河南辉县二标段渠道衬砌半自动化设备的研制与应用

河南辉县二标段渠道衬砌半自动化设备的研制与应用

1工程质量分析型总干警段辉县段是小川中轴线一期工程的总干路段（黄河以北河北省），位于河南省辉县市。黄羑段总共分有9个设计单元,辉县段是第5设计单元。该设计单元自修武县与辉县市交界的纸坊河左岸起(总干渠设计桩号为Ⅳ66+960),与焦作2段的终点相接;终点位于辉县市与新乡凤泉区交界的孟坟河左岸(设计桩号为Ⅳ115+900)。本标段为辉县段第二施工标段,设计桩号为Ⅳ72+000～Ⅳ78+300,标段渠道长度6.3km,渠道主体工程设计基本为:采用全断面C20W6F150混凝土衬砌,渠道衬砌按照结构缝,分层分块,渠坡横向分为6块,块长在3.714～3.464m,渠坡横向依次按诱导缝—半缝—通缝—半缝—通缝—半缝设置分缝,且顺水流方向依次为通缝—半缝……—通缝—半缝。通缝、半缝设计宽2cm,半缝深度6cm;离下坡脚50cm处设置诱导缝,缝宽1cm,深4cm。分缝待混凝土衬砌后采用切割机切割而成,然后进行密封胶施工。2密封胶带机a.清缝设备:采用手提式鼓风机(长筒)。b.粘贴胶带设备:自制粘贴胶带机。c.密封胶搅拌设备:手提钻机改装成小型搅拌机。d.密封胶装填设备:自制活塞式储胶缸。e.密封胶运输设备:自制万向轮式运输小车。f.密封胶充填设备:自制打气筒式注胶枪。3密封胶的自动化施工3.1物理面为变形缝的设计衬砌作业机械化施工顺序及流程如下:清缝→→风吹洗缝→→安装闭孔泡沫板→→粘贴胶带→→密封胶搅拌→→密封胶装填→→密封胶运输密封胶充填→→压实平整→→拆除胶带根据坡型具体特点、设计尺寸及规范要求,并结合以往类似工程的施工经验,按照设计要求进行分块。渠道衬砌按照结构缝,分层分块,渠坡横向分为6块,块长在3.714～3.464m,渠坡横向依次按诱导缝—半缝—通缝—半缝—通缝—半缝设置分缝,且顺水流方向依次为通缝—半缝……—通缝—半缝。通缝、半缝设计宽2cm,半缝深度6cm;离下坡脚50cm处设置诱导缝,缝宽1cm,深4cm。诱导缝不充填密封胶。渠道边坡通缝、纵缝细部结构如下页图1、图2所示:3.2收缩缝的清洁由于切割机切割后的伸缩缝中存在大量的混凝土残渣和粉尘,需要用细铁棒或者钻凿进行人工清理,清理出的残渣集中收集运送出场外。3.3扩大工程吹洗、除灰残渣清理后,先用扫把将整个面板清扫一遍,然后用长筒鼓风机自上而下顺着伸缩缝吹洗干净,除去灰尘和油污,保证基层干燥。对蜂窝麻面和多孔表面必须用磨光机、钢刷等工具,将涂胶面打磨平整并露出牢固的机构层,不规则表面要用切割机进行切割处理。3.4材料下料及填缝材料的加工聚乙烯闭孔泡沫板采用高压聚乙烯低发泡闭孔泡沫塑料板,与密封胶相互作用材料性能无变化。聚乙烯闭孔泡沫塑料板在混凝土浇筑前按照图纸要求进行下料,将加工好的聚乙烯闭孔泡沫塑料板用塑料绳扎好运至工地现场。基层表面达到平整、清洁、干燥、无尘、无油污。然后将加工好的填缝材料整体塞入。再用自制橡胶或者硬塑料材质的楔子将闭孔泡沫板镶嵌到伸缩缝底部,上余20cm留待注胶。3.5伸缩缝的施工工艺本工程采用自制半自动粘贴胶带机进行施工,节省了大量人工,保证了施工质量,大大提高了施工效率。半自动胶带机施工图片见图3。粘贴横缝时,先将胶带展开一小段固定在要施工的伸缩缝一端,安放好胶带机,前后导向轮完全定位在伸缩缝内,然后施工人员通过绳索控制胶带机的行走速度,一般情况下都是让胶带机自由下滑,待滑到伸缩缝底部时及时控制住胶带机即可。当施工下一道伸缩缝时候,下面有人配合将胶带机转向,绳索同时转向,再将胶带定位好后,由上面的施工人员拉拽胶带机上滑即可。如此反复,上下来回都能施工。粘贴纵缝时,先将胶带展开一小段固定在要施工的伸缩缝一端,安放好胶带机,前后导向轮完全定位在伸缩缝内,然后施工人员用木棍或铁棍抵住胶带机上游侧的绑绳固定轴处,推着胶带机顺着缝隙滑行即可。