一种压拔装置和高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备及其使用方法与流程

本发明属于水利、建筑物、垃圾填埋场等基础设施防渗、隔渗等领域，尤其涉及一种压拔装置和高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备及其使用方法。

背景技术：

近年来，具有自膨胀特性的双组分聚氨酯高聚物注浆材料及其高压注射技术在国际上发展十分迅速，成为化学灌浆领域较为活跃的发展方向之一，目前已广泛应用于交通、水利、矿山、建筑物等基础设施加固、防渗等领域；其原理是通过向岩体裂隙（孔隙）中注射双组分高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化的特性，实现填充空隙、封堵渗漏通道、防治水害的目的。

高聚物帷幕注浆技术在水利方面的应用体现于土质堤坝坝体或坝基连续超薄型防渗墙，其主要原理和实施流程为：根据堤坝防渗设计要求，在需要防渗加固的堤坝段内，沿堤坝轴向按照预先设定的间距，用静压设备将特制的带有两翼的钻具压人土中形成一系列v形注浆孔，使各相邻v形注浆孔的翼端相互搭接，形成连续的w形结构；利用注射系统，把双组分非水反应高聚物浆液注人每一个注浆孔中，高聚物预聚体发生反应，体积迅速膨胀，填充注浆孔并固化，形成一系列超薄帷幕片体，各相邻片体在两端彼此连接构成连续的高聚物防渗帷幕。

目前传统的水泥防渗墙技术成槽装备，成槽宽度较宽，混凝土防渗墙常用的厚度一般都大于20cm，且设备操作相对复杂，精度难于控制，在土坝坝体内浇筑防水泥防渗墙时需要泥浆护壁，如果不能很好的控制孔内混凝土面的上升速度，会造成坝体开裂。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种压拔装置和高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备及其使用方法，其集成化程度高，操作简单，施工方便，解决了高聚物防渗墙施工过程中的成槽难题。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种压拔装置，包括压拔支架26，压拔支架26上对称安装有竖直的压槽油缸23，压槽油缸23活塞杆朝下且活塞杆下端连接有连接板25，连接板25中部设置有通孔，所述压拔支架26中部安装有连续提升机构9，连续提升机构9内穿设有竖直的成槽杆8，成槽杆8上端安装有吊环6，成槽杆8下端穿过通孔向下延伸，其延伸端连接有切槽刀19；所述连接板25上靠近通孔安装有用于固定成槽杆8的锁定装置24。

所述锁定装置24为环形锁定铁环，环形锁定铁环分为左半铁环和右半铁环，左半铁环和右半铁环均安装在所述通孔内且套在成槽杆8外，左半铁环和右半铁环的外侧面中部分别固接有夹紧液压缸，夹紧液压缸嵌装在所述连接板25内，所述夹紧液压缸驱动左半铁环和右半铁环夹紧所述成槽杆8。

所述连续提升机构9包括上下排列的液压油缸ⅰ903和液压油缸ⅱ904，液压油缸ⅰ903的活塞柱朝上且其活塞柱上安装有沿其径向方向延伸的自动钳口ⅰ905，液压油缸ⅱ904的活塞柱朝上且其活塞柱上安装有沿其径向方向延伸的自动钳口ⅱ906，自动钳口ⅰ905和自动钳口ⅱ906的延伸端处设有钳口，所述成槽杆8依次穿过自动钳口ⅰ905和自动钳口ⅱ906的钳口；

所述液压油缸ⅰ903和液压油缸ⅱ904的腔室的下端侧面分别连接有液压油管ⅰ908和液压油管ⅱ909一端，液压油管ⅰ908和液压油管ⅱ909另一端连接有供油机构，所述液压油缸ⅰ903的腔室的上端侧面连接有连通油管907上端，连通油管907下端连接在液压油缸ⅱ904的腔室的上端侧面；所述液压油缸ⅰ903和液压油缸ⅱ904上方分别设置有限位转换开关ⅰ901和限位转换开关ⅱ902。

所述连续提升机构9还包括有plcⅰ，plcⅰ分别与所述限位转换开关ⅰ901、限位转换开关ⅱ902、自动钳口ⅰ905、自动钳口ⅱ906和供油机构电连接。

本发明还提供一种高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备，包括所述的压拔装置，所述连接板25下端面上安装有震动器20。

还包括机身22，机身22中部安装所述压拔装置，机身22一侧安装有旋转基座5，旋转基座5上安装有卷扬机1，卷扬机1连接有吊臂3，旋转基座5上铰接有伸缩举臂4，伸缩举臂4的伸缩杆端部铰接在所述吊臂3上，吊臂3顶端安装有滚轮，卷扬机1上缠绕有钢丝绳2，钢丝绳2的端部绕过所述滚轮向下自然垂下且连接有吊钩7，吊钩7与所述成槽杆8位于同一竖直轴线上。

