一种大坝仓面冲毛装置及施工方法与流程

本发明涉及大坝混凝土施工技术领域，尤其涉及一种大坝混凝土仓面冲毛装置及施工方法。

背景技术：

当今大坝施工技术日益成熟，逐步向300m级以上高坝发展，高坝混凝土层间处理关乎着大坝的层间结合质量，对大坝混凝土防渗、结构整体安全影响非常大，进而关乎着大坝全生命周期的永久安全运行，因此大坝混凝土层间施工缝处理要求越来越严格。

目前大坝混凝土层间混凝土处理主要是依靠人工采用冲毛水枪进行仓面冲毛，局部间歇期较长部位采用风砂枪进行深冲毛或者风镐进行人工凿毛，上述施工方法虽然基本上可以满足混凝土层间处理要求，但是过度依赖人力，劳动强度高，冲毛人员大都属于基层作业人员，对于混凝土层间处理质量把握能力不足，容易出现欠冲毛（混凝土乳皮未除干净）或过度冲毛（混凝土小石或中石大面积外露）等问题，高压水枪及风砂枪冲毛带起的废水、乳皮及砂石等容易造成伤人安全事故，且后期还需要逐步清出仓面，严重制约了冲毛效率、影响了冲毛质量、造成了资源浪费。

技术实现要素：

本发明主要目的是提供一种大坝仓面冲毛装置及施工方法，通过智能化技术控制冲毛机械设备运行、判别冲毛质量，根据大坝仓面混凝土间歇时间及强度，选择高压水枪及风砂枪单一或双重功效进行仓面混凝土冲毛，实现最佳冲毛效果，而且本发明还支持冲毛废水及废渣回收利用，避免材料浪费，符合绿色生产发展理念，大大减少了人工干预及人力资源投入，解放劳动力，具有较高的安全经济效益。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种大坝仓面冲毛装置，它包括制备装置和运行装置，所述制备装置包括高压水泵、空气压缩装置和中央集控中心，所述高压水泵的进水口与储水箱相连，所述高压水泵的出水口连接有高压出水管，所述空气压缩装置的出风口连接有风砂出管，所述风砂出管同时与用于提供砂料的砂箱和用于提供石料的小石箱相连；所述运行装置包括并排相连的高压水枪和风砂枪，所述高压水枪和风砂枪上设置有水砂枪调节装置，所述高压水枪与高压出水管相连，所述风砂枪与风砂出管相连，所述运行装置内壁由低到高环绕有皮带输送装置和回水槽，所述皮带输送装置上部设置有第二砂石废料回收箱，所述回水槽下部设置有废水回收箱。

所述储水箱的正上方设置有废水回收处理装置，所述废水回收处理装置包括用于对废水沉淀处理的第一沉淀池，所述第一沉淀池之后连接有第二沉淀池，所述第二沉淀池之后连接有第一净水池，所述第一净水池之后连接有第二净水池，所述第二净水池的出水口设置在储水箱的正上方；所述第一沉淀池与废水进水管相连。

所述高压出水管上安装有冲毛水压电磁阀，所述冲毛水压电磁阀通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心通讯相连，并根据冲毛情况调节冲毛水压力。

所述风砂出管上安装有风压电磁阀；所述风砂出管和砂箱之间的连通管上安装有砂电磁阀；所述风砂出管和小石箱之间的额连通管上安装有小石电磁阀；所述风压电磁阀、砂电磁阀和小石电磁阀都通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心通讯相连，并根据冲毛情况调节风压压力、小石及砂流量。

所述砂箱与第一振动筛相连，所述第一振动筛的底部设置有第二废料箱，所述第一振动筛的上方设置有第二振动筛，所述第二振动筛同时与小石箱相连，所述第二振动筛的上方设置有第三振动筛，所述第三振动筛同时与第一废料箱相连，所述第一废料箱设置在小石箱的正上方，并使两者相连通；所述砂箱的正上方连接有砂补给罐，所述小石箱的正上方连接有小石补给罐，所述第三振动筛的正上方设置有第一砂石废料回收箱。

