一種用于混凝土面層施工的一體化設備的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種用于混凝土面層施工的一體化設備，包括矩形的主骨架、攤鋪系統、壓平振搗系統和磨光切縫系統；主骨架四角設有支腿，支腿下端設有行走系統；主骨架上從前至后依次設有第一橫梁、第二橫梁、第三橫梁和第四橫梁；攤鋪系統包括吊裝在第一橫梁上的正向鉸刀和吊裝在第二橫梁上的反向鉸刀；壓平振搗系統包括吊裝在第三橫梁上的整平筒，及設置在整平筒內部的激振器；磨光切縫系統包括吊裝在第四橫梁上的用于替換安裝磨光盤和切縫機的運行軌道。本發明構造簡單、運行安全可靠，能夠實現混凝土的攤鋪、壓平、振搗、磨光、切縫一次性澆筑成型，大大減少了作業人員、物資及設備的投入，提高了生成效率，降低了施工成本。
【專利說明】
一種用于混凝土面層施工的一體化設備
技術領域
[0001]本發明涉及混凝土施工技術領域，具體為一種用于混凝土面層施工的一體化設備。
【背景技術】
[0002]水利工程、公路工程、市政工程、鐵路工程中混凝土面層施工技術在國內外有很多先進的應用技術和機械設備，其中根據現有機械運行情況進行分析:目前所見到的混凝土面層施工設備結構復雜、體型較大、加工制作投入成本高，只適用于單一施工工序進行使用，無法滿足大面積混凝土面層施工;根據現場人力資源的投入情況進行分析:在傳統大面積混凝土面層施工過程中，為保證混凝土澆筑質量及施工進度，需投入大量的人工作業，進行混凝土人工澆筑、人工振搗、人工磨光及人工切縫等工作，雖然各個工序都有相應的機械設備，但在混凝土面層大面積施工時業生產率極為低，大大增加了施工成本，同時質量安全過程控制無法得到保障。
【發明內容】
[0003]針對上述問題本發明的目的在于提供一種能夠加快施工進度、提高生產效率、降低施工成本并大大減少施工人員投入的用于混凝土面層施工的一體化設備。技術方案如下:
一種用于混凝土面層施工的一體化設備，包括矩形的主骨架、攤鋪系統、壓平振搗系統和磨光切縫系統;主骨架四角設有支腿，支腿下端設有行走系統;主骨架上從前至后依次設有第一橫梁、第二橫梁、第三橫梁和第四橫梁;攤鋪系統包括吊裝在第一橫梁上的正向鉸刀和吊裝在第二橫梁上的反向鉸刀；壓平振搗系統包括吊裝在第三橫梁上的整平筒，及設置在整平筒內部的激振器;磨光切縫系統包括吊裝在第四橫梁上的用于替換安裝磨光盤和切縫機的運行軌道。
[0004]進一步的，所述正向鉸刀、反向鉸刀、整平筒和運行軌道均設置成相互獨立且交錯重疊的左右兩組。
[0005]更進一步的，所述正向鉸刀設置在正向鉸刀轉軸上，正向鉸刀轉軸通過第一吊桿連接到第一橫梁;所述反向鉸刀設置在反向鉸刀轉軸上，反向鉸刀轉軸通過第二吊桿連接到第二橫梁;第一吊桿和第二吊桿上還設有用于調節鉸刀高度和角度的自動控制螺栓。
[0006]更進一步的，所述整平筒設置在整平筒轉軸上，整平筒轉軸通過第三吊桿連接到第三橫梁，第三吊桿上還設有用于調節整平筒高度和角度的自動控制螺栓。
[0007]更進一步的，所述磨光切縫系統還包括多個在運行軌道上運行的三角支架，三角支架底部通過卡座安裝磨光盤或切縫機;所述運行軌道通過第四吊桿連接到第四橫梁，第四吊桿上還設有用于調節運行軌道高度和角度的自動控制螺栓。
[0008]更進一步的，所述行走系統為橡膠輪胎或軌鏈式行走裝置。
[0009]更進一步的，還包括控制系統，所述攤鋪系統、壓平振搗系統、磨光切縫系統和行走系統均連接到控制系統。
[0010]更進一步的，所述支腿上還設有電機和可調式液壓油缸;主骨架上還設有自動補償水平儀;正向鉸刀、反向鉸刀、整平筒和運行軌道上均設有電子角度儀和傳感器，自動補償水平儀、電子角度儀和傳感器都連接到控制系統。
