一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置及施工方法与流程

1.本申请涉及防渗墙施工技术领域，尤其是涉及一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置及施工方法。


背景技术：

2.在水库大坝的修建过程中，通常采用混凝土防渗墙作为水库大坝的垂直防渗透设施，由于混凝土防渗墙的防渗效果可靠，因此在水库大坝的修建过程中，混凝土防渗墙得到了越来越广泛的应用。
3.混凝土防渗墙的施工方法较多，包括桩柱式、板桩灌输式、槽板式、泥浆槽灌注式等，具有不同的适用场景和优势。但是，发明人认为，在施工过程中，由于施工地质较为复杂，且薄防渗墙对于施工质量要求较高，单独的施工工艺难以满足较高质量的防渗墙的施工需求。


技术实现要素：

4.为了提高薄防渗墙的施工质量，本申请提供一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置及施工方法。
5.第一方面，本申请提供的一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置，采用如下的技术方案：一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置，包括机架和导轨，所述机架上设置有安装杆，所述安装杆的两侧分设有第一工作部和第二工作部，所述第一工作部用于高喷灌浆喷射，所述第二工作部用于振动沉模，所述机架上设置有转动装置，所述转动装置用于带动安装杆转动，所述机架沿导轨的长度方向滑动设置在导轨上；还包括驱动组件，所述驱动组件用于带动机架在导轨上运动。
6.通过采用上述技术方案，在进行防渗墙的施工的时候，首先将导轨安装至施工点，然后将机架安装至导轨上，随后通过转动装置带动安装杆转动，使第一工作部对准施工点，启动高喷灌浆对施工点的深层进行施工，然后通过驱动组件带动机架沿导轨运动，即可对施工点逐一进行高喷灌浆，随后通过转动装置转动安装杆，使第二工作部对准施工点，即可对施工点的浅层进行振动沉模，从而完成防渗墙的施工，通过高喷灌浆喷射与振动沉模联合作业，能够适应各种工况复杂的施工地质，从而能够有效地提高薄防渗墙的施工质量。
7.可选的，所述转动装置包括第一驱动源，所述安装杆沿竖直方向转动设置在机架上，所述第一驱动源用于带动安装杆转动；还包括限位件，所述限位件设置在机架上，且所述限位件用于限定安装杆的转动角度。
8.通过采用上述技术方案，启动第一驱动源，第一驱动源带动安装杆偏转，继而带动第一工作部与第二工作部偏转，实现对施工点的施工，在施工的过程中，，因为无论是高喷灌浆喷射还是振动沉模，在工作的过程中，都不可避免会产生一定的震动，此时通过限位件对安装杆的转动角度进行限定，能够有效地防止此过程中，安装杆的位置出现较大的偏移，
能够有效地提高装置在施工过程中的施工精度，从而进一步提高了薄防渗墙的施工质量。
9.可选的，所述机架的底部设置有底板，所述底板与导轨滑移连接，所述安装杆的底部固定设置有限位板，所述限位板转动设置在底板上；所述限位件包括限位销，所述限位板上开设有贯穿限位板的穿孔，所述限位销穿过穿孔且与底板插接连接。
10.通过采用上述技术方案，由于第一工作部以及第二工作部的工作结构不同，因此第一工作部与第二工作部具有不同的重量，在通过第一驱动源带动安装杆转动的过程中，通过限位板对安装杆进行平衡，能够有效地防止安装杆在转动过程中发生位置的偏移，达到提高薄防渗墙施工质量的目的，且当需要对安装杆的位置进行限定的时候，限位销穿过穿孔与底板插接连接，通过固定限位板的位置固定安装杆的位置，方便了操作，提高了工作效率。
