实；优选的，平板振动结构8包括振压平板82以及振动电机83；连接振压平板82的竖向支撑杆81上设有减震器84以减轻支撑架6的振动幅度。

优选的，所述动力伸缩装置74为液压缸，所述液压缸在其动力系统的驱动下进行伸缩，从而可调节整体布料压实装置的高度。

当所述支撑架6长度小于两米时，只通过一个动力伸缩装置74即可实现整个布料压实装置的提升；当支撑架6的长度在两米以上时，可在平板振动结构8增置一个位于支撑架6上的动力伸缩装置74。

优选的，所述螺旋升降结构2与所述桁架主梁1的底端可旋转连接，且螺旋升降结构2的高度可调节，以便能够调整桁架主梁1的角度和高度，适用于不同坡度的护坡。所述螺旋升降结构2的底部设有移动轮或者滑块之类的移动结构，其下方的地面上设有轨道9，从而便于整个桁架主梁1的平移。

优选的，操控室设置在桁架主梁1的坡肩位置处，可以随着摊铺压实装置沿坡面10同步行走，操作系统设在操作室内，操作人员坐在操控室内可以观察到整套装置的运行情况。

优选的，所述桁架主梁1包括纵横布置的外框架以及设在外框架内的三角形桁架或方形桁架。

本发明的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置的施工工艺步骤如下：

S1、施工准备

渠道开挖、削坡完成后，进行护坡坡面10的铺砂准备，具体包括将护坡上的表面浮土、杂物、松散物体等清理干净，同时铺设便于桁架主梁1移动的方钢轨道9；安装、调试移动式护坡砂垫层摊铺压实装置；

S2、粗砂补水和运输

施工前适当控制粗砂含水量，根据其干湿程度和气候条件，适当洒水以保持粗砂滤料的最佳含水量，河砂一般为7％～10％，人工砂一般为4％～5％。采用自卸汽车把砂料运输到渠道一级马道上堆放；

S3、砂垫层铺设

用长臂挖掘机把粗砂铺到护坡顶部，人工辅助摊铺并初平；松铺厚度通过压实试验确定，松铺系数一般在1.20～1.28左右；

S4、表面补水

摊铺完成后检验粗砂含水率，达不到预定的最佳含水率范围时，用洒水车上装置的雾化设施，机械喷水成雾状均匀喷洒飘落于砂垫层表面，通过水分的缓慢下渗，达到砂垫层的含水率接近最佳；

S5、机具设备准备

启动移动式护坡砂垫层摊铺压实装置至待整平部位，调节好上、下轨道9位置处的螺旋升降结构2，确保桁架主梁1坡度和护坡坡度一致；调整布料压实装置至砂垫层虚铺高程位置处，同时保证振压平板82成自然松动状态置于砂垫层面上；

S6、机械精平

开启所述螺旋布料器71，螺旋布料辊顺坡由下而上转动，并将多余砂料向前分离、推动或推到下一工作面上，所述刮板在后方完成砂滤层精平；

S7、平板振压

螺旋布料器71布料的同时，平板振动结构8将上一工作面进行振压，并随布料压实装置顺坡而上振压，再顺坡而下重复振压；一个机位工作面振压宽度即平板振动器的长度为1m，顺渠道轴线方向纵向移位时振动平板按10cm压痕重叠振压。

顺坡上下往返振压一次为一遍，振压遍数一般选择2遍；振压遍数过多，粗砂表层有明显不规则树枝状波纹，振压时可见波纹间粗砂层起伏跳动，密实程度反而下降，压实效果会受影响。按照设计位置采用人工开槽将软式透水管及拍门式逆止阀进行安装。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中结构技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，包括：

沿护坡面倾斜设置的桁架主梁，桁架主梁的顶端和底端通过螺旋升降结构分别支立于坡肩和坡底的平地上；

在桁架主梁的顶部固定有卷曲结构和导向组件，桁架主梁底部与护坡面之间设有布料压实装置，所述卷曲结构通过导向组件上的柔性结构与所述布料压实装置连接，使得布料压实装置在卷曲结构的牵引下边沿桁架主梁移动边工作；

所述布料压实装置包括通过支撑架连接为一体的布料结构和平板振动结构，所述支撑架与桁架主梁垂直设置；布料结构在沿护坡面布料的同时，平板振动结构将上一工作面布好的料层进行振压。

2.如权利要求1所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，所述主支撑框架包括与桁架主梁垂直设置的支撑架；所述布料结构包括设在支撑架一侧底部的螺旋布料器，支撑架顶部设有布料电机，螺旋布料器的传动轴与布料电机的主轴之间通过传动链条进行连接。

3.如权利要求2所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，所述螺旋布料器包括位于传动轴上的螺旋布料辊，螺旋布料辊后方平行设置一定宽度的刮板，刮板定位于支撑架上。

4.如权利要求2所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，所述支撑架顶部设有动力伸缩装置，使得整个布料压实装置的高度可调。

5.如权利要求4所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，所述动力伸缩装置的另一端与连接架固定，连接架的顶部连接有滑块，所述滑块可沿卡桁架主梁两侧移动。

6.如权利要求2所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，所述平板振动结构设在支撑架的另一侧底部，所述平板振动结构通过竖向支撑杆与其顶部的支撑架连接，从而将经过摊铺的砂垫层振动压实。

7.如权利要求6所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，优选的，平板振动结构包括振压平板以及振动电机；连接振压平板的竖向支撑杆上设有减震器。

8.如权利要求4所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，优选的，当所述支撑架长度小于两米时，仅在布料结构上设有一个动力伸缩装置；当支撑架的长度在两米以上时，在平板振动结构上增设动力伸缩装置。

9.如权利要求1所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置，其特征在于，所述螺旋升降结构与所述桁架主梁的底端可旋转连接；所述螺旋升降系统的底部设有移动结构，其下方的地面铺设有相匹配的轨道。

10.如权利要求2至9任一项所述的移动式护坡砂垫层摊铺压实装置的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、施工准备；

渠道开挖、削坡完成后，进行护坡坡面的铺砂准备，同时铺设便于桁架主梁移动的方钢轨道；安装、调试移动式护坡砂垫层摊铺压实装置；

S2、粗砂补水和运输

施工前根据施工现场的干湿程度和气候条件控制粗砂含水量，使得河砂的含水质量分数为7％～10％，人工砂的含水质量分数为4％～5％，再将满足条件的粗砂料运输到渠道一级马道上堆放；

S3、砂垫层铺设

用挖掘机把粗砂料铺到护坡顶部，人工辅助摊铺并初平；松铺厚度通过压实试验确定，松铺系数在1.20～1.28之间；

S4、表面补水

摊铺完成后再次检验粗砂含水率，若达不到S2中规定的含水范围时，则在砂滤层表面喷水进行补水；

S5、机具设备准备

启动移动式护坡砂垫层摊铺压实装置至待整平部位，调节好上、下轨道位置处的螺旋升降结构，确保桁架主梁坡度和护坡坡度一致；调整布料压实装置至砂垫层虚铺高程位置处，同时保证振压平板以自然松动状态置于砂垫层面上；

S6、机械精平

开启所述螺旋布料器，螺旋布料辊顺坡由下而上转动，并将多余砂料向前分离、推动或推到下一工作面上，所述刮板在后方完成砂滤层精平；

S7、平板振压

螺旋布料器布料的同时，平板振动结构将上一工作面进行振压，并随布料压实装置顺坡而上振压，再顺坡而下重复振压。

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