[0011]本發明的有益效果是:本發明構造簡單、運行安全可靠，能夠實現混凝土的攤鋪、壓平、振搗、磨光、切縫一次性澆筑成型，不僅大大減少了作業人員、物資及設備的投入，又提高了生成效率，加快了施工進度，降低了施工成本，同時可保證混凝土施工的質量要求；且便于施工現場數據的采集，有利于信息化管理，方便后期對施工質量的檢查及驗收。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明用于混凝土面層施工的一體化設備俯視結構示意圖。
[0013]圖2為圖1中A-A和B-B處的#lj面不意圖。
[0014]圖3為圖1中C-C和D-D處的剖面示意圖。
[0015]圖4為圖1中E-E和F-F處的剖面示意圖。
[0016]圖5為圖1中G-G和H-H處的剖面示意圖。
[0017]圖中:1-主骨架；11-第一橫梁；12-第二橫梁；13-第三橫梁；14-第四橫梁;2_支腿；21-電機;22-可調式液壓油缸;3-行走系統;41-正向鉸刀;42-反向鉸刀;43-反向鉸刀轉軸；44-正向鉸刀轉軸;5-壓平振搗系統;51-整平筒;52-激振器;53-整平筒轉軸;6-磨光切縫系統;61-運行軌道;62-三角支架;63-卡座;64-磨光盤;71-第一吊桿;72-第二吊桿;73-第三吊桿;74-第四吊桿;8-擋料模板;9-混凝土; I O-地面。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。如圖1-5所示，一種用于混凝土面層施工的一體化設備，包括矩形的主骨架1、攤鋪系統、壓平振搗系統5和磨光切縫系統6;主骨架I四角設有支腿2，支腿2下端設有行走系統3;主骨架I上從前至后依次設有第一橫梁11、第二橫梁12、第三橫梁13和第四橫梁14;攤鋪系統包括吊裝在第一橫梁11上的正向鉸刀41和吊裝在第二橫梁12上的反向鉸刀42;壓平振搗系統5包括吊裝在第三橫梁13上的整平筒51，及設置在整平筒51內部的激振器52;磨光切縫系統6包括吊裝在第四橫梁14上的用于替換安裝磨光盤64和切縫機的運行軌道61。
[0019]為了適應各類工程面層混凝土施工，本實施例的正向鉸刀41、反向鉸刀42、整平筒51和運行軌道61均設置成相互獨立且交錯重疊的左右兩組。
[0020]上述正向鉸刀41設置在正向鉸刀轉軸44上，正向鉸刀轉軸44通過第一吊桿71連接到第一橫梁11;所述反向鉸刀42設置在反向鉸刀轉軸43上，反向鉸刀轉軸43通過第二吊桿72連接到第二橫梁12;第一吊桿71和第二吊桿72上還設有用于調節鉸刀高度和角度的自動控制螺栓。為了使設備適用于各類工程面層混凝土施工，在攤鋪混凝土時，能攤鋪均勻，故將鉸刀左右單獨分開設置。
[0021]上述整平筒51設置在整平筒轉軸53上，整平筒轉軸53通過第三吊桿73連接到第三橫梁13，第三吊桿73上還設有用于調節整平筒51高度和角度的自動控制螺栓。為了使該設備在壓平混凝土時，不留死角，并能適應各類工程面層混凝土施工，將整平筒左右分開設置，用來初步壓平混凝土，并在整平筒內部安裝激振器，在整平筒壓平混凝土時，同時振搗混凝土，達到提漿、振搗混凝土，使混凝土密實。
[0022]上述磨光切縫系統還包括多個在運行軌道61上運行的三角支架62，三角支架62底部通過卡座63安裝磨光盤64或切縫機;所述運行軌道61通過第四吊桿74連接到第四橫梁14，第四吊桿74上還設有用于調節運行軌道61高度和角度的自動控制螺栓。為了使磨光時，不留死角，磨光系統采用軌道式左右分開設置。其中磨光盤64和切縫機可利用卡座63進行互換使用。
