CN116378482A - 装配式多功能移动工厂以及现浇混凝土结构施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式多功能移动工厂，其中模板支撑系统设置在工厂主体内，模板支撑系统由支撑结构和模板系统组成；工厂移动系统包括工厂本体移动设备和厂内功能移动设备；体系转换系统，其用于将工厂本体移动设备和厂内功能移动设备的驻位和行走两个状态之间的切换；起重系统，用于工厂内材料的起吊；厂棚系统，包括顶棚及侧棚，顶棚和侧棚均可自动开合；泵送系统，其由布料机、泵管、拖泵及混凝土泵车构成，其中布料机集成于桁车轨道或待作业结构物上，布料机与拖泵之间采用泵管连接。本发明的移动工厂自动化、机械化程度高，功能拓展性强，可实现构筑物的工厂化建造，全天候施工。

Description

装配式多功能移动工厂以及现浇混凝土结构施工方法
技术领域
本发明涉及移动工厂领域。更具体地说，本发明涉及一种装配式多功能移动工厂记忆现浇混凝土结构施工方法。
背景技术
常见工程包括公路、市政、房建、水利、港口等专业，后场作业推行工厂化生产，诸如标准化钢筋厂、混凝土结构预制场等，但是针对前场作业工厂化程度较低。特别是针对线路较长的工程，诸如城市高架桥梁、地下通道箱涵、水运泊位、水利堤防、市政管廊等，前场施工均采用人工或人机组合的露天作业，这种施工方式存在一个很大弊端：受气候影响大，诸如高温、降雨，工人无法正常作业；全天候作业难度大，生产效率低；施工工序多，建设周期长；各项施工工序机械化、自动化水平低；人力需求大；安全风险高，质量管控难度高。
发明内容
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，一方面，本发明的一优选实施方案提供了一种装配式多功能移动工厂，包括工厂主体、模板支撑系统、工厂移动系统、体系转换系统、起重系统、厂棚系统以及泵送系统；其中，所述工厂主体内设置有桁车轨道；
所述模板支撑系统设置在所述工厂主体内，所述模板支撑系统由支撑结构和模板系统组成，所述支撑结构用于支撑放置材料；
所述工厂移动系统包括工厂本体移动设备和厂内功能移动设备，所述工厂本体移动设备设置于工厂底部，用于带动工厂移动，所述工厂本体移动设备和所述厂内功能移动设备都具有驻位和行走两种状态；
所述体系转换系统，其用于将所述工厂本体移动设备和所述厂内功能移动设备的驻位和行走两个状态之间的切换；
所述起重系统，用于工厂内材料的起吊；
所述厂棚系统，包括顶棚及侧棚，所述顶棚和侧棚均可自动开合；
所述泵送系统，其由布料机、泵管、拖泵及混凝土泵车构成，其中所述布料机集成于所述桁车轨道或待作业结构物上，所述布料机与所述拖泵之间采用泵管连接。
优选的，进一步包括照明系统，其依附于工厂主体的骨架部位设置，所述照明系统的线路沿工厂主体的骨架走向设置。
优选的，进一步包括通风系统和空调系统，所述通风系统通过控制窗户自动开合从而实现自动通风，且所述通风系统还通过控制鼓风机或风扇启动，从而实现工厂主体内通风。
优选的，进一步包括养护系统，其包括包裹设备、喷淋设备以及喷雾设备，所述包裹设备可自动展开对待保养的混凝土工件包裹在内，所述喷淋设备可对待保养的混凝土工件进行喷淋保养，所述喷雾设备可对待保养的混凝土工件进行喷雾保养。
优选的，进一步包括生活系统，其由多个生活区组成，具体包括休息间、食堂、洗漱间、活动室以及厕所，所述生活区均以集装箱方式拼接集成于所述工厂主体内。
优选的，进一步包括：
警示系统，对有毒有害气体、噪音、粉尘进行实施监测，超过限值进行预警；
收面系统，对已浇筑好但还未养护的混凝土面进行收光处理。
