一种大型水电井弯管段和竖直段混凝土浇筑滑模系统的制作方法

本实用新型涉及混凝土浇筑施工技术领域，尤其涉及一种用于大型水电井弯管段和竖直段混凝土浇筑的可转换滑模结构系统。

背景技术：

水利水电工程中因水流流态及水压作用，工程中不可缺少的存在弯管段结构。针对这一结构的混凝土施工，目前多采用压力钢管内衬钢筋混凝土或素混凝土，以及钢筋混凝土两种方式。压力钢管内衬钢筋混凝土或内衬素混凝土施工是先进行压力钢管的安装，然后对钢管进行验收，钢管验收合格后再进行钢筋混凝土或素混凝土的回填施工，然后再进行回填、接触等灌浆施工，采用这种设计时，施工较为简单，但工序较多，涉及到金属结构和土建两个不同专业，成本高。若采用钢筋混凝土进行施工，常采用搭设满堂脚手架作为承重支撑体系，同时为满足弯管段结构变弧的需要，又需要定做定型钢模板或木模板，因承重支撑体系为满堂脚手架这一先决条件制约了定型模板的结构尺寸不能过大，否则模板拼装时会因排架占用空间而无法进行，导致最终混凝土成型后的外观受到影响，同时满堂脚手架的搭设需要大量的材料，在有限的空间内施工工期较长，需要大量的人工，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型根据现有技术的不足公开了一种大型水电井弯管段和竖直段混凝土浇筑滑模系统。本实用新型要解决的问题是提供一种能够降低施工成本和按拆时间，实现生产效益最大化的用于弯管段并可在与竖直段衔接部进行迅速方便的模板转换的混凝土浇筑滑模系统。本实用新型通过曲面弧形弯管段模板、弧面梁和旋转牵引器实现弯管段模体绕圆心同轴滑行；旋转牵引器实现牵力的随时方向的改变调整；通过在弯、直段处对弯管段模板的改装和原弧面受力骨架的利用，实现一套滑模平台装置同时进行弯管和竖井混凝土滑模施工，减少了常规施工中弯管和竖井段分别采用两套不同滑模体系统的施工技术问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

大型水电井弯管段和竖直段混凝土浇筑滑模系统，包括浇筑输送系统、模板系统和模板移动系统；其特征在于：

所述模板移动系统包括可拆卸的弯管段模板移动系统和直线段模板移动系统；

弯管段模板移动系统由以下机构构成：与弯管段等弧度弯曲的弧面桁架；弧面桁架前端底面设置有沿弯管段径向布置的两组导向轮，弧面桁架前端面立柱设置有转轴装置，转轴装置上固定液压千斤顶，有爬升杆一端穿过液压千斤顶活塞并驱动控制，爬升杆另一端通过锚杆铰接固定于井壁；弧面桁架中部和后端底面均设置有沿弯管段径向布置的两组后支撑轮；沿弯管段地面布置有与导向轮匹配的导轨，两组导向轮沿导轨移动，各后支撑轮沿弯管段地面移动；

直线段模板移动系统由以下机构构成：在弧面桁架中段设置桁架平台，桁架平台沿水电井横截面布置，桁架平台后端还设置有悬吊架；沿水电井横截面对称设置于桁架平台周边的竖直爬升装置；竖直爬升装置包括爬升杆、液压千斤和F形牵引梁，爬升杆下端固结在混凝土内，与竖井外层钢筋在同一水平弧线上，牵引梁与桁架平台焊接固定，液压千斤顶固定在牵引梁的水平梁上，爬升杆穿过液压千斤顶活塞并驱动控制；

所述模板系统包括可拆卸的弯管段模板系统和直线段模板系统；

所述浇筑输送系统包括弯管段浇筑输送系统和直线段浇筑输送系统。

所述弯管段模板系统由以下机构构成：布置于弧面桁架中段、与弯管段横截面圆环形砌衬壁匹配组成圆环结构的弯管段模板，弯管段模板通过支撑架与弧面桁架连接支撑固定。

所述弧面桁架横截面为矩形，包括：与弯管段等弧度弯曲、成矩形排列的四根弧面梁，横向连接两弧面梁的横梁和竖向连接上下两弧面梁的立柱和各立柱之间的斜梁，横梁与立柱之间连接加强固定的横梁支撑。

