CN117211234A - 一种抗冲磨混凝土面板梯度施工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗冲磨混凝土面板梯度施工装置及方法，装置包括：浇筑模块、沿面板的坡度方向呈阶梯状设置在面板上的多个支护模块、两个固定模块和牵引模块；浇筑模块通向每一个支护模块与面板之间，用于同时在每一个支护模块与面板之间浇筑一层预设种类的混凝土；每一个支护模块与面板之间为不同预设种类的混凝土；相邻支护模块依次连接，每一个支护模块用于辅助对应的混凝土层凝固成形；两个固定模块分别设置在面板的两侧，每个固定模块远离坡面的一侧沿坡度方向设有滑槽，每个支护模块的两侧与对应滑槽连接；牵引模块设置在面板的顶端，与任一支护模块连接，用于牵引多个支护模块沿滑槽滑动。本发明同时浇筑不同种类的混凝土层，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明属于水电水利工程水工建筑物技术领域，尤其涉及一种抗冲磨混凝土面板梯度施工装置及方法。
背景技术
抽水蓄能电站作为电力系统的能源“循环器”，是新型电力系统的重要组成部分，对推动构建清洁能源、安全高效的能源体系具有重大意义。新建的高水头抽蓄电站泄流量大、泄流流速高，对水工大坝面板混凝土的抗冲耐磨性能要求较高。
高性能混凝土和超高性能混凝土的力学强度较高，与普通混凝土相比，其抗冲磨性能较为优异，可以有效解决水工大坝面板的冲磨破坏严重问题。但是高性能混凝土、超高性能混凝土的水胶比低、胶材用量大，导致单方成本较高，若大坝面板全部使用高性能混凝土或超高性能混凝土浇筑，则会大大提高施工成本。
目前，滑模施工技术已大量应用于水泥混凝土路面、桥面施工中。CN 111926645 A中公开了一种双层湿-湿相接梯度功能水泥混凝土路面滑模施工方法，即采用双层摊铺方法，利用滑模摊铺机实现路面铺筑。但是水工大坝面板为30cm~50cm不等厚的板结构，冲磨破坏主要发生在面板表面5cm~10cm厚度范围内，且大坝面板有35°~38°的坡角。因此，路面滑模施工方法并不适用于水工面板施工。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种抗冲磨混凝土面板梯度施工装置及方法。
本发明公开了一种抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，包括：浇筑模块、沿面板的坡度方向呈阶梯状设置在面板上的多个支护模块、两个固定模块和牵引模块；
所述浇筑模块通向所述每一个支护模块与所述面板之间，用于同时在每一个所述支护模块与所述面板之间浇筑一层预设种类的混凝土；
每一个支护模块与面板之间为不同预设种类的混凝土；
相邻所述支护模块依次连接，每一个所述支护模块用于辅助对应的混凝土层硬化成形；
所述两个固定模块分别设置在所述面板的两侧，且每个固定模块远离面板的一侧沿坡度方向设有滑槽，每一个所述支护模块的两侧与对应的滑槽连接；
所述牵引模块设置在所述面板的顶端，与相距第一预设距离的所述支护模块连接，用于牵引所述多个支护模块沿所述滑槽滑动。
优选地，每个所述支护模块包括：滑模和多个滑轮；
所述滑模设置在所述面板上方；
每一个所述滑轮连接在对应的滑模与滑槽之间。
优选地，所述抗冲磨混凝土面板梯度施工装置还包括调节模块；
所述调节模块与所述支护模块连接，用于调节每一个所述支护模块距离所述面板的垂直高度。
优选地，所述调节模块包括：多个伸缩支架；
每一个所述伸缩支架的一端连接在滑模上，另一端连接在与该滑模对应的滑轮上。
优选地，相邻所述支护模块之间通过伸缩杆连接。
本发明还公开了一种抗冲磨混凝土面板梯度施工方法，包括以下步骤：
步骤一、将第一支护模块牵引至所述面板的底端，并在所述第一支护模块与面板之间浇筑第一混凝土；
步骤二、牵引第一支护模块向所述面板的顶端滑动第二预设距离，直至与其相邻的第二支护模块到达面板的底端；