11.可选的，所述底板的顶部沿垂直于底板顶面的方向转动设置有转动轴，所述转动轴上同轴套设有套筒，所述套筒与限位板的底部固定连接，所述第一驱动源用于带动转动轴转动，所述套筒内设置有第一弹性件，所述第一弹性件用于驱使套筒保持与转动轴的相对位置。
12.通过采用上述技术方案，启动第一驱动源，带动转动轴转动，随着转动轴的转动，第一弹性件受力，从而作用在套筒上，带动套筒转动，达到带动安装杆转动，进而调整第一工作部与第二工作部位置的目的，当第一工作部与第二工作部的位置调整合适之后，此时限位销通过穿孔与底板完成插接，从而对限位板以及套筒的位置进行固定，此时转动轴继续在第一驱动源的作用下转动，继而压缩第一弹性件，给了工作人员较为充足的时间关闭第一驱动源，从而起到了保护装置的效果，提高了装置在使用过程中的可靠性。
13.可选的，所述限位板上设置有第二弹性件，所述第二弹性件用于驱使限位销朝向底板的方向运动，所述限位销上固定设置有用于拉动限位销的拉环。
14.通过采用上述技术方案，在限位板转动的过程中，限位销在第二弹性件的作用下始终具有朝向底板运动的方向，当安装杆转动至合适的位置的时候，限位销即与底板插接连接，从而达到固定限位板位置的作用，从而能够及时的对安装杆的转动角度进行限定，提高了装置的精度；当需要调整安装杆转动的时候，通过拉动拉环即可带动限位销与底板脱离接触，方便了工作人员的操作。
15.可选的，所述限位销靠近底板的一端设置有与底板滚动接触的滚珠，所述底板的顶部开设有与限位销的端部滑移连接的环形槽，所述环形槽的底壁上开设有若干供限位销插入的限位孔。
16.通过采用上述技术方案，在限位板转动的过程中，限位销的端部始终位于环形槽的内部，且与环形槽的底壁抵接，通过滚珠将限位销与环形槽底壁之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，显著地降低了限位销与环形槽底壁之间的摩擦力，方便了限位销的运动，且在限位销滑动的过程中，限位销的端部始终处于环形槽内，从而对限位销的端部起到了一定程度的保护作用，提高了装置的使用寿命。
17.可选的，所述导轨上沿导轨的长度方向固定设置有齿条；所述驱动组件包括不完全齿轮，所述不完全齿轮转动设置在底板的顶部，且所述不完全齿轮用于与齿条啮合；以及用于驱动不完全齿轮转动的第二驱动源。
18.通过采用上述技术方案，启动第二驱动源，带动不完全齿轮转动，当不完全齿轮与
齿条啮合之后，即可带动底板在导轨上运动，当不完全齿轮与齿条脱离啮合之后，底板失去驱动力，即停止在导轨上的运动，此时留给了工作人员较长的反应时间来关停第二驱动源，在提高了底板的行进精度，进而提高了薄防渗墙的施工质量的同时，方便了工作人员的操作。
19.可选的，所述不完全齿轮与底板可拆卸连接。
20.通过采用上述技术方案，根据不同防渗墙的施工长度，更换不同大小的不完全齿轮，从而调整不完全齿轮转动一周带动底板的行进距离，以适应不同的施工长度，降低了对底板位置进行反复调节的时间，节约了工时，提高了效率的同时，能够使防渗墙在更短的时间内成型，进一步提高了防渗墙的施工质量。
21.第二方面，本申请提供了一种土石坝出现加固组合式薄防渗墙的施工方法，采用以下技术方案：一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙的施工方法，采用上述的施工装置施工，包含以下步骤：s1：在施工点沿施工方向安装导轨，并将机架安装至导轨上；s2：启动转动装置带动安装杆转动，使用第一工作部对施工点深层进行高喷灌浆喷射；s3：通过驱动组件带动机架沿导轨运动，机架运动至下一施工点，并通过第一工作部对下一施工点深层进行高喷灌浆喷射；s4：重复s3，直至完成所有施工点的深层高喷灌浆喷射作业；s5：启动转动装置带动安装杆转动，使用第二工作部对施工点浅层进行振动沉模；s6：通过驱动组件带动机架沿导轨运动，机架运动之下一施工点，并通过第二工作部对下一施工点浅层进行振动沉模；s7：重复s6，直至完成所有施工点的浅层振动沉模作业；s8：向模板内部灌注混凝土，待混凝土凝固之后取模即完成防渗墙的施工。
