專利名稱：水電堰壩修筑機(jī)的制作方法
水電堰壩修筑機(jī)所屬技術(shù)領(lǐng)域
屬水力發(fā)電基礎(chǔ)建設(shè)施工方法及堰壩專用機(jī)械 技術(shù)背景
現(xiàn)代壩式水電站建設(shè)施工中，大多數(shù)的大中型水電站建站，建壩的首要工作都是 在大壩位置前對(duì)江河進(jìn)行截流，建一座土石截流壩，之后再在大壩位置下游建第二道土石 壩形成圍堰，給以后的大壩建設(shè)建立一個(gè)干的工作環(huán)境。人類從幾千年前掌握水流的運(yùn)用 開始，到現(xiàn)代水電大范圍建設(shè)，這種截流方法也的確是一種很古老、也很實(shí)用、且最經(jīng)濟(jì)的 方法。雖然人們將運(yùn)輸泥沙土石的工具從開始用人拉肩挑發(fā)展到現(xiàn)代使用大型運(yùn)輸挖掘機(jī) 械，而且截流使用的物料也從過去的用泥沙土石木，到如今用上了大塊的立體三角形或多 面體的混凝土，但使用泥沙土石填充截流的基本方式卻一直沒有改變。大家都知道，江河的 水是流動(dòng)的，運(yùn)用泥沙土石去截?cái)嘟樱?dāng)泥沙土石倒入流動(dòng)的江水中時(shí)，在截流壩處有相 當(dāng)多的泥沙土石會(huì)被水流沖到下游，只有當(dāng)下游河段有相當(dāng)一段距離也積聚一定量的泥沙 土石時(shí)，截流壩段再倒入江河中的泥沙土石才會(huì)被堆高；隨著泥沙土石壩向河中推進(jìn)，這種 情況也會(huì)越來越嚴(yán)重，使用的泥沙土石也會(huì)越來越多，截流壩到快要合攏時(shí)，由于形成的水 流是即深又急，所以人們運(yùn)用了現(xiàn)代技術(shù)，在截流填充用料中加入了大塊的三角形或多面 體的混凝土，來提高阻擊水流和減輕泥沙土石的流失率，就算是這樣，巨大的混凝土及泥沙 土石還是存在被水流推向下游的問題。所以在江河截流時(shí)，下游往往就是一條夾帶大量泥 砂的黃色巨龍，造成下游水質(zhì)變差；而河流截流后，下游河段有相當(dāng)一段距離會(huì)被泥沙土石 將河床淤塞，必須要等待以后一次又一次的洪水才能將河道進(jìn)行清理，把這些泥沙土石慢 慢推向下游；如果這些泥沙土石對(duì)截流壩下游航道造成較大阻礙或不能通航，還必須要進(jìn) 行人工清理航道。而電站壩基在將下游圍堰建好后，壩基段泥沙土石的清理又是一件非常 艱巨性的工作，基本上是將人工倒入的泥沙土石在形成泥漿后連同河水一起清理出來，往 往在建壩地找一個(gè)傾倒這些含有大量水份的泥砂土石地方都不是一件輕松的事，有些還要 為這些清理出來的泥漿土石專門修一座壩建一個(gè)泥漿庫，才能不使這些已形成泥漿的砂土 石到處流動(dòng)，即麻煩又費(fèi)工費(fèi)時(shí)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明改變截流填充用料，不使用泥沙土石，而是運(yùn)用混凝土的特性，采用專用的 機(jī)械施工，直接在河道攔水大壩前端建一座嵌入河床地基一定深度(或著巖)的混凝土截 流壩。使江河截流即不需要準(zhǔn)備大量的截流泥沙土石填充料，也不存在河道下游淤塞影響 航道，截流時(shí)也不會(huì)在下游出現(xiàn)黃龍，當(dāng)下游圍堰壩在靜水中建好后，電站壩址清理不需要 象現(xiàn)在采用泥沙土石截流那樣需要長時(shí)間、大工程量，也不需要再去花錢找大的地方建庫 傾倒如同泥漿一樣的砂土石，可以直接對(duì)基本上還保持在原始狀河床壩址進(jìn)行清理即可達(dá) 到大壩設(shè)計(jì)要求。省工、省時(shí)、省料、省錢。
第二，作為施工用的“水電堰壩修筑機(jī)”，它在截流壩建好后可以在方便拆除，以后在其它電站建設(shè)時(shí)再重復(fù)使用，使電站工程修筑使用的機(jī)械費(fèi)用保持在一種較低的水平狀 態(tài)。
第三，由于它是機(jī)械化筑壩施工，對(duì)澆注的混凝土截流壩相嵌地基的深度、壩寬、 壩高及造型都可以進(jìn)行人工控制；對(duì)一些深入地層較深，或本身都已嵌入巖石層的截流壩， 還可以作為電站大壩的前沿壩基；對(duì)一些地質(zhì)條件較好且水流又不太深的墩間壩式電站建 設(shè)也可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求做到無圍堰施工。因此在今后的電站建設(shè)中，本發(fā)明將發(fā)揮重要作 用。在此要特別指出的是在未來的“無壩電站”修筑河床平臺(tái)及墩墻的建設(shè)中將發(fā)揮極重 要作用；因?yàn)榻由系臒o壩電站大多數(shù)是屬于中小型電站，如果要在大江大河上使用傳統(tǒng) 的方法進(jìn)行截流圍堰施工，就會(huì)使電站建設(shè)成本提高許多，因?yàn)闊o壩電站主要只是在河床 建平面及墩墻，形式渠式水道，就算引用低壩技術(shù)，堰壩也只是一個(gè)較低的河床壩，起抬高 河床增加電站發(fā)電量作用，工程量相對(duì)較少；有了此“水電堰壩修筑機(jī)”，無壩電站基礎(chǔ)建設(shè) 就可以在河水照樣流的情況下以不建圍堰的形式實(shí)現(xiàn)施工，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即經(jīng)濟(jì)又安全， 而且還大大降低了工程工作量和工程建設(shè)成本。