所述制备装置和运行装置的箱体底部都分别安装有多个驱动轮，所述驱动轮采用avg舵轮，其通过无线或者有线通讯方式与中央集控中心相连，并控制制备装置和运行装置的运行轨迹。

所述高压水枪端部设置有水喷头、微型高清摄像机和距离传感器；所述风砂枪端部设置有砂石喷头，所述砂石喷头和水喷头并联在一起，并使砂石和高压水混掺；所述微型高清摄像机采用360°全景摄像头，其通过无线或有线视频传输通讯与中央集控中心相连，所述距离传感器能够用于获取水喷头与仓面的高度。

所述储水箱的顶部设置有用于补水的补水管，所述水砂枪调节装置上安装有用于驱动其转动，进而对其角度调节的电机，所述电机通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心相连，并调节高压水枪和风砂枪的角度以及距离。

所述皮带输送装置沿着运行装置的内壁最低处环绕布置，并将仓面冲起来的砂石废料运输至第二砂石废料回收箱，所述第二砂石废料回收箱上连接有出料阀，所述废水回收箱通过废水出水电磁阀与第一废水出水管相连，所述废水出水电磁阀通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心相连，并控制其开启状态；所述第一废水出水管通过水泵与废水进水管相连。

所述大坝仓面冲毛装置的施工方法，包括以下步骤：

第一步，前期准备，根据不同冲毛状况，采集大量符合冲毛质量的混凝土面高清图片进行智能算法视频训练获得最佳冲毛效果高清标准图片，并输入至中央集控中心，以利微型高清摄像机在冲毛时连续拍摄照片与标准图片进行对比分析，实时判断冲毛效果是否符合标准要求；

第二步，将运行装置放置在冲毛仓面，制备装置摆放在模板或者相邻仓面，并将第一废水出水管与废水进水管、高压进水管与高压水枪、风砂出管与风砂进管连接好，上述管路长度满足施工需求，且可以通过滑轮等装置根据运行装置行进路线自动缩放。

第三步，由中央集控中心通过储水箱、砂箱、小石箱内部深度传感器感应上述设备内部水量及砂石量是否满足冲毛基本要求，若不满足则开启相应电磁阀向储水箱、砂箱、小石箱进行补充水、砂、石；

第四步，进行大坝仓面层间混凝土冲毛之前，将拟冲毛仓面混凝土级配、龄期、外界环境温湿度等边界条件输入至中央集控中心，宜先结合其它工程类似经验及拟冲毛仓面混凝土冲毛要求初步确定并选择冲毛型式：高压水枪或风砂枪或高压水枪+风砂枪，进而初选水压力、风力、砂石流量、高压水枪或风砂枪冲毛角度及距离仓面高度等冲毛参数；其中，对于混凝土龄期较短的层间结合面一般优先选择高压水枪，龄期稍长的选取风砂枪，相对较长的可选择压水枪—风砂枪联合进行深度冲毛；

第五步，由中央集控中心根据设定好的冲毛参数，利用各部位对应的传感器启动冲毛水压电磁阀、风压电磁阀、小石电磁阀、砂电磁阀的开合度以满足水压、风力、砂石流量参数要求，调节水砂枪调节装置以满足冲毛角度及距离仓面高度要求，打开废水出水电磁阀以保证冲毛废水可以进行回收，启动第三振动筛、第二振动筛、第一振动筛进行回收废砂石料的筛分以达到重复利用，启动皮带运输装置进行冲毛废砂石料的回收，开启微型高清摄像机进行冲毛过程的实时视频及高清图片采集；