所述机身22另一侧在机身22上安装有控制操作系统11、机电一体箱12、操作平台16和动力泵站14；所述控制操作系统11的操作面板上设置有压拔控制区、行走控制区、吊装控制区、电源开关、急停开关。

所述连接板25中部安装有电子水平仪27。

所述机身22上安装有配重10，所述机身22两侧对称安装有支腿17，支腿17分别沿机身22向下伸出，其伸出端内侧安装有行走机架，行走机架两侧分别安装有驱动齿轮21，驱动齿轮21与所述机电一体箱12相连，驱动齿轮21外联接有行走履带18。

本发明还提供了一种所述的高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备的使用方法，包括以下步骤：

一、所述机身22上安装有爬梯，操作人员通过爬梯到达机身22的工作平台上，把外部电源接入所述机电一体箱12；

二、打开控制操作系统11上的电源开关，启动所述动力泵站14；

三、启动控制操作系统11上的行走控制按钮，把高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备移动至预定工作位置；

四、通过旋转基座5，调整吊臂3角度，使吊钩7靠近成槽杆8，将成槽杆8上的吊环6与钢丝绳2末端的吊钩7通过人工连接，然后通过卷扬机1吊起成槽杆8，使其穿设到压拔装置中且沿压拔装置继续向下伸出，成槽杆8自然下垂从而调整好垂直度，然后将成槽杆8下端与切槽刀19连接在一起；

五、启动控制操作系统11上的调平开按钮，通过调整支腿17的高度来调整高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备的水平度；

六、启动压入按钮，再启动震动按钮，把片状切槽刀19压至土体的预定深度，接着启动压拔控制按钮，通过压拔装置匀速把切槽刀19拔出土体；

七、移动高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备至下一工作点，重复以上步骤进行压槽，从而形成防渗墙槽孔。

相对于现有技术，本发明的优点如下：

1.本发明的切槽厚度在2cm-5cm，在坝体内形成薄槽，且成槽过程是干作业法，且不需要泥浆护壁，不会因过度开槽造对坝体造成损害及传统水泥防渗墙成槽泥浆护壁及其他水损害；

2.传统水泥类防渗墙相邻墙段之间或桩柱之间的连接工艺是防渗墙施工技术中的难点，往往采用的是平接口，本发明采用的是边柱套孔搭接，很好的解决了传统防渗墙搭接不密实，出现渗漏的问题；

3.本发明集成有行走机架，行走机架两侧分别安装有驱动齿轮，驱动齿轮连接有驱动电机，驱动齿轮外联接有行走履带，相对与传统的成槽设备的步履式及人工移动，本发明能适应各种工况道路；

4.而且本发明的压拔装置集成了电子水平仪，采用了角度和图形数字显示，测量精确、快速、可靠，四个方位图标指示测量角度（x/y轴），在0-90°或指定角度有声音提示，x/y轴同步测量显示，分辨率高达0.1°，最高精度可达±0.05°，成槽稳定且精度高；

5.本发明的设备将静压和振动集为一体，能适应于复杂土况，而且将吊装系统、压拔装置和控制操作系统集成为一体，集成程度高，操作简单，施工方便，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是压拔装置的结构示意图。

图3是控制面板的结构示意图。

图4是连续提升机构的结构示意图。

其中，1-卷扬机，2-钢丝绳，3-吊臂，4-伸缩举臂，5-旋转基座，6-吊环，7-吊钩，8-成槽杆，9-连续提升机构，10-配重，11-控制操作系统，12-机电一体箱，13-吊臂支架，14-动力泵站，15-爬梯，16-操作平台，17-支腿，18-行走履带，19-切槽刀，20-震动器，21-驱动齿轮，22-机身，23-压槽油缸，24-锁定装置，25-连接板，26-压拔支架,27-电子水平仪，28-行走机架；

901-限位转换开关ⅰ，902-限位转换开关ⅱ，903-液压油缸ⅰ，904-液压油缸ⅱ，905-自动钳口ⅰ，906-自动钳口ⅱ，907-连通油管，908-液压油管ⅰ，909-液压油管ⅱ。