第四，采用“水電堰壩修筑機(jī)”筑壩或筑河床平臺(tái)，在施工中，挖掘清理槽溝、推進(jìn)、 混凝土澆注各道工序可以同時(shí)進(jìn)行，并形成一條龍作業(yè)方式，筑壩或筑河床平臺(tái)從地基開 挖到混凝土澆注成型一氣呵成；而施工速度即快又環(huán)保，按照現(xiàn)代技術(shù)，當(dāng)輔助支撐平臺(tái)做 到一定的高度和強(qiáng)度時(shí)，它就能抵御河流水較深較急時(shí)對(duì)機(jī)組的側(cè)向沖擊力，就算河流在 洪水期間，截流壩的施工也照樣可以進(jìn)行，單從這一點(diǎn)上講，截流壩的開工及施工可以不受 河流季節(jié)性影響，這是筑泥砂土石截流壩無法與它相比的。
第五，由于“水電堰壩修筑機(jī)”它具備在流水中作業(yè)，而且可以在這樣的環(huán)境下自 行深入地基一定的深度，這對(duì)今后江河湖岸的治理具有一定的幫助，因?yàn)橹卫硭哆吰轮饕膯栴}是基礎(chǔ)工程難度較大，以前采用的圍堰法、拋石法......等各種方法，但采用這些方法有時(shí)往往達(dá)不到根治效果，原因基本上都是邊岸基礎(chǔ)工程無法做深、做強(qiáng)，做好的 邊岸工程往往被長年的水流將基腳沖刷空之后又會(huì)出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象。有了此機(jī)就可以將基 礎(chǔ)深入水流之下較深的地基中，在澆注的混凝土結(jié)構(gòu)以后，水流無法沖刷到基礎(chǔ)以下泥土 地基，用這樣的基礎(chǔ)工程修筑邊岸基本上就可以永久性解決此處因水流沖刷造成的崩塌現(xiàn) 象。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
運(yùn)用混凝土的特性，修筑截流壩或河床基礎(chǔ)設(shè)施。運(yùn)用鏈斗挖槽機(jī)械對(duì)河床壩基 基礎(chǔ)進(jìn)行挖槽式清理；運(yùn)用井式封閉原理制作機(jī)架并安裝相應(yīng)的液壓設(shè)施，使機(jī)組形成挖 掘、推進(jìn)、澆注三大功能，運(yùn)用液壓原理制作各個(gè)液壓分支機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，并對(duì)機(jī)組各工作系統(tǒng) 運(yùn)行時(shí)進(jìn)行動(dòng)力支持；運(yùn)用液壓可收縮原理依托機(jī)架安裝支撐板對(duì)挖好的槽溝壁進(jìn)行支撐 保護(hù)，將支撐板收縮重疊后即可方便機(jī)組收縮推進(jìn)又不失支撐的功能；運(yùn)用混凝土的特性 在模塊較小時(shí)易脫模的原理安裝由多方塊式液壓板組成混凝土澆注井，對(duì)截流壩(或其它 河床基礎(chǔ)設(shè)施)進(jìn)行分段(或分節(jié))澆注成型。運(yùn)用普通的機(jī)械原理制作裝配成可拆卸、 能機(jī)械挖槽、可依靠本身的液壓系統(tǒng)進(jìn)行推進(jìn)、配合相應(yīng)的混凝土設(shè)備進(jìn)行混凝土澆注的 機(jī)械。運(yùn)用錨定技術(shù)，在機(jī)組上游方不遠(yuǎn)處建立錨定船舶平臺(tái)，采用拉繩的方法對(duì)消除機(jī)組 推進(jìn)時(shí)因河道水流造成的側(cè)向推力，同時(shí)也可以隨時(shí)對(duì)機(jī)組進(jìn)行扶正。運(yùn)用機(jī)組各井機(jī)架 有互為支撐的能力，及時(shí)調(diào)整施工壩基嵌入地層深度；必要的時(shí)候也可以另架設(shè)“井”字型架輔助機(jī)組完成壩基開挖澆注工作。
具體實(shí)施方式