步骤三、在所述第二支护模块与所述第一混凝土之间浇筑第二混凝土，同时在第一支护模块与当前的面板之间浇筑第一混凝土；
步骤四、以此类推，直至最末端支护模块到达面板的顶端，向所述最末端支护模块朝向所述面板的一面浇筑的混凝土为顶层混凝土。
优选地，所述第一混凝土为普通混凝土。
优选地，所述顶层混凝土为高性能混凝土或超高性能混凝土中的任选一种。
优选地，在所述步骤四之后还包括：
步骤五、对所述顶层混凝土进行抹面、养护。
相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明设置了浇筑模块和多个支护模块，多个支护模块阶梯状设置在面板上且可沿面板移动，浇筑模块用于根据支护模块所在位置，向不同支护模块与其对应的面板之间分层浇筑混凝土，故本发明可以实现多层混凝土浇筑，从而避免整个面板全部使用价格较高的高性能混凝土和超高性能混凝土，有效降低了施工成本；
（2）本发明的调节模块设置了伸缩架，伸缩架可根据施工时每层混凝土厚度调节支护模块的高度，故本发明的装置可满足不同的施工要求，适用范围更广；
（3）本发明中，相邻的支护模块之间通过伸缩杆连接，施工时可以根据混凝土浇筑、振捣状态来调节相邻支护模块间的距离和连接角度，确保施工过程中某一支护模块的运行状态不会对其余支护模块造成影响，保证梯度施工的连续性，提高施工效率；
（4）本发明的施工方法根据面板不同深度处受到的冲磨破坏程度不同，对面板浇筑了耐磨程度不同的混凝土层；与普通抗冲磨混凝土面板相比，可大幅度提高面板抗冲耐磨强度，提升面板的耐久性能；与单一的高性能混凝土层或超高性能混凝土层相比，有效降低了施工成本。
（5）本发明的梯度施工方法通过阶梯状设置的多个支护模块沿施工作业的面板滑动，实现同时向每个支护模块与对应位置的面板之间浇筑不同种类的混凝土，故本发明可一次性铺设多种类型混凝土，提高了施工效率。
附图说明
图1是一个实施例本发明装置的结构示意图；
图2是本发明装置的侧视图；
图3是本发明方法的流程图。
图中，1是第一滑模；2是第二滑模；3是第三滑模；4是滑轮；5是伸缩支架；6是伸缩杆；7是固定模块；8是牵引模块。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明公开了一种抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，包括：浇筑模块、沿坡度方向呈阶梯状设置在面板上的多个支护模块、两个固定模块7和牵引模块8；
浇筑模块通向每一个支护模块与面板之间，用于同时在每一个支护模块与面板之间浇筑一层预设种类的混凝土层；
每一个支护模块与面板之间为不同预设种类的混凝土；
在本实施例中，浇筑模块包括多辆混凝土罐车和对应的多个溜槽，每个溜槽的一端与对应混凝土罐车的出料口连接，另一端通向对应的支护模块朝向面板的一面；
进一步地，混凝土、溜槽和支护模块的数量对应，每一辆混凝土罐车装载不同种类的混凝土，浇筑混凝土时，每一种混凝土通过对应的溜槽被输送至对应的支护模块与面板（或前一层浇筑的混凝土）之间，形成对应的混凝土层，并且本申请是在前一层浇筑的混凝土未风干硬化时开始浇筑下一层混凝土，避免前一层混凝土干结而导致不同混凝土层之间发生分层现象。
相邻支护模块依次连接，每一个支护模块用于辅助对应的混凝土层硬化成型；相邻支护模块之间通过伸缩杆6连接；
两个固定模块7分别设置在面板的两侧，在每一个固定模块浇筑外侧的面板上一侧沿坡度方向设有滑槽，每一个支护模块的两侧与对应的滑槽连接；
固定模块7用于辅助支护模块对混凝土起成型和支撑作用。
如图1所示，在一个实施例中，每一个固定模块7包括一块侧板，两个固定模块对应的两块侧板分别固定在面板的两侧，且两块侧板沿坡度方向均设有滑槽；
每个支护模块包括：滑模和多个滑轮4；
滑模设置在面板上方；