第六步，选择典型部位进行冲毛试验，并将冲毛试验初步效果传送至中央集控中心并辅以人工进行判断，以验证各项参数设置的合理性；

第七步，如果冲毛试验效果较好，则按照设置的冲毛参数开始仓面混凝土正式冲毛，如果效果不佳，则利用中央集控中心及人工进行判断是欠冲毛还是过度冲毛，进而根据第五步适当调整冲毛参数，重复开展第六步冲毛试验，以确定最佳冲毛效果设定冲毛参数；

第八步，确定好冲毛参数之后，通过中央集控中心控制运行装置行进至仓面边缘，并预先根据仓面特性在中央集控中心设定好运行装置冲毛行进轨迹方向，并控制运行装置的驱动轮按照设定好的冲毛行进方向及冲毛参数开始仓面混凝土层面冲毛；

第九步，仓面混凝土层间冲毛过程中，微型高清摄像机实时进行仓面混凝土冲毛效果的视频监控，并拍照上传至中央集控中心智能视频识别冲毛质量，因同一仓混凝土相同区域级配、龄期、环境温湿度大致相同，冲毛效果差异不大，基本上可以满足要求，对于个别部位冲毛效果视频判别欠佳时，通过中央集控中心在原来参数的基础上适当增大一下水压或者风力，直至达到最佳冲毛质量要求，在特殊区域冲毛结束后，继续恢复原定设定的最佳冲毛参数继续其他部位冲毛；

第十步，冲毛废弃砂石料由皮带运输装置沿着运行装置内壁循环运输至第二砂石废料回收箱，装满之后打开出料阀人工清理废料并装入到第一砂石废料回收箱，经过第三振动筛、第二振动筛、第一振动筛三层筛分以获得符合重复利用要求的砂石料，其中经第三振动筛筛分的大粒径石块、混凝土块等杂物进入第一废料箱，经第二振动筛筛分的小石料进入小石箱并通过中央集控中心智能控制小石电磁阀进入到风砂出管，经第一振动筛筛分的砂料进入砂箱、下层的过细集料作为废弃料进入第二废料箱，并通过中央集控中心智能控制砂电磁阀经由风砂出管、风砂进管进入到风砂枪和砂石喷头实现风砂冲毛；

第十一步，冲毛废水经过回水槽回收汇流至废水回收箱，通过中央集控中心智能控制废水出水电磁阀并经相互连接的第一废水出水管、废水进水管由水泵泵送至第一沉淀池，经过第一沉淀池初次沉淀后自动流入第二沉淀池，经过二次沉淀后，自动流入第一净水池和第二净水池进行再次净化以达到满足冲毛生产水质要求，之后存入至储水箱经过高压水泵制备成高压水，并通过中央集控中心智能控制冲毛水压电磁阀经由高压出水管和高压进水管进入到高压水枪和水喷头实现高压水冲毛；

第十二步，如果选择高压水枪+风砂枪联合冲毛模式，则需根据设置好的冲毛参数进行上述步骤进行联合冲毛。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用智能化技术控制冲毛机械设备运行、判别冲毛质量，有效地减少了人工干预及人力资源投入，解放了劳动力，具有较大的安全经济效益。

2、本发明设置有废水废料回收处理系统，可有效的将冲毛废水及废砂石料进行二次回收处理达到循环使用，避免了材料浪费，符合绿色生产发展理念。

3、利用智能微型摄像机实时识别仓面混凝土冲毛效果，能够可视化分析仓面冲毛质量，对于分析判断更加直观。

4、根据摄像机反馈的冲毛情况，利用水砂枪调节装置自动调节控制高压水枪和风砂枪角度及距离仓面高度，实现了实时分析、动态控制，切实有利于保证混凝土冲毛质量。

5、本发明采用高压水枪和风砂枪一体化冲毛技术，而且可以实时调整冲毛水压力及风力、砂石流量，具备单一或双重冲毛选择功效，能够满足不同间歇期、不同混凝土强度、不同冲毛要求下的混凝土层间冲毛质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明制备装置结构图。

