一种竖井滑模混凝土压光装置的制作方法

本实用新型涉及一种混凝土表面处理装置及方法，具体涉及一种竖井滑模混凝土压光装置。

背景技术：

随着国民经济水平的不断提高，国内外的电力事业也得到了很大的发展；水电站在电力行业中占有很大的比重，其施工质量对于电力企业的生产具有重要的影响；引水式电站的引水隧洞、调压井、引水发电洞、发电洞竖井等部位常采用混凝土衬砌结构；泄水建筑物表面的不平整对空蚀空化初生有较为显著的影响，而空蚀是水力行业致力于避免或减弱的现象。

随着有引水式水电站建设的不断发展，引水隧洞衬砌施工中不断涌现新技术新工艺，引水隧洞混凝土施工质量不断提高；促进了工程长久运行安全，较大程度改善延长了使用寿命周期，节约了运营维护成本。

已建工程运行实践表明，即使设计精确，材料、配比设计先进科学，施工工艺严格；经过长期运行后，施工期间的混凝土表面质量问题，将在时间维度下逐渐放大，泄水、引水建筑物混凝土表面总有不同程度的磨损和空蚀。

目前国内外引水隧洞衬砌施工主要采用台车分段一次性施工浇筑，发电竖井、调压井等常采用滑模施工工艺。滑模现浇衬砌混凝土工程质量的好坏，直接影响到钢筋混凝土结构的承载力、耐久性与整体性，因此在施工中必须抓好每一个施工环节，以确保混凝土的工程质量。滑模或针梁台车模板脱模后的外观质量控制，是关系到建筑物表面美观及结构质量的关键工序；滑模现浇混凝土脱模后在初凝与终凝期间及时进行表面处理，一定程度上能改善建筑物结构质量。特别是在混凝土凝固早起处理塑形收缩裂缝以及细微气孔，提高混凝土整体平整度降低表面粗糙度，可一定程度上减弱水工建筑物空蚀破坏。

德国教授Uwe Drewes 总结了世界上一些工程由于不平整度发生空化、空蚀的问题；分析出一些不平整表面的空蚀特性，还制定出各种不同流速值时，不平整体迎水面的容许坡度，另外还提出了光滑混凝土表面的要求以及保证掺气减蚀等措施。

目前国内外对空蚀减弱控制措施主要为四个方面：（1）设计时选用合理的过流边壁体型；（2）改进施工工艺、提高过流边壁的平整度；（3）选用抗蚀性能较强的材料；（4）掺气减蚀。其中在改进施工工艺提高过流壁的平整度方面，往往在混凝土成型后再次提高平整度、光洁度未提出有效的工艺措施。仅在房屋建筑或路面混凝土中出现关于压光处理的工艺技术，而水工建筑业内较多从混凝土配比、模板以及振捣等方面提高混凝土表面光洁度和平整度，还未有对混凝土表面脱模后做压光处理的工艺，对引水隧洞以及发电洞竖井圆形或弧形断面做后期效果处理的几乎没有。

在水电站引水发电洞竖井滑模施工中，新滑出混凝土表面修整处理，是关系到结构外表和保护层质量的工序，当混凝土脱模后必须立即进行混凝土面处理工作。但是目前现有施工工艺中关于脱模后的处理措施，仅人工对局部明显的质量缺陷做原浆压平或修补进行处理，对于外观检查为光滑平整的一般不做处理只需加强养护即可，并未对早期塑形收缩细微裂缝、细小气孔等做系统全面处理。

技术实现要素：

本实用新型提供一种满足竖井圆形断面曲率及光洁度施工要求，预防水工建筑混凝土早期塑形裂缝、消除细小气孔的竖井滑模混凝土压光装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种竖井滑模混凝土压光装置，包括设置在竖井内可沿竖井内壁上下滑动的竖井滑模；竖井滑模下方设置有与其连接的环形第一工作平台；第一工作平台上设置有弧形轨道，弧形轨道与竖井同轴；还设置有可沿弧形轨道移动的行走小车；行走小车上设置有用于对竖井内壁压光的压光装置；行走小车上还设置有用于对竖井内壁喷涂的喷涂装置。

进一步的，所述压光装置包括压光片、压光丝杆和压光杆；压光丝杆一端与压光片连接，另一端与压光杆一端可伸缩连接；压光杆另一端与行走小车铰接。

进一步的，所述喷涂装置包括浆液储存罐、加压泵和注浆泵；加压泵和注浆泵均连接浆液储存罐；注浆泵还连接到注浆管一端，注浆管另一端连接喷头管；喷头管设置在压光片对应位置。

进一步的，所述行走小车包括小车框架，小车框架下部设置有与弧形轨道相配合的行走限位轮；小车框架上设置有可沿其运动的行走轮，行走轮连接电动机。

进一步的，所述注浆管上设置有压力表。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型可实现机械化操作，稳定性满足大面积曲面混凝土面压光施工要求，提高施工质量和安全保障；