[0023]本實施例的行走系統采用橡膠輪胎或軌鏈式行走裝置。在平面上，為保證該設備行走方便，不對原混凝土進行破壞，行走系統可采用橡膠輪胎;在斜面上，可采用軌鏈式行走裝置，以保證足夠的摩擦力。動力裝置主要是由柴油發動機提供動能，經過一系列的動力傳遞，最后傳到行走裝置及整個機械布置的過程。上述支腿2上還設有電機21和可調式液壓油缸22;主骨架I和吊桿全部由鋼結構拼裝組成，鋼結構收尾采用螺栓連接，主骨架I支腿2上安裝的可調液壓油缸22用來控制主骨架I的高度。其中，液壓系統是由動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油組成，液壓系統分為總液壓油栗、變量栗、分配閥及各個可調式分液壓油栗組成，通過計算機程序控制總液壓油栗、變量栗、分配閥及各個可調式分液壓油栗進行運轉，通過主骨架支撐架體連接的可調式分液壓油栗來控制主骨架的高度，并調整兩端在同一高度等工作任務。本實施例采用柴油發動機為設備提供動力，使設備行走，同時為設備的總電機和設置在支腿2上的電機21提供電能，通過總電機來控制電機21，確保設備各個裝置進行正常運行。
[0024]本實施例的設備還包括控制系統，上述攤鋪系統、壓平振搗系統5、磨光切縫系統6和行走系統均連接到控制系統。通過控制系統控制各系統的施工步驟。
[0025]主骨架I上還設有自動補償水平儀;正向鉸刀41、反向鉸刀42、整平筒51和運行軌道61上均設有電子角度儀和傳感器。自動補償水平儀、電子角度儀和傳感器將采集到的監測數據通過數據通訊機發送到操作室中的數據接收處理器及數據輸送機，在計算機上進行分析、記錄歸檔。自動補償水平儀、電子角度儀和傳感器都連接到控制系統，為控制系統發出的控制指令提供數據支持。
[0026]本實施例設備的的自動化控制系統須滿足對現場設備狀態的檢測、各個裝置的控制及生產過程管理的顯示、數據的收集、處理及數據通訊，為實現此目的，自動化控制系統應由四部分組成，即計算機控制系統、顯示監控系統、數據監控系統和執行系統，即各系統的控制原理為:
按照設計圖紙要求、設備運行及生產過程中達到各個指標等等，通過計算機編程專業人員按此自動化控制系統的目的進行編制計算機控制系統程序，在施工過程中，通過在計算機程序中輸入設計圖紙數據參數，可利用計算機對設備及各個裝置的運行及施工生產的全過程進行實時控制，并能按照設計圖紙要求進行施工現場設備全自動化控制管理，并將施工過程中檢測的各個數據進行記錄，并保存，便于后期對面層混凝土質量的檢查、驗收。
[0027]本實施例設備的施工工藝采用CRT畫面顯示，主畫面和各分系統畫面能動態顯示各個設備施工過程的運行情況(運行、停止、故障等)和工藝數據，有文字顯示操作，并能反映出操作的結果及顯示發生故障的部位和時間等功能，重要的數據(如鉸刀、整平筒和磨光機角度，混凝土澆筑的振搗的頻率，主骨架高度及故障發生的位置和時間等)，應有專門的數據顯示，主要裝置運行的情況采用燈光指示，設置報警，并在骨架上安裝小型攝像頭，隨時觀察設備的運行情況，可任意調控觀察各個CRT畫面。
[0028]本實施例設備的數據監控系統是利用安裝在主骨架的自動補償水平儀和正反鉸刀、整平筒及磨光系統軌道上的電子角度儀及傳感裝置進行各施工工藝數據檢測收集，將收集的數據傳送至計算機，計算機利用輸入在計算機程序數據進行判別，并發出指令。其運行按照混凝土面層施工工藝進行，當進入每一道工序時，操作者可通過鍵盤輸入啟停命令，該工序的監控裝置和執行裝置進行單獨運行，單獨控制，也可同時循環運行，CRT畫面顯示該工序施工的部位和監測的數據。
[0029]利用柴油發電機驅動自動化設備運行至施工現場時，利用安裝在主骨架的自動補償水平儀配合可調式液壓油缸進行控制主骨架兩端保持水平，按照設計圖紙尺寸調整正反鉸刀、整平筒和磨光(切割)軌道的角度及離地面的高度，確保混凝土的橫坡及混凝土的澆筑厚度。
[0030]當自動化設備調整安裝到位，混凝土罐車將混凝土倒入施工區域后，操作者通過鍵盤輸入啟停命令，在自動化設備向前勻速運行的同時，其他裝置也同時開始運行，正反鉸刀在施工過程中，可按照鉸刀設置角度初步對混凝土進行攤鋪，混凝土攤鋪完成后，通過整平筒對混凝土進行壓平，并利用安裝在整平筒內的激振器進行振搗混凝土，達到對混凝土振搗、提漿的效果，確保混凝土澆筑質量，壓平、振搗完成后，利用磨光機安裝軌道來回運行再次壓光、磨平，對混凝土表面進行收光，自動化設備將繼續向前行走，繼續進行混凝土面層施工，當前期施工完成的混凝土達到初凝狀態時，通過三角卡座將磨光盤換成切割機，安裝設計圖紙要求，設置固定三角支架的尺寸，進行切割混凝土施工橫縱縫。
