CN117306533B - 一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防护坝灌浆技术领域，具体为一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，灌浆装置包括注浆组件、墩实组件，注浆组件朝帷幕灌浆层分批注入混凝土浆料，墩实组件在每阶段注浆完毕后在液面位置施加局部压实力。注浆组件包括罐体、搅拌电机、主搅拌轮、副搅拌轮，罐体顶部侧方开设斗形进料口，罐体顶部设置搅拌电机，搅拌电机向下朝罐体内设置主搅拌轮，副搅拌轮与主搅拌轮传动连接且轴线平行，副搅拌轮自转方向与主搅拌轮自转方向相逆。注浆组件还包括公转支架、内齿圈，公转支架与主搅拌轮固定，公转支架径向外缘与副搅拌轮转动连接，内齿圈设置在罐体内壁上，副搅拌轮上端带有外齿轮并与内齿圈相啮合。

Description

一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置

技术领域

本发明涉及防护坝灌浆技术领域，具体为一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置。

背景技术

水利设施中常需要使用防护坝结构，构建水渠或者将江、河、湖的部分边界明确界定，以便在岸边修葺护河围带，以及规划出明确的道路与建筑区。

防护坝修建过程中，一般需要先行堆砌出碎石坡，再覆盖过渡层，然后在覆盖混凝土的浇砌层固定，层间可能辅以渗水层等，在坝的底沿位置，还需要灌注竖直的混凝土帷幕层作为基础防止坝体位移，也具有防止河流水通过浅层渗透到坝外。

帷幕灌浆层需要进行较多量的混凝土灌注作业，而对于一些偏远地区以及交通不便的区域，作业车辆不方便进场，只能尽量用简易的作业机械完成灌浆施工，因为现场机械无法将混凝土抬升到高位灌注，所以，灌注压力只是常压，混凝土灌注不够密实，常常是帷幕层存在间隙而渗水的原因，此外，混凝土现场搅拌一般也只是使用一个罐体加搅拌轮混合，混合不够充分，也是混凝土流动性不足的因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，灌浆装置包括注浆组件、墩实组件，注浆组件朝帷幕灌浆层分批注入混凝土浆料，墩实组件在每阶段注浆完毕后在液面位置施加局部压实力。

混凝土原料在注浆组件处搅拌充分，然后注入待灌浆的开孔中，开孔位置浆料注入后，墩实组件通过施加压力让浆料充分压入孔槽中，防止流动不畅，后续凝固干燥过程有缝隙。

注浆组件包括罐体、搅拌电机、主搅拌轮、副搅拌轮，罐体顶部侧方开设斗形进料口，罐体顶部设置搅拌电机，搅拌电机向下朝罐体内设置主搅拌轮，副搅拌轮与主搅拌轮传动连接且轴线平行，副搅拌轮自转方向与主搅拌轮自转方向相逆。

罐体内是浆料混合搅拌的空间，副搅拌轮环绕在主搅拌轮周围，主搅拌轮从俯视上进行的自转方向与副搅拌轮的自转相反，搅拌涉及更大区域的同时，让物料的折流剪切作用增强，增加混合效果。

注浆组件还包括公转支架、内齿圈，公转支架与主搅拌轮固定，公转支架径向外缘与副搅拌轮转动连接，内齿圈设置在罐体内壁上，副搅拌轮上端带有外齿轮并与内齿圈相啮合。

副搅拌轮因为是转动安装在公转支架上，而公转支架则是需要跟随主搅拌轮转动，所以，副搅拌轮的转轴会跟随公转支架进行绕主搅拌轮的同向公转，而又由于其顶部与内齿圈啮合，内齿圈是静止件，所以，副搅拌轮的自转方向与其公转方向相反，以此实现主副搅拌轮的相逆搅拌动作。