（2）本实用新型可实现滑模脱模后的二次压光或多次压光，初凝后终凝前的压光，能有效消除早期塑形收缩裂缝；在后续加强并保证混凝土喷雾养护的条件下，能一定程度上改善混凝土耐久性；

（3）本实用新型可消除滑模施工脱模后混凝土表面的细微收缩裂缝、气孔等微观缺陷；

（4）本实用新型随着滑模提升跟进处理新滑出混凝土面，可达到连续的系统的全面的压光竖井混凝土；整体提升竖井混凝土平整度及光洁度，继而提高混凝土的抗冲耐磨性能。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型中压光装置工作工况断面示意图。

图3为本实用新型压光杆与行走小车连接示意图。

图4为本实用新型中压光装置结构示意图。

图5为本实用新型中行走小车结构示意图。

图6为本实用新型中喷涂装置结构示意图。

图中：1-竖井滑模，2-第二工作平台，3-第一工作平台，4-竖井内壁，5-压光装置，501-压光片，502-压光丝杆，503-压光杆，6-竖井开挖支护面，7-行走小车，701-行走轮，702-电动机，703-小车框架，704-行走限位轮，8-弧形轨道，9-喷涂装置，901-浆液储存罐，902-加压泵，903-注浆泵，904-压力表，905-注浆管，906-喷头管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1-6所示，一种竖井滑模混凝土压光装置，包括设置在竖井内可沿竖井内壁4上下滑动的竖井滑模1；竖井滑模1下方设置有与其连接的环形第一工作平台3；第一工作平台3上设置有弧形轨道8，弧形轨道8与竖井同轴；还设置有可沿弧形轨道8移动的行走小车7；行走小车7上设置有用于对竖井内壁4压光的压光装置5；行走小车7上还设置有用于对竖井内壁4喷涂的喷涂装置9。

压光装置5包括压光片501、压光丝杆502和压光杆503；压光丝杆502一端与压光片501连接，另一端与压光杆503一端可伸缩连接；压光杆503另一端与行走小车7铰接。

喷涂装置9包括浆液储存罐901、加压泵902和注浆泵903；加压泵902和注浆泵903均连接浆液储存罐901；注浆泵903还连接到注浆管905一端，注浆管905另一端连接喷头管906；喷头管906设置在压光片501对应位置。

行走小车7包括小车框架703，小车框架703下部设置有与弧形轨道8相配合的行走限位轮704；小车框架703上设置有可沿其运动的行走轮701，行走轮701连接电动机702。

注浆管905上设置有压力表904。

使用时，弧形轨道8设置在位于竖井滑模1下方的第一工作平台3上；通过螺栓与第一工作平台3连接；弧形导轨8由槽钢分节抛弧加工而成，轨道弧形与竖井为同心圆；行走小车7的行走轮701连接电动机702传动轴；电动机702及传动轴通过螺栓设置在小车框架703上；小车框架703下部两侧均设置有定位轮704；定位轮704由圆柱杆件连接轴承组成，通过扣件螺栓固定并调节位置，使车体定位轮704与轨道边接触达到准确限位的作用；电动机702连接电源插头，并安装有启闭开关及变速开关，用于调节行走小车7的行走速度，从而调节压光抹面速度；电动机702驱动电线经下盘悬挂下部向圆心接至滑模电源开关箱，以避免行走小车7圆周运动致使电线缠绕。

喷涂装置9通过螺栓固定设置在行走小车7上，与小车一起做圆周运动；以注浆泵703为主体；浆液储存罐901与注浆泵903通过软管连接，出浆口与加压泵902相连；注浆管905上设置有压力表904，其为软管，一端连接压力表904出口端，另一端与硬质喷头管906柔性连接。

压光杆503一端采用助力启闭器与行走小车7铰接，另一端与压光丝杆502连接；压光丝杆连接压光片501；压光杆503通过启闭器开合，形成平展工作以及弯折90°非工作两种工况；助力启闭器采用现有的成品门式启闭器；压光片501采用刚性铁抹子，与混凝土接触端为120°的弧形鸭掌形状，背部与压光丝杆502铰接。

使用过程中，压光装置5运行包括以下步骤：

首先在竖井滑模1下部第一工作平台3上安装弧形轨道8，并测量复核确保轨道与竖井为同心圆；

安装行走小车7；

安装压光杆503和压光片501；

安装调试浆液喷涂装置9；

调节压光杆503、喷头管906至竖井内壁4并接触；

在竖井滑模1向上滑动脱模后，启动行走小车7做匀速圆周运动，带动压光杆503、喷头管906在新滑出的混凝土表面做提浆压光作业；

按照设定速度规律压光数圈后，检查表面，局部人工处理后，做静压处理；

收回压光杆503及喷头管906，等待下一循环混凝土面处理。

平伸工作姿态的压光杆503就位后，通过压光丝杆502调节使压光片501与混凝土面接触；压光杆503上固定有喷头管906，通过平伸工作姿态的压光杆503，结合新滑出的混凝土面原浆状况，可在圆周运动过程中在压光片501前端的混凝土面喷涂水泥原浆浆液，在后续圆周运动的压光片501压力作用下，进行压光作业。