图2为本发明运行装置结构图。

图3-4为本发明施工方法图。

图中：制备装置1、高压水泵2、空气压缩装置3、中央集控中心4、储水箱5、第二净水池6、第一净水池7、第二沉淀池8、第一沉淀池9、冲毛水压电磁阀10、砂箱11、小石箱12、第一废料箱13、第三振动筛14、第二振动筛15、第一振动筛16、第二废料箱17、风压电磁阀18、小石电磁阀19、砂电磁阀20、高压出水管21、风砂出管22、小石补给罐23、砂补给罐24、补水管25、废水进水管26、第一砂石废料回收箱27、运行装置28、风砂进管29、高压进水管30、高压水枪31、风砂枪32、水喷头33、砂石喷头34、微型高清摄像机35、回水槽36、带运输装置37、水砂枪调节装置38、第二砂石废料回收箱39、出料阀40、废水回收箱41、废水出水电磁阀42、第一废水出水管43、驱动轮44。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

请参阅图1-4，一种大坝仓面冲毛装置，它包括制备装置1和运行装置28，所述制备装置1包括高压水泵2、空气压缩装置3和中央集控中心4，所述高压水泵2的进水口与储水箱5相连，所述高压水泵2的出水口连接有高压出水管21，所述空气压缩装置3的出风口连接有风砂出管22，所述风砂出管22同时与用于提供砂料的砂箱11和用于提供石料的小石箱12相连；所述运行装置28包括并排相连的高压水枪31和风砂枪32，所述高压水枪31和风砂枪32上设置有水砂枪调节装置38，所述高压水枪31与高压出水管21相连，所述风砂枪32与风砂出管22相连，所述运行装置28内壁由低到高环绕有皮带输送装置37和回水槽36，所述皮带输送装置37上部设置有第二砂石废料回收箱39，所述回水槽36下部设置有废水回收箱41。通过采用上述结构的冲毛装置，能够用于大坝仓面混凝土的冲毛作业，在冲毛过程中，通过制备装置1主要用于提供冲毛过程中所需要的高压水以及砂石磨料，通过高压水泵2用于产生高压水，通过空气压缩装置3用于产生高压动力，推动砂石磨料，使其与高压水进行有效的混合。而通过所述的运行装置28主要使得高压水枪31和风砂枪32在混凝土仓面移动。

进一步的，所述储水箱5的正上方设置有废水回收处理装置，所述废水回收处理装置包括用于对废水沉淀处理的第一沉淀池9，所述第一沉淀池9之后连接有第二沉淀池8，所述第二沉淀池8之后连接有第一净水池7，所述第一净水池7之后连接有第二净水池6，所述第二净水池6的出水口设置在储水箱5的正上方；所述第一沉淀池9与废水进水管26相连。通过上述的废水回收处理装置能够对冲毛施工过程中的废水进行回收利用。

进一步的，所述高压出水管21上安装有冲毛水压电磁阀10，所述冲毛水压电磁阀10通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心4通讯相连，并根据冲毛情况调节冲毛水压力。通过上述的中央集控中心4能够智能控制冲毛水压电磁阀10的开启。

进一步的，所述风砂出管22上安装有风压电磁阀18；所述风砂出管22和砂箱11之间的连通管上安装有砂电磁阀20；所述风砂出管22和小石箱12之间的额连通管上安装有小石电磁阀19；所述风压电磁阀18、砂电磁阀20和小石电磁阀19都通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心4通讯相连，并根据冲毛情况调节风压压力、小石及砂流量。通过上述结构的控制方式能够方便的控制砂石的流量，进而达到最佳的冲毛效果。

进一步的，所述砂箱11与第一振动筛16相连，所述第一振动筛16的底部设置有第二废料箱17，所述第一振动筛16的上方设置有第二振动筛15，所述第二振动筛15同时与小石箱12相连，所述第二振动筛15的上方设置有第三振动筛14，所述第三振动筛14同时与第一废料箱13相连，所述第一废料箱13设置在小石箱12的正上方，并使两者相连通；所述砂箱11的正上方连接有砂补给罐24，所述小石箱12的正上方连接有小石补给罐23，所述第三振动筛14的正上方设置有第一砂石废料回收箱27。