优选的，进一步包括数控系统，其控制连接于模板支撑系统、工厂移动系统、体系转换系统、起重系统、厂棚系统、泵送系统、照明系统、通风系统、空调系统、养护系统、生活系统、数控系统、警示系统。
优选的，所述布料机有多个，根据单个布料机的布料作业直径将多个布料机分布设置，实现待浇结构物范围的全覆盖。
另一方面，本发明的另一实施方案提供一种基于所述装配式多功能移动工厂的现浇混凝土结构施工方法，由以下步骤组成：
S1、模板支架调整
控制工厂本体行动到位后，调整模板支架中的底模；
S2、钢筋骨架吊运及安装
对于宽度较小的现浇混凝土结构，其钢筋骨架可预先绑扎成整体，并安装预应力管道及内模板，运输至待浇部位，由起重系统吊运至待浇节段的底模上；
对于宽度较大的现浇混凝土结构，需将其钢筋骨架划分为若干单元，形成多个钢筋部品，分别运输并吊运就位，然后再将钢筋部品在模架上完成接头处钢筋的连接以及预应力管道的连接，此时其钢筋骨架已经安装完成，再运输至待浇部位，由起重系统吊运至待浇节段的底模上；
S3、混凝土浇筑及养护
混凝土泵车连接拖泵后，接通泵管，浇筑待浇节段混凝土；收面系统吊运到位，从一端向另一端完成混凝土面的收光；最后通过养护系统对混凝土结构进行保湿养护；
S4：脱模
待混凝土强度达到设计要求后，进行预应力张拉和压浆后，模板支架系统进行落架，实现脱模；
S5：工厂主体行走
通过体系转换系统及数控系统，将工厂主体行走至下一个施工部位，并进行驻位固定。
S6：重复S1-S6，直至完成所有节段的施工。
本发明至少包括以下有益效果：本发明提出的多功能移动工厂，可实现多联多跨作业，集成了移动支架、移动工厂、作业生活、数控调节、钢筋骨架整体吊运与安装、混凝土自动布料及养护、封闭式施工等功能于一体，自动化、机械化程度高，功能拓展性强，可实现构筑物的工厂化建造，全天候施工。基于移动工厂的现浇混凝土结构施工方法，流程清晰，人力需求小，有利于进一步缩短建设周期，提高现浇混凝土结构的建造品质，降低劳动作业强度，保障作业安全，为城市建设工业化建造指明方向，具有显著的社会经济效益。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明中装配式多功能移动工厂的断面示意图。
图2为本发明中装配式多功能移动工厂的整体示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1所示，一方面，本发明的一优选实施方案提供了一种装配式多功能移动工厂，包括工厂主体、模板支撑系统、工厂移动系统、体系转换系统、起重系统、厂棚系统以及泵送系统；其中，所述工厂主体内设置有桁车轨道；
所述模板支撑系统设置在所述工厂主体内，所述模板支撑系统由支撑结构和模板系统组成，所述支撑结构用于支撑放置材料；
所述工厂移动系统包括工厂本体移动设备和厂内功能移动设备，所述工厂本体移动设备设置于工厂底部，用于带动工厂移动，可为轨道式、轮胎式或其他自行式，移动行为可采用液压控制或专用机械牵引，动力宜采用电力传动形式，精调采用液压方式实现，所述工厂本体移动设备和所述厂内功能移动设备都具有驻位和行走两种状态；工厂本体移动设备一般采用轨道桁车对厂内设备进度移动，并用液压千斤顶反力顶撑来调节厂内设备的高度。驻位状态依靠刚度较大的支腿搁置体系，该体系下方通常采用钢板或型钢等材料调平。行走状态时，与工厂移动系统共通关。
具体的，如图1至图2所示，工厂移动系统所包括：沿工厂纵向布置的多个动力装置1.1以及滚轮装置1.2，动力装置1.1及滚轮装置1.2固定在纵向设置的型钢纵梁1.3上。