首先在要截流或施工的江河段岸邊大致平整出一塊可容下機(jī)組及高架吊的場(chǎng)地， 使用型鋼制作一個(gè)如“井”字形、高度為弱小于各井機(jī)架短軸間尺寸的方形框架(如圖2)作 為機(jī)組水平基準(zhǔn)架按對(duì)岸為前的方向，用支架或其它物料墊高一個(gè)機(jī)架層高的高度安放在 場(chǎng)地上，水平基準(zhǔn)架前方井位置為挖掘井，安放鏈斗挖槽機(jī)及兩側(cè)帶支撐板的收縮機(jī)架；水 平基準(zhǔn)架中間井位為液壓井，安放兩側(cè)帶支撐板的液壓推進(jìn)系統(tǒng)機(jī)架；水平基準(zhǔn)架后方位 井為澆注井，安放帶支撐板及澆注混凝土模板機(jī)架；無論挖掘、推進(jìn)、澆注機(jī)架，每個(gè)機(jī)架都 必須按相等高度進(jìn)行分層，以便機(jī)組在上下運(yùn)作時(shí)液壓桿件能順利對(duì)上孔位。而在水平機(jī) 架二側(cè)以各井機(jī)架為一個(gè)獨(dú)立升降體、安裝大于層位高長度的升降液壓缸，此液壓缸作用 是使機(jī)架上下運(yùn)作用。由于各井機(jī)架二側(cè)都需要安裝帶液壓缸的支撐板，因此為了保護(hù)好 兩側(cè)面的支撐板不被損壞，機(jī)架拆除時(shí)要全部將支撐板拆下，使用時(shí)機(jī)架在沒有降至水平 基準(zhǔn)機(jī)架以下位置時(shí)不安裝二側(cè)的支撐板。安裝各機(jī)架兩側(cè)支撐板總高度時(shí)可以根據(jù)設(shè)計(jì) 要求只安裝到高于深入地基層即可。機(jī)架到位時(shí)首先在機(jī)架兩側(cè)安裝用于機(jī)架升降并可以 拆卸的短軸，也可以在機(jī)架中將短軸設(shè)計(jì)成液壓桿，需要時(shí)將軸伸出，不用時(shí)將短軸收縮在 機(jī)架內(nèi)；短軸主要的功能是以水平基準(zhǔn)機(jī)架為基準(zhǔn)，控制和穩(wěn)定機(jī)架水平推進(jìn)運(yùn)行或深入 地基深度，只有機(jī)架在需要作上下運(yùn)作時(shí)才充許拆卸或伸縮，一般情況下都應(yīng)保持在一個(gè) 基準(zhǔn)位置上不動(dòng)；而短軸的另一個(gè)功能是支撐水平基準(zhǔn)架，它主要是依靠機(jī)架下端短軸承 受重量，所以它也是各井機(jī)架互為支撐運(yùn)作的主要部件，因此可以說短軸對(duì)機(jī)組來說是一 個(gè)很重要的部件。當(dāng)一個(gè)井的機(jī)架需要向下或向上調(diào)整時(shí)，首先取出或收縮上下方不用于 液壓缸頂推的短軸，再用液壓缸頂起缸頂?shù)亩梯S使整個(gè)機(jī)架抬高，如果是向上，此時(shí)液壓缸 直接向上頂起至液壓缸最高點(diǎn)，這時(shí)下一層的短軸孔正好位于水平基準(zhǔn)架平臺(tái)位置，此時(shí) 將短軸裝上或伸出然后將整個(gè)機(jī)架放在水平基準(zhǔn)平臺(tái)上，再將液壓缸收縮回最低位，之后 再將處于高層液壓頂位置的短軸拆除或收縮，再裝在平臺(tái)位孔位上或?qū)⒋似脚_(tái)也位短軸伸 出，這樣機(jī)架就可以重復(fù)向上運(yùn)動(dòng)直到最底位置；向下則是同理運(yùn)作即可，只是操作順序是 與向上運(yùn)作相反。短軸在水平運(yùn)行時(shí)為了降低收縮機(jī)架在推進(jìn)時(shí)與水平基準(zhǔn)機(jī)架的阻力， 在水平運(yùn)行時(shí)還可以將短軸裝上滾動(dòng)園輪，使機(jī)架在推進(jìn)運(yùn)動(dòng)過程中短軸與水平基準(zhǔn)機(jī)架 的框架處于滾動(dòng)狀態(tài)；為了控制好各井機(jī)架運(yùn)行，在水平基準(zhǔn)架上還可以使用槽溝導(dǎo)向滾 輪。但要注意的是挖掘井及澆注井機(jī)架在向上下運(yùn)行時(shí)，盡可能將機(jī)組靠近推進(jìn)機(jī)架，因 為它們處于兩端，向上下運(yùn)行時(shí)有一邊會(huì)沒有支撐，必須要依靠其它二組機(jī)架的重量來穩(wěn) 定運(yùn)行；如果機(jī)組較大較重，有必要時(shí)可以在沒有支撐一端安一個(gè)臨時(shí)支架作為支撐，以確 保機(jī)組穩(wěn)定安全。
挖掘井的機(jī)架主要為鏈斗挖槽機(jī)機(jī)架(如圖3、圖4)及用于推進(jìn)時(shí)起支撐作用、支 撐板并可以重疊的機(jī)架(如圖6)組成，這組機(jī)架的主要功能是向前進(jìn)行河床槽溝挖掘，在 挖掘的同時(shí)機(jī)架二側(cè)的支撐板對(duì)溝壁形成支撐保護(hù)，在機(jī)架需要收縮回到原位時(shí)，每間隔 一個(gè)機(jī)架支撐板可以收縮形成重疊使整套機(jī)架具有收縮功能；同時(shí)整個(gè)收縮機(jī)架組合也要 有向下挖掘或向上抬舉的功能；底部兩側(cè)還要安裝一套可以延伸至支撐板一半尺寸位置的 收縮導(dǎo)槽，以便在向下挖掘運(yùn)作時(shí)承受外側(cè)支撐部分小機(jī)架鏈斗挖掘機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的作用力。