3.6胶搅拌、搅拌本工程采用SXF-系列双组份聚硫密封胶,该产品具有自黏结性能,高温不流淌,低温不硬化,为专业厂家生产,并提供无毒报告。厂家在出厂时按照两种组份的不同比例分别进行包装,一种组份的胶是白色的,另一组份的胶是黑色的。施工现场只要把两种组份的胶搅拌均匀即可。为了保证两种组份的胶搅拌充分、均匀,本工程自制出手提电钻式搅拌机,分两次搅拌:第一次搅拌就在厂家原装的塑料桶中进行,待两种胶的颜色混合均匀即可,大概用时3min;然后将初次搅拌好的密封胶倒在自制的圆柱形储胶桶中,进行第二次搅拌,大概耗时5min,直至胶料颜色均匀一致。这样经过两次搅拌,密封胶搅拌完成。3.7管口压胶盘、管口压胶盘将带有出胶孔和推力杆的压胶盘置入储胶桶中搅拌好的密封胶上面,取下注胶枪管活塞,枪管口对准压胶盘中间的出胶口,推动枪管和推力杆,用力下压,此时胶料上行装入枪管中,管中空气顺枪管尾部排出,灌满为止。本工程中在储胶桶上加焊了固定桁架,用木棒压住枪管上口向下挤压胶枪桶身,稍稍用力就将密封胶装填到胶枪桶身中。3.8小滑车胶枪一个由于密封胶施工是在渠坡上进行,坡比为1∶2～1∶2.5,人站在上面一不小心就会滑倒,如果靠人来回运送密封胶的胶枪会浪费大量的人工,而且施工人员容易摔倒,造成不必要的安全隐患。为此本工程结合现场实际情况自制一种带有万向轮的小滑车,车身由钢筋焊接成箱状,长度刚好比胶枪的桶身长一点,将装填完密封胶的胶枪放到小滑车上,一个人牵引小滑车在渠坡面板上自由滑行。由于小滑车带有万向轮可以任意方向自由走动,人站在渠坡顶上的马道上就能将胶枪送到任何一处的施工作业面。简便易行,工作效率高。施工图片见图4。3.9压缝道的密封首先用毛刷在变形缝两侧均匀地刷涂一层底涂料,20～30min后用刮刀或手向涂胶面上涂3～5mm密封胶,并反复挤压,使密封胶与被粘结面更好浸润。然后用自制胶枪将密封胶嵌入缝道中并达到规定厚度。操作时不得夹带气泡进入材料中。充填完密封胶后,再用刮刀将密封胶挤压密实、找平,将多余的密封胶清除、回收。如果直接采用商品注胶枪,由于密封胶的黏度大,注胶枪自带的枪嘴细长口小,很难将密封胶顺利足量地充填到伸缩缝中,为此本工程自制简易钢桶作为注胶枪管,加上手推式活塞推进装置,去掉枪嘴,直接注胶。施工照片见图5。3.10修补整地检查施工完毕后将胶带拆除,清理干净。对密封胶接缝进行全面检查,对有漏刮、不平、下垂等处修补整齐。密封胶表面干燥时间为24h,7天后强度可达80%,因此在密封膏未充分固化前,设专人进行防护。4密封胶施工质量控制4.1密封胶固化后不对等危害密封胶施工要求伸缩缝与其接触的表面必须清洁,无灰尘和油污,保证表面干燥,否则密封胶与伸缩缝表面接触不好,造成密封胶固化后不能与伸缩缝凝固成整体,失去防渗作用。为此必须采用专门的工具进行清洗和打磨,如果遇到潮湿界面时候还必须使用“潮湿界面专用底涂”;如遇到变形缝,在清洗干净表面后,按照设计深度嵌入与伸缩缝宽相等并与设计防水等级相适应的PE泡沫板、泡沫管、隔离条等(嵌入隔离条的目的是防止密封胶因三面粘结在受力时造成粘结面破坏)。4.2研制小型提压机液压机由于双组份聚硫密封胶是两种胶充分搅拌混合后形成的一种新胶,所以是否搅拌充分、均匀对于密封胶的质量影响很大,为了保证密封胶的搅拌质量,本工程研制出一种小型的手提钻式小型搅拌机,钻杆前段加焊“十字头”,转速达到上千转/min,与常规人工搅拌相比,极大地保证了搅拌质量,提高了工效。密封胶搅拌时注意将桶壁和桶底胶料混合均匀。4.3胶胶的连接施工为了保证胶体连接质量,如果两次涂胶施工时间间隔不超过8h,一般采用湿式连接,湿式连接对胶体没有特殊要求,可连续涂胶施工;如果两次涂胶施工时间间隔超过8h,要采用干式连接方法:前次涂胶结束时应留下斜型毛面搭接面,再次涂胶时先用手或刮刀在原胶体接头斜面上涂胶一层,然后再进行本次涂胶施工。5半自动化设备的改进密封胶