一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备及施工工艺

摘要

本发明公开了一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，它包括整机支架、松方控制板、调平支架、振捣机构、摊铺振动辊、粗压整平辊、精压整平辊、导轮、升降手轮以及高程控制系统；松方控制板设置在整机支架前端，导轮设置在整机支架下方，调平支架通过螺杆与升降手轮连接，螺杆与升降手轮螺纹连接，升降手轮与整机支架仅能转动连接；整机支架从前往后的方向上依次设置有振捣机构、摊铺振动辊、粗压整平辊和精压整平辊；高程控制系统包括全站仪以及棱镜，棱镜设置在整机支架的后上方，全站仪设置在施工设备的后方。本发明能够一次完成直铺式底座的施工作业，精确控制底座顶面高程，实现预制轨道板不需要调整层可以直铺到底座面上的目标。

权利要求

1.一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，其特征在于：它包括整机支架、松方控制板、调平支架、振捣机构、摊铺振动辊、粗压整平辊、精压整平辊、导轮、升降手轮以及高程控制系统；

松方控制板设置在整机支架前端，导轮设置在整机支架下方，调平支架通过螺杆与升降手轮连接，螺杆与升降手轮螺纹连接，升降手轮与整机支架仅能转动连接；

整机支架从前往后的方向上依次设置有振捣机构、摊铺振动辊、粗压整平辊和精压整平辊；

高程控制系统包括全站仪以及棱镜，棱镜设置在整机支架的后上方，全站仪设置在施工设备的后方；

所述的松方控制板主要是由一块长方形平整的钢板和在其的工作面背部放置加强肋板组成，防止其弯曲变形；松方控制板通过焊接在其上的丝杠与调平支架连接在一起，通过旋转机架上的螺母，带动丝杠的升降，从而达到控制高度的目的；

粗压整平辊包括驱动电机，减速器和整平辊，整平辊为圆形钢管，在电机驱动下，整平辊在混凝土的表面进行碾压，对混凝土产生压实作用，使其平整；

精压整平辊包括驱动电机，减速器和整平辊，整平辊为圆形钢管，在电机驱动下，整平辊在混凝土的表面进行碾压，对混凝土产生压实作用，使其平整。

2.根据权利要求1所述的一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，其特征在于：为保证边角的混凝土料位充足，松方控制板两边缘加工成倾斜角，保证边角料位高于中部。

3.根据权利要求1所述的一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，其特征在于：振捣机构在摊铺时起振捣和提浆的作用，振捣机构主要是由一排直径50mm，间距400mm，单根功率1.5kw的电动振动棒构成。

4.根据权利要求3所述的一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，其特征在于：电动振动棒内装有与转轴相连并悬置的滚锥体，当转轴旋转时，滚锥体沿振捣棒内壁的滚道滚动，从而产生行星转动。

5.根据权利要求1所述的一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，其特征在于：摊铺振动辊包括摊铺辊、振动辊、摊铺电机以及其传动机构、振动电机及其传动机构；摊铺辊与振动辊为同轴式结构,摊铺辊用轴承支承在振动辊的外面,摊铺辊与振动辊通过轴承、轴承支架、调节螺杆、弹簧共同悬挂于整机支架上并通过升降手轮与整机支架连接；通过调节螺杆可以调整摊铺振动辊的高度,从而调节混凝土料的摊铺厚度,使摊铺后的路面与设定的高度一致。

6.根据权利要求1所述的一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，其特征在于：粗压整平辊和精压整平辊上方均设置有棱镜主体，各棱镜主体通过棱镜底座固定在支架上，分别与粗压整平辊和精压整平辊呈相对固定；摊铺振动辊上方设置有棱镜主体，该棱镜主体通过棱镜底座固定在支架上，与摊铺振动辊呈相对固定。