如图1至图3所示，模板支撑系统包括：组合结构12.1、型钢管材支架12.2、横梁12.3、滚轮装置12.4、搁置支腿12.5以及现浇箱梁12.6。滚轮装置12.4以及搁置支腿12.5固定在横梁12.3下方，滚轮装置12.4可从横向旋转至纵向，实现模板支撑系统能沿纵向和横向移动；型钢管材支架12.2固定在横梁12.3上方，型钢管材支架12.2能根据地形变化加高或者降低，增加其适应能力。组合结构12.1放置在型钢管材支架12.2上方，帮助模板更好受力，现浇箱梁12.6受模板支撑系统支撑。模板支撑系统与移动工厂可独立设置，模板支撑系统通过集成数控系统9.1控制独立移动或与移动工厂一起移动。
所述体系转换系统，其用于将所述工厂本体移动设备和所述厂内功能移动设备的驻位和行走两个状态之间的切换；
所述体系装换系统包括：多个搁置支腿1.4以及集成数控系统9.1；搁置支腿1.4同样固定在型钢纵梁1.3下方，集成数控系统9.1设置在移动工厂两侧的集装箱内，集成控制移动、体系转换、起重、布料、通风照明以及养护等多项控制功能。
所述起重系统，用于工厂内材料的起吊；通常采用起重桁车，桁车可实现纵横向移动，起重作业通过数控系统及人工配合方式实现。
所述起重系统包括：起重桁车2.1通过沿纵向设置的轨道2.2可实现移动，起重桁车由两个承重梁组成，上部设置可以沿承重梁长度方向移动的天车2.5；轨道2.2设置在型钢纵梁2.3上以满足承重需求，下方设置牛腿2.4固定在每根厂棚立柱3.1上，起重桁车2.1的移动和吊装可通过集成数控系统9.1控制。
所述厂棚系统，包括顶棚及侧棚，所述顶棚和侧棚均可自动开合；
型钢立柱3.1、顶部的桁架3.2、顶部彩钢棚3及侧边彩钢棚。型钢立柱3.1可根据地形变化接长或缩短，顶部桁架3.2与型钢立柱3.1固定，保证结构稳定性。顶部彩钢棚及侧边彩钢棚采用电机供电叠合的方式实现自动开合，开合可通过集成数控系统9.1控制。
所述泵送系统，其由布料机、泵管、拖泵及混凝土泵车构成，其中所述布料机集成于所述桁车轨道或待作业结构物上，所述布料机与所述拖泵之间采用泵管连接，泵管依附于工厂内桁车轨道，可避免侵占梁面，作业面更加整洁可避免侵占梁面，作业面更加整洁，根据现场浇筑的条件，拖泵可置于梁底或已浇筑梁面，与混凝土泵车相连。所述布料机有多个，根据单个布料机的布料作业直径将多个布料机分布设置，实现待浇结构物范围的全覆盖。
如图1至图3所示，泵送系统包括：布料机4.4固定在起重桁车2.1下方，起重桁车2.1兼顾起重作用以及布料作用，起重桁车2.1承重梁内设置泵管4.3与拖泵4.1相连，实现混凝土在整个移动工厂内纵横泵送布料，混凝土运输车4.2将混凝土运送至拖泵4.1内。布料机4.4可设置两台，分别在起重桁车2.1两个承重梁下方，布料机4.4可伸缩旋转；设置一台布料机4.4时，可360°伸缩旋转布料；设置两台布料机4.4时可分别向两侧180°布料，防止碰撞冲突。拖泵4.1按照布料机4.4设置的台数对应设置，以满足供料需求。泵送系统的布料和移动均可通过集成数控系统9.1精准控制。
另一技术方案中，进一步包括照明系统，其依附于工厂主体的骨架部位设置，所述照明系统的线路沿工厂主体的骨架走向设置。
如图1至图3所示，照明系统包括：间隔一定距离布置的5.2透明塑料板，通过自然光照射进入工厂内，满足工厂生产生活需求，光线不足时通过在顶部桁架3.2上安装的LED灯5.1为该工厂提供照明，LED灯5.1可通过集成数控系统9.1逐一控制开关和亮度。
另一技术方案中，进一步包括通风系统和空调系统，所述通风系统通过控制窗户自动开合从而实现自动通风，且所述通风系统还通过控制鼓风机或风扇启动，从而实现工厂主体内通风。针对炎热或者寒冷情况下，可于工厂内安装空调机，以改善工厂区作业环境，保障混凝土构件养护状态的外围温度。
如图1至图3所示，通风系统包括：可以通过集成数控系统9.1控制开关的窗户以及排风扇6.2组成，保证移动工厂的通风需求。