每一个滑轮4连接在对应的滑模与滑槽之间。也就是说，本实施例滑模通过滑轮4实现与滑槽之间的滑动连接。
牵引模块8设置在面板的顶端，与相距第一预设距离的支护模块连接，用于牵引多个支护模块沿滑槽滑动。
相距第一预设距离为距离顶端最近，即牵引模块与距离面板顶端最近的支护模块连接。
牵引模块8包括卷扬机和钢丝绳，其它实施例中，牵引模块8也可以是吊车。卷扬机设置在面板顶端，且卷扬机的一端通过钢丝绳连接在第一滑模1上。
本发明设置了浇筑模块和多个支护模块，多个支护模块阶梯状设置在面板上且可沿面板的坡度方向移动，浇筑模块用于根据支护模块所在位置，向不同支护模块与其对应的面板之间浇筑预设种类的混凝土，故本发明可以实现多层混凝土同时浇筑，避免了一层一层浇筑混凝土时，因混凝土凝结导致面板分层，从而影响施工质量，进一步地，本发明在有效提高面板混凝土抗冲耐磨性能的同时，有效降低了施工成本。
本发明的抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，还包括调节模块；
调节模块与支护模块连接，用于调节每一个滑模距离面板的垂直高度。
调节模块包括：多个伸缩支架5；
每一个伸缩支架5的一端连接在滑模上，另一端连接在与该滑模对应的滑轮4上。
如图2所示，每一个滑模的两端位于侧板外侧，且连接处均设置了滑轮4和伸缩支架5，滑轮4设置在滑槽内，可带动滑模沿滑槽移动，伸缩支架5的两端分别与对应的滑轮4和滑模连接，且伸缩支架5可沿竖直方向上伸缩，进而调整对应滑模与面板之间的垂直高度。
进一步的，本实施例中，可通过伸缩支架5调整支护模块距离面板的垂直高度，滑模通过两端伸缩支架及滑轮4进行移动并调节高度，伸缩支架5及滑轮4位于固定模块7远离面板的一侧。
本发明设置了调节模块，可根据浇筑层混凝土的厚度调节支护模块的高度，保证施工过程的顺利进行；进一步地，故本发明的装置还可满足不同的厚度混凝土层的浇筑要求，适用范围更广。
在图1所示的实施例中，共设置了三个滑模且三个滑模阶梯式布置在面板坡度方向上，从面板底部的滑模到最顶端的滑模，三个滑模距离面板的垂直高度依次降低；侧板外侧沿坡度方向设有滑槽，每一个滑模的两侧均通过伸缩支架5和滑轮4设置在对应滑槽内。在本实施例中，第一滑模1与牵引模块8连接，第二滑模2通过两根伸缩杆6与第一滑模1连接，第三滑模3通过两根伸缩杆6与第二滑模2连接，安装方式与第一滑模1相同，相邻滑模之间的两根伸缩杆6到两边侧模的距离约为1~2m。
可选地，伸缩杆6为两段铰接的金属伸缩杆6，长度为2~5m，两端通过拉环与相邻两滑模铰接。可以根据混凝土浇筑、振捣状态来调节两个滑模间的距离和连接角度，确保施工过程中任一滑模的运行状态不会对其余滑模造成影响，保证施工的连续性。
如图3所示，本发明还公开了一种抗冲磨混凝土面板梯度施工方法，包括以下步骤：
步骤一、将第一支护模块牵引至面板的底端，并在第一支护模块与面板之间浇筑第一混凝土；
步骤二、牵引第一支护模块向面板的顶端滑动预设距离，直至与其相邻的第二支护模块到达面板的底端；
步骤三、在第二支护模块与第一混凝土之间浇筑第二混凝土，同时在第一支护模块与当前的面板之间浇筑第一混凝土；
步骤四、以此类推，直至最末端支护模块到达面板的顶端，向最末端支护模块朝向面板的一面浇筑的混凝土为顶层混凝土。
本发明的施工方法根据水工建筑物面板面层冲磨侵蚀深度，对面板不同厚度部位浇筑抗冲耐磨性能不同的混凝土层；与普通抗冲磨混凝土面板相比，可大幅度提高面板抗冲耐磨强度，提升面板的耐久性能；与单一的高性能混凝土层或超高性能混凝土层相比，有效降低了施工成本。
本发明的梯度施工方法通过阶梯状设置的多个支护模块沿施工作业的面板滑动，实现同时向每个支护模块与对应位置的面板之间浇筑不同种类的混凝土，故本发明可一次性铺设多种类型混凝土，提高了施工效率。
优选地，第一混凝土为普通混凝土。
优选地，顶层混凝土为高性能混凝土或超高性能混凝土中的任选一种。
