柔性填料嵌填机以及混凝土面板接缝方法.pdf

本发明涉及一种工程用机械和工程方法，尤其涉及一种用于面板堆石坝混凝土面板接缝柔性填料嵌填的柔性填料嵌填机以及混凝土面板接缝方法。面板堆石坝表层柔性填料止水层施工质量关系到大坝的安全稳定。填料嵌填的低效率低质量问题一直是困扰工程技术人员的难点问题。本发明的设计中力求设备简单，工序简洁，从而达到实际施工中设备维护容易和操作简单的效果，施工快速高质。其特征是，具有机体，所述机体内设置有动力机，所述动力机经调速器与填料室的挤压螺旋相连，所述填料室设置有进料口，所述机体设行走装置，在所述填料室出口设有控制填料挤出断面形状的模头和/或口型。所述混凝土面板接缝方法的特征在于通过挤压螺旋的挤压作用和/或使用加热器将填料嵌填机的填料室内的填料加热，然后加热后的填料经过填料室出口设置的控制填料挤出断面形状的模头和/或口型，经过挤出成形的填料嵌填进入混凝土面板接缝内。

1.  一种用于面板堆石坝混凝土面板接缝的柔性填料嵌填机，其特征是，具有机体，所述机体内设置有动力机，所述动力机经调速器与填料室的挤压螺旋相连，所述填料室设置有进料口，所述机体设行走装置，在所述填料室出口设有控制填料挤出断面形状的模头和/或口型。

2.  根据权利要求1所述的柔性填料嵌填机，其特征是：所述模头和/或口型可根据待嵌填的填料断面进行调换。

3.  根据权利要求2所述的柔性填料嵌填机，其特征是：控制填料挤出断面形状的模头和/或口型形状与所需嵌填的接缝填料断面相同或与所需嵌填的接缝填料断面的分解断面相同。

4.  根据权利要求1所述的柔性填料嵌填机，其特征是：所述行走装置为包括至少四个轮子的可支撑机身并可行进的装置。

5.  根据权利要求4所述的柔性填料嵌填机，其特征是：所述行走装置为可调整机身高度和行进方向的装置。

6.  根据权利要求1所述的柔性填料嵌填机，其特征是：所述挤压螺旋为具有压密排气功能的变螺距螺旋和/或变螺纹深度的螺旋。

7.  根据权利要求1所述的柔性填料嵌填机，其特征是：所述柔性填料嵌填机具有牵引装置。

8.  根据权利要求7所述的柔性填料嵌填机，其特征是：所述牵引装置为卷扬机。

9.  所述混凝土面板接缝方法的特征在于通过挤压螺旋的挤压作用和/或使用加热器将填料嵌填机的填料室内的填料加热，然后加热后的填料经过填料室出口设置的控制填料挤出断面形状的模头和/或口型，经过挤出成形的填料嵌填进入混凝土面板接缝内。