注浆组件还包括支腿、移动轮，支腿和移动轮均安装在罐体的侧壁上，支腿具有竖直伸缩结构。

支腿可以通过千斤顶的方式在确定位置处为罐体提供可靠支撑，在注浆组件内部排空后，收起支腿通过移动轮转移位置。

灌浆装置还包括泵车，泵车连接注浆组件出料口并将浆料增压输送。

泵车可以增加注浆组件的浆料输送范围，在一定距离内例如十几二十米，不需要转移罐体即可将搅拌充分的浆料输送到待灌浆的位置。

墩实组件包括水箱、主泵、下水管、回水管、水锤组件，水箱为封闭结构，主泵设置在水箱上，主泵进口连接水箱，主泵出口连接下水管，下水管另一端竖直并在端部开口，回水管一端通过水锤组件连接到下水管底部侧壁，回水管另一端连接水箱，水锤组件在下水管末端构建间歇水锤作用。

下水管的末端在每阶段注浆完毕后插入到浆料液位处，浆料液面处于封闭状态，然后水箱-主泵-下水管-回水管-水箱进行水循环，水流速度在管道内不断提升，提升到一定程度后，通过水锤组件突然切断下水管和回水管的连接，下水管内水流惯性动能在下水管末端局部释放，在该处浆料位置实现压力较大幅度的提升，让浆料充分排挤周围岩土，保证注浆密实，防止流动不畅导致的局部缝隙，水锤作用可以在单点实现几倍于主泵出水压力的压力提升，用作替代不方便在此实施的机械刚性墩实作业。

水锤组件包括折弯段、折流板、快抽盒、快抽杆、限位球、回退弹簧、活塞、弹性隘口，

折弯段倾斜设置，折弯段连接下水管侧壁，折弯段另一端还连接回水管底端，折流板转动安装在折弯段靠近下水管的端部，折流板倒下后遮挡下水管过流通道，折流板竖起后遮挡折弯段端部过流通道，快抽盒设置在折弯段的外壁上，快抽盒内滑动安装快抽杆，快抽杆一端还插入折弯段内，快抽杆端部与折流板表面通过一连杆铰接，快抽杆穿过折弯段管壁的位置设置密封圈，快抽杆另一端连接回退弹簧，回退弹簧与活塞端面固定，

活塞滑动安装在快抽盒内，活塞将快抽盒内空间分隔为不连通的两部分，一部分为远离快抽杆的水压腔，一部分为大气腔，水压腔背面通过单管连接到折弯段上引入水压，大气腔连接外界大气，

快抽杆上设置限位球，弹性隘口设置在大气腔内壁上，限位球直径大于弹性隘口内切圆直径。

在水循环蓄能过程中，折流板为躺下姿态，快抽杆处于低位，水流不断增速，折弯段内水静压不断下降，活塞两侧受到越来越大的压差而进行远离折流板的运动，期间回退弹簧不断被拉长，快抽杆则由于其上的限位球被弹性隘口阻挡而无法运动，直至回退弹簧上积蓄足以让限位球克服弹性隘口的力，之后，限位球挤开弹性隘口，快抽杆快速收回，牵引折流板快速从躺下姿态切换到竖直姿态而遮挡折弯段，下水管内水流向前流动的惯性在下水管的底端产生水锤，墩实该处混凝土浆料，因为混凝土浆料与水成分差异较大且密度也显著大于水，所以，不用担心水会钻入混凝土浆料内，水只作为在定点局部施加作用力的媒介。

回水管与水箱连接的末端设置反向泵水的水泵。

反向水泵在折流板复位时开机，用作在折弯段内形成水压，促使活塞回归低位，对应折流板躺下姿态。

折弯段具有文丘里管结构，水压腔连接文丘里管结构收缩喉部。

折弯段具有收缩的喉部，增加水流流速增加压力降低的作用，在活塞处构造更大的两侧压差，选用更硬的回退弹簧以及弹性隘口，可以积蓄更多的弹性势能，快抽杆在动作快退动作发生时更快，折流板也更快地切换姿态，水锤作用提升。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过多个搅拌轮进行浆料混合，不同的搅拌轮转向促进物料剪切作用增加混合效果，搅拌电机不需要进行额外的运动控制即实现多重搅拌作用；墩实组件在定点位置进行局部施压，压力值高且只在局部产生，短时间释放掉，不传递到远处影响装置结构件强度，水锤作用的发生时刻以水流流速决定，水流流速流量决定水锤作用压力提升量的大小，不需要单独额外设置电控结构，此外，水流流速的提升也为水锤组件内部件积蓄状态改变的能量，在能量足够后快速释放以便切换折流板姿态以引发水锤。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明使用位置注浆过程示意图；

