專利名稱：防滲止水墻成槽機及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程機械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于江河湖泊的提防、圍堰、水利工程壩址、城市地下鐵的防滲止水、污水處理場的防污滲漏以及用于構(gòu)筑成等厚度均質(zhì)防滲止水墻的施工機械。
背景技術(shù)：
江河湖泊提防、圍堰、水利工程壩址的防滲止水等成墻施工，目前多采用的施工方法是機械式或液壓式抓斗，單軸或多軸全螺旋鉆孔機在地下筑成防滲止水墻。機械式或液壓式抓斗施工工藝首先是在地面下左右各開挖一個槽，然后再在其中間開挖一個槽，隨后澆注水泥漿筑成防滲止水墻，這種施工工藝的缺點是施工效率低，成槽質(zhì)量差。特別是由于施工工藝的繁瑣，所筑成的槽體由于相互搭接不善而造成成槽后的槽體漏水。單軸或多軸長螺旋鉆孔機的施工工藝是在地下以各自形成的孔相互咬合，形成俗稱的“糖糊狀的槽體”。此種施工方法由于不是連續(xù)施工，而造成成槽后的墻體在地下“分叉”不搭接，特別是當(dāng)槽深超過20米的深度以后，此種現(xiàn)象尤為突出，不但達不到防滲止水的目的，而且會造成大量的漏水現(xiàn)象。近年來國內(nèi)外研發(fā)成功雙輪成槽機和深層攪拌成槽機。雖然在施工深度上可超越 60米以上，但并未完全解決上述施工中出現(xiàn)的問題。特別是施工機械本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，目前在國內(nèi)較難于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述傳統(tǒng)的施工工藝及成槽機所存在的問題，提供一種防滲止水墻成槽機。它完全解決了傳統(tǒng)施工工藝及成槽機存在的問題，有效地構(gòu)筑成等厚度均質(zhì)的防滲止水墻體。防滲止水墻成槽機由自行行走專用底盤、門架、支撐箱體裝置、工作裝置、液壓系統(tǒng)、動力設(shè)備、電氣裝置及控制系統(tǒng)等組成，其中，工作裝置由動力頭裝置、頭部箱體、導(dǎo)輪裝置、多節(jié)可互換的切削箱體及圍繞動力頭裝置的鏈輪、導(dǎo)輪裝置的惰動輪及多節(jié)切削箱體的呈環(huán)狀封閉式鏈軌節(jié)和安裝在鏈軌節(jié)上的切削刀具等構(gòu)成；工作裝置通過動力頭裝置上的導(dǎo)向槽與支撐箱體裝置上的導(dǎo)向桿相嚙合，借助于提升油缸的動作，工作裝置沿導(dǎo)向桿上下滑動；支撐箱體裝置通過上部導(dǎo)軌和下部導(dǎo)軌與門架上的上滑道和下滑道相嚙合； 工作裝置、支撐箱體裝置借助于上部橫行油缸和下部橫行油缸的聯(lián)合動作，繞中心軸做擺動，并沿門架上的滑道做平行移動。在成槽機施工時，將工作裝置插入地中，借助于安裝在驅(qū)動箱體上的液壓馬達驅(qū)動，帶動主動鏈輪、鏈軌節(jié)、切削刀具轉(zhuǎn)動。在導(dǎo)向桿擺動及專用底盤同時移動的情況下，進行防滲止水槽體的土體切削，與此同時，由頭部箱體噴射出水泥漿等混合液體與原位置的切削土混合攪拌構(gòu)筑成防滲止水墻。這是一種聯(lián)合動作的切土成槽過程，它的運動包括工作裝置與導(dǎo)向桿相對于門架的擺動及平行移動；工作裝置、導(dǎo)向桿、門架共同隨自行行走專用底盤的水平橫向移動。與此同時，由頭部箱體噴射出一定配合比的水泥漿、膨潤土等液漿，與原位置的切削土混合、攪拌，在地下構(gòu)筑成等厚度、均質(zhì)、高性能的防滲止水墻。與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明具有施工速度快、質(zhì)量好，適用范圍廣，一次性完成防滲止水墻施工的特點。
四