柔性填料嵌填机以及混凝土面板接缝方法
技术领域
本发明涉及一种工程用机械和工程方法，尤其涉及一种用于面板堆石坝混凝土面板接缝柔性填料嵌填的柔性填料嵌填机以及混凝土面板接缝方法。
背景技术
面板堆石坝为国内外水电站建设中广泛采用的一种坝体形式，其以堆石体为主要受力结构来承担库水压力，并以在堆石体迎水面自下而上浇注的钢筋混凝土面板为防渗结构。由于考虑坝体沉降和变形等因素，混凝土面板需分块浇注，这样就在面板块间，与周边山体连为一体的趾板和面板块间形成了数十条接缝，这些接缝如发生渗漏，则渗流会带走堆石体内的小颗粒，形成逐步扩大的渗流通道，最终影响整个坝体的稳定，所以面板接缝止水为大坝防渗的关键环节。
现有国内外面板堆石坝的面板接缝表层防水措施通常为在预留的V形槽内嵌填柔性填料，并在填料外部设盖板对填料加以保护。柔性填料作用为当坝体发生较大沉降和变形并导致面板底部预埋的铜止水结构发生破坏时，柔性填料可在水压力的作用下流入缝腔内封堵渗漏通道，从而增强接缝止水的整体安全可靠性，进而增强坝体的安全可靠性。
由于柔性填料的作用机理，限定了填料必须与V形槽混凝土面良好粘接，只有粘接面紧密牢靠，填料才有可能在水压力下向缝腔内流动，所以粘接面紧密牢靠是填料嵌填的关键。目前国内外广泛采用的嵌填方式为人工嵌填，由于国内外市场上销售的柔性填料产品多为断面矩形的板或柱，且填料本身具有一定弹塑性，所以在大坝坡面上将其人工密实地嵌入V形槽有很大难度，当外界温度偏低导致填料硬度增大时，嵌填难的问题会更加严重。因此人工嵌填效率低且嵌填质量并不十分理想。
专利号为ZL03266644.6的柔性填料挤出机专利提出了一种柔性填料挤出设备，用于现场嵌填施工，能够保证良好的嵌填密实度和界面粘接效果，且施工效率比人工嵌填有所提高，但也存在一些缺陷，限制了其在工程中的实际推广应用，这些缺陷表现为：
1、工序繁琐。需在混凝土面板上打孔安装膨胀螺栓，然后用膨胀螺栓和压板来固定外模；外模长度有限，嵌填一两米后，就要拆下外模和膨胀螺栓并前挪后重新固定；同时打孔会破坏混凝土表面。
2、操作难度大。混凝土面板表面平整度不是很高，而外模为刚性，长度一两米的外模与面板表面间存在或大或小的间隙，填料在较大压力下被挤入外模内的同时，也会从间隙中冲出，因此需要提前封堵间隙。
3、效率偏低。因需不断地来拆模定模，所以嵌填过程为间歇式的，挤出机刚运转起来填好一段V形槽就要停下来，等待外模重新就位固定，造成机器和操作人员闲置。
综上，为了解决人工嵌填效率低和质量差的问题，同时消除现有技术的不足之处，本发明提出一种用于面板堆石坝的柔性填料嵌填机以及混凝土面板接缝方法。
发明内容
本发明提供了一种用于面板堆石坝的专业高效的柔性填料嵌填机以及一种面板堆石坝混凝土面板接缝方法。
柔性填料嵌填机具有机体，所述机体内设置有动力机，所述动力机经调速器与填料室的挤压螺旋相连，所述填料室的适当部位设置有进料口，所述机体两侧设行走装置，在所述填料室出口设有控制填料挤出断面形状的模头和/或口型。
所述模头和/或口型可以根据待嵌填的填料断面进行调换。控制填料挤出断面形状的模头和/或口型形状与所需嵌填的接缝填料断面相同或与所需嵌填的接缝填料断面的分解断面相同。
所述行走装置为包括至少四个轮子的可支撑机身并可行进的装置。所述行走装置为可调整机身高度和行进方向的装置。
所述挤压螺旋为具有压密排气功能的变螺距螺旋和/或变螺纹深度的螺旋。
所述柔性填料嵌填机具有牵引装置，可以为卷扬机，卷扬机可以为与主机体组合式，也可为与主机体分离式。
所述混凝土面板接缝方法的特征在于通过挤压螺旋的挤压作用和/或使用加热器将填料嵌填机的填料室内的填料加热，然后加热后的填料经过填料室出口设置的控制填料挤出断面形状的模头和/或口型，经过挤出成形的填料嵌填进入混凝土面板接缝内。
本发明具体优点如下：