7.一种应用于权利要求1所述设备的施工工艺，其特征在于：它包括如下步骤：S1：施工准备；

S2：测量放样；

S3：模板拼接；

S4：模板精确定位；

S5：根据数据验算进行走行轨道高程微调；

S6：设备高程调整；

S7：通过设备高程调整以及端模安装进行设备试运行，并进行高程复核；

S8：如果高程复核合格，进入S9，如果高程复核不合格，重新调整设备高程；

S9：基底混凝土浇筑、养护；

S10：拆模、倒运模板；

S11：进入下一段施工返回S3，或者结束。

说明书

一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备及施工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备及施工工艺。

背景技术

[0002] 目前的地铁施工都是先将钢轨组装成轨排的形式，在放置好钢筋架后，再架设好轨排，进行精细调整，使其符合设计要求，然后安装模板，最后进行底座板的浇筑，这种在工地的环境中进行的施工方式，生产质量不易控制，并且生产周期长。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种缩短生产周期，能够精确控制底座顶面高程，实现预制轨道板不需要调整层可以直铺到底座面上的目标的用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备及施工工艺。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，它包括整机支架、松方控制板、调平支架、振捣机构、摊铺振动辊、粗压整平辊、精压整平辊、导轮、升降手轮以及高程控制系统；

[0005] 松方控制板设置在整机支架前端，导轮设置在整机支架下方，调平支架通过螺杆与升降手轮连接，螺杆与升降手轮螺纹连接，升降手轮与整机支架连接；

[0006] 整机支架从前往后的方向上依次设置有振捣机构、摊铺振动辊、粗压整平辊和精压整平辊；

[0007] 高程控制系统包括全站仪以及棱镜，棱镜设置在相对应辊轴支架上方，全站仪设置在施工设备的后方。

[0008] 作为优选方式，所述的松方控制板主要是由一块长方形平整的钢板组成，在其的工作面背部放置加强肋板，防止其弯曲变形，松方控制板通过焊接在其上的螺杆与调平支架连接在一起，通过旋转机架上的螺母，带动丝杠的升降，从而达到控制高度的目的。

[0009] 作为优选方式，为保证边角的料位充足，松方控制板两边缘加工成倾斜角，保证边角料位高于中部。

[0010] 作为优选方式，振捣机构在摊铺时起振捣和提浆的作用，振捣机构主要是由一排直径50mm，间距400mm，单根功率1.5kw的电动振动棒构成。

[0011] 作为优选方式，电动振动棒内装有与转轴相连并悬置的滚锥体，当转轴旋转时，滚锥体沿振捣棒内壁的滚道滚动，从而产生行星转动。

[0012] 作为优选方式，摊铺振动辊包括摊铺辊、振动辊、摊铺电机以及传动机构、振动电机及传动机构；摊铺辊与振动辊为同轴式结构,摊铺辊用轴承支承在振动辊的外面,摊铺辊与振动辊通过轴承、轴承支架、调节螺杆、弹簧共同悬挂于整机支架上并通过升降手轮与整机支架连接；通过调节螺杆可以调整摊铺振动辊的高度,从而调节混凝土料的摊铺厚度,使摊铺后的路面与设定的高度一致。

[0013] 作为优选方式，粗压整平辊包括驱动电机，减速器和整平辊，整平辊为圆形钢材，在电机驱动下，整平辊在混凝土的表面进行碾压，对混凝土产生压实作用，使其平整。

[0014] 作为优选方式，精压整平辊包括驱动电机，减速器和整平辊，整平辊为圆形钢材，在电机驱动下，整平辊在混凝土的表面进行碾压，对混凝土产生压实作用，使其平整。