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為圖1的俯視圖；圖4為本發(fā)明的門架結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施例方式本發(fā)明由自行行走專用底盤1、門架2、支撐箱體裝置3、工作裝置4、液壓系統(tǒng)5、動力設(shè)備6、電氣裝置7及控制系統(tǒng)8組成，其中，工作裝置4由動力頭裝置9、頭部箱體10、導(dǎo)輪裝置11、多節(jié)可互換的切削箱體12及圍繞動力頭裝置的鏈輪13、導(dǎo)輪裝置的惰動輪14 及多節(jié)切削箱體的呈環(huán)狀封閉式鏈軌節(jié)15和安裝在鏈軌節(jié)上的切削刀具16等構(gòu)成；工作裝置4通過動力頭裝置9上的導(dǎo)向槽17與支撐箱體裝置3上的導(dǎo)向桿18相嚙合，借助于提升油缸19的動作，工作裝置4沿導(dǎo)向桿18上下滑動；工作裝置4在成槽時的動作是根據(jù)施工時的各種條件而選擇的不同切削方式，成槽機的工作裝置4安裝在導(dǎo)向桿18上，借助于升降液壓油缸19的動作在導(dǎo)向桿18上上下滑動。導(dǎo)向桿18用中心軸沈安裝在門架2 上，門架2的上橫梁34和下橫梁35上裝設(shè)有上部橫行油缸M和下部橫行油缸25。導(dǎo)向桿 18借助于上、下橫行油缸的動作而繞銷軸42左右擺動。開始切削土壤成槽時，下部橫行油缸25動作，工作裝置4上的切削刀具16以順時針的方向轉(zhuǎn)動(即向上切削)，待切削一段之后，上部橫行油缸M再動作，依此類推，交替反復(fù)擺動切削。這樣的切削方式最為安全， 而且切削效率較高，節(jié)省能源。當(dāng)切削深度(即成槽機深度)較深時，工作裝置以上下橫行油缸的聯(lián)合動作作用下，即以向上+向下+升降的方式進行切削。門架2是防滲止水成槽機中關(guān)鍵的鋼結(jié)構(gòu)件，它是由上橫梁34、下橫梁35、中間梁45、腹桿46等焊接件組成。門架 2分上、下兩個部分，成槽施工時，用螺栓連接成一體，運輸時將上、下兩部分折疊起來。門架 2的鋼結(jié)構(gòu)件是考慮了工作裝置在切削土壤、混合攪拌時的各種工況下的綜合阻力和外載荷的條件下用FEM(有限元)解析而設(shè)計制造的。工作裝置4及導(dǎo)向桿18可在門架2上平行移動。支撐箱體裝置3通過上部導(dǎo)軌20和下部導(dǎo)軌21與門架2上的上滑道22和下滑道23相嚙合；工作裝置4、支撐箱體裝置3借助于上部橫行油缸M和下部橫行油缸25的聯(lián)合動作，繞中心軸26做擺動，并沿門架2上的滑道做平行移動。所述的自行行走專用底盤 1無回轉(zhuǎn)支撐裝置，在自行行走專用底盤1上有履帶調(diào)節(jié)油缸27，行走履帶可用履帶調(diào)節(jié)油缸27調(diào)整履帶的寬度；當(dāng)成槽機在運輸狀態(tài)時，為了便于運輸，履帶可縮短到最窄尺寸為 3280毫米；成槽機施工時，為了增加整機的穩(wěn)定性，可調(diào)整到最寬位置為4030毫米。在支撐箱體裝置3上有上部導(dǎo)軌20、導(dǎo)軌蓋板28及調(diào)整油缸四，調(diào)整油缸四的一端與導(dǎo)軌蓋板 28連接；當(dāng)將支撐箱體3與門架2連接時，首先將支撐箱體3的下部導(dǎo)軌21與門架2上的下滑道23嚙合，然后將上部導(dǎo)軌20與門架2上的上滑道22嚙合，最后用調(diào)整油缸四推動導(dǎo)軌蓋板觀以調(diào)整導(dǎo)軌和滑道的嚙合間隙。所述動力頭裝置9中的驅(qū)動裝置37由液壓馬達38和主動鏈輪13構(gòu)成，液壓馬達38不需要減速機，直接與主動鏈輪13連接，主動鏈輪 13與安裝有切削刀具16的環(huán)狀鏈軌節(jié)15嚙合，進行轉(zhuǎn)動切削土壤成槽，這樣的結(jié)構(gòu)形式簡化了傳動。同時，在液壓馬達38的液壓系統(tǒng)控制回路中，采用了降低能源消耗的閉式液壓回路。所述的安裝在環(huán)狀封閉式鏈軌節(jié)9上的切削刀具16，在每一節(jié)切削箱體12上共安裝八套切削刀具16。這八套切削刀具是按照減小切削能量經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計而排列的。