專(zhuān)利名稱(chēng)：防滲止水墻成槽機(jī)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程機(jī)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(chǎng)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(jī)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(jī)械式或液壓式抓斗，單軸或多軸全螺旋鉆孔機(jī)在地下筑成防滲止水墻。機(jī)械式或液壓式抓斗施工工藝首先是在地面下左右各開(kāi)挖一個(gè)槽，然后再在其中間開(kāi)挖一個(gè)槽，隨后澆注水泥漿筑成防滲止水墻，這種施工工藝的缺點(diǎn)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(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)的施工工藝是在地下以各自形成的孔相互咬合，形成俗稱(chēng)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(guò)20米的深度以后，此種現(xiàn)象尤為突出，不但達(dá)不到防滲止水的目的，而且會(huì)造成大量的漏水現(xiàn)象。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研發(fā)成功雙輪成槽機(jī)和深層攪拌成槽機(jī)。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(wèn)題。特別是施工機(jī)械本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，目前在國(guó)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(duì)上述傳統(tǒng)的施工工藝及成槽機(jī)所存在的問(wèn)題，提供一種防滲止水墻成槽機(jī)。它完全解決了傳統(tǒng)施工工藝及成槽機(jī)存在的問(wèn)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(jī)由自行行走專(zhuān)用底盤(pán)、門(mén)架、支撐箱體裝置、工作裝置、液壓系統(tǒng)、動(dòng)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(dòng)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(dòng)力頭裝置的鏈輪、導(dǎo)輪裝置的惰動(dòng)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(guò)動(dòng)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(dòng)作，工作裝置沿導(dǎo)向桿上下滑動(dòng)；支撐箱體裝置通過(guò)上部導(dǎo)軌和下部導(dǎo)軌與門(mén)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(dòng)作，繞中心軸做擺動(dòng)，并沿門(mén)架上的滑道做平行移動(dòng)。在成槽機(jī)施工時(shí)，將工作裝置插入地中，借助于安裝在驅(qū)動(dòng)箱體上的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪、鏈軌節(jié)、切削刀具轉(zhuǎn)動(dòng)。在導(dǎo)向桿擺動(dòng)及專(zhuān)用底盤(pán)同時(shí)移動(dòng)的情況下，進(jìn)行防滲止水槽體的土體切削，與此同時(shí)，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(dòng)作的切土成槽過(guò)程，它的運(yùn)動(dòng)包括工作裝置與導(dǎo)向桿相對(duì)于門(mén)架的擺動(dòng)及平行移動(dòng)；工作裝置、導(dǎo)向桿、門(mén)架共同隨自行行走專(zhuān)用底盤(pán)的水平橫向移動(dòng)。與此同時(shí)，由頭部箱體噴射出一定配合比的水泥漿、膨潤(rùn)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(duì)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(diǎn)。
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(mén)架結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明由自行行走專(zhuān)用底盤(pán)1、門(mén)架2、支撐箱體裝置3、工作裝置4、液壓系統(tǒng)5、動(dòng)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(dòng)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(dòng)力頭裝置的鏈輪13、導(dǎo)輪裝置的惰動(dòng)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(guò)動(dòng)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(dòng)作，工作裝置4沿導(dǎo)向桿18上下滑動(dòng)；工作裝置4在成槽時(shí)的動(dòng)作是根據(jù)施工時(shí)的各種條件而選擇的不同切削方式，成槽機(jī)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(dòng)作在導(dǎo)向桿18上上下滑動(dòng)。導(dǎo)向桿18用中心軸沈安裝在門(mén)架2 上，門(mén)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(dòng)作而繞銷(xiāo)軸42左右擺動(dòng)。開(kāi)始切削土壤成槽時(shí)，下部橫行油缸25動(dòng)作，工作裝置4上的切削刀具16以順時(shí)針的方向轉(zhuǎn)動(dòng)(即向上切削)，待切削一段之后，上部橫行油缸M再動(dòng)作，依此類(lèi)推，交替反復(fù)擺動(dòng)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(jī)深度)較深時(shí)，工作裝置以上下橫行油缸的聯(lián)合動(dòng)作作用下，即以向上+向下+升降的方式進(jìn)行切削。門(mén)架2是防滲止水成槽機(jī)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(mén)架 2分上、下兩個(gè)部分，成槽施工時(shí)，用螺栓連接成一體，運(yùn)輸時(shí)將上、下兩部分折疊起來(lái)。門(mén)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(shí)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(jì)制造的。工作裝置4及導(dǎo)向桿18可在門(mén)架2上平行移動(dòng)。支撐箱體裝置3通過(guò)上部導(dǎo)軌20和下部導(dǎo)軌21與門(mén)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(dòng)作，繞中心軸26做擺動(dòng)，并沿門(mén)架2上的滑道做平行移動(dòng)。所述的自行行走專(zhuān)用底盤(pán) 1無(wú)回轉(zhuǎn)支撐裝置，在自行行走專(zhuān)用底盤(pán)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(jī)在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，為了便于運(yùn)輸，履帶可縮短到最窄尺寸為 3280毫米；成槽機(jī)施工時(shí)，為了增加整機(jī)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(mén)架2連接時(shí)，首先將支撐箱體3的下部導(dǎo)軌21與門(mén)架2上的下滑道23嚙合，然后將上部導(dǎo)軌20與門(mén)架2上的上滑道22嚙合，最后用調(diào)整油缸四推動(dòng)導(dǎo)軌蓋板觀以調(diào)整導(dǎo)軌和滑道的嚙合間隙。