一种竖井滑模混凝土压光方法，包括以下步骤：

步骤1：配置水泥浆浆液，将水泥浆灌注到浆液储存罐901内；所用水泥浆液水灰比为0.35～0.5，水泥宜选用颜色与混凝土原浆水泥相同，不产生明显色差；

步骤2：通过调整压光丝杆502长度调整压光片501与竖井内壁4接触度；压光片120°鸭掌弯曲度。一般取值为45°~60°范围取值，重压慢速时去大值，低压快速时取小值；选择合适的行走小车7转速，一般取值范围在15~30m/s；

步骤3：在竖井滑模1向上滑动脱模后，启动行走小车7，行走小车7沿弧形轨道8运动过程，水泥浆浆液通过喷头管906喷涂到竖井内壁4，通过压光片501进行初压；初压应选择较慢的速度进行，一般初压进行一遍；根据混凝土表面出浆情况适当补喷浆液，可根据实际情况局部补充抹压；水泥浆有喷涂装置9加压均匀喷涂到相应混凝土表面，喷涂范围为压光片501接触点至前端10cm左右。

步骤4：初压完成后，进行中压；中压选择中速接触压光两遍，宜采用中速压光作业；

步骤5：在水泥浆浆液终凝前进行，降低行走小车7速度进行收光；中压完成后进行外观质量全面检查，最后精压一遍，在终凝前30min小接触快速收光处理。

根据建筑物混凝土配合比以及强度不同，选择不同的压光时间间隔以及相应的速率，过早或过迟都会造成混凝土面起砂、起灰的质量问题；在初压之前，首先对于局部缺陷较明显的部位采用人工方式预压修补处理。

本实用新型模拟人工抹灰墙面的工况，采用设备连接杆件带动铁抹子对新浇筑墙面进行压光抹面，替代人工实现机械化，完成新浇筑混凝土大面积的系统的精准的压光抹面施工。压光时，压光片501在预定轨道上沿混凝土面同心匀速旋转，混凝土表面与压光片501挤压摩擦，将新浇混凝土原浆在压光作用下，产生轻微塑形变形，细微裂缝、气泡等微观缺陷被填平压光，从而使细微不平的表面进一步得到改善达到提高光洁度和平整度的目的。

赞比亚下凯富峡水电站，位于卢萨卡东南约90km的Kafue河，上距上凯富峡大坝17.3km、尾水6km，下距凯富河与赞比西河交汇处约55km。

本工程以发电为主，库容8300万m³，装机5台混流式机组，单机容量150MW，总装机容量750MW。工程枢纽建筑物包括碾压混凝土拦河坝、坝身泄洪系统、右岸引水系统、调压井和地面式厂房。引水系统包含进水塔、引水隧洞、调压井、发电洞竖井及上下平段。引水隧洞全长4476.52m，调压井井深为133.2m，井挖最大跨度为50.8m，普通段落跨度为43.5m，调压井底部与5条发电洞连接，五条发电洞全长为3217.6米，水电站共设5条发电竖井，轴线间距为17m。单条发电竖井深113.35m，开挖直径6.0m，初期支护后直径为5.8m，全段钢筋混凝土衬砌，衬砌后直径为4.8m。调压井以及发电洞竖井采用滑模施工。

本实用新型在引水式电站发电引水隧洞竖井混凝土衬砌中设计并应用，采用机械化代替人工方式，结合滑模滑升施工同步跟进全面系统的处理新滑的混凝土面，在常规滑模混凝土技术基础上提高竖井混凝土表面平整度及光洁度，继而一定程度上提高其抗冲耐磨性能。

目前该工程项目滑模专项方案已经专家组审查通过，认为技术可行。现场开挖工作已结束并全面进入混凝土衬砌阶段，本实用新型技术预期能达到滑模脱模后混凝土面二次压光要求。

本实用新型具有较高机械化操作程度，稳定性满足大面积曲面混凝土面压光施工要求，提高施工的质量和安全保障；加强滑模脱模后的二次压光或多次压光，特别是在初凝后终凝前的压光，能有效消除早期塑形收缩裂缝，在后续加强并保证混凝土喷雾养护的条件下，本竖井混凝土压光技术能一定程度上改善混凝土耐久性；采用竖井滑模混凝土专用压光设备配合人工进行早期处理，在混凝土终凝前消除滑模施工脱模后混凝土表面的细微收缩裂缝、气孔等微观缺陷。本技术设备随着滑模提升跟进处理新滑出混凝土面，可达到连续的系统的全面的压光竖井混凝土，整体提升竖井平整度及光洁度，继而提高混凝土的抗冲耐磨性能。