1、设牵引装置和行走装置，可以保证嵌填机在坝面上自由移动，便于嵌填；行走装置位于机体两侧且至少四个轮子，并可调控行进方向，可以保证嵌填机沿着接缝的延伸线路高精度地跨缝行进。
2、挤压填料的机体利用挤压摩擦的机械能和必要时设置的加热器，使填料温度在一定范围内升高，从而一定程度上消减了填料的弹塑性，便于填料进入料口和挤出模口。
3、在机体前部设控制填料挤出断面形状的模头和/或口型，使挤出的填料断面为圆形或三角形等易于嵌填的形状；由于行走装置可调整机身高度，且机器可沿着接缝的延伸线路高精度地跨缝行进，所以由模口挤出的填料柱可直接落入V形槽中；由于刚落入V形槽中填料具有一定温度，很大程度上消减了其弹塑性，且断面为圆形或三角形等易于嵌填的形状，所以只需手按或脚踏等小的外界压力就能够保证足够的嵌填密实度和紧密粘接效果。
4、对于受热后弹塑性仍偏大的填料产品，模口形状可选择为与所需嵌填的接缝填料断面相同或接近的形状，这样落入V形槽中填料基本上能达到80％以上的预期嵌填形状，只需适当的加压即可保证填料界面与混凝土面的紧密粘接效果。
5、对于大嵌填断面，可能出现由于嵌填机挤出功率偏低，造成不能一次挤出足够断面面积填料的情况，模口形状可选择为与所需嵌填的接缝填料断面的分解断面接近的形状，由于机身高度可调，这样就可以分层多次嵌填，通常填料与填料本身的粘结性能非常好，只需轻压即可保证层间粘接质量。
6、由于对填料嵌填工艺中挤出和压实流程的分解，实现了嵌填的流水化操作；嵌填机沿缝不间断地行走运行，后面紧跟的施工人员用手按或脚踏来压实填料；工序简洁，施工速度和质量得到了极大提高。
本发明重要意义如下：
本发明的设计中力求设备简单，工序简洁，从而达到实际施工中设备维护容易和操作简单的效果，施工快速高质。如背景技术所述，面板堆石坝高达几十米至数百米，其安全稳定关系到国计民生，而作为防渗体系关键环节的表层填料止水层施工质量则关系到大坝的安全稳定。填料嵌填的低效率低质量问题一直是困扰工程技术人员的难点问题。本设备的发明可用于新建面板堆石坝施工和已建面板堆石坝止水修缮，具有巨大的社会价值和经济价值。
附图说明
图1为柔性填料嵌填机结构示意图；
图2为柔性填料嵌填机后视图；
图3为柔性填料嵌填机运行示意图；
图4为挤出断面为圆形的柔性填料嵌填示意图；
图5为挤出断面为三角形的柔性填料嵌填示意图；
图6为挤出断面与预嵌填断面一致的柔性填料嵌填示意图；
图7为柔性填料分层嵌填示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，柔性填料1由进料口7填入到填料室8，动力机3经调速器4后带动挤压螺旋9转动，加热器10使填料室8内的填料温度升高，并由挤压螺旋9的作用，从模头11的模口中挤出；嵌填机行走部分包括支撑轮5，调向装置12和调整机身高度装置6，嵌填机牵引部分包括卷扬机14，挂钩13和钢丝绳15。
嵌填机运行如图3所示，固定在坝顶的卷扬机14通过钢丝绳15来牵引主机在混凝土面板2上跨缝行进；卷扬机14也可固定在坝顶的压路机上，挂钩13设在嵌填机主机侧面的重量平衡点处，则嵌填机可通过压路机在水平方向上的行进，来更好地实现非沿坝面直上直下接缝的嵌填。卷扬机14也可安装在嵌填机前部，而将挂钩13固定于坝顶。
图4为当模头11的模口断面选择为圆形时，柔性填料嵌填压实过程示意图；图5为当模头11的模口断面选择为三角形时，柔性填料嵌填压实过程示意图。
对于受热后弹塑性仍偏大的填料产品，如图6所示，模头11的模口选择为与所需嵌填的接缝填料断面相同或接近的形状，这样落入V形槽中填料基本上能达到80％以上预期嵌填形状，只需适当的加压即可保证填料界面与混凝土面的紧密粘接效果。
对于大嵌填断面，如图7所示，模头11的模口形状可选择为与所需嵌填的接缝填料断面的分解断面接近的形状，由于机身高度可调，这样就可以分层多次嵌填，通常填料与填料本身的粘结性能非常好，只需轻压即可保证层间粘接质量。