图2是本发明注浆组件、泵车外形结构示意图；

图3是本发明罐体内主副搅拌轮分布的俯视示意图；

图4是本发明主副搅拌轮及传动结构的结构示意图；

图5是本发明墩实组件的外形结构示意图；

图6是图1中的视图A；

图7是图6中的视图B；

图中：1、注浆组件；11、罐体；12、支腿；13、移动轮；14、搅拌电机；15、主搅拌轮；16、公转支架；17、副搅拌轮；18、内齿圈、2、泵车；3、墩实组件；31、水箱；32、主泵；33、下水管；34、回水管；35、水锤组件；351、折弯段；352、折流板；353、快抽盒；3531、水压腔；3532、大气腔；354、快抽杆；355、限位球；356、回退弹簧；357、活塞；358、弹性隘口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，灌浆装置包括注浆组件1、墩实组件3，注浆组件1朝帷幕灌浆层分批注入混凝土浆料，墩实组件3在每阶段注浆完毕后在液面位置施加局部压实力。

如图1所示，混凝土原料在注浆组件1处搅拌充分，然后注入待灌浆的开孔中，开孔位置浆料注入后，墩实组件3通过施加压力让浆料充分压入孔槽中，防止流动不畅，后续凝固干燥过程有缝隙。

注浆组件1包括罐体11、搅拌电机14、主搅拌轮15、副搅拌轮17，罐体11顶部侧方开设斗形进料口，罐体11顶部设置搅拌电机14，搅拌电机14向下朝罐体11内设置主搅拌轮15，副搅拌轮17与主搅拌轮15传动连接且轴线平行，副搅拌轮17自转方向与主搅拌轮15自转方向相逆。

如图2~4所示，罐体11内是浆料混合搅拌的空间，副搅拌轮17环绕在主搅拌轮15周围，主搅拌轮15从俯视上进行的自转方向与副搅拌轮17的自转相反，搅拌涉及更大区域的同时，让物料的折流剪切作用增强，增加混合效果。

注浆组件1还包括公转支架16、内齿圈18，公转支架16与主搅拌轮15固定，公转支架16径向外缘与副搅拌轮17转动连接，内齿圈18设置在罐体11内壁上，副搅拌轮17上端带有外齿轮并与内齿圈18相啮合。

如图3、4所示，副搅拌轮17因为是转动安装在公转支架16上，而公转支架16则是需要跟随主搅拌轮15转动，所以，副搅拌轮17的转轴会跟随公转支架16进行绕主搅拌轮15的同向公转，而又由于其顶部与内齿圈18啮合，内齿圈18是静止件，所以，副搅拌轮17的自转方向与其公转方向相反，以此实现主副搅拌轮的相逆搅拌动作。

注浆组件1还包括支腿12、移动轮13，支腿12和移动轮13均安装在罐体11的侧壁上，支腿12具有竖直伸缩结构。

如图2所示，支腿12可以通过千斤顶的方式在确定位置处为罐体11提供可靠支撑，在注浆组件1内部排空后，收起支腿12通过移动轮13转移位置。

灌浆装置还包括泵车2，泵车2连接注浆组件1出料口并将浆料增压输送。

泵车2可以增加注浆组件1的浆料输送范围，在一定距离内例如十几二十米，不需要转移罐体11即可将搅拌充分的浆料输送到待灌浆的位置。

墩实组件3包括水箱31、主泵32、下水管33、回水管34、水锤组件35，水箱31为封闭结构，主泵32设置在水箱31上，主泵32进口连接水箱31，主泵32出口连接下水管33，下水管33另一端竖直并在端部开口，回水管34一端通过水锤组件35连接到下水管33底部侧壁，回水管34另一端连接水箱31，水锤组件35在下水管33末端构建间歇水锤作用。