22.通过采用上述技术方案，在对薄防渗墙进行施工的时候，第一工作部与第二工作部位于同一机架上，通过转动装置即可带动第一工作部与第二工作部转动，以对施工点不同的深度进行施工，能够适应不同的施工地点，从而具有良好的工况适应性，从而能够显著地提高薄防渗墙的施工质量。
23.综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.安装杆上安装有多个施工效果不同的工作部，能够适应不同的施工场景，提高薄防渗墙的施工质量；2.在带动安装杆转动的过程中，通过第一弹性件将驱动力从转动轴传递至套筒进而带动安装杆转动，当安装杆转动至合适的位置并通过限位销固定了位置之后，第一弹性件允许转动轴与套筒之间继续产生相对运动，从而保护了第一驱动源；3.通过不完全齿轮驱动底板运动，当底板运动至合适的位置之后，给予了工作人员较长的反应时间关停第二驱动源，提高了底板运动的精度。
附图说明
24.图1是本申请实施例的整体的结构示意图；
图2是本申请实施例的底板以及限位板的爆炸剖视图；图3是本申请实施例的套筒以及转动轴的爆炸剖视图；图4是本申请实施例的限位件的爆炸结构示意图；图5是本申请实施例的驱动组件的正视图。
25.附图标记说明：1、机架；11、底板；111、转动轴；112、容纳槽；113、承载板；114、穿孔；115、内环齿轮；116、环形槽；117、导轮；12、竖杆；13、安装杆；131、第一工作部；1311、第一液压缸；1312、高压喷嘴；132、第二工作部；1321、第二液压缸；1322、冲头；133、限位板；134、套筒；135、第一弹性件；2、导轨；21、固定条；22、定位螺栓；23、齿条；3、驱动组件；31、不完全齿轮；32、第二驱动源；33、安装板；4、转动装置；41、第一驱动源；411、驱动齿轮；42、限位件；421、通孔；422、限位孔；423、第二弹性件；424、抵接块；425、拉环；426、凹槽；427、滚珠；428、防尘片。
具体实施方式
26.以下结合附图1
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5对本申请作进一步详细说明。
27.针对土石坝等中小型坝体的坝基以及坝体的防渗工程，由于防渗深度、防渗墙的厚度、工程成本、施工点的工况等较为复杂，单一的防渗技术难以适用。振动沉模技术，通常应用于防渗墙的施工深度小于20m的时候，采用将防渗墙模板打入地面以下，从而实现防渗的效果；高喷灌浆喷射技术，通常应用于防渗墙的施工深度大于20m的时候，采用高喷灌浆喷射技术，利用高速射流束冲击、切割土体，通过强烈扰动掺搅后凝结成连续防渗结构体，实现防渗。
28.第一方面，本申请实施例公开一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置。
29.参照图1，一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置，包括机架1、导轨2和驱动组件3。机架1沿导轨2的长度方向滑动设置在导轨2上，驱动组件3用于带动机架1在导轨2上运动。
30.参照图1，机架1包括底板11、竖杆12和安装杆13，底板11沿导轨2的长度方向滑动设置于导轨2上，竖杆12沿垂直于底板11顶面的方向设置于底板11上，安装杆13焊接在竖杆12远离底板11的一端，安装杆13的长度方向平行于底板11顶面。安装杆13的一端安装有第一工作部131，另一端安装有第二工作部132。