所述弧面桁架中段四周通过用于支撑的框架梁固定支撑所述支撑架，支撑架各顶端通过圆环形模板围圈固定连接弯管段模板。

所述支撑架包括交叉布置并固定连接的上横梁、下横梁和外横梁，上横梁和下横梁与框架梁连接，组成支撑架的各梁顶端连接固定模板围圈。

所述竖直段模板系统由以下机构构成：布置于桁架平台四周的直线段模板和围圈，直线段模板通过与桁架平台连接固定。

本实用新型转轴装置包括连接板和转轴，连接板上固定液压千斤顶并设置有通孔或槽，转轴一端与立柱焊接固定，另一端与与连接板上的通孔或槽铰接，顶端有转轴挡板限位转动。

所述弯管段浇筑输送系统包括混凝土拌和系统、运输系统和入仓系统，其中入仓系统是混凝土泵送系统。

所述竖直段浇筑输送系统包括：设置于桁架平台的溜筒、集料斗、旋转料斗和溜槽，溜筒顶端与固定在直段内壁的缓冲器连接，底端连接集料斗，集料斗连接旋转料斗，旋转料斗连接溜槽。

本实用新型通过曲面弧形弯管段模板、弧面桁架和可转动牵引的转轴装置实现弯管段模体绕圆心同轴滑行；转轴装置实现牵力的随时方向的改变调整；通过在弯、直段处对模板的改装和原弧面受力骨架的利用，实现一套滑模平台装置同时进行弯管和竖井混凝土浇筑施工，减少了常规施工中弯管和竖井段分别采用两套不同滑模体系统的施工技术问题。

本实用新型的有益效果是：采用曲面弧形弯管段模板及弧梁框架结构，使其在圆弧段能以同一圆心为轴心滑动，满足设计结构功能的需要。转轴装置自动转动，调整模体在不同位置时的引力的方向的改变，为滑模在弯管段的滑升奠定了必要条件。同传统混凝土搭设脚手架相比，本实用新型实现了弯管段混凝土施工的机械化，可有效消除弯管段仰拱部位混凝土的气泡、水纹、麻面等缺陷，提高了混凝土施工质量；弯管段滑模和竖直段滑模可转换施工工艺，成功的实现用一套模具系统完成弯管段和直管段混凝土施工，滑模滑完90度弯还可以滑竖直段，减少了弯管和竖直段采用不同施工工艺的搭接施工准备时间，实现了模体受力骨架、平台等部件的有效重复利用，达到了节约工期、降低施工成本、提高产品质量的目的。

附图说明

图1是本实用新型弯管段系统总体结构示意图；

图2是本实用新型弯管段系统导向滑轮横剖面示意图；

图3是本实用新型弯管段系统后支撑轮横剖面示意图；

图4是本实用新型竖直段系统结构示意图；

图5是本实用新型竖直段系统模板、桁架平台及弧面桁架的横截面连接示意图；

图6是本实用新型弯管段系统旋转器连接示意图；

图7是本实用新型系统滑升过程示意图。

图中，1是锚杆，2是导向轨道，3是导向轮，4是弧面梁，5是爬升杆，6是旋转连接器，7是液压千斤顶，8是弯管段模板，9是围圈，10是上横梁，11是框架梁，12是外立梁，13是下横梁，14是千斤顶支撑钢板， 15是横梁支撑，16是轮架，17是立柱，18是后支撑轮，19是导轨托架， 20是悬吊架，21是桁架平台，22是溜筒，23是集料斗，24是旋转料斗， 25是溜槽，26是连接板，27是转轴，28是转轴挡板，29直线段模板，30 是牵引梁，31是横梁。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进一步说明，具体实施方式是对本实用新型原理的进一步说明，不以任何方式限制本实用新型，与本实用新型相同或类似技术均没有超出本实用新型保护的范围。