機(jī)組最前端為一個(gè)前后都是導(dǎo)槽式的機(jī)架，鏈斗挖槽機(jī)構(gòu)可以沿這個(gè)導(dǎo)槽下沉至機(jī)架井底和 由井底升至機(jī)架頂，鏈斗機(jī)械由頂端平臺(tái)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力及操作，可以在頂端由起吊裝置將 整個(gè)機(jī)架吊出方便維修；向前挖掘時(shí)依靠最前端的挖槽機(jī)及機(jī)組推進(jìn)系統(tǒng)就可以完成，但 向下挖掘時(shí)，由于鏈斗要向液壓推進(jìn)井延伸，所以在靠液壓推進(jìn)井的機(jī)架頂部和底部要加 裝一套鏈斗運(yùn)轉(zhuǎn)輪軸(如圖4)，一般情況下都在機(jī)架底部不使用，只有向下挖掘時(shí)才起用， 而且由于它的兩側(cè)也要安裝鏈輪，所以此機(jī)架最底層一個(gè)支撐板會(huì)由鏈輪替代，一般情況 下此鏈輪從機(jī)組裝機(jī)到位后才安裝，裝好后會(huì)是一直支撐著，但由于它的尺寸會(huì)比支撐板 展開時(shí)要短一些，所以不會(huì)影響機(jī)組推進(jìn)運(yùn)作；沿機(jī)架邊沿及各機(jī)架底部也要加裝鏈斗運(yùn) 動(dòng)導(dǎo)槽，而且由于此機(jī)架它只能是作上下運(yùn)動(dòng)不能作向前推收縮用，所以它的兩側(cè)短軸位 還有一個(gè)作用，就是與水平基準(zhǔn)架配套使用起到給整個(gè)挖掘井機(jī)架定位。
向下作業(yè)前先將鏈斗接至足夠的長度，再將整個(gè)挖掘機(jī)架抬起使底部位置形成一 個(gè)大于鏈斗高度的空間，再將各機(jī)架底部二側(cè)導(dǎo)槽裝置伸出來，然后再用鋼絲繩將鏈斗沿 導(dǎo)軌經(jīng)轉(zhuǎn)軸引向挖槽機(jī)前端再向頂端形成不間斷連接(如圖9)，再由頂端平臺(tái)動(dòng)力機(jī)械牽 引進(jìn)行循環(huán)運(yùn)作；一般情況下都可以從側(cè)傍將鋼絲繩一層一層放下去，但如果引導(dǎo)鋼絲繩 出現(xiàn)問題無法放下去時(shí)，可將機(jī)架提升一定的高度，在可以順利將引導(dǎo)鋼絲繩竄過時(shí)，即可 引導(dǎo)鏈斗連接。向下挖掘速度主要由二側(cè)的液壓缸控制，此時(shí)推進(jìn)井的液壓系統(tǒng)完全退出 收縮在機(jī)架內(nèi)，與挖掘井的機(jī)架分離；挖掘機(jī)架向下推進(jìn)時(shí)一次為一個(gè)機(jī)架層高度，超過一 個(gè)層高時(shí)就要變動(dòng)一次機(jī)架上短軸。但要注意的是收縮機(jī)架是由多個(gè)機(jī)架組成，在向下 或向上運(yùn)作時(shí)，一定要將機(jī)架并列緊靠在一起，還要用二條或多條短軸將各機(jī)架竄并在一 起(在不影響鏈斗運(yùn)轉(zhuǎn)情況下可以是機(jī)架上任意一組孔位或機(jī)架頂端或側(cè)傍)，上下運(yùn)作 到位后才將竄并短軸取出進(jìn)入正常的推進(jìn)操作。開始挖掘時(shí)也可以采用較短小向下挖掘的 專用機(jī)架，挖到一定深度時(shí)才換成機(jī)組機(jī)架進(jìn)行更深槽溝挖掘及澆注混凝土。由于向下挖 掘是在機(jī)架底部承受推進(jìn)力，所以挖槽機(jī)不能只是往一個(gè)方向運(yùn)行，一般要將挖槽機(jī)按一 個(gè)順時(shí)針方向一個(gè)反時(shí)針方向錯(cuò)位排列挖掘，以避免挖掘力向一個(gè)方向使機(jī)架發(fā)生向一邊 傾斜現(xiàn)象；挖槽具體采用多少組鏈斗挖槽機(jī)這要根據(jù)筑壩的寬度和鏈斗的寬度來定，但無 論使用多少組都應(yīng)該考慮好盡可能保持這種力的平衡關(guān)系。
鏈斗挖掘機(jī)有二種設(shè)計(jì)方案，一種是有縫式，多組鏈斗平行挖掘，轉(zhuǎn)軸也是在同一 水平線上，只是在各鏈斗機(jī)之間會(huì)有一些間隔，所以稱之為有縫；由于有縫機(jī)它是以同軸 平行運(yùn)轉(zhuǎn)，所以它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)當(dāng)，但缺點(diǎn)就是機(jī)架前后都已被鏈斗占用，沒有位置與推進(jìn)缸連 接，它只能依靠第二個(gè)支撐機(jī)架在側(cè)傍進(jìn)行連接，從而達(dá)到向前推進(jìn)目的，在挖掘較深的溝 槽時(shí)就無法使用；而無縫機(jī)則將相鄰的鏈斗在機(jī)架上的高低、前后位置都錯(cuò)開，看上去好像 是一個(gè)在內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)在外運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)外機(jī)鏈斗形成重疊狀，而外側(cè)機(jī)則比內(nèi)側(cè)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的位置 要靠前和深，所以它挖掘出來的溝槽不會(huì)有挖掘不到位的地方，所以可以說是無縫式的，而 