一种基于工程3D打印技术的异形流道施工方法与流程

一种基于工程3d打印技术的异形流道施工方法
技术领域
1.本发明涉及水利水电工程中复杂混凝土结构施工技术领域，尤其涉及一种基于工程3d打印技术的异形流道施工方法。


背景技术：

2.在泵站或水电站中，为了水泵或水轮机进水或出水创造良好的水流条件，减少气蚀，降低水力损失，提高水泵或水轮机效率，大中型机组的流道通常为三维空间曲面的异形混凝土复杂结构，如图1和图2所示，线型复杂，要求在施工过程中必须确保流道内壁各个点的曲率与水流方向一致而平顺均匀，将水流阻力损失减至最小状态。因此，对流道施工的要求极高，是整个工程的施工难点，也是工程建成后能否良好运行的关键。
3.传统的流道模板主要为木模板，方便加工，容易成型，耐受低温，造价低廉，但是木模板制作加工需要大量的熟练工人，模板拼装、调整的效率低下，工期长，另外木模板还因为吸水率高造成混凝土失水多，模板变形大，导致混凝土产生裂缝或不平整等情况。
4.近年来，工厂加工制作技术工艺水平不断提高，部分项目采用钢模板，钢模板能够避免木模板的缺点，但需要寻找专业厂商定制，成本高且耗时长，还由于各工程流道尺寸各异，难以发挥其可以多次周转的长处，往往只能在项目中一次性使用，导致成本居高不下。
5.采用木模板或钢模板时，大量的模板拼缝也是施工的薄弱环节，虽然实际施工时会对拼缝处采取刮腻子粉和白水泥、贴薄铁皮或软塑料等多项措施，但是实际效果并不理想，仍然容易出现裂缝、错台、蜂窝麻面、局部褶皱、平整度差等质量问题，直接影响流道的过流能力，高速水流时容易造成混凝土面的气蚀，影响机组的使用寿命。
6.为此，本申请人经过有益的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足而提供一种基于工程3d打印技术的异形流道施工方法，提高成型模板结构的表面光滑度，降低裂缝、错台、蜂窝麻面、局部褶皱、平整度差等质量问题的产生。
8.本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：
9.一种基于工程3d打印技术的异形流道施工方法，包括以下步骤：
10.步骤s10，按照常规施工工序浇筑混凝土底板至异形流道结构的底高程处，并使得浇筑后的混凝土底板的顶面形状与异形流道结构的底面形状一致；
11.步骤s20，构建流道模板的三维模型，并根据构建的三维模型通过工程3d打印技术打印出流道模板实体；
12.步骤s30，对打印出来的流道模板实体进行表面处理；
13.步骤s40，将经过表面处理后的流道模板实体吊装至现场，搁置在浇筑好的混凝土底板上，并对位于混凝土底板上的流道模板实体进行定位和固定；
14.步骤s50，在混凝土底板上架设用于包围在流道模板实体外侧上的浇筑模板，并向浇筑模板与流道模板实体和混凝土底板之间形成的浇筑腔室内浇筑混凝土；
15.步骤s60，待混凝土凝固达到足够强度后，将浇筑模板和流道模板实体拆除，形成异形流道结构。
16.在本发明的一个优选实施例中，在步骤s20中，通过bim方法构建流道模板的三维模型。
17.在本发明的一个优选实施例中，在步骤s20中，所述三维模型采用薄壁式结构。
18.在本发明的一个优选实施例中，在步骤s30中，对打印出来的流道模板实体进行表面处理，包括以下步骤：
19.步骤s31，采用同标号水泥砂浆对打印出来的流道模板实体进行补平填坑；
20.步骤s32，对步骤s31处理得到的流道模板实体进行腻子找平处理；
21.步骤s33，对步骤s32处理得到的流道模板实体进行喷塑处理；
22.步骤s34，对步骤s33处理得到的流道模板实体的表面喷涂双组分聚氨酯漆。
23.在本发明的一个优选实施例中，在步骤s50中，在浇筑混凝土前，在流道模板实体内采用临时支撑固定，避免浇筑过程中流道模板实体产生变形或位移
24.在本发明的一个优选实施例中，所述临时支撑为钢支撑。
25.在本发明的一个优选实施例中，在步骤s60中，待混凝土强度达到75％后再将浇筑模板和流道模板实体拆除。