[0015] 作为优选方式，粗压整平辊和精压整平辊上方均设置有棱镜主体，各棱镜主体通过棱镜底座固定在支架上，分别与粗压整平辊和精压整平辊呈相对固定。

[0016] 作为优选方式，摊铺振动辊上方设置有棱镜主体，该棱镜主体通过棱镜底座固定在支架上，与摊铺振动辊呈相对固定。

[0017] 一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备施工工艺，它包括如下步骤：

[0018] S1：施工准备；

[0019] S2：测量放样；

[0020] S3：模板拼接；

[0021] S4：模板精确定位；

[0022] S5：根据数据验算进行走行轨道高程微调；

[0023] S6：设备高程调整；

[0024] S7：通过设备高程调整以及端模安装进行设备试运行，并进行高程复核；

[0025] S8：如果高程复核合格，进入S9，如果高程复核不合格，重新调整设备高程；

[0026] S9：基底混凝土浇筑、养护；

[0027] S10：拆模、倒运模板；

[0028] S11：进入下一段施工返回S3，或者结束。

[0029] 本发明的有益效果是：本发明能够一次完成直铺式底座的施工作业，结合全站仪和固定在设备上的棱镜，精确控制底座顶面高程，实现预制轨道板不需要调整层可以直铺到底座面上的目标。本发明还具有如下优势：①、混凝土经过振捣后，经过三次的不同的压实，提高了自身的平整性，有效的防止开裂；②、在使用的过程中，对于道床结构的铺设，只需要向前运行一遍即可，不需要来回往复振捣压实，施工速度快，可节省大量的人力物力；③、结合全站仪与棱镜进行高程的控制，相对于传统的人的人工抹面，有着更高的精度；④、施工工艺简单，机械化程度高，可一次性进行大面程摊铺。

附图说明

[0030] 图1为本发明的结构示意图；

[0031] 图2为本发明移动铺设装置的结构示意图；

[0032] 图3为本发明移动铺设装置的局部结构示意图；

[0033] 图4为本发明移动铺设装置的侧视结构示意图；

[0034] 图5为本发明振捣机构的结构示意图；

[0035] 图6为本发明松方控制板的安装位置结构示意图；

[0036] 图7为本发明松方控制板钢板的结构示意图；

[0037] 图8为本发明松方控制板的结构示意图；

[0038] 图9为本发明摊铺振动辊处的结构示意图之一；

[0039] 图10为本发明摊铺振动辊处的结构示意图之二；

[0040] 图11为本发明摊铺振动辊内部结构示意图；

[0041] 图12为本发明整平辊的结构示意图；

[0042] 图13为本发明粗压整平辊处的结构示意图；

[0043] 图14为本发明棱镜安装结构示意图；

[0044] 图15为本发明棱镜的主视结构示意图；

[0045] 图16为本发明棱镜的侧视结构示意图；

[0046] 图17为本发明施工工艺流程示意图；

[0047] 图中，1-整机支架，2-调平支架，3-振捣机构，4-摊铺振动辊，5-粗压整平辊，6-精压整平辊，7-驱动电机，8-发电机，9-升降手轮，10-松方控制板，10.1-钢板，10.2-加强肋板，11-导轮，12-模板轨道，13-棱镜，13.1-棱镜主体，13.2-棱镜底座，13.3-棱镜固定螺栓，14-全站仪。

具体实施方式

[0048] 下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

[0049] 如图1～图17所示，一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备，它包括整机支架1、松方控制板10、调平支架2、振捣机构3、摊铺振动辊4、粗压整平辊5、精压整平辊6、导轮
11、以及高程控制系统；

[0050] 松方控制板10设置在整机支架1前端，导轮11设置在整机支架1下方，调平支架2通过螺杆与升降手轮9连接，螺杆与升降手轮9螺纹连接，升降手轮9与整机支架1连接；

[0051] 整机支架1从前往后的方向上依次设置有振捣机构3、摊铺振动辊4、粗压整平辊5和精压整平辊6；

[0052] 高程控制系统包括全站仪14以及棱镜13，棱镜13设置在整机支架1的后上方，全站仪14设置在施工设备的后方。本发明说明书附图中的尺寸单位均为mm。

[0053] 优选地，所述的松方控制板10主要是由一块长方形平整的钢板10.1组成，在其的工作面背部放置加强肋板10.2，防止其弯曲变形，整块板是通丝杠与机架通过焊接连接在一起，通过旋转机架上的螺母，带动丝杠的升降，从而达到控制高度的目的。