如图1、5所示，下水管33的末端在每阶段注浆完毕后插入到浆料液位处，浆料液面处于封闭状态，然后水箱31-主泵32-下水管33-回水管34-水箱31进行水循环，水流速度在管道内不断提升，提升到一定程度后，通过水锤组件35突然切断下水管33和回水管34的连接，下水管33内水流惯性动能在下水管33末端局部释放，在该处浆料位置实现压力较大幅度的提升，让浆料充分排挤周围岩土，保证注浆密实，防止流动不畅导致的局部缝隙，水锤作用可以在单点实现几倍于主泵32出水压力的压力提升，用作替代不方便在此实施的机械刚性墩实作业。下水管33以及回水管34可以进行提拉改变高度位置，在每个注浆阶段均进行定点水锤作用。

水锤组件35包括折弯段351、折流板352、快抽盒353、快抽杆354、限位球355、回退弹簧356、活塞357、弹性隘口358，

折弯段351倾斜设置，折弯段351连接下水管33侧壁，折弯段351另一端还连接回水管34底端，折流板352转动安装在折弯段351靠近下水管33的端部，折流板352倒下后遮挡下水管33过流通道，折流板352竖起后遮挡折弯段351端部过流通道，快抽盒353设置在折弯段351的外壁上，快抽盒353内滑动安装快抽杆354，快抽杆354一端还插入折弯段351内，快抽杆354端部与折流板352表面通过一连杆铰接，快抽杆354穿过折弯段351管壁的位置设置密封圈，快抽杆354另一端连接回退弹簧356，回退弹簧356与活塞357端面固定，

活塞357滑动安装在快抽盒353内，活塞357将快抽盒353内空间分隔为不连通的两部分，一部分为远离快抽杆354的水压腔3531，一部分为大气腔3532，水压腔3531背面通过单管连接到折弯段351上引入水压，大气腔3532连接外界大气，

快抽杆354上设置限位球355，弹性隘口358设置在大气腔3532内壁上，限位球355直径大于弹性隘口358内切圆直径。

如图1、5~7所示，在水循环蓄能过程中，折流板352为躺下姿态，快抽杆354处于低位，水流不断增速，折弯段351内水静压不断下降，活塞357两侧受到越来越大的压差而进行远离折流板352的运动，期间回退弹簧356不断被拉长，快抽杆354则由于其上的限位球355被弹性隘口358阻挡而无法运动，直至回退弹簧356上积蓄足以让限位球355克服弹性隘口358的力，之后，限位球355挤开弹性隘口358，快抽杆354快速收回，牵引折流板352快速从躺下姿态切换到竖直姿态而遮挡折弯段351，下水管33内水流向前流动的惯性在下水管33的底端产生水锤，墩实该处混凝土浆料，因为混凝土浆料与水成分差异较大且密度也显著大于水，所以，不用担心水会钻入混凝土浆料内，水只作为在定点局部施加作用力的媒介。

回水管34与水箱31连接的末端设置反向泵水的水泵。

反向水泵在折流板352复位时开机，用作在折弯段351内形成水压，促使活塞357回归低位，对应折流板352躺下姿态。

折弯段351具有文丘里管结构，水压腔3531连接文丘里管结构收缩喉部。

如图6、7所示，折弯段351具有收缩的喉部，增加水流流速增加压力降低的作用，在活塞357处构造更大的两侧压差，选用更硬的回退弹簧356以及弹性隘口358，可以积蓄更多的弹性势能，快抽杆354在动作快退动作发生时更快，折流板352也更快地切换姿态，水锤作用提升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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，或者对其中部分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 (5)