如图1至图3所示，空调系统包括：空调风机7，其依附于工厂外侧可随工厂一起移动，通过集成数控系统9.1控制空调风机7的开关，改善工厂内的作业环境，同时调节混凝土养护的环境温度。
另一技术方案进一步包括养护系统，其包括包裹设备、喷淋设备以及喷雾设备，所述包裹设备可自动展开对待保养的混凝土工件包裹在内，所述喷淋设备可对待保养的混凝土工件进行喷淋保养，所述喷雾设备可对待保养的混凝土工件进行喷雾保养。
如图1至图3所示，所述养护系统包括可以伸缩的喷淋钢管8.1、可沿移动工厂纵向移动的小车8.2以及型钢牛腿8.3。喷淋钢管8.1两侧对称布置，可通过集成数控系统9.1控制伸长与缩短，满足养护构件能够全部喷淋到位的要求；移动小车8.2与喷淋钢管8.1连接实现纵向移动，减少管道的布置；型钢牛腿8.3上设置小车轨道，移动小车8.2设置在小车轨道上，支撑移动小车8.2纵向移动。养护系统的移动以及喷淋时机均可通过集成数控系统9.1控制，实现养护的自动化。
另一技术方案进一步包括生活系统，其由多个生活区组成，具体包括休息间、食堂、洗漱间、活动室以及厕所，所述生活区均以集装箱方式拼接集成于所述工厂主体内。可跟随移动工厂移动，实行跟班作业，以确保产业工人的工作、生活的基本便捷性。
如图1至图3所示，生活系统，在生活系统设置在集装箱9.2中，包含了休息间、食堂、洗漱、活动室、厕所等功能区，集装箱9.2依附于型钢立柱3.1上，跟随移动工厂一起移动，确保产业工人的工作、生活的基本便捷性。
另一技术方案进一步包括：
警示系统，对有毒有害气体、噪音、粉尘进行实施监测，超过限值进行预警；以便实施纠偏，以保障工厂内基本作业环境。
如图1至图3所示，警示系统包括监测显示器10，噪音、粉尘、烟雾等有毒有害物质通过厂内传感器传输至监测显示器10上，显示出实时数据，超过规定数值范围即发出预警信息。
收面系统，对已浇筑好但还未养护的混凝土面进行收光处理。
另一技术方案进一步包括数控系统，其控制连接于模板支撑系统、工厂移动系统、体系转换系统、起重系统、厂棚系统、泵送系统、照明系统、通风系统、空调系统、养护系统、生活系统、数控系统、警示系统。
如图4所示，为太阳能电池板，通关太阳能电池板将太阳能转化为电能储存起来，为工厂提供部分电能供应，达到绿色节能的目的。
另一方面，本发明的另一实施方案提供一种基于所述装配式多功能移动工厂的现浇混凝土结构施工方法，由以下步骤组成：
S1、模板支架调整
控制工厂本体行动到位后，调整模板支架中的底模；
S2、钢筋骨架吊运及安装
对于宽度较小的现浇混凝土结构，其钢筋骨架可预先绑扎成整体，并安装预应力管道及内模板，运输至待浇部位，由起重系统吊运至待浇节段的底模上；
对于宽度较大的现浇混凝土结构，需将其钢筋骨架划分为若干单元，形成多个钢筋部品，分别运输并吊运就位，然后再将钢筋部品在模架上完成接头处钢筋的连接以及预应力管道的连接，此时其钢筋骨架已经安装完成，再运输至待浇部位，由起重系统吊运至待浇节段的底模上；
S3、混凝土浇筑及养护
混凝土泵车连接拖泵后，接通泵管，浇筑待浇节段混凝土；收面系统吊运到位，从一端向另一端完成混凝土面的收光；最后通过养护系统对混凝土结构进行保湿养护；
S4：脱模
待混凝土强度达到设计要求后，进行预应力张拉和压浆后，模板支架系统进行落架，实现脱模；
S5：工厂主体行走
通过体系转换系统及数控系统，将工厂主体行走至下一个施工部位，并进行驻位固定。
S6：重复S1-S6，直至完成所有节段的施工。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种装配式多功能移动工厂，其特征在于，包括工厂主体、模板支撑系统、工厂移动系统、体系转换系统、起重系统、厂棚系统以及泵送系统；其中，所述工厂主体内设置有桁车轨道；