八套切削刀具16的每一套切削底座的寬度及焊接在底座上的切削刀頭的數(shù)量及刀頭的高度各不相同。八套切削刀具16是按切削方向而排列的，即刀具底座40由窄到寬，焊接在刀具底座40 上的切削刀頭41按由低到高排列。這樣的組合，當(dāng)工作裝置插入地中切削土壤時極大地減小了切削能量的消耗。切削刀具的切削刀頭41的形狀是根據(jù)土壤切削理論，在實驗室內(nèi)經(jīng)過大量的切削實驗，對切削刀具16的前角、后角、刃角進行反復(fù)修改而得出的最佳形狀。當(dāng)切削砂粒、粉砂、粘土等土層時，切削刀頭41的前角大約30°左右，后角10°左右，刃角為尖角約90°左右，而切削礫石等巖層時，前角大約為5°左右，后角大約為5°左右，刃角為圓角。這樣的設(shè)計同樣是為了減小切削能量，節(jié)省能源。所述的動力頭裝置9中的驅(qū)動裝置37下部的鏈軌節(jié)15的張緊油缸39與一般的油缸的不同之處是，油缸內(nèi)部裝有一部分的氣體，該氣體起到了氣墊的作用。當(dāng)液壓馬達連同主鏈輪帶動鏈軌節(jié)轉(zhuǎn)動時，無論是起動、 制動、變換旋轉(zhuǎn)方向，氣墊可以到保護液壓馬達不受沖擊的作用，這樣提高了液壓馬達的使用壽命。所述的門架2由上、下橫梁34、35、中間梁45和腹桿46用銷軸36連接構(gòu)成。門架2可以折疊，這樣的結(jié)構(gòu)便于運輸。門架2的上端用銷軸32與斜拉桿30的上端連接，門架2的下端用銷軸42與自動行走專用底盤1連接。斜拉桿30的下端用銷軸33與自動行走專用底盤1連接，斜拉桿30的下端裝有液壓油缸31，斜拉桿借助于液壓油缸31的伸縮， 可實現(xiàn)(連同支撐箱體裝置3、工作裝置4)傾斜，門架2的最大傾斜角度可達30度，以實現(xiàn)江河湖泊提防護壁工程的施工。在車體的側(cè)面和后部有司機室43和配重44。
將工作裝置4插入地中后，在液壓馬達38的驅(qū)動下，進行土壤的切削成槽。切削的方式是首先用下部橫行油缸25推動工作裝置4擺動一定角度，然后再用上部橫行油缸M 推動工作裝置4擺動一定角度，與此同時，用頭部箱體10噴射出水泥漿和膨潤土漿與原切削位置的土混合攪拌構(gòu)筑成等厚度的防滲止水墻體。
權(quán)利要求
1.一種防滲止水墻成槽機，其特征是它由自行行走專用底盤(1)、門架O)、支撐箱體裝置(3)、工作裝置G)、液壓系統(tǒng)(5)、動力設(shè)備(6)、電氣裝置(7)及控制系統(tǒng)(8)組成， 其中，工作裝置(4)由動力頭裝置(9)、頭部箱體(10)、導(dǎo)輪裝置(11)、多節(jié)可互換的切削箱體(1 及圍繞動力頭裝置的鏈輪(13)、導(dǎo)輪裝置的惰動輪(14)及多節(jié)切削箱體的呈環(huán)狀封閉式鏈軌節(jié)(15)和安裝在鏈軌節(jié)上的切削刀具(16)等構(gòu)成；工作裝置(4)通過動力頭裝置(9)上的導(dǎo)向槽(17)與支撐箱體裝置(3)上的導(dǎo)向桿(18)相嚙合，借助于提升油缸 (19)的動作，工作裝置(4)沿導(dǎo)向桿(18)上下滑動；支撐箱體裝置C3)通過上部導(dǎo)軌00) 和下部導(dǎo)軌與門架( 上的上滑道0 和下滑道相嚙合；工作裝置、支撐箱體裝置(3)借助于上部橫行油缸04)和下部橫行油缸05)的聯(lián)合動作，繞中心軸06) 做擺動，并沿門架( 上的滑道做平行移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防滲止水墻成槽機，其特征是所述的自行行走專用底盤(1) 無回轉(zhuǎn)支撐裝置，在自行行走專用底盤(1)上有履帶調(diào)節(jié)油缸07)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防滲止水墻成槽機，其特征是在支撐箱體裝置C3)上有上部導(dǎo)軌OO)、導(dǎo)軌蓋板08)及調(diào)整油缸( )，調(diào)整油缸09)的一端與導(dǎo)軌蓋板08)連接； 