[0031]在上述施工過程中，各個工序施工時，通過利用安裝在正反鉸刀、整平筒、磨光(切縫)裝置的傳感器進行收集數據，并將顯示在CRT畫面上(如:鉸刀、整平筒和磨光機角度，混凝土澆筑的振搗的頻率，主骨架高度及故障發生的位置和時間等)，操作者將實時觀察控制各個裝置的運行狀況，并通過計算機可將施工過程中收集的各種數據進行保存、歸檔，便于在后期混凝土質量檢查、驗收;若在施工過程中設備出現故障，CRT畫面上將顯示出現故障的位置，并發出報警、指示燈發亮，操作者可通過對講機安排作業人員進行及時解決，直到調整符合計算機程序設置的誤差范圍之內，方可繼續進行施工完成混凝土面層施工任務。
[0032]在施工前期，待橋梁梁面、渠道底部及廠平土體施工完成后，首先通過設計圖紙進行確定施工參數，待施工參數確定后，方可采用本實施例的設備進行大面積施工，具體的施工過程分以下幾個步驟實施:
第一步:檢查設備自動化控制系統運行程序是否運行正常，并將確定的各工序的施工參數輸入自動化控制計算機程序中，確保導入數據無誤；
第二步:采用人工或吊車將本設備鋼構骨架及各個子裝置運至施工現場，人工開始進行拼裝，拼裝完成后，先進行初步調整鋼構骨架及各個系統裝置；
第三步:人工將自動化設備鋼構骨架及各個系統裝置進行二次精調，精調完成后，打開開啟按鈕，啟動柴油發動機進行發電，并驅動動設備運行，開始準備施工；
第四步:本實施的施工一體化設備運行至初始施工位置后，操作者根據CRT畫面顯示的數據，通過安裝在主骨架上的自動補償儀配合可調式液壓油缸進行調整骨架高度，確保左右兩端主骨架保持同一水平位置； 第五步:當主骨架調整到位，操作者通過鍵盤輸入正反鉸刀、整平筒和磨光(振搗)精調啟停命令后，CRT畫面將顯示初始的坡度和距離地面的高度，計算機將通過自動控制程序中設置的參數，進行調整正反鉸刀、整平筒和磨光(振搗)的角度，若出現底部支撐裝置，無法進行調整時，CRT畫面將顯示出現故障的位置，并發出報警、指示燈發亮，操作者可通過對講機安排作業人員進行處理，直至調整到計算機自動控制程序的誤差范圍內，方可進行下一工序施工，從而達到了設備精調的效果；
第六步:設備二次精調完成前，罐車提前將混凝土運至施工現場，待設備二次精調完成后，罐車將混凝土卸入施工區域后，操作者通過鍵盤輸入設備啟停命令，在自動化設備向前勻速運行的同時，其他裝置也同時開始運行，正反鉸刀在施工過程中，可按照鉸刀設置角度初步對混凝土進行攤鋪；
第七步:混凝土攤鋪完成后，通過整平筒對混凝土進行初步壓平，并利用安裝在整平筒內的激振器進行振搗混凝土，達到對混凝土振搗、提漿的效果，確保混凝土澆筑質量；
第八步:整平筒初步壓平、振搗完成后，利用磨光機通過軌道來回運行再次壓光、磨平，對混凝土表面進行收光，確保混凝土表面光滑、平整；
第九步:自動化設備將繼續向前行走，繼續進行混凝土面層施工，當前期施工完成的混凝土達到初凝狀態時，通過三角卡座將磨光盤換成切割機，按照設計圖紙要求，設置固定三角支架的尺寸，進行切割混凝土施工橫縱縫；
在上述施工過程中，各個工序施工時，通過利用安裝在正反鉸刀、整平筒、磨光(切縫)裝置的傳感器進行收集數據，并將顯示在CRT畫面上(如鉸刀、整平筒和磨光機角度，混凝土澆筑的振搗的頻率，主骨架高度及故障發生的位置和時間等)，操作者將實時觀察控制各個裝置的運行狀況，并通過計算機可將施工過程中收集的各種數據進行保存、歸檔，便于在后期混凝土質量檢查、驗收。
[0033]該設備適用于水利工程、公路工程、市政工程、鐵路工程中大面積混凝土面層自動化機械施工，并能有效的達到自動化技術控制面層混凝土澆筑、振搗、壓平、磨光及切縫融為一體的自動化設備，有效的達到一次性澆筑成型的效果，通過發明該自動化設備，不僅解決了傳統施工工藝的弊端及缺點，更加實現了施工過程信息化管理，既有效的達到了施工現場收集數據與施工過程實驗檢測數據的復核，又便于在后期對混凝土質量的檢查與驗收工作;該設備構造簡單、運行安全可靠、施工方便，既保證了施工質量安全要求，又有效的提高工作效率，加快施工進度，降低施工成本。