在图1所示实施例中，第一滑模1、第二滑模2和第三滑模3相对面板的垂直高度逐渐增高；将第一滑模1牵引至坡底，在第一滑模1与面板之间浇筑普通混凝土；然后向坡顶牵引第一滑模1直至第二滑模2到达坡底，向第二滑模2与普通混凝土之间浇筑高性能混凝土，同时在第一滑模1与当前对应位置的面板之间浇筑普通混凝土；继续牵引第一滑模1向坡顶移动，直至第三滑模3到达坡底，向第三滑模3与高性能混凝土之间浇筑超高性能混凝土；以此类推，直至第三滑模3到达坡顶，在第三滑模3与坡顶的高性能混凝土之间浇筑超高性能混凝土；至此，混凝土浇筑工作完成，此时面板共浇筑了三层混凝土，普通混凝土为垫层或填充层，厚度为15~20cm；高性能混凝土为中间层，厚度为10~15cm；超高性能混凝土为面层，厚度为10~15cm。
优选地，本实施例浇筑各层混凝土时，普通混凝土采用插入式振捣器振捣，高性能混凝土、超高性能混凝土采用表面振捣器振捣。
优选地，在步骤四之后还包括：
步骤五、对顶层混凝土进行抹面、养护。
安装并使用本实施例装置进行坝面施工的完整步骤如下：
（1）安装牵引模块8和浇筑模块
检查牵引模块8和浇筑模块正常运行后，将牵引模块8和浇筑模块安装在大坝平台上。
（2）搭设支护模块及固定模块7
在大坝面板双侧支立侧模：在侧模表面涂刷脱模剂，将侧模按照安装顺序固定在坝面上。
安装第一滑模1：将滑模连接牵引模块8，溜放在面板底部就位。
安装第二/第三滑模3：第二滑模2通过两根伸缩杆6与第一滑模1连接、第三滑模3通过伸缩杆6与第二滑模2连接，安装方式与第一滑模1相同，两根伸缩杆6布置在滑模两侧，距离侧模1~2m处设置。
所述伸缩杆6为两段铰接的金属伸缩杆6，长度为2~5m，两端通过拉环与前后两滑模铰接。可以根据混凝土浇筑、振捣状态来调节两个滑模间的距离和连接角度，确保施工过程中第一滑模1的运行状态不会对第二、第三滑模3造成影响，保证梯度施工的连续性。
（3）设定滑模高度
每个滑模与两侧的支撑滑轮4采用伸缩支架5连接。伸缩支架5可根据梯度施工时每层混凝土厚度调节滑模距离面板的垂直高度。
（4）混凝土入仓及振捣
混凝土入仓采用溜槽输送方式。在滑模安放就位，牵引模块8调整正常后，安放混凝土溜槽。
普通混凝土采用插入式振捣器振捣，高性能混凝土、超高性能混凝土采用表面振捣器振捣。
（5）滑模运行
牵引模块8通过牵引钢丝带动第一滑模1在坝面移动，第一滑模1通过伸缩杆6带动第二滑模2在坝面移动，第二滑模2通过伸缩杆6带动第三滑模3在坝面移动。平均滑升速度为1.5～2.5m/h，根据混凝土出模情况适当加快或放慢，以防止滑模与混凝土粘结。
（6）面板抹面
在第三滑模3下部设置一次收面作业平台，随模板滑升及时收面。根据面层超高性能混凝土的初凝时间确定二次收面平台的位置，约距离第三滑模2~3m。抹面平台采用型钢三角架，悬吊在滑模的桁架梁上，随滑模一起提升。
（7）面板养护
混凝土初凝后及时覆盖保温保湿，及时洒水养护，连续养护至水库蓄水为止。
相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明设置了浇筑模块和多个支护模块，多个支护模块阶梯状设置在面板上且可沿面板移动，浇筑模块用于根据支护模块所在位置，向不同支护模块与其对应的面板之间分层浇筑混凝土，故本发明可以实现多层混凝土浇筑，从而避免整个面板全部使用价格昂贵的高性能混凝土和超高性能混凝土，有效降低了施工成本；
（2）本发明的调节模块设置了伸缩架，伸缩架可根据施工时每层混凝土厚度调节支护模块的高度，故本发明的装置可满足不同的施工要求，适用范围更广；
（3）本发明中，相邻的支护模块之间通过伸缩杆连接，施工时可以根据混凝土浇筑、振捣状态来调节相邻支护模块间的距离和连接角度，确保施工过程中某一支护模块的运行状态不会对其余支护模块造成影响，保证梯度施工的连续性，提高施工效率；