機(jī)架可以利用這種靠前的運(yùn)行線路把在內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的鏈斗機(jī)放在機(jī)架的中間位置，在外運(yùn)轉(zhuǎn)的 鏈斗機(jī)可以圍繞機(jī)架外側(cè)運(yùn)行，使機(jī)架上在內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)鏈斗機(jī)位置可以空出來一部分，這樣整 個(gè)機(jī)架就可以直接與推進(jìn)缸連接；由于它的鏈斗機(jī)械都是在各自位置運(yùn)轉(zhuǎn)，所以機(jī)架相對(duì) 來說要比有縫的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)也會(huì)較高一些，而且挖掘出來的溝槽也不在一條線上，正前 方會(huì)有前有后的現(xiàn)象，底部會(huì)有高有低現(xiàn)象，給之后的澆注會(huì)帶來一些麻煩。
在挖掘機(jī)架之后，是若干個(gè)排列整齊且只有支撐板一半寬的“一”字型伸縮支撐架(如圖5)，各機(jī)架均為封閉式，只有上方一個(gè)出口，分若干層，每層裝支撐液壓缸可伸向 二側(cè)，每層支架與推進(jìn)井相關(guān)位置開有孔位供推進(jìn)機(jī)架上的推進(jìn)油缸連接用；整個(gè)伸縮架 是依靠推進(jìn)油缸的作用力向前移動(dòng)，每前移二個(gè)伸縮機(jī)架位，這二個(gè)伸縮機(jī)架中其中收縮 的的支撐板就可以完全展開支撐；二側(cè)的液壓缸在一般情況下都處于頂撐狀態(tài)，只有在機(jī) 組澆注一個(gè)井位向前移動(dòng)時(shí)才進(jìn)行減壓，一次移動(dòng)到位后再恢復(fù)壓力，當(dāng)伸展時(shí)支撐板向 兩側(cè)形成支撐，保護(hù)已挖好的溝槽壁泥土不出現(xiàn)滑落和塌陷；當(dāng)收縮時(shí)，每間隔一塊支撐板 收縮大于支撐板厚度尺寸，讓一前一后的二個(gè)支撐架上的支撐板形成錯(cuò)位時(shí)即可收縮伸縮 架，收縮后的支撐板形成重疊狀，而前后的伸縮架在收縮后會(huì)并在一起(如圖6)。
由于鏈斗挖掘是不間斷進(jìn)行，而且工作面大多是在水中，在對(duì)泥沙土石搬運(yùn)過程 中也有大部分運(yùn)行軌跡是在水中，難免會(huì)有泥沙土石掉落底部，而第一個(gè)伸縮架由于有鏈 斗機(jī)械在運(yùn)作，基本上沒有位置安裝吸泥泵，因此在第二架伸縮架的底部必須要安裝多個(gè) 吸泥泵，形成第二道將泥沙土石搬出槽溝的任務(wù)。再就是機(jī)組二側(cè)因支撐在頂推向前移動(dòng) 時(shí)會(huì)有動(dòng)作，加上河流水流的作用，二側(cè)壁也會(huì)有砂石泥土掉入井內(nèi)，有時(shí)還可能出現(xiàn)溝壁 塌落現(xiàn)象，如果不及時(shí)將這些砂石泥土清理，在機(jī)組推進(jìn)時(shí)，這些泥砂就會(huì)形成阻礙，如果 泥砂太多還有可能將機(jī)組卡住影響機(jī)組運(yùn)作；因此，在各機(jī)組的二側(cè)底部也要裝一些吸泥 泵將這些掉入溝槽內(nèi)的砂石泥土吸出；而澆注井在澆注混凝土之前也需要進(jìn)行一次井底清 理。
推進(jìn)井主要任務(wù)是機(jī)組推進(jìn)，機(jī)架分成若干層，方便安裝液壓泵及液壓缸，四周及 底板為密封狀，在密封狀的前后壁上中下各主要位置上開供推進(jìn)油缸用的孔，供液壓缸伸 縮運(yùn)行，上部作為出入口，供設(shè)備進(jìn)出及工作人員出入；井中各橫梁上按機(jī)組的前后方向裝 上較長一些作為推進(jìn)收縮用的液壓缸，對(duì)一些較大的機(jī)組液壓缸，也可以將缸體作為橫梁 或連接梁使用；在密封井的左右壁梁外側(cè)，裝上帶支撐板的液壓缸；為了減小液體壓力損 失，各層的液壓缸工作時(shí)盡可能使用本層的液壓泵。在推進(jìn)井的前端，是多個(gè)伸縮支撐機(jī) 架，各機(jī)架與推進(jìn)油缸連接(如圖1)，此油缸采用多級(jí)伸縮液壓缸，一般情況下油缸鎖定在 各機(jī)架中，各機(jī)架孔位按層次加大，使推進(jìn)油缸在向前推進(jìn)或向后收縮時(shí)依層對(duì)各機(jī)架推 進(jìn)或收縮。而推進(jìn)井的后端在兩側(cè)在不影響支撐油缸的位置安裝多個(gè)較短起連接作用并可 鎖定油缸，用于連接澆注井機(jī)架；而在中間位置則安裝較長的油缸與澆注井活動(dòng)機(jī)架連接 并鎖定，當(dāng)每澆注完一個(gè)井時(shí)，以澆注井活動(dòng)機(jī)架為基礎(chǔ)點(diǎn)，由此油缸將整個(gè)機(jī)組向前推進(jìn) 一個(gè)井位，之后機(jī)組不動(dòng)，將澆注井活動(dòng)機(jī)架回縮至澆注井前端位置形成新的澆注井位；但 要注意的是，當(dāng)機(jī)架要向上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，先解除各機(jī)架的鎖定裝置回縮，使油缸完全脫離前后 井機(jī)架，三個(gè)井此時(shí)可以完全各自獨(dú)立運(yùn)作，上下運(yùn)動(dòng)到位后再恢復(fù)原狀進(jìn)行正常操作。