所述動(dòng)力頭裝置9中的驅(qū)動(dòng)裝置37由液壓馬達(dá)38和主動(dòng)鏈輪13構(gòu)成，液壓馬達(dá)38不需要減速機(jī)，直接與主動(dòng)鏈輪13連接，主動(dòng)鏈輪 13與安裝有切削刀具16的環(huán)狀鏈軌節(jié)15嚙合，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)切削土壤成槽，這樣的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)化了傳動(dòng)。同時(shí)，在液壓馬達(dá)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(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)經(jīng)過(guò)大量的切削實(shí)驗(yàn)，對(duì)切削刀具16的前角、后角、刃角進(jìn)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(shí)，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(shí)，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(jì)同樣是為了減小切削能量，節(jié)省能源。所述的動(dòng)力頭裝置9中的驅(qū)動(dòng)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(dá)連同主鏈輪帶動(dòng)鏈軌節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無(wú)論是起動(dòng)、 制動(dòng)、變換旋轉(zhuǎn)方向，氣墊可以到保護(hù)液壓馬達(dá)不受沖擊的作用，這樣提高了液壓馬達(dá)的使用壽命。所述的門(mén)架2由上、下橫梁34、35、中間梁45和腹桿46用銷(xiāo)軸36連接構(gòu)成。門(mén)架2可以折疊，這樣的結(jié)構(gòu)便于運(yùn)輸。門(mén)架2的上端用銷(xiāo)軸32與斜拉桿30的上端連接，門(mén)架2的下端用銷(xiāo)軸42與自動(dòng)行走專(zhuān)用底盤(pán)1連接。斜拉桿30的下端用銷(xiāo)軸33與自動(dòng)行走專(zhuān)用底盤(pán)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(shí)現(xiàn)(連同支撐箱體裝置3、工作裝置4)傾斜，門(mén)架2的最大傾斜角度可達(dá)30度，以實(shí)現(xiàn)江河湖泊提防護(hù)壁工程的施工。在車(chē)體的側(cè)面和后部有司機(jī)室43和配重44。
將工作裝置4插入地中后，在液壓馬達(dá)38的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)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(dòng)工作裝置4擺動(dòng)一定角度，然后再用上部橫行油缸M 推動(dòng)工作裝置4擺動(dòng)一定角度，與此同時(shí)，用頭部箱體10噴射出水泥漿和膨潤(rùn)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(jī)，其特征是它由自行行走專(zhuān)用底盤(pán)(1)、門(mén)架O)、支撐箱體裝置(3)、工作裝置G)、液壓系統(tǒng)(5)、動(dòng)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(dòng)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(dòng)力頭裝置的鏈輪(13)、導(dǎo)輪裝置的惰動(dòng)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(guò)動(dòng)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(dòng)作，工作裝置(4)沿導(dǎo)向桿(18)上下滑動(dòng)；支撐箱體裝置C3)通過(guò)上部導(dǎo)軌00) 和下部導(dǎo)軌與門(mén)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(dòng)作，繞中心軸06) 做擺動(dòng)，并沿門(mén)架( 上的滑道做平行移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防滲止水墻成槽機(jī)，其特征是所述的自行行走專(zhuān)用底盤(pán)(1) 無(wú)回轉(zhuǎn)支撐裝置，在自行行走專(zhuān)用底盤(pán)(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(jī)，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(mén)架⑵連接時(shí)，首先將支撐箱體⑶的下部導(dǎo)軌與門(mén)架⑵上的下滑道嚙合，然后將上部導(dǎo)軌00)與門(mén)架( 上的上滑道0 嚙合，最后用調(diào)整油缸09)推動(dòng)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(jī)，其特征是所述動(dòng)力頭裝置(9)中的驅(qū)動(dòng)裝置(37)由液壓馬達(dá)(38)和主動(dòng)鏈輪(1 構(gòu)成，液壓馬達(dá)(38)直接與主動(dòng)鏈輪(13) 連接，主動(dòng)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(shí)，在液壓馬達(dá) (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(jī)，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(jī)，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(jī)，其特征是所述的動(dòng)力頭裝置(9)中的驅(qū)動(dòng)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(jī)，其特征是所述的門(mén)架O)由上、下橫梁 (34、35)、中間梁(45)和腹桿(46)用銷(xiāo)軸(36)連接構(gòu)成；門(mén)架可折疊，門(mén)架(2)的上端用銷(xiāo)軸(32)與斜拉桿(30)的上端連接，門(mén)架O)的下端用銷(xiāo)軸G2)與自動(dòng)行走專(zhuān)用底盤(pán)(1) 連接；斜拉桿(30)的下端用銷(xiāo)軸(3 與自動(dòng)行走專(zhuān)用底盤(pán)(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(shí)現(xiàn)傾斜，門(mén)架的最大傾斜角度可達(dá)30度。
9.一種防滲止水墻成槽機(jī)施工方法，其特征是將工作裝置(4)插入地中后，在液壓馬達(dá)(38)的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)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(dòng)工作裝置(4)擺動(dòng)一定角度，然后再用上部橫行油缸04)推動(dòng)工作裝置(4)擺動(dòng)一定角度，與此同時(shí)，用頭部箱體(10)噴射出水泥漿和膨潤(rùn)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(kāi)了一種防滲止水墻成槽機(jī)，由自行行走專(zhuān)用底盤(pán)、門(mén)架、支撐箱體裝置、工作裝置、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備、電氣裝置及控制系統(tǒng)等組成。成槽機(jī)的成槽原理是將與自動(dòng)行走專(zhuān)用底盤(pán)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(dòng)，自動(dòng)行走專(zhuān)用底盤(pán)做橫向水平移動(dòng)的情況下切削土壤。與此同時(shí)，由頭部箱體噴射出一定配合比的水泥漿、膨潤(rùn)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(hào)E02D5/18GK102425200SQ20111028191
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)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(guó)明, 朱子峰 申請(qǐng)人:遼寧撫挖重工機(jī)械股份有限公司