结合附图。

大型水电井弯管段和竖直段混凝土浇筑滑模系统，包括浇筑输送系统、模板系统和模板移动系统；模板移动系统包括可拆卸的弯管段模板移动系统和直线段模板移动系统；

弯管段模板移动系统由以下机构构成：与弯管段等弧度弯曲的弧面桁架；弧面桁架前端底面设置有沿弯管段径向布置的两组导向轮3，弧面桁架前端面立柱设置有转轴装置，转轴装置上固定液压千斤顶7，有爬升杆5一端穿过液压千斤顶7活塞并驱动控制，爬升杆5另一端通过锚杆1铰接固定于井壁；弧面桁架中部和后端底面均设置有沿弯管段径向布置的两组后支撑轮18；沿弯管段地面布置有与导向轮3匹配的导轨2，两组导向轮3 沿导轨2移动，各后支撑轮18沿弯管段地面移动；

直线段模板移动系统由以下机构构成：在弧面桁架中段设置桁架平台 21，桁架平台21沿水电井横截面布置，桁架平台21后端还设置有悬吊架 20；沿水电井横截面对称设置于桁架平台21周边的竖直爬升装置；竖直爬升装置包括爬升杆5、液压千斤7和F形牵引梁30，爬升杆5下端固结在混凝土内，与竖井外层钢筋在同一水平弧线上，牵引梁30与桁架平台21 焊接固定，液压千斤顶7固定在牵引梁30的水平梁上，爬升杆5穿过液压千斤顶7活塞并驱动控制；

模板系统包括可拆卸的弯管段模板系统和直线段模板系统；浇筑输送系统包括弯管段浇筑输送系统和直线段浇筑输送系统。

弯管段模板系统由以下机构构成：布置于弧面桁架中段、与弯管段横截面圆环形砌衬壁匹配组成圆环结构的弯管段模板8，弯管段模板8通过支撑架与弧面桁架连接支撑固定。

弧面桁架横截面为矩形，包括：与弯管段等弧度弯曲、成矩形排列的四根弧面梁4，横向连接两弧面梁4的横梁31和竖向连接上下两弧面梁的立柱17和各立柱之间的斜梁，横梁31与立柱17之间连接加强固定的横梁支撑15。

弧面桁架中段四周通过用于支撑的框架梁11固定支撑所述支撑架，支撑架各顶端通过圆环形模板围圈9固定连接弯管段模板8。

支撑架包括交叉布置并固定连接的上横梁10、下横梁13及其外立梁 12，上横梁10和下横梁13与框架梁11连接，组成支撑架的各梁顶端连接固定模板围圈9。

竖直段模板系统由以下机构构成：布置于桁架平台21四周的直线段模板29和围圈9，直线段模板29通过围圈9与桁架平台21连接固定。

转轴装置包括连接板26和转轴27，连接板26上固定液压千斤顶7并设置有通孔或槽，转轴27一端与立柱17焊接固定，另一端与与连接板26 上的通孔或槽铰接，顶端有转轴挡板28限位转动。

弯管段浇筑输送系统包括混凝土拌和系统、运输系统和入仓系统，其中入仓系统是混凝土泵送系统。

竖直段浇筑输送系统包括：设置于桁架平台21的溜筒22、集料斗23、旋转料斗24和溜槽25，溜筒22顶端与固定在直段内壁的缓冲器连接，底端连接集料斗23，集料斗23连接旋转料斗24，旋转料斗24连接溜槽25。

本实用新型混凝土浇筑滑模系统应用施工包括以下工艺方法。

装置的安装：采用装载机和顶拱锚杆配葫芦进行安装。先进行导轨2 的锚杆1施工，然后安装导轨托架19及导轨2；在弧面梁4之间设置立柱 17，弧面梁4底部设置轮架16，前轮架16底部设有导向轮3，中后的轮架 16底部设有后支撑轮18，导向轮3安装在导轨2中，导轨2控制模体滑升时的姿态；后支撑轮18位于混凝土面上；然后安装支撑架，具体的，上横梁10和下横梁13通过外立梁12连接，上横梁10和下横梁13还与框架梁 11连接，沿支撑架的各顶角设置弯管段模板围圈9，再组装弯管段模板8，弯管段模板围圈9连接并支撑弯管段模板8；弧面梁4上安装悬吊架20，悬吊架20连接支撑架；爬升千斤顶7通过连接板6与安装在弧面梁4前端的立柱17上的旋转装置连接，旋转装置通过连接板26与立柱17焊接，爬升时通过转轴27的旋转进行运行过程中的角度调节；爬升杆5一端穿过千斤顶7，另一端连接到旋转装置的连接板26，在弧面梁4中段安装桁架平台21；待混凝土在弯段和直段交界面处浇平后，再进行直线段混凝土入仓系统即浇筑输送系统的安装，直向段浇筑输送系统安装在桁架平台21上，包括溜筒22、集料斗23、旋转料斗24和溜槽25，溜筒22顶端与固定在直段内壁的溜管连接，底端连接集料斗23，集料斗23连接旋转料斗24，旋转料斗24与多个沿浇筑井横截面对称布置的溜槽25连接。