當(dāng)將支撐箱體⑶與門架⑵連接時，首先將支撐箱體⑶的下部導(dǎo)軌與門架⑵上的下滑道嚙合，然后將上部導(dǎo)軌00)與門架( 上的上滑道0 嚙合，最后用調(diào)整油缸09)推動導(dǎo)軌蓋板(28)以調(diào)整導(dǎo)軌和滑道的嚙合間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防滲止水墻成槽機，其特征是所述動力頭裝置(9)中的驅(qū)動裝置(37)由液壓馬達(38)和主動鏈輪(1 構(gòu)成，液壓馬達(38)直接與主動鏈輪(13) 連接，主動鏈輪(13)與安裝有切削刀具(16)的環(huán)狀鏈軌節(jié)(15)嚙合，同時，在液壓馬達 (38)的液壓系統(tǒng)控制回路中，采用了閉式液壓回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的防滲止水墻成槽機，其特征是所述的安裝在環(huán)狀封閉式鏈軌節(jié)(15)上的切削刀具(16)，在每一節(jié)切削箱體(12)上共安裝八套切削刀具(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的防滲止水墻成槽機，其特征是八套切削刀具(16)的每一套切削底座GO)的寬度及焊接在切削底座GO)上的切削刀頭Gl)的數(shù)量及刀頭的高度各不相同；八套切削刀具(16)是按切削方向而排列的，即刀具底座GO)由窄到寬，焊接在刀具底座GO)上的切削刀頭Gl)按由低到高排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防滲止水墻成槽機，其特征是所述的動力頭裝置(9)中的驅(qū)動裝置(37)下部的鏈軌節(jié)(1 的張緊油缸(39)內(nèi)部裝有一部分的氣體，該氣體起到了氣墊的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防滲止水墻成槽機，其特征是所述的門架O)由上、下橫梁 (34、35)、中間梁(45)和腹桿(46)用銷軸(36)連接構(gòu)成；門架可折疊，門架(2)的上端用銷軸(32)與斜拉桿(30)的上端連接，門架O)的下端用銷軸G2)與自動行走專用底盤(1) 連接；斜拉桿(30)的下端用銷軸(3 與自動行走專用底盤(1)連接，斜拉桿(30)的下端裝有液壓油缸(31)，斜拉桿(30)借助于液壓油缸(31)的伸縮，可實現(xiàn)傾斜，門架的最大傾斜角度可達30度。
9.一種防滲止水墻成槽機施工方法，其特征是將工作裝置(4)插入地中后，在液壓馬達(38)的驅(qū)動下，進行土壤的切削成槽；切削的方式是首先用下部橫行油缸05)推動工作裝置(4)擺動一定角度，然后再用上部橫行油缸04)推動工作裝置(4)擺動一定角度，與此同時，用頭部箱體(10)噴射出水泥漿和膨潤土漿與原切削位置的土混合攪拌構(gòu)筑成等厚度的防滲止水墻體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防滲止水墻成槽機，由自行行走專用底盤、門架、支撐箱體裝置、工作裝置、液壓系統(tǒng)、動力設(shè)備、電氣裝置及控制系統(tǒng)等組成。成槽機的成槽原理是將與自動行走專用底盤連接的裝有環(huán)狀封閉式鏈軌節(jié)和裝在鏈軌節(jié)上的切削刀具的切削箱體插入地中，鏈軌節(jié)和切削刀具旋轉(zhuǎn)、切削箱體在做左右擺動，自動行走專用底盤做橫向水平移動的情況下切削土壤。與此同時，由頭部箱體噴射出一定配合比的水泥漿、膨潤土等液漿，與原位置的切削土混合、攪拌，在地下構(gòu)筑成等厚度、均質(zhì)、高性能的防滲止水墻。
文檔編號E02D5/18GK102425200SQ20111028191
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者周冬顏, 安國明, 朱子峰 申請人:遼寧撫挖重工機械股份有限公司