进一步的，所述制备装置1和运行装置28的箱体底部都分别安装有多个驱动轮44，所述驱动轮44采用avg舵轮，其通过无线或者有线通讯方式与中央集控中心4相连，并控制制备装置1和运行装置28的运行轨迹。通过中央集控中心4能够控制整个制备装置1和运行装置28沿着预定轨迹运行，提高自动化程度。

进一步的，所述高压水枪31端部设置有水喷头33、微型高清摄像机35和距离传感器；所述风砂枪32端部设置有砂石喷头34，所述砂石喷头34和水喷头33并联在一起，并使砂石和高压水混掺；所述微型高清摄像机35采用360°全景摄像头，其通过无线或有线视频传输通讯与中央集控中心4相连，所述距离传感器能够用于获取水喷头33与仓面的高度。微型高清摄像机35实时进行仓面混凝土冲毛效果的视频监控，并拍照上传至中央集控中心4智能视频识别冲毛质量，因同一仓混凝土相同区域级配、龄期、环境温湿度大致相同，冲毛效果差异不大，基本上可以满足要求，对于个别部位冲毛效果视频判别欠佳时，通过中央集控中心4在原来参数的基础上适当增大一下水压或者风力，直至达到最佳冲毛质量要求，在特殊区域冲毛结束后，继续恢复原定设定的最佳冲毛参数继续其他部位冲毛。

进一步的，所述储水箱5的顶部设置有用于补水的补水管25，所述水砂枪调节装置38上安装有用于驱动其转动，进而对其角度调节的电机，所述电机通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心4相连，并调节高压水枪31和风砂枪32的角度以及距离。进而能够达到最佳的冲毛效果。

进一步的，所述皮带输送装置37沿着运行装置28的内壁最低处环绕布置，并将仓面冲起来的砂石废料运输至第二砂石废料回收箱39，所述第二砂石废料回收箱39上连接有出料阀40，所述废水回收箱41通过废水出水电磁阀42与第一废水出水管43相连，所述废水出水电磁阀42通过有线或者无线通讯方式与中央集控中心4相连，并控制其开启状态；所述第一废水出水管43通过水泵与废水进水管26相连。

实施例2：

所述大坝仓面冲毛装置的施工方法，包括以下步骤：

第一步，前期准备，根据不同冲毛状况，采集大量符合冲毛质量的混凝土面高清图片进行智能算法视频训练获得最佳冲毛效果高清标准图片，并输入至中央集控中心4，以利微型高清摄像机35在冲毛时连续拍摄照片与标准图片进行对比分析，实时判断冲毛效果是否符合标准要求；

第二步，将运行装置28放置在冲毛仓面，制备装置1摆放在模板或者相邻仓面，并将第一废水出水管43与废水进水管26、高压进水管30与高压水枪31、风砂出管22与风砂进管29连接好，上述管路长度满足施工需求，且可以通过滑轮等装置根据运行装置28行进路线自动缩放。

第三步，由中央集控中心4通过储水箱5、砂箱11、小石箱12内部深度传感器感应上述设备内部水量及砂石量是否满足冲毛基本要求，若不满足则开启相应电磁阀向储水箱5、砂箱11、小石箱12进行补充水、砂、石；

第四步，进行大坝仓面层间混凝土冲毛之前，将拟冲毛仓面混凝土级配、龄期、外界环境温湿度等边界条件输入至中央集控中心4，宜先结合其它工程类似经验及拟冲毛仓面混凝土冲毛要求初步确定并选择冲毛型式：高压水枪或风砂枪或高压水枪+风砂枪，进而初选水压力、风力、砂石流量、高压水枪31或风砂枪32冲毛角度及距离仓面高度等冲毛参数；其中，对于混凝土龄期较短的层间结合面一般优先选择高压水枪，龄期稍长的选取风砂枪，相对较长的可选择压水枪—风砂枪联合进行深度冲毛；