31.其中，参照图1，第一工作部(131)为高喷灌浆喷射设备，包括第一液压缸(1311)和高压喷嘴(1312)，第一液压缸(1311)通过螺栓固定安装在安装杆(13)的一端，高压喷嘴(1312)与液压缸之间连通，在使用过程中，高压喷嘴(1312)下沉至预定深度，利用高速射流束冲击、切割土体，通过强烈扰动掺搅后凝结成连续防渗结构体，改变原地层的结构和组成，从而达到提高地基或填筑体防渗性能的目的，完成施工点深层的防渗结构的施工。
32.参照图1，第二工作部(132)为振动沉模设备，包括第二液压缸(1321)和冲头(1322)，第二液压缸(1321)通过螺栓固定安装在安装杆(13)的另一端，冲头(1322)与第二液压缸(1321)的活塞杆焊接固定。在施工过程中，在完成施工点深层防渗结构施工之后，启动第二液压缸(1321)，带动冲头(1322)将防渗模板打入坝体内，然后向模板内浇筑混凝土即可完成防渗墙的整体施工。
33.结合图1和图2，安装杆13的顶部焊接有限位板133，限位板板11相互平行，底板11
的顶部沿垂直于底板11顶面的方向转动安装133与底有转动轴111，限位板133的底部焊接有套筒134，套筒134转动套设在转动轴111上，转动轴111与套筒134之间传动连接。
34.参照图2，机架1上设置有用于带动安装杆13转动的转动装置4，转动装置4包括第一驱动源41和限位件42。作为本申请的一种实施方式，参照图2，第一驱动源41设为转动电机，底板11的顶部开设有容纳槽112，转动电机安装在容纳槽112内，且转动电机与容纳槽112的底壁之间通过螺栓连接，转动电机的输出轴沿竖直方向设置且穿出容纳槽112。
35.其中，参照图3，容纳槽112的槽口处焊接有承载板113，承载板113的顶部与转动轴111的顶部抵接用于承载转动轴111，承载板113上开设有供转动电机的输出轴穿出的穿孔114，转动电机的输出轴上通过联轴器同轴固定连接有驱动齿轮411，转动轴111内部中空设置，转动轴111内部空腔的侧壁上焊接有内环齿轮115，内环齿轮115用于与驱动齿轮411啮合。
36.当需要带动安装杆13转动，已实现调整第一工作部131与第二工作部132的位置的时候，启动转动电机，转动电机带动驱动齿轮411转动，驱动齿轮411带动内环齿轮115转动，进而带动转动轴111转动，转动轴111带动套筒134转动，套筒134通过限位板133带动竖杆12转动，从而实现带动安装杆13转动。
37.在实际的使用过程中，转动轴111的底部与承载板113的顶部之间通常涂覆有一定的润滑油，从而降低转动轴111底部与承载板113顶部之间的摩擦力，使转动轴111更加方便的转动，提高整个装置的传动效率。
38.作为本申请的其他实施方式，第一驱动源41可以选为汽油机或柴油机等能够为转动轴111提供转动动力的动力源，具体的选用标准可根据工程实际建设过程中的功率需求以及成本要求选择。
39.限位件42用于限定安装杆13的转动角度。参照图4，作为本申请的一种实施方式，限位件42设为限位销，限位板133上开设有贯穿限位板133的通孔421，限位销滑动穿设与通孔421内，底板11上开设有供限位销插入的限位孔422，限位孔422开设有若干，限位孔422的具体数量，根据不同工作部的数量选用，作为本申请的一种实施方式，限位孔422开设有两个，两个限位孔422沿竖杆12的中轴线中心对称设置。
40.启动第一驱动源41带动转动轴111转动，进而通过套筒134带动限位板133转动，随着限位板133的转动，带动限位销转动，当通孔421与限位孔422同轴之后，限位销即可插入限位孔422内，从而实现对限位板133位置的固定，达到对安装杆13转动角度的限定作用。