1.一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，其特征在于：所述灌浆装置包括注浆组件（1）、墩实组件（3），所述注浆组件（1）朝帷幕灌浆层分批注入混凝土浆料，所述墩实组件（3）在每阶段注浆完毕后在液面位置施加局部压实力；

所述墩实组件（3）包括水箱（31）、主泵（32）、下水管（33）、回水管（34）、水锤组件（35），所述水箱（31）为封闭结构，所述主泵（32）设置在水箱（31）上，主泵（32）进口连接水箱（31），主泵（32）出口连接下水管（33），下水管（33）另一端竖直并在端部开口，所述回水管（34）一端通过水锤组件（35）连接到下水管（33）底部侧壁，回水管（34）另一端连接水箱（31），所述水锤组件（35）在下水管（33）末端构建间歇水锤作用；

所述水锤组件（35）包括折弯段（351）、折流板（352）、快抽盒（353）、快抽杆（354）、限位球（355）、回退弹簧（356）、活塞（357）、弹性隘口（358），

所述折弯段（351）倾斜设置，折弯段（351）连接下水管（33）侧壁，折弯段（351）另一端还连接回水管（34）底端，所述折流板（352）转动安装在折弯段（351）靠近下水管（33）的端部，折流板（352）倒下后遮挡下水管（33）过流通道，折流板（352）竖起后遮挡折弯段（351）端部过流通道，所述快抽盒（353）设置在折弯段（351）的外壁上，快抽盒（353）内滑动安装快抽杆（354），所述快抽杆（354）一端还插入折弯段（351）内，快抽杆（354）端部与折流板（352）表面通过一连杆铰接，快抽杆（354）穿过折弯段（351）管壁的位置设置密封圈，快抽杆（354）另一端连接回退弹簧（356），所述回退弹簧（356）与活塞（357）端面固定，

所述活塞（357）滑动安装在快抽盒（353）内，活塞（357）将快抽盒（353）内空间分隔为不连通的两部分，一部分为远离快抽杆（354）的水压腔（3531），一部分为大气腔（3532），所述水压腔（3531）背面通过单管连接到折弯段（351）上引入水压，所述大气腔（3532）连接外界大气，

所述快抽杆（354）上设置限位球（355），所述弹性隘口（358）设置在大气腔（3532）内壁上，所述限位球（355）直径大于弹性隘口（358）内切圆直径；

所述回水管（34）与水箱（31）连接的末端设置反向泵水的水泵；

所述折弯段（351）具有文丘里管结构，所述水压腔（3531）连接文丘里管结构收缩喉部。

2.根据权利要求1所述的一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，其特征在于：所述注浆组件（1）包括罐体（11）、搅拌电机（14）、主搅拌轮（15）、副搅拌轮（17），所述罐体（11）顶部侧方开设斗形进料口，罐体（11）顶部设置搅拌电机（14），所述搅拌电机（14）向下朝罐体（11）内设置主搅拌轮（15），所述副搅拌轮（17）与主搅拌轮（15）传动连接且轴线平行，副搅拌轮（17）自转方向与主搅拌轮（15）自转方向相逆。

3.根据权利要求2所述的一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，其特征在于：所述注浆组件（1）还包括公转支架（16）、内齿圈（18），所述公转支架（16）与主搅拌轮（15）固定，公转支架（16）径向外缘与副搅拌轮（17）转动连接，所述内齿圈（18）设置在罐体（11）内壁上，所述副搅拌轮（17）上端带有外齿轮并与内齿圈（18）相啮合。

4.根据权利要求2所述的一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，其特征在于：所述注浆组件（1）还包括支腿（12）、移动轮（13），所述支腿（12）和移动轮（13）均安装在罐体（11）的侧壁上，支腿（12）具有竖直伸缩结构。

5.根据权利要求2所述的一种具有自动压实功能的水利防护坝灌浆装置，其特征在于：所述灌浆装置还包括泵车（2），所述泵车（2）连接注浆组件（1）出料口并将浆料增压输送。