具体实施方式

如图2所示，一种压拔装置，包括压拔支架26，压拔支架26上对称安装有竖直的压槽油缸23，压槽油缸23为两个或四个，压槽油缸23活塞杆朝下且活塞杆下端连接有连接板25，连接板25中部设置有通孔，所述压拔支架26中部安装有连续提升机构9，连续提升机构9内穿设有竖直的成槽杆8，所述通孔尺寸大于成槽杆8的径向尺寸，成槽杆8上端安装有吊环6，成槽杆8下端穿过通孔向下延伸，其延伸端连接有切槽刀19，切槽刀19通过承插或螺纹旋接方式与成槽杆8下端进行连接；所述连接板25上靠近通孔安装有用于固定成槽杆8的锁定装置24。切槽刀19整体为片状，为成熟的现有技术，在此不再赘述。

优选地，所述锁定装置24为环形锁定铁环，环形锁定铁环分为左半铁环（图中未示出）和右半铁环（图中未示出），左半铁环和右半铁环均安装在所述通孔内且套在成槽杆8外，左半铁环和右半铁环的外侧面中部分别固接有夹紧液压缸（图中未示出），夹紧液压缸嵌装在所述连接板25内，所述夹紧液压缸驱动左半铁环和右半铁环夹紧所述成槽杆8。环形锁定铁环为根据成槽杆8直径定制，环形锁定铁环的内径稍大于成槽杆8的直径。

进一步地，如图4所示，所述连续提升机构9包括上下排列的液压油缸ⅰ903和液压油缸ⅱ904，液压油缸ⅰ903的活塞柱朝上且其活塞柱上安装有沿其径向方向延伸的自动钳口ⅰ905，液压油缸ⅱ904的活塞柱朝上且其活塞柱上安装有沿其径向方向延伸的自动钳口ⅱ906，此处径向方向是指垂直于液压油缸所在轴线的方向，自动钳口ⅰ905和自动钳口ⅱ906的延伸端处设有钳口，所述成槽杆8依次穿过自动钳口ⅰ905和自动钳口ⅱ906的钳口，自动钳口根据成槽杆8直径定制并进行生产的构件，为成熟的现有技术，在此不再赘述。

所述液压油缸ⅰ903和液压油缸ⅱ904的腔室的下端侧面分别连接有液压油管ⅰ908和液压油管ⅱ909一端，此处腔室是指油缸中常规的油腔室，液压油管ⅰ908和液压油管ⅱ909另一端连接有供油机构，供油机构通过导线与下述的机电一体箱12和控制面板中压拔控制区按钮相连，供油机构为成熟的现有技术，用于控制油的输入和输出，所述液压油缸ⅰ903的腔室的上端侧面连接有连通油管907上端，连通油管907下端连接在液压油缸ⅱ904的腔室的上端侧面；所述液压油缸ⅰ903和液压油缸ⅱ904上方分别设置有限位转换开关ⅰ901和限位转换开关ⅱ902。

更进一步地，所述连续提升机构9还包括有plcⅰ，plcⅰ分别与所述限位转换开关ⅰ901、限位转换开关ⅱ902、自动钳口ⅰ905、自动钳口ⅱ906和供油机构电连接，plcⅰ通过线路与控制操作系统11相连，控制操作系统11为成熟的现有技术，在此不再赘述。

本发明还提供一种高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备，如图1所示，包括所述的压拔装置，所述连接板25下端面上安装有震动器20，震动器20为两个且对称分布。

进一步地，还包括机身22，机身22中部安装所述压拔装置，机身22一侧安装有旋转基座5，旋转基座5上安装有卷扬机1，卷扬机1连接有吊臂3，旋转基座5上铰接有伸缩举臂4，伸缩举臂4的伸缩杆端部铰接在所述吊臂3上，吊臂3顶端安装有滚轮（图中未标出），卷扬机1上缠绕有钢丝绳2，钢丝绳2的端部绕过所述滚轮向下自然垂下且连接有吊钩7，工作时吊钩7与所述成槽杆8位于同一竖直轴线上。

进一步地，所述机身22另一侧在机身22上安装有控制操作系统11、机电一体箱12、操作平台16和动力泵站14，动力泵站14为机电一体箱12提供动力，机电一体箱12连接外接电源。

进一步地，所述机身22上专门设置了操作平台16，用于工作人员站立进行控制操作系统11的操作。

为了便于实现自动化控制，如图3所示，所述控制操作系统11的操作面板上设置有压拔控制区、行走控制区、吊装控制区、电源开关、急停开关，压拔控制区包括夹杆、松杆、上提、下压、震动开、震动关、连续拔开、连续拔关、调平开、调平关等多个按钮，用于控制压拔装置和电子水平仪，其中，夹杆、松杆用于控制锁定装置24，震动开、震动关用于控制震动器20，连续拔开、连续拔关用于控制连续提升机构9的开关；调平开、调平关用于控制电子水平仪27。吊装控制区包括举臂、落臂、左转、右转、上、下多个按钮，用于控制卷扬机1；行走控制区包括左前进、右前进、左后退、右后退、前进、后退多个按钮，用于控制整个设备的行走，具体地如图3所示。