41.限位板133上设置有第二弹性件423，第二弹性件423用于驱使限位销朝向底板11的方向运动。作为本申请的一种实施方式，参照图4，第二弹性件423设置为拉簧，拉簧同轴套设在限位销上，限位销远离底板11的一端焊接有抵接块424，拉簧的一端与抵接块424焊接固定，另一端与限位板133的顶部焊接。
42.在限位板133转动的过程中，限位销始终在第二弹性件423的作用下具有朝向底板11运动的趋势，当限位孔422与通孔421同轴之后，限位销即插入限位孔422内，从而实现对限位板133位置的固定，进而达到固定安装杆13的转动角度的目的。
43.且在装置施工的过程中，限位销在第二弹性件423的作用下，始终觉有朝向限位孔422内运动的趋势，从而能够有效地避免限位销由于机器的震动而脱离限位销，导致竖杆12以及安装杆13发生偏转，提高了施工装置在施工过程中的可靠性以及安全性。
44.作为本申请的其他实施方式，第二弹性件423还可以设置为弹性绳、弹性片等具备复位功能的弹力工件，具体的选用标准根据工程实际使用过程中的成本以及可靠性选用。
45.参照图4，抵接板远离限位销的一端焊接有拉环425，拉环425用于拉动限位销运动。当需要调整安装杆13的转动角度的时候，朝向远离底板11的方向拉动拉环425，即可带动限位销远离限位孔422，从而使限位销脱离与底板11的连接，达到调整安装杆13的位置的目的。
46.参照图4，限位销靠近底板11的一端开设有凹槽426，凹槽426内安装有与底板11滚动接触的滚珠427。在带动限位板133转动的过程中，限位销在第二弹性件423的作用下，限位销的端部始终与底板11的顶部抵接，通过滚珠427将限位销与底板11顶部之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，显著地降低了限位销与底板11顶部之间的摩擦力，方便了限位销的滑动。
47.结合图2和图4，底板11的顶部开设有与限位销的端部滑移连接的环形槽116，滚珠427与环形槽116的底壁滚动接触，限位孔422开设于环形槽116的底壁。在限位销的运动过程中，限位销与环形槽116的侧壁抵接，能够有效地降低限位销出现倾斜，导致难以插入限位孔422内的情况出现，提高了施工装置在使用过程中的可靠性。
48.其中，参照图4，限位孔422的孔壁上安装有防尘片428，防尘片428为塑胶防尘片428。作为本申请的一种实施方式，防尘片428安装有四片，四片防尘片428沿限位孔422的轴线均匀分布，且相邻两片防尘片428之间开设有空隙。作为本申请的其他实施方式，防尘片428可以安装有三片、五片等，具体数量根据施工点工况条件选择，当砂石较大的时候，防尘片428的数量较少，当砂石较为细小的时候，防尘片428的数量较小，以在保证成本的前提下提高挡尘的效果。
49.套筒134的内部设置有第一弹性件135，第一弹性件135用于驱使套筒134保持与转动轴111的相对位置。作为本申请的一种实施方式，如图3所示，第一弹性件135设为扭簧，扭簧套设在转动轴111上，扭簧的一端与转动轴111的外壁焊接，另一端与套筒134的内壁焊接。
50.当通过第一驱动源41带动转动轴111转动之后，转动轴111通过第一弹性件135带动套筒134转动，套筒134通过限位板133带动竖杆12进而带动安装杆13转动，以实现第一工作部131和第二工作部132的位置调整。其中，限位销随着限位板133的转动而转动，当限位销插入限位孔422内之后，限位板133的位置即被固定，无法继续转动，从而将套筒134以及竖杆12的位置均固定，此时转动轴111依旧可在第一驱动源41的带动下转动，通过第一弹性件135对第一驱动源41起到一定程度的缓冲以及保护的作用，提高了装置在使用过程中的可靠性。