推進(jìn)井的后端，是澆注井模板機(jī)架(如圖8)；澆注井機(jī)架的前端是一個(gè)連接骨架， 與兩側(cè)的機(jī)架形成一個(gè)成“Π”形狀，前端機(jī)架安裝一套位置與推進(jìn)井配套、有多個(gè)孔軸鎖 定裝置，在一般情況下與推進(jìn)井機(jī)架連接，只有在澆注井機(jī)架向上下運(yùn)動(dòng)時(shí)才與推進(jìn)井機(jī) 架分離；澆注井機(jī)架前端之后是一個(gè)活動(dòng)的澆注模板機(jī)架，在模板機(jī)架上向后方向裝上帶 支撐板式的液壓缸，起澆注模板用；而且所有用于澆注模板用的液壓缸均使用為后端中間 凸出可扭動(dòng)、頂端帶絲桿與模板連接式樣，以便模板不能脫模時(shí)可以將液壓缸扭離支撐模 板。模板機(jī)架與推進(jìn)井由較長油缸連接并鎖定，可以由它推運(yùn)作前后運(yùn)動(dòng)；兩側(cè)機(jī)架的下半 部內(nèi)外側(cè)都裝有帶支撐的液壓缸，一邊是作保護(hù)溝槽用，一邊是作澆注模用；而在高于溝槽位置只有一邊裝有帶支撐的液壓缸，只用于澆注模。在一般的情況下后端活動(dòng)機(jī)架都保持 在收縮狀態(tài)，與二邊的機(jī)架組合后形成一個(gè)空井，以便安裝鋼筋骨架及澆注混凝土，只有在 一個(gè)澆注井混凝土澆注完工后，液壓缸才伸張將整個(gè)機(jī)組向前再推進(jìn)一個(gè)井位，推進(jìn)后的 液壓缸再將活動(dòng)機(jī)架收縮形成又一個(gè)新的空澆注井。而“井”字型尾端的梁一般要長于澆注 井一到二米，但最低的一層或二層位置只是一個(gè)井位長，以便機(jī)架向下運(yùn)作；在澆注井，內(nèi) 外側(cè)帶支撐板的液壓缸一般情況下處于頂撐狀態(tài)，只有在澆注井完成澆注工作后機(jī)組要向 前推進(jìn)時(shí)，所有的支撐板全部松開，由推進(jìn)架帶動(dòng)一同推進(jìn)，推進(jìn)到位后，又使它們?nèi)炕?復(fù)頂撐狀態(tài)。所有的支撐板在推進(jìn)前都要進(jìn)行一次脫模動(dòng)作，由于混凝土具有一定的粘力， 根據(jù)混凝土的特性，一般在澆注后6小時(shí)左右進(jìn)行脫模，各支撐板要一塊一塊進(jìn)行脫模，當(dāng) 其中一塊在脫模時(shí)，讓周圍其它的支撐板支撐不動(dòng)，開啟要脫模的液壓缸進(jìn)行收縮脫模，脫 模后又暫時(shí)重新恢復(fù)原位，讓其它的支撐板進(jìn)行脫模，只有在全部的支撐板都脫模后，機(jī)組 需要推進(jìn)時(shí)才能進(jìn)行支撐板的收縮松開。如果擔(dān)心支撐板脫不掉模，還可以在澆注前將一 卷薄模展開，根據(jù)澆注井尺寸，由頂端向底端在三面支撐板面貼上一層薄模，借助薄模使支 撐板盡快脫離已澆好的混凝土壩面。如果這些辦法都失效，可以采用將不能脫模的支撐板 通過在機(jī)架內(nèi)部將液壓桿絲桿扭離支撐板，待形成新井時(shí)再重新安裝新的支撐板。
在每澆注一個(gè)井位之前，還要執(zhí)行一個(gè)安裝拉桿動(dòng)作，因?yàn)樵诘鼗鶎右陨系臐沧?井已沒有地基的支撐，二邊是水或空氣，澆注箱體不受力，而澆注井它必須是一個(gè)四周封閉 式的整體，而且在澆注混凝土?xí)r它還要承受來自流體狀混凝土的壓力，所以只能在已澆注 成形的混凝土中每間隔一定的高度嵌入一根拉桿，這樣機(jī)架才能有著力點(diǎn)使下一個(gè)澆注井 的模架合成一個(gè)完整的澆注模體出來，合成的模體才能具有承受一定的壓力能力；拉桿材 料可以使用元鋼或鋼管，在二端焊上配模架用的專用螺母，但在使用鋼管時(shí)要將中間要焊 上板材不能讓它二端相通；機(jī)架上采用液壓或風(fēng)動(dòng)扭轉(zhuǎn)螺桿方式，在對(duì)好位后將機(jī)架尾端 連在鑲嵌在混凝土螺母上。另外由于中間的模板它是一個(gè)運(yùn)動(dòng)體，而澆注模板又不能是動(dòng) 的，為了使中間的模板與兩側(cè)的模板能順利合成澆注井，所以在二者相交的角上還要有一 套定位和鎖定裝置，使中間的模板在合攏后能暫時(shí)固定不動(dòng)，在要脫?；蛞苿?dòng)時(shí)才將鎖定 裝直分1 O