钢筋安装：钢筋提前加工，先安装完外层钢筋及内层纵向钢筋，然后进行导轨2安装，再进行内层环向钢筋安装，导向轮3和底部弯管段模板8 之间的环向钢筋随滑模滑行及时安装，导向轮3前行一段环向钢筋安装一段，该部位内层环向钢筋按设计图每米数量提前存放在轮架16上，并采取临时固定，竖直段钢筋采用吊笼配合安装。

混凝土浇筑：混凝土配合比提前试配；混凝土性能应满足：有滑升条件，有很好的和易性，砼的塌落度要均衡，混凝土早期强度提升快，混凝土的初凝时间按部位控制，需要2～3h和4～5h不等种类。拌合的砼运输要连续；砼入仓由泵机经过泵管通过模体后桁架，由顶拱弯管段模板8入仓，入仓均匀对称，振捣密实，气泡完全返出。

弯管段滑模施工：本例混凝土浇筑在顶拱弯管段模板8内50cm厚度后，拆除平段口处封堵弯管段模板，滑行3个行程，一般为30cm，并对脱模的混凝土进行外观检查，是否达到脱模强度，当混凝土强度达到0.5-0.8MPa 后，混凝土表面湿润可连续滑行。滑行速度不能过快也不能过慢，以顶拱混凝土强度来控制滑行速度。在滑行2米后要及时接长泵管，滑出行架悬空的泵管要及时用架管支护，确保泵管稳定。

直段滑模施工：在本装置从下弯段开始滑行至上弯段，弯管段模板8 在弯管段与直线段交界面处时外侧弯管段模板8面高出，而内侧弯管段模板8与内圆相切，混凝土刚好满足直线段与圆弧段相切部位一下施工，混凝土在弯管段和直线段交界面处浇平后，拆除弯管段模板8，再在桁架平台 21上安装直线段模板29和混凝土溜筒22、集料斗23、旋转料斗24及分支溜槽25，安装完成后，进行直段滑模施工，直段滑模混凝土由上部经溜筒 22、集料斗23、旋转料斗24、分支溜槽25对称均匀入直线段模板29，混凝土入仓达到直线段模板29的3分之2高度后滑模开始第一次滑升，每次行程5cm，连续滑升20cm后检查滑模各连接处、直线段模板29、液压千斤顶7及铺助设施是否异常，发现异常立即处理。无任何问题后可连续滑升。

弯管和竖直段转换：在弯管段末端混凝土内安装竖直段钢筋，并将竖直段的爬升杆5预埋在混凝土内，并在混凝土内预埋模体固定埋件，弯管模体滑升到末端后，延伸导向轨道，并用锚杆固定，导轨的圆弧半径不变；在弯管段内侧弧面混凝土浇筑到弯管段末端后，用锚杆及混凝土内的预埋固定件将模体固定，拆除弧面弯管段模板8、导向轨道2；拆除部分弯管段模板围圈9，重新安装竖直段模板29、围圈9，将液压千斤顶7安装在F形牵引梁30上，F形牵引梁30包括竖直段和水平段，多组F形牵引梁30对称安装在桁架平台21四周，每组牵引梁30水平段安装液压千斤顶7，每根竖直段爬升杆5下端固结在混凝土内，与竖井外层钢筋在同一水平弧线上，爬升杆5穿过液压千斤顶7活塞并驱动控制；在弧面梁4前端安装竖直段浇筑输送系统，在桁架平台21上安装溜筒22、集料斗23、旋转料斗24和分支溜槽25，溜筒22顶端与固定在直段内壁的缓冲器铰接连接，底端连接到集料斗23内，集料斗23出口连接旋转料斗24，旋转料斗24连接分支溜槽25，安装完成后，解除弯管段模体固定，同时驱动多组竖直段液压千斤顶7沿爬升杆5移动，实现竖直段滑模。