所述模板支撑系统设置在所述工厂主体内，所述模板支撑系统由支撑结构和模板系统组成，所述支撑结构用于支撑放置材料；
所述工厂移动系统包括工厂本体移动设备和厂内功能移动设备，所述工厂本体移动设备设置于工厂底部，用于带动工厂移动，所述工厂本体移动设备和所述厂内功能移动设备都具有驻位和行走两种状态；
所述体系转换系统，其用于将所述工厂本体移动设备和所述厂内功能移动设备的驻位和行走两个状态之间的切换；
所述起重系统，用于工厂内材料的起吊；
所述厂棚系统，包括顶棚及侧棚，所述顶棚和侧棚均可自动开合；
所述泵送系统，其由布料机、泵管、拖泵及混凝土泵车构成，其中所述布料机集成于所述桁车轨道或待作业结构物上，所述布料机与所述拖泵之间采用泵管连接。
2.根据权利要求1所述的装配式多功能移动工厂，其特征在于，进一步包括照明系统，其依附于工厂主体的骨架部位设置，所述照明系统的线路沿工厂主体的骨架走向设置。
3.根据权利要求1所述的装配式多功能移动工厂，其特征在于，进一步包括通风系统和空调系统，所述通风系统通过控制窗户自动开合从而实现自动通风，且所述通风系统还通过控制鼓风机或风扇启动，从而实现工厂主体内通风。
4.根据权利要求1所述的装配式多功能移动工厂，其特征在于，进一步包括养护系统，其包括包裹设备、喷淋设备以及喷雾设备，所述包裹设备可自动展开对待保养的混凝土工件包裹在内，所述喷淋设备可对待保养的混凝土工件进行喷淋保养，所述喷雾设备可对待保养的混凝土工件进行喷雾保养。
5.根据权利要求1所述的装配式多功能移动工厂，其特征在于，进一步包括生活系统，其由多个生活区组成，具体包括休息间、食堂、洗漱间、活动室以及厕所，所述生活区均以集装箱方式拼接集成于所述工厂主体内。
6.根据权利要求1所述的装配式多功能移动工厂，其特征在于，进一步包括：
警示系统，对有毒有害气体、噪音、粉尘进行实施监测，超过限值进行预警；
收面系统，对已浇筑好但还未养护的混凝土面进行收光处理。
7.根据权利要求1所述的装配式多功能移动工厂，其特征在于，进一步包括数控系统，其控制连接于模板支撑系统、工厂移动系统、体系转换系统、起重系统、厂棚系统、泵送系统、照明系统、通风系统、空调系统、养护系统、生活系统、数控系统、警示系统。
8.根据权利要求1所述的装配式多功能移动工厂，其特征在于，所述布料机有多个，根据单个布料机的布料作业直径将多个布料机分布设置，实现待浇结构物范围的全覆盖。
9.一种基于权利要求1-8任一所述装配式多功能移动工厂的现浇混凝土结构施工方法，其特征在于，由以下步骤组成：
S1、模板支架调整
控制工厂本体行动到位后，调整模板支架中的底模；
S2、钢筋骨架吊运及安装
对于宽度较小的现浇混凝土结构，其钢筋骨架可预先绑扎成整体，并安装预应力管道及内模板，运输至待浇部位，由起重系统吊运至待浇节段的底模上；
对于宽度较大的现浇混凝土结构，需将其钢筋骨架划分为若干单元，形成多个钢筋部品，分别运输并吊运就位，然后再将钢筋部品在模架上完成接头处钢筋的连接以及预应力管道的连接，此时其钢筋骨架已经安装完成，再运输至待浇部位，由起重系统吊运至待浇节段的底模上；
S3、混凝土浇筑及养护
混凝土泵车连接拖泵后，接通泵管，浇筑待浇节段混凝土；收面系统吊运到位，从一端向另一端完成混凝土面的收光；最后通过养护系统对混凝土结构进行保湿养护；
S4：脱模
待混凝土强度达到设计要求后，进行预应力张拉和压浆后，模板支架系统进行落架，实现脱模；
S5：工厂主体行走
通过体系转换系统及数控系统，将工厂主体行走至下一个施工部位，并进行驻位固定。
S6：重复S1-S6，直至完成所有节段的施工。
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