（4）本发明的施工方法根据面板不同深度处受到的冲磨力度不同，对面板浇筑了耐磨程度不同的混凝土层；与普通抗冲磨混凝土面板相比，可大幅度提高面板抗冲耐磨强度，提升面板的耐久性能；与单一的高性能混凝土层或超高性能混凝土层相比，有效降低了施工成本。
（5）本发明的梯度施工方法通过阶梯状设置的多个支护模块沿施工作业的面板滑动，实现同时向每个支护模块与对应位置的面板之间浇筑不同种类的混凝土，故本发明可一次性铺设多种类型混凝土，提高了施工效率。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (9)
1.一种抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，其特征在于，包括：浇筑模块、沿面板的坡度方向呈阶梯状设置在面板上的多个支护模块、两个固定模块和牵引模块；
所述浇筑模块通向每一个支护模块与所述面板之间，用于同时在每一个所述支护模块与所述面板之间浇筑一层预设种类的混凝土；
每一个支护模块与面板之间为不同预设种类的混凝土；
相邻所述支护模块依次连接，每一个所述支护模块用于辅助对应的混凝土凝固成形；
所述两个固定模块分别设置在所述面板的两侧，且每个固定模块远离面板的一侧沿坡度方向设有滑槽，每一个所述支护模块的两侧与对应的滑槽连接；
所述牵引模块设置在所述面板的顶端，与相距第一预设距离的所述支护模块连接，用于牵引所述多个支护模块沿所述滑槽滑动。
2.根据权利要求1所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，其特征在于，每个所述支护模块包括：滑模和多个滑轮；
所述滑模设置在所述面板上方；
每一个所述滑轮连接在对应的滑模与滑槽之间。
3.根据权利要求2所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，其特征在于，还包括调节模块；
所述调节模块与所述支护模块连接，用于调节每一个所述支护模块距离所述面板的垂直高度。
4.根据权利要求3所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，其特征在于，所述调节模块包括：多个伸缩支架；
每一个所述伸缩支架的一端连接在滑模上，另一端连接在与该滑模对应的滑轮上。
5.根据权利要求1所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，其特征在于，相邻所述支护模块之间通过伸缩杆连接。
6.一种抗冲磨混凝土面板梯度施工方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工装置，所述施工方法包括以下步骤：
步骤一、将第一支护模块牵引至所述面板的底端，并在所述第一支护模块与面板之间浇筑第一混凝土；
步骤二、牵引第一支护模块向所述面板的顶端滑动第二预设距离，直至与其相邻的第二支护模块到达面板的底端；
步骤三、在所述第二支护模块与所述第一混凝土之间浇筑第二混凝土，同时在第一支护模块与当前的面板之间浇筑第一混凝土；
步骤四、以此类推，直至最末端支护模块到达面板的顶端，向所述最末端支护模块朝向所述面板的一面浇筑的混凝土为顶层混凝土。
7.根据权利要求6所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工方法，其特征在于，所述第一混凝土为普通混凝土。
8.根据权利要求6所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工方法，其特征在于，所述顶层混凝土为高性能混凝土或超高性能混凝土中的任选一种。
9.根据权利要求6所述的抗冲磨混凝土面板梯度施工方法，其特征在于，在所述步骤四之后还包括：
步骤五、对所述顶层混凝土进行抹面、养护。
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