[0054] 优选地，为保证边角的料位充足，松方控制板10两边缘加工成倾斜角，保证边角料位高于中部。

[0055] 优选地，振捣机构3在摊铺时起振捣和提浆的作用，振捣机构3主要是由一排直径50mm，间距400mm，单根功率1.5kw的电动振动棒构成。

[0056] 优选地，电动振动棒内装有与转轴相连并悬置的滚锥体，当转轴旋转时，滚锥体沿振捣棒内壁的滚道滚动，从而产生行星转动。

[0057] 优选地，摊铺振动辊4包括摊铺辊、振动辊、摊铺电机以及传动机构、振动电机及传动机构；摊铺辊与振动辊为同轴式结构,摊铺辊用轴承支承在振动辊的外面,摊铺辊与振动辊通过轴承、轴承支架、调节螺杆、弹簧共同悬挂于整机支架1上并通过升降手轮9与整机支架1连接；通过调节螺杆可以调整摊铺振动辊4的高度,从而调节混凝土料的摊铺厚度,使摊铺后的路面与设定的高度一致。

[0058] 优选地，粗压整平辊5包括驱动电机7，减速器和整平辊，整平辊为圆形钢材，在电机驱动下，整平辊在混凝土的表面进行碾压，对混凝土产生压实作用，使其平整。

[0059] 优选地，精压整平辊6包括驱动电机7，减速器和整平辊，整平辊为圆形钢材，在电机驱动下，整平辊在混凝土的表面进行碾压，对混凝土产生压实作用，使其平整。

[0060] 优选地，粗压整平辊5和精压整平辊6上方均设置有棱镜主体13.1，各棱镜主体13.1通过棱镜底座13.2固定在支架上，分别与粗压整平辊5和精压整平辊6呈相对固定。棱镜底座13.2通过棱镜固定螺栓13.3与整机支架1连接。

[0061] 优选地，摊铺振动辊4上方设置有棱镜主体13.1，该棱镜主体13.1通过棱镜底座13.2固定在支架上，与摊铺振动辊4呈相对固定。棱镜底座13.2通过棱镜固定螺栓13.3与整机支架1连接。

[0062] 优选地，本发明还在整机支架1上设置有发电机8，发电机8的位置位于支架的中后部。

[0063] 结合以上所述，下面详细介绍一下各主要机构的作用：

[0064] (1)松方控制板10：松方控制板10主要用来控制水泥混凝土料的高度，保证混凝土盖过振捣棒100mm左右。为保证边角的料位充足，松方控制板10两边缘加工成倾斜角，保证边角料位高于中部。

[0065] (2)振捣机构3：振捣机构3由一排6根直径为50mm(间距400mm)的振捣棒及其固定机构组成，主要用来保证混凝土底座的密实度。采用电驱动振捣棒，每根振捣棒的频率都单独可调。在施工过程中，为保振捣均匀密实，振捣棒沿底座横向均匀排列布置，为防止离析和麻面的出现，需要根据混凝土的坍落度来调整振捣棒的振捣频率和设备的前进速度。

[0066] (3)摊铺振动辊4：摊铺振动辊4由同轴的摊铺辊和振动辊组成，通过摊铺辊的转动，将混凝土料向设备前进方向进行摊铺，振动辊带有偏心块，在高速转动的过程中产生高频振动，可以对混凝土料进行进一步的振动提浆。

[0067] (4)粗压整平辊5：粗压整平辊5高程略高于底座顶面设计高程，其作用是将振动提浆后的混凝土进行初步的挤压，同时挤压拖抹出底座顶面基本的平整度。粗压整平辊5通过其自身的转动来造成较多的进料，由机架传递的垂直压力将混凝土挤压密实，以达到对底座的初步压实和整平。

[0068] (5)精压整平辊6：其功能与粗压整平辊5相同，只是其高程控制精度要大于粗压整平辊5。经过精压整平辊6的压实后，底座顶面高程能够得到严格的控制，同时使底座拥有标准的断面、光滑的外观和良好的纵横向平整度。

[0069] (6)高程控制系统：高程控制系统主要包括棱镜13以及全站仪14，主要安装在摊铺整平辊和粗、精压整平辊6上，用于定位工作装置的高程。并且及时的反馈给施工人员，施工人员通过丝杠，从而控制工作装置的高程，适应高程不断变化的施工特点。精确的控制底座板的高程，满足设计要求。