26.由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：本发明采用工程3d打印技术制作流道模板实体，避免了木模板的变形大、模板制作困难的缺点，也避免了钢模板的投资高、耗时长的缺点，具有模板制作周期短、造价低、强度高、模板变形小、表面光洁度高等诸多优点，工程3d打印技术制作的流道模板可保证与设计完全一致，可保证流道施工完成后内部水流平顺，避免流道内壁产生局部压力集中、流速异常增加、脱流气蚀等有害流态，减少维修工作量，线型平顺光滑后还可以减少水头损失，保证机组的工作效率和使用寿命。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是现有的异形流道结构的一个视角的三维结构示意图。
29.图2是现有的异形流道结构的另一个视角的三维结构示意图。
30.图3是本发明浇筑成型的混凝土底板的结构示意图。
31.图4是本发明通过工程3d打印技术打印形成的流道模板实体的一个视角的三维结构示意图。
32.图5是本发明通过工程3d打印技术打印形成的流道模板实体的另一个视角的三维结构示意图。
33.图6是本发明将流道模板实体搁置在混凝土底板上的一个视角的三维结构示意图。
34.图7是本发明将流道模板实体搁置在混凝土底板上的另一个视角的三维结构示意图。
35.图8是本发明浇筑成型的流道结构的一个视角的三维结构示意图。
36.图9是本发明浇筑成型的流道结构的另一个视角的三维结构示意图。
具体实施方式
37.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
38.本发明的基于工程3d打印技术的异形流道施工方法，包括以下步骤：
39.步骤s10，按照常规施工工序浇筑混凝土底板10至异形流道结构的底高程处，并使得浇筑后的混凝土底板10的顶面形状与异形流道结构的底面形状一致，如图3所示。
40.步骤s20，构建流道模板的三维模型，并根据构建的三维模型通过工程3d打印技术打印出流道模板实体20，如图4和图5所示。在本实施例中，流道模板的三维模型通过bim方法进行构建，三维模型采用薄壁式结构，可有效地减轻流道模板实体20的重量。
41.步骤s30，对打印出来的流道模板实体20进行表面处理，加强流道模板实体20的外表面的光滑度，同时降低脱模难度。
42.步骤s40，将经过表面处理后的流道模板实体20吊装至现场，搁置在浇筑好的混凝土底板10上，并对位于混凝土底板10上的流道模板实体20进行定位和固定，如图6和图7所示。
43.在步骤s30中，对打印出来的流道模板实体20进行表面处理，包括以下步骤：
44.步骤s31，采用同标号水泥砂浆对打印出来的流道模板实体20进行补平填坑；
45.步骤s32，对步骤s31处理得到的流道模板实体20进行腻子找平处理；
46.步骤s33，对步骤s32处理得到的流道模板实体20进行喷塑处理；
47.步骤s34，对步骤s33处理得到的流道模板实体20的表面喷涂双组分聚氨酯漆。
48.步骤s50，在混凝土底板10上架设用于包围在流道模板实体20外侧上的浇筑模板，并向浇筑模板与流道模板实体和混凝土底板之间形成的浇筑腔室内浇筑混凝土。在浇筑混凝土前，在流道模板实体20内采用临时支撑固定，避免浇筑过程中流道模板实体产生变形或位移，临时支撑可采用钢支撑。
49.步骤s60，待混凝土凝固达到足够强度后，将浇筑模板和流道模板实体20拆除，即将流道模板实体20整体抽出，形成异形流道结构30，如图8和图9所示。在本实施例中，待混凝土强度达到75％后再将浇筑模板和流道模板实体20拆除，抽出后的流道模板实体20在经过重新加工处理后，可再周转使用。
50.本发明采用工程3d打印技术制作流道模板实体，避免了木模板的变形大、模板制作困难的缺点，也避免了钢模板的投资高、耗时长的缺点，具有模板制作周期短、造价低、强度高、模板变形小、表面光洁度高等诸多优点，工程3d打印技术制作的流道模板可保证与设计完全一致，可保证流道施工完成后内部水流平顺，避免流道内壁产生局部压力集中、流速异常增加、脱流气蚀等有害流态，减少维修工作量，线型平顺光滑后还可以减少水头损失，保证机组的工作效率和使用寿命。
51.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。