51.参照图1、5，导轨2上沿导轨2的长度方向焊接有固定条21，固定条21的长度与导轨2的长度相适配，固定条21上安装有若干定位螺栓22，在安装导轨2的过程中，将定位螺栓22穿过固定条21钉入地面，从而完成对导轨2位置的固定以及安装。
52.参照图1、5，底板11的底部安装有四个与导轨2相适配的导轮117，在底板11沿着导轨2的长度方向运动的过程中，导轮117与导轨2滚动接触，显著降低了底板11与导轨2之间的摩擦力，方便了底板11的运动。
53.驱动组件3包括不完全齿轮31和第二驱动源32。作为本申请的一种实施方式，参照图5，第二驱动源32设为驱动电机，底板11的底部焊接有安装板33，驱动电机通过螺栓固定
设置在安装板33上，不完全齿轮31通过联轴器与驱动电机的输出轴同轴固定连接。
54.另外，参照图5，导轨2上沿导轨2的长度方向焊接有齿条23，齿条23的长度与导轨2的长度相适配，不完全齿轮31用于与齿条23啮合。
55.当需要带动底板11运动时，启动驱动电机，驱动电机带动不完全齿轮31转动，当不完全齿轮31与齿条23啮合之后，即可带动底板11运动，当不完全齿轮31的轮齿与齿条23脱离接触之后，底板11即停止运动，此时不完全齿轮31的转动，无法带动底板11运动，给予了工作人员较长的反应时间来决定继续开启驱动电机或关停驱动电机，从而保证了底板11在导轨2上移动距离的精度。
56.作为本申请的其他实施方式，第一驱动源41可设为汽油机或柴油机等能够带动不完全齿轮31做圆周运动的动力源，具体选用方式根据不同工况进行合理选择。
57.本申请实施例一种土石坝除险加固组合式薄防渗墙施工装置的实施原理为：当需要进行薄防渗墙施工的时候，首先安装导轨2，并将底板11安装至导轨2上，启动第二驱动源32带动转动轴111转动，转动轴111带动套筒134转动，套筒134通过限位板133带动竖杆12以及安装杆13偏转，限位板133带动限位销插入限位孔422，从而对安装杆13的位置进行固定，此时第一工作部131对准施工点，随后即对深层进行高喷灌浆喷射，启动驱动组件3即可带动底板11沿导轨2运动，并对下一施工点深层进行高喷灌浆喷射。待施工点深层作业全部结束之后，解除限位销对限位板133以及安装杆13位置的限定，通过第二驱动件带动安装杆13转动，使第二工作部132对准施工点，此时限位销再次插入限位孔422内对安装杆13的位置进行固定，随后即可进行振动沉模，启动驱动组件3即可带动底板11沿导轨2运动，进而完成对整个施工点的振动沉模。随后向模板内部灌注混凝土，待混凝土凝结之后，取出模板，即完成防渗墙的施工。
58.另一方面，本申请实施例还公开了一种土石坝出现加固组合式薄防渗墙的施工方法。
59.一种土石坝出现加固组合式薄防渗墙的施工方法，采用上述的施工装置施工，包含以下步骤：s1：在施工点沿施工方向安装导轨2，并将机架1安装至导轨2上；s2：启动转动装置4带动安装杆13转动，使用第一工作部131对施工点深层进行高喷灌浆喷射；s3：通过驱动组件3带动机架1沿导轨2运动，机架1运动至下一施工点，并通过第一工作部131对下一施工点深层进行高喷灌浆喷射；s4：重复s3，直至完成所有施工点的深层高喷灌浆喷射作业；s5：启动转动装置4带动安装杆13转动，使用第二工作部132对施工点浅层进行振动沉模；s6：通过驱动组件3带动机架1沿导轨2运动，机架1运动之下一施工点，并通过第二工作部132对下一施工点浅层进行振动沉模；s7：重复s6，直至完成所有施工点的浅层振动沉模作业；s8：向模板内部灌注混凝土，待混凝土凝固之后取模即完成防渗墙的施工。
60.以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。