[0070] 一种用于地铁直铺底座振捣与整型施工设备施工工艺，它包括如下步骤：

[0071] S1：施工准备；

[0072] S2：测量放样；

[0073] S3：模板拼接；

[0074] S4：模板精确定位；

[0075] S5：根据数据验算进行走行轨道高程微调；

[0076] S6：设备高程调整；

[0077] S7：通过设备高程调整以及端模安装进行设备试运行，并进行高程复核；

[0078] S8：如果高程复核合格，进入S9，如果高程复核不合格，重新调整设备高程；

[0079] S9：基底混凝土浇筑、养生；

[0080] S10：拆模、倒运模板；

[0081] S11：进入下一段施工返回S3，或者结束。

[0082] 本发明的具体施工工艺是：底座铺设施工时，首先进行施工前的准备工作，对接好预埋的钢筋组件，然后对钢筋进行绑扎处理，然后根据设计要求进行高程测量放样，作业队人员通过现场测量高程定出混凝土顶面标高，之后进行侧面钢构件模板的安装固定以及利用全站仪14进行初步的精确定位；随后将设备放置在侧模板的轨道或隧道内的临时轨道上，调整好设备高度以及各辊子的高程，启动设备，进行试运行，复核高程，如果高程不满足要求，需要对设备进行重新调整；反之则进行下一步工序：混凝土通过泵送或者料斗运送，均匀的倾倒在施工面上(混凝土的厚度略高于底座设计高度)，开始底座铺设作业。设备施工作业时沿侧模板上的轨道或隧道里的临时轨道前行，通过安装固定在机架上的松方控制板10控制混凝土料的高度；振捣机构3对混凝土料进行振动振捣；摊铺振动辊4一方面将混凝土料向前进方向进行摊铺，一方面通过高频振动对水泥混凝土料进行振动密实；粗压整平辊5和精压整平辊6分两步对摊平和振实后的混凝土做进一步的整平。整平过程中，通过高程监控棱镜13，配合全站仪14实时控制两个整平辊的高程，使底座顶面的高程满足设计要求，从而完成直铺式底座的铺设作业。

[0083] 本方案所研究设计的设备是将松方控制板10，振捣机构3，摊铺振动辊4，粗压整平辊5，精压整平辊6，高程控制系统等水泥混凝土底座结构施工所需要的功能组合在一个可在轨道上机动行走的机械上，整体方案示意图如图1～图4所示。

[0084] 本技术方案所设计的直铺设备是根据底座板在摊铺过程中顶面高程需要保持高精度的要求，从方便施工人员的使用，方便于进行设备维护和施工管理的角度出发，按照混凝土施工要求进行设备工作流程设计，下面结合附图和具体的实施方式对本发明创造进行详细说明：

[0085] 如图5所示，振捣机构3：振捣机构3在摊铺时起振捣和提浆的作用，振捣机构3主要是由一排直径50mm，间距400mm，单根功率1.5kw的电动振动棒构成，振动棒内装有与转轴相连并悬置的滚锥体，当转轴旋转时，滚锥体沿振捣棒内壁的滚道滚动，从而产生行星转动。即与转轴相连接的滚锥体，除绕其轴线和驱动软轴同速自转外，还沿振动棒内壁的滚道作周期的反向公转运动，从而使振动棒产生高频振动。其特点是电动机的转子轴伸端与振动棒的软轴端活动连接成整体，电动机的机壳下端与机架连接，为适应不同的施工需要，振捣机构3设计成振动棒可整体垂直升降，也可单独左边、右边及中间段的升降，由操作者操作液压平行螺杆机构来实现。

[0086] 液压平行螺杆机构固定于成形盘上，当油缸伸出时，支撑上臂和支撑下臂绕其轴向下转动，从而带动支架向下移动，由夹板夹住的支撑横梁也向下方移动。当油缸回缩时，支撑上臂和支撑下臂绕其轴向上转动，从而带动支架向上移动由夹板夹住的支撑横梁向上方移动。悬挂振动棒的支撑横梁有三根，每根支撑横梁的升降均可由操作者在操纵台上单独进行控制。每根振动棒均有一个单独的电路，且每根振动棒上面都安装有一个独立的电动马达，靠其输出的动力来单独控制振动频率，因此均可实现单独调频。