【主權項】
1.一種用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，包括矩形的主骨架(I)、攤鋪系統、壓平振搗系統(5)和磨光切縫系統(6);主骨架(I)四角設有支腿(2)，支腿(2)下端設有行走系統(3);主骨架(I)上從前至后依次設有第一橫梁(11)、第二橫梁(12)、第三橫梁(13)和第四橫梁(14);攤鋪系統包括吊裝在第一橫梁(11)上的正向鉸刀(41)和吊裝在第二橫梁(12)上的反向鉸刀(42);壓平振搗系統(5)包括吊裝在第三橫梁(13)上的整平筒(51)，及設置在整平筒(51)內部的激振器(52);磨光切縫系統(6)包括吊裝在第四橫梁(14)上的用于替換安裝磨光盤(64)和切縫機的運行軌道(61)。2.根據權利要求1所述的用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，所述正向鉸刀(41)、反向鉸刀(42)、整平筒(51)和運行軌道(61)均設置成相互獨立且交錯重疊的左右兩組。3.根據權利要求1所述的用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，所述正向鉸刀(41)設置在正向鉸刀轉軸(44)上，正向鉸刀轉軸(44)通過第一吊桿(71)連接到第一橫梁(11);所述反向鉸刀(42)設置在反向鉸刀轉軸(43)上，反向鉸刀轉軸(43)通過第二吊桿(72)連接到第二橫梁(12);第一吊桿(71)和第二吊桿(72)上還設有用于調節鉸刀高度和角度的自動控制螺栓。4.根據權利要求1所述的用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，所述整平筒(51)設置在整平筒轉軸(53)上，整平筒轉軸(53)通過第三吊桿(73)連接到第三橫梁(13)，第三吊桿(73)上還設有用于調節整平筒(51)高度和角度的自動控制螺栓。5.根據權利要求1所述的用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，所述磨光切縫系統還包括多個在運行軌道(61)上運行的三角支架(62)，三角支架(62)底部通過卡座(63)安裝磨光盤(64)或切縫機；所述運行軌道(61)通過第四吊桿(74)連接到第四橫梁(14)，第四吊桿(74)上還設有用于調節運行軌道(61)高度和角度的自動控制螺栓。6.根據權利要求1所述的用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，所述行走系統采用橡膠輪胎或軌鏈式行走裝置。7.根據權利要求1所述的用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，還包括控制系統，所述攤鋪系統、壓平振搗系統(5)、磨光切縫系統(6)和行走系統均連接到控制系統。8.根據權利要求7所述的用于混凝土面層施工的一體化設備，其特征在于，所述支腿(2)上還設有電機(21)和可調式液壓油缸(22);主骨架(I)上還設有自動補償水平儀;正向鉸刀(41)、反向鉸刀(42)、整平筒(51)和運行軌道(61)上均設有電子角度儀和傳感器；自動補償水平儀、電子角度儀和傳感器都連接到控制系統。
【文檔編號】E01C19/00GK105937240SQ201610451624
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】段景朝, 曹國義, 王亞斌, 趙云飛, 劉震中, 梁濤, 張立新, 羅紅杰
【申請人】中國水利水電第五工程局有限公司