第五步，由中央集控中心4根据设定好的冲毛参数，利用各部位对应的传感器启动冲毛水压电磁阀10、风压电磁阀18、小石电磁阀19、砂电磁阀20的开合度以满足水压、风力、砂石流量参数要求，调节水砂枪调节装置38以满足冲毛角度及距离仓面高度要求，打开废水出水电磁阀42以保证冲毛废水可以进行回收，启动第三振动筛14、第二振动筛15、第一振动筛16进行回收废砂石料的筛分以达到重复利用，启动皮带运输装置37进行冲毛废砂石料的回收，开启微型高清摄像机35进行冲毛过程的实时视频及高清图片采集；

第六步，选择典型部位进行冲毛试验，并将冲毛试验初步效果传送至中央集控中心4并辅以人工进行判断，以验证各项参数设置的合理性；

第七步，如果冲毛试验效果较好，则按照设置的冲毛参数开始仓面混凝土正式冲毛，如果效果不佳，则利用中央集控中心4及人工进行判断是欠冲毛还是过度冲毛，进而根据第五步适当调整冲毛参数，重复开展第六步冲毛试验，以确定最佳冲毛效果设定冲毛参数；

第八步，确定好冲毛参数之后，通过中央集控中心4控制运行装置28行进至仓面边缘，并预先根据仓面特性在中央集控中心4设定好运行装置28冲毛行进轨迹方向，并控制运行装置28的驱动轮44按照设定好的冲毛行进方向及冲毛参数开始仓面混凝土层面冲毛；

第九步，仓面混凝土层间冲毛过程中，微型高清摄像机35实时进行仓面混凝土冲毛效果的视频监控，并拍照上传至中央集控中心4智能视频识别冲毛质量，因同一仓混凝土相同区域级配、龄期、环境温湿度大致相同，冲毛效果差异不大，基本上可以满足要求，对于个别部位冲毛效果视频判别欠佳时，通过中央集控中心4在原来参数的基础上适当增大一下水压或者风力，直至达到最佳冲毛质量要求，在特殊区域冲毛结束后，继续恢复原定设定的最佳冲毛参数继续其他部位冲毛；

第十步，冲毛废弃砂石料由皮带运输装置37沿着运行装置28内壁循环运输至第二砂石废料回收箱39，装满之后打开出料阀40人工清理废料并装入到第一砂石废料回收箱27，经过第三振动筛14、第二振动筛15、第一振动筛16三层筛分以获得符合重复利用要求的砂石料，其中经第三振动筛14筛分的大粒径石块、混凝土块等杂物进入第一废料箱13，经第二振动筛15筛分的小石料进入小石箱12并通过中央集控中心4智能控制小石电磁阀19进入到风砂出管22，经第一振动筛16筛分的砂料进入砂箱11、下层的过细集料作为废弃料进入第二废料箱17，并通过中央集控中心4智能控制砂电磁阀20经由风砂出管22、风砂进管29进入到风砂枪32和砂石喷头34实现风砂冲毛；

第十一步，冲毛废水经过回水槽36回收汇流至废水回收箱41，通过中央集控中心4智能控制废水出水电磁阀42并经相互连接的第一废水出水管43、废水进水管26由水泵泵送至第一沉淀池9，经过第一沉淀池9初次沉淀后自动流入第二沉淀池8，经过二次沉淀后，自动流入第一净水池7和第二净水池6进行再次净化以达到满足冲毛生产水质要求，之后存入至储水箱5经过高压水泵2制备成高压水，并通过中央集控中心4智能控制冲毛水压电磁阀10经由高压出水管21和高压进水管30进入到高压水枪31和水喷头33实现高压水冲毛；

第十二步，如果选择高压水枪+风砂枪联合冲毛模式，则需根据设置好的冲毛参数进行上述步骤进行联合冲毛。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。