此機(jī)械在運(yùn)用時(shí)，由于它本身具有一定的高度，而筑壩的走向也是從河岸的一邊 向另一邊延伸，雖然它具有挖掘、自行推進(jìn)、自行形成澆注箱的能力，并且還會(huì)嵌入河床地 層中，也具有一定的穩(wěn)固性，但它在河流水流較深和較急時(shí)，并不能完全抵御水流的沖擊 力，因此，在這種情況下筑壩(或筑平臺(tái))時(shí)，它還必須要配備一個(gè)輔助的工作平臺(tái)來協(xié)助 它完成這項(xiàng)工作。輔助平臺(tái)可以采用錨定法，在機(jī)組上游不遠(yuǎn)處安裝一套錨船，由于機(jī)組是 深入地基，下半部分在地基下一般不會(huì)被水流影響，而且上半部分也只是前端會(huì)受水流影 響，因?yàn)楹蟀氩糠炙桥c已成結(jié)構(gòu)狀的混凝土壩基相連，所以水流已被阻擋對(duì)它已經(jīng)不能 形成沖擊，就算移動(dòng)機(jī)組，它的尾端始終會(huì)與已成型的壩基相接，壩基本身可以給機(jī)組后半 部分作為依托支撐，除非操作人員違規(guī)在澆注的壩基還未開始結(jié)構(gòu)就向前推進(jìn)造成已澆注 的混凝土壩倒塌，使壩失去作用；所以錨船上的鋼絲繩基本上是與機(jī)組前半部分頂部連接， 但必要的時(shí)候也可以與后半部分頂端相連；當(dāng)機(jī)組頂端出現(xiàn)向下游方傾斜時(shí)，由錨船調(diào)整 鋼線將機(jī)組進(jìn)行扶正。由于這道環(huán)節(jié)鐵錨、錨船、鋼絲繩是最重要，它直接關(guān)系到機(jī)組的安 全，具體數(shù)量采用多少應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來定，一般的情況下都保證錨定拉力至少要大于水流對(duì)機(jī)組的沖擊力二倍以上。


標(biāo)號(hào)所示部件1.水平基準(zhǔn)架 2.溝槽挖掘機(jī) 3.收縮支撐機(jī)架 4.支 撐架多組伸縮液壓缸5.推進(jìn)液壓缸 6.澆注架連接缸 7.澆注井機(jī)架 8.澆 注井尾架 9.升降液壓缸10.推進(jìn)井機(jī)架 11.采用有縫式的鏈斗挖掘機(jī)與首架 收縮支撐機(jī)架外側(cè)連接桿 12.溝槽挖掘機(jī)動(dòng)力機(jī)頭13.挖掘斗14.鏈 條 15.鏈輪 16.支撐板 17.支撐液壓缸18.挖掘斗輪導(dǎo)槽 19.澆注 模板 20.澆注模液壓缸21.尾架固定旋扭 22.澆注井活動(dòng)機(jī)架
圖1所示為“水電堰壩修筑機(jī)”原理、部件標(biāo)示圖。
圖2所示為水平基準(zhǔn)架側(cè)視、正視、府視平面示意圖。
圖3所示為溝槽挖掘機(jī)側(cè)視、正視示意圖。圖3(c)所示為機(jī)架平面示意圖。
圖4所示為帶鏈輪支撐機(jī)架側(cè)視[圖4(a)]、正視示意圖[圖4 (b)]。機(jī)架平面圖 與圖3(c)基本相同，只是導(dǎo)槽只有一面。
溝槽挖掘機(jī)機(jī)架除頂端為動(dòng)力頭，中間沒有推進(jìn)缸用的孔位、內(nèi)部沒有液壓缸外， 另四周也無需密封，其它結(jié)構(gòu)也與圖4機(jī)架相同。
圖5所示為支撐機(jī)架側(cè)視、正視示意圖。各支撐機(jī)架的底部也有與圖3(c) —樣的導(dǎo)槽。
圖6所示為收縮支撐機(jī)架展開[圖6(a)、收縮[圖6 (b)時(shí)府視平面形狀示意圖。
圖7所示為推進(jìn)井機(jī)架平面示意圖。
圖8所示為澆注井機(jī)架平面示意圖。
圖9所示為推進(jìn)井液壓完全回縮后，各井機(jī)架獨(dú)立準(zhǔn)備向下運(yùn)作時(shí)狀態(tài)示意圖。
圖10所示為挖掘井向下挖掘一個(gè)層位時(shí)的狀態(tài)示意圖。
圖11所示為機(jī)組與錨定船舶定位示意圖。
權(quán)利要求
.1.水電堰壩修筑機(jī)專利權(quán)力要求
1.一種江河截流新方法，利用混凝土的特性，采用機(jī)械化施工，在江河上建一道混凝土 壩實(shí)現(xiàn)截流的方法。運(yùn)用其方法原理，在無需筑圍堰的情況下，可以完成多種水利、水電基 礎(chǔ)設(shè)(如邊岸治理、河床低壩、平臺(tái)、墩墻等)施工任務(wù)的一種方法。其特征是:A. —種改變幾千年來人們一直使用泥砂土石作為填充料筑壩截流方式，運(yùn) 用混凝土特性，在江河上筑一道混凝土壩進(jìn)行截流。B.一種采用機(jī)械化施工方式，機(jī)械集挖掘、推進(jìn)、澆注工序和功能為一體，解決人工在 江河水流中不筑圍堰的情況下，較難或無法進(jìn)行挖掘溝槽和建立混凝土澆注模進(jìn)行澆注混 凝土而實(shí)現(xiàn)截流或修筑其它基礎(chǔ)設(shè)施的問題。C.一種運(yùn)用錨定法，抵御河流水流給機(jī)組的側(cè)向沖擊力。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法特性中一種將機(jī)械切槽、挖掘方法用于截流壩修筑， 將河床松軟基礎(chǔ)進(jìn)行清理性挖掘，再在其溝槽上澆注混凝土成截流壩或其它基礎(chǔ)設(shè)施的方 法。