簡述一種碾壓混凝土切縫機的研發(fā)和運用

李桂河 王友軍

中國水利水電第十六工程局有限公司 福建 福州 350003

1 工程概況

豐滿大壩（重建）工程為國內(nèi)首個重建混凝土大壩，主壩為碾壓混凝土重力壩，重力壩混凝土澆筑總方量284.42萬m3，其中碾壓混凝土約195.85萬m3。

按施工進(jìn)度總計劃，碾壓混凝土月平均澆筑強度為10.9萬m3/月，澆筑高峰強度為22.4萬m3/月。豐滿大壩大部分壩段采用大倉塊澆筑施工，每倉內(nèi)每層碾壓混凝土需要切4～5條縫，縫長平均60m，每班覆蓋2層左右，每天2班，日切縫強度約1200m。日切縫工作量大，切縫強度高，為滿足豐滿大壩施工中的高強度切縫、分縫要求，2015年2月項目部研制設(shè)計開發(fā)了兩臺碾壓混凝土自行式液壓高效切縫機，并于同年4月投入使用。

2 現(xiàn)有背景技術(shù)

壩體分縫造縫的質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到碾壓混凝土大壩施工的速度和質(zhì)量，現(xiàn)有碾壓混凝土造縫施工工藝主要采用手推車式振動切縫機進(jìn)行造縫。手推車式切縫機使用手推車、振動夯實機加裝刀片改造而成，工作動力為電力，工作時需要布設(shè)電纜線，作業(yè)時全部為人工操作；其最大特點是重量輕、便于操作但是耗費人工量大，在早期人工費用較低的階段有利于節(jié)約成本。造縫施工過程需要5至6名工人配合操作切縫機，同時為了滿足切縫質(zhì)量達(dá)到合格要求，需要保證工人有充足的體力的前提下進(jìn)行施工，工人的勞動強度較大。

手推車式造縫機切縫速度較慢，切縫速度約為0.6m/min～0.9m/min，生產(chǎn)效率比較低，而且電纜線需穿越工作倉面，影響施工機械運行和施工安全。在高強度施工時需要配備足夠的數(shù)量方可滿足施工作業(yè)要求。因此不適于高強度碾壓混凝土施工。

3 切縫機設(shè)計原理

3.1 設(shè)計目的

設(shè)計本自行式液壓高效切縫機的目的在于克服現(xiàn)有手推車式切縫機存在的缺點，提供一種人工少，勞動強度低，作業(yè)時能減少倉面電纜干擾，能保證滿足工程質(zhì)量和進(jìn)度要求，并在施工成本上能得到有效控制。

3.2 詳細(xì)設(shè)計原理的描述

圖1 切縫機結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 承載刀片組件結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 承載刀片組件結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

圖4 承載刀片組件結(jié)構(gòu)俯視圖

圖2～圖4 承載刀片組件結(jié)構(gòu)示意圖、側(cè)視圖、俯視圖

圖1：切縫機結(jié)構(gòu)示意圖；圖2承載刀片組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3承載刀片組件結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖4承載刀片組件結(jié)構(gòu)俯視圖。其中：1-挖掘機底盤，2-破碎錘、3-承載刀片組件，4-鋼絲繩，31-釬桿鋼套，32-承載鋼板，33-刀片，35-加強鋼板。

如圖1～圖4所示，一種碾壓混凝土施工自行式液壓高效切縫機，它是在現(xiàn)有的挖掘機基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將挖掘機的鏟斗除去，只利用其底盤加裝破碎錘，作為本切縫機的動力及行走功能，在破碎錘（2）的下方固定有承載刀片組件（3），承載刀片組件（3）用鋼絲繩（4）固定于破碎錘（2）的下方，鋼絲繩（4）的一端與承載刀片組件（3）連接，另一端與破碎錘（2）連接。承載刀片組件（3）包括釬桿鋼套（31）、承載鋼板（32）、刀片（33），刀片（33）嵌于釬桿鋼套（31）的中部，承載鋼板（32）位于刀片（33）的兩側(cè)，對刀片（33）起加強保護(hù)作用。在釬桿鋼套（31）上固定有加強環(huán)（34），加強環(huán)（34）位于釬桿鋼套（31）的上方。也可在釬桿鋼套（31）上固定有兩個加強環(huán)（34），加強環(huán)（34）分別位于釬桿鋼套（31）的上方和中部。

在承載鋼板（32）與刀片（33）之間，固定有形狀為直角三角形的加強鋼板（35）。承載鋼板（32）與刀片（33）呈直角連接，利用直角三角形的加強鋼板撐于二者之間對二者間的穩(wěn)定性和強度的增強有利。多塊加強鋼板（35）分別固定于承載鋼板（32）的上、下面。承載刀片組件（3）各個組成部分采用電焊法銜接牢固。焊接牢固后形成承載刀片組件，套在已經(jīng)經(jīng)過鈍化的破碎錘釬桿上，使用鋼絲繩（4）固定在破碎錘下方，釬桿與承載鋼板之間達(dá)到表面接觸即可。利用鋼絲繩（4）固定可方便拆卸。

本切縫機工作時可以采用正切和側(cè)切兩種方式，如圖1中的工作方式為正切式；將刀片組件旋轉(zhuǎn)90°為側(cè)切式。

本切縫機作業(yè)時，先把機械開到作業(yè)面就位，待拉線劃縫完成后在線上作業(yè)，操作機手操作破碎錘擊打承載刀片組件，同時下壓斗桿使刀片嵌入混凝土內(nèi)，然后取出刀片，待工人鋪好填縫材料再下壓斗桿使用刀片把填縫材料嵌入已形成的縫內(nèi)，再取出刀片，造縫完成。

切縫流程為：主機就位→操作破碎錘擊打承載刀片組件→刀片切縫到位→關(guān)閉破碎錘→取出刀片→鋪設(shè)填縫材料→操作斗桿用刀片把填縫材料嵌入縫內(nèi)→取出刀片→切縫完成主機移動到下一個切縫位置。

4 主要技術(shù)特點

本切縫機在現(xiàn)有設(shè)備上通過增加配件，使其具有了新的功能，很好地滿足了碾壓混凝土的切縫、分縫，具有快速方便的特點，改動小，作用大，是個適用性強的改進(jìn)，只要一人操作設(shè)備，1～2人鋪設(shè)填縫材料，就能完成原先5～6人的工作，極大降低了工人勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且操作簡單，對施工作業(yè)面干擾比較少。

本機可在切縫機、挖掘機式破碎機、挖掘機之間自由快速的轉(zhuǎn)換功能，提高了機械設(shè)備使用效率。

5 結(jié)束語

兩臺切縫機在豐滿大壩（重建）工程投入使用三年多來，很好地完成了大壩碾壓混凝土高強度施工階段切縫任務(wù)，設(shè)備各性能指標(biāo)均到達(dá)設(shè)計要求，未發(fā)生過設(shè)備質(zhì)量問題。因此，本切縫機的設(shè)計及應(yīng)用是成功的，是今后碾壓混凝土施工切縫設(shè)備的理想選擇之一。