[0087] 如图6～图8所示，松方控制板10：松方控制板10主要是由一块长方形平整的钢板10.1组成，在其的工作面背部放置加强肋板10.2，防止其弯曲变形，整块板是通丝杠与机架通过焊接连接在一起，通过旋转机架上的螺母，带动丝杠的升降，从而达到控制高度的目的。

[0088] 松方控制板10主要用来控制水泥混凝土料的高度，保证混凝土盖过振捣棒100mm左右。混凝土料高度过高则排气不充分,铺出的路面密实度过差。若高度过低,振捣棒裸露,底座顶面缺料严重影响平整度,且易烧坏振捣棒。所以操作手在摊铺机行进过程中应始终密切观察,随时调整设备松方控制板10的高度。

[0089] 如图9～图11所示，摊铺振动辊4：摊铺振动辊4包括摊铺辊、振动辊、摊铺电机以及传动机构、振动电机及传动机构。摊铺辊与振动辊为同轴式结构,摊铺辊用轴承支承在振动辊的外面,两辊通过轴承、轴承支架、调节螺杆以及弹簧共同悬挂于左、右机架的前端。通过调节螺杆可以调整摊铺振动辊4的高度,从而调节混凝土料的摊铺厚度,使摊铺后的路面与设定的高度一致。

[0090] 摊铺电机通过链传动,带动摊铺辊以较低的速度转动,实现对混凝土料的摊铺和初步推平。激振电机通过三角带传动,带动激振辊以较高的速度旋转,激振辊内部的偏心块产生激振力,此激振力通过摊铺辊作用在混凝土料上。在高频振动作用下,混凝土物料的内部摩擦急剧减少,剪切强度降低,抗压阻力变得很小,料粒在其自重和上层物料重力作用下力图占据最低稳定位置而发生位移,互相楔紧,排除气相和液相,从而达到对混凝土料的密实。

[0091] 如图12、图13所示，粗压整平辊5：粗压整平辊5主要由驱动电机7，减速器和整平辊等组成，整平辊为圆形钢材，在电机驱动下，整平辊在混凝土的表面进行碾压，对混凝土产生压实作用，使其平整。整平辊的高程差则是通过高程控制系统进行控制。精压整平辊6：精压整平辊6与粗压整平辊5的基本结构是相同的，但是其高程控制精度要高于粗压整平辊5。当混凝土经过了粗压整平辊5的初步压实之后，再经过精压整平辊6进行精细的调节，从而达到符合设计的高精度高程。精压整平辊6的高程同样是通过高程控制系统进行控制。

[0092] 如图14～图16所示，高程控制系统：高程控制系统的基本组成包括了全站仪14以及棱镜13，通过实时的检测安装在粗细两个整平辊的高程变化，及时的反馈给现场的施工人员，施工人员通过旋转安装在支架上的螺母手轮，带动丝杠的上升与下降，从而带动整平辊的上升或下降。实现对摊铺面的控制，使其符合设计的施工要求。

[0093] 高程控制系统的棱镜13的底座通过底座，固定在支架上，与整平辊呈相对固定。此时固定在已知准确位置的全站仪14发出检测型号，棱镜13通过反射全站仪14所发出的信号，获得自身的位置，工作人员将此数据与设计数据相对比，当出现偏高偏低的时候，及时通知工作人员进行调节升降手轮9，从而控制整平辊的高程，使底座板的摊铺达到设计所需要的要求。

[0094] 本发明具有以下优点：

[0095] 1)、整体设备构造集成度高，方便施工，以及方便进行转场运输。

[0096] 2)、结合了光学仪器的控制系统，摆脱了原始的人工操作方式，极大的提高了施工精度。

[0097] 3)、采用了模板轨道12一体化的施工设计，简化了施工设备的投入，降低了施工成本。

[0098] 4)、设备采用的驱动方式为电力驱动，符合现代施工节能减排的要求。

[0099] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。