其特征是運(yùn)用鋸槽機(jī)械技術(shù)，使用抗拉伸耐剪切的鏈條并帶挖斗，在矩形的機(jī)架上形 成一套不間斷循環(huán)式運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，在頂端動(dòng)力機(jī)的作用下，對(duì)機(jī)架前端或下端的地基進(jìn)行挖 切槽溝。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法特性中一種將液壓油缸的特性用于截流壩修筑機(jī)械 中，對(duì)挖掘好的溝槽進(jìn)行保護(hù)；且在河道水流動(dòng)具有一定的推力作用、人工較難或無法做成 澆注模的狀態(tài)下，機(jī)械形成混凝土澆注模且可以自行機(jī)械脫模、自行對(duì)機(jī)組推進(jìn)運(yùn)行提供 推動(dòng)動(dòng)力，使整個(gè)機(jī)組在這一次又一次的重復(fù)動(dòng)作后，最終形成截流壩或其它水利基礎(chǔ)設(shè) 施。其特征是運(yùn)用液壓缸可以收縮的特性和原理，在各機(jī)架二側(cè)安裝若干個(gè)帶支撐板的 液壓組件，對(duì)已形成溝槽的邊壁進(jìn)行保護(hù)性支撐，防止邊壁泥土滑落或塌陷至溝槽內(nèi)，以便 下一步按設(shè)計(jì)要求澆注混凝土。在澆注井機(jī)架內(nèi)側(cè)也安裝由若干個(gè)帶支撐板的液壓組件作 為模板，三面合攏并將支撐板展開后對(duì)機(jī)架鎖定，與已澆注好的混凝土壩一面(開始第一 個(gè)井澆注時(shí)在地基上部可另臨時(shí)用一擋板)形成一個(gè)完整的混凝土澆注井，以便澆注混凝 土 ；在澆注混凝土后一定的時(shí)間內(nèi)一塊塊支撐板可以運(yùn)用液壓缸自行機(jī)械脫模；在推進(jìn)井 液壓缸的作用下使?jié)沧C(jī)架前移及活動(dòng)機(jī)架回縮形成又一個(gè)新的澆注井，使混凝土截流壩 或其它基礎(chǔ)設(shè)施順利實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法特性中一種運(yùn)用機(jī)械框架方式組成混凝土澆注井對(duì)混 凝土進(jìn)行澆注，使混凝土最終形成截流壩或其它基礎(chǔ)設(shè)施。其特征是運(yùn)用井箱的原理，使?jié)沧⒍?cè)機(jī)架和活動(dòng)機(jī)架三方與已澆注好的混凝土一 面，通過機(jī)械方式將連接處鎖定形成一個(gè)完整的模井，使人們能利用這個(gè)井可以安裝鋼筋 骨架及澆注混凝土 ；待混凝土結(jié)構(gòu)成形后即形成壩基的一部分，通過若干次這樣的重復(fù)最 終形成截流壩基或其它基礎(chǔ)設(shè)施。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法特性中一種采用錨定法，在機(jī)組的上游架設(shè)錨定船舶 輔助平臺(tái)，使用鋼絲繩與機(jī)組頂端連接，并通過輔助平臺(tái)抵御河道水流給機(jī)組帶來的側(cè)向 推力，同時(shí)起調(diào)整扶正機(jī)組作用。其特征是運(yùn)用鐵錨及錨船在機(jī)組上游進(jìn)行定位，與機(jī)組進(jìn)行連接后使機(jī)組也能夠相 對(duì)定位在一個(gè)點(diǎn)上；由于機(jī)組底端一般都是深入地基，不會(huì)被水流沖動(dòng)，受水流影響一般只 是機(jī)組上部，所以只需采用鋼絲繩在錨船上與機(jī)組頂端進(jìn)行連接，當(dāng)機(jī)組頂端出現(xiàn)向下游 傾斜時(shí)，將鋼絲繩收緊即可將機(jī)組扶正。鐵錨、錨船、鋼絲繩具體數(shù)量采用多少可根據(jù)實(shí)際 情況決定。
全文摘要
本發(fā)明水電堰壩修筑機(jī)。主要是利用混凝土材料的特性，采用混凝土澆注的方式修筑截流壩，改變幾千年來一直沿用至今使用的泥砂土石料截流方法；同時(shí)采用機(jī)械化施工技術(shù)，且機(jī)械集鋸槽挖掘、液壓支撐護(hù)壁、液壓推進(jìn)、液壓箱體式混凝土澆注為一體，對(duì)河床壩基進(jìn)行清理性挖掘、推進(jìn)、混凝土澆注一條龍作業(yè)修筑截流壩、攔水堰壩、河床平臺(tái)、邊岸護(hù)坡工程等。本發(fā)明主要用途是壩式電站修筑截流壩、無壩電站在無須筑圍堰情況下修筑河床攔水堰壩及河床平臺(tái)基礎(chǔ)、江河湖邊岸護(hù)坡基礎(chǔ)工程。
文檔編號(hào)E02D17/00GK102031766SQ20091019029
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者符衛(wèi)平 申請(qǐng)人:符衛(wèi)平