为了便于对整个设备的水平度进行调节，所述连接板25中部安装有电子水平仪27，该电子水平仪是双轴测柱电子水平仪，为目前成熟的现有设备，采用的是角度和图形数字显示，测量精确、快速、可靠。四个方位图标指示测量角度（x/y轴），在0-90°或指定角度有声音提示，双轴测柱电子水平仪的测量范围为0-90°，x/y轴同步测量显示，分辨率高达0.1°，最高精度可达±0.05°。

为了便于整个设备适应复杂工况道路行走，所述机身22上安装有配重10，所述机身22两侧对称安装有支腿17，支腿17螺纹连接在机身22上，可通过人工旋拧支腿17来调节机身22的高度从而调节水平度，支腿17分别沿机身22向下伸出，其伸出端内侧安装有行走机架28，行走机架两侧分别安装有驱动齿轮21，驱动齿轮21与所述机电一体箱12相连，驱动齿轮21外联接有行走履带18。通过行走控制区的左前进、右前进、左后退、右后退、前进、后退多个按钮，控制整个设备的行走。

上述压拔装置的工作过程如下：

将切槽刀19压至土体的预定深度的工作过程如下：通过开启夹杆按钮，在两个水平的横向设置的夹紧液压缸的驱动下，夹紧液压缸活塞杆分别同时驱动左半铁环和右半铁环夹紧成槽杆8，同时自动钳口ⅰ905和自动钳口ⅱ906分别处于张开状态，利用压槽油缸23推动连接板25进而带动成槽杆8、切槽刀19下压，使片状切槽刀19把土体切开并进入土体中，当遇到坚硬颗粒无法切开时，启动震动器20，通过震动器20带动成槽杆8及片状切槽刀19把坚硬颗粒改变位移，形成通道，把片状切槽刀19压至土体的预定深度；

将需要将成槽杆8及片状切槽刀19拔出时，开启连续拔开按钮，此时供油机构持续供油，当液压油管ⅱ909持续得油时，液压油缸ⅱ904的活塞柱上行，带动自动钳口ⅱ906上行，当油量到达一定高度时，油通过连通油管907供油到液压油缸ⅰ903内，液压油缸ⅰ903的活塞柱带动自动钳口ⅰ905下行，当自动钳口ⅱ906触到限位转换开关ⅱ902时液压油管ⅰ908开始供油、液压油管ⅱ909停止供油，液压油缸ⅰ903的活塞柱带动自动钳口ⅰ905上行，同时液压油缸ⅱ904活塞柱带动自动钳口ⅱ906下行，当自动钳口ⅰ905触到限位转换开关ⅰ901时，液压油管ⅰ908停止供油、液压油管ⅱ909又开始供油，液压油管ⅰ908、液压油管ⅱ909通过电磁阀相连，通过继电器控制液压油管ⅰ908、液压油管ⅱ909交替供油，如此交替工作，成槽杆8在两个自动钳口工作中匀速交替上下提升，也可以通过调节供油量，调节拔出的速度，液压油管ⅰ908、液压油管ⅱ909为耐压软管。

本发明还提供了一种所述的高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备的使用方法，包括以下步骤：

一、所述机身22上安装有爬梯15，操作人员通过爬梯15到达机身22的工作平台上，把外部电源接入所述机电一体箱12；

二、打开控制操作系统11上的电源开关，启动所述动力泵站14；

三、启动控制操作系统11上的行走控制按钮，把高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备移动至预定工作位置；

四、通过旋转基座5，调整吊臂3角度，使吊钩7靠近成槽杆8，将成槽杆8上的吊环6与钢丝绳2末端的吊钩7通过人工连接，然后通过卷扬机1吊起成槽杆8，使其穿设到压拔装置中且沿压拔装置继续向下伸出，成槽杆8自然下垂从而调整好垂直度，然后将成槽杆8下端与切槽刀19连接在一起；

五、启动控制操作系统11上的调平按钮，通过调整支腿17的高度来调整高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备的水平度；

六、启动压入按钮，再启动震动按钮，把片状切槽刀19压至土体的预定深度，接着启动压拔控制按钮，通过压拔装置匀速把切槽刀19拔出土体；

七、移动高聚物防渗墙静压震动复合成槽设备至下一工作点，重复以上步骤进行压槽，从而形成防渗墙槽孔。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。