一種公路混凝土路面施工澆筑一體裝置的設計

王天成，秦環兵

(1.哈爾濱職業技術學院，黑龍江 哈爾濱 150081; 2.中鐵大橋局集團第二工程有限公司，江蘇 南京 210015)

1 技術背景

隨著我國國民經濟的快速發展，人物流通的運輸呈快速交疊狀態，公路交通壓力逐年加大，新建、改建及擴建公路的任務也愈加繁重，因此，在公路施工過程中，特別是在脫貧攻堅和鄉村振興的艱巨任務中，如何在保證村村通公路建設中路面施工質量的同時提高作業效率，保證甚至是縮短公路路面的建設工期，就顯得尤為重要。

公路施工過程中，在路面基層施工后需要澆筑一層混凝土路面，一般厚度不小于20 cm，作為行車的支撐和磨耗面層，保證車輛在其上平穩行駛。目前村村通等低等級公路施工時，由于其造價和設計等級的約束，很少使用大型機械化施工作業，其施工方法還更多的采用小型機具完成路面的澆筑，其混凝土的澆筑一般需要消耗大量的人工，從模板的安裝到混凝土的攤鋪、振搗、抹平，工作任務繁重。因此，設計一種合理有效的公路施工混凝土澆筑裝置，以降低人工勞動強度、提高施工效率，對施工質量和工期控制具有重要意義。

哈爾濱職業技術學院聯合企業專家經過調查研究成功研制了一種集模板快速安裝、混凝土澆筑、振搗及抹平等工序于一體的公路路面施工混凝土澆筑裝置及操作方法，屬于混凝土澆筑設備技術領域，是一種公路施工裝置及操作方法[1]。

2 澆筑裝置的設計構造及主要內容

本裝置和施工方法為實現模板的安裝、混凝土的攤鋪、振搗及抹平等目的，采取公路路面施工混凝土澆筑一體裝置技術方案，如澆筑裝置的設計構造見圖1～圖6，該裝置包括移動車架、混凝土進料斗、自動抹平機構、模板下料機構以及兩條行走鐵軌。

文中所述移動車架可在外部牽引下沿兩條鐵軌1進行移動，移動車架包括兩根上橫梁2、兩根輪軸4、兩根連梁6、四根立柱3及四個軌道輪5，所述兩根上橫梁2前后并列設置，每根上橫梁2兩端下方分別焊接有立柱3，四根立柱3下端分別焊接有輪座3-1，輪座3-1為n形板架且其兩支臂分別對應開設有軸孔一，四個軌道輪5分別設置在對應的輪座3-1內，每橫向對應的兩個軌道輪5之間通過輪軸4同軸固定連接，兩根輪軸4分別與對應輪座3-1的軸孔一轉動連接，使軌道輪5在轉動時能夠帶動輪軸4同時轉動，每根上橫梁2對應的兩根立柱3之間焊接有中間梁3-2，兩根上橫梁2中間位置通過兩根連梁6焊接定位，兩根連梁6間隔設置且二者中間螺栓固定有混凝土進料斗7，混凝土進料斗7底部豎直向下延伸有排料管且料管外壁下端焊接有支架7-1，支架7-1以排料管為中心沿徑向等角度設有多個支桿，每根支桿外端懸掛有振動棒8，移動車架通過四個軌道輪5放置在兩條鐵軌1上，自動抹平機構包括兩根立軸9及兩個抹平磨盤10，位于后方的中間梁3-2后側水平間隔焊接有兩個軸座3-3，軸座3-3豎向設有軸孔二，兩根立軸9側壁鄰近上端分別制有小徑段9-1并轉動卡設在對應軸座3-3的軸孔二內，兩根立軸9側壁鄰近下端分別同軸固定有蝸輪9-2，位于后方的輪軸4與兩個蝸輪9-2對應位置分別制為蝸桿4-1并與蝸輪9-2嚙合設置，兩個抹平磨盤10分別水平固定安裝在兩根立軸9下端，模板下料機構包括兩個存放箱11及多根木方12，兩根中間梁3-2內側兩端分別垂直焊接有安裝板3-4，兩個存放箱11均為上下敞口的矩形箱體，兩個存放箱11對稱設置于移動車架左右兩側并分別焊接在對應的兩個安裝板3-4上，多根木方12均沿鐵軌1方向設置并豎直摞設在兩個存放箱11內，兩個存放箱11之間前端水平相對制有兩條豎向滑槽11-2，兩條豎向滑槽11-2之間滑動插裝有擋料板13。

3 澆筑裝置的操作方法

結合澆筑裝置的設計構造圖，對澆筑裝置的技術方案進行清楚、完整地描述， 根據澆筑裝置的構造其各部件的具體實施方式及一體化操作方法如下。

3.1 具體實施方式

具體的實施方式多樣化，下面所描述的實施例僅是發明設計的一部分實施例，而不是全部的實施例，下面就其中幾種常用方式進行描述。

具體實施方式一：如圖1～圖6所示，公開了一種公路施工混凝土澆筑裝置，包括移動車架、自動抹平機構、模板下料機構以及兩條鐵軌1，其各部件的工作關系在前面已有介紹。

具體實施方式二：如圖1，圖3，圖5所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進一步說明，其中一個存放箱11固定有電源箱14為多個振動棒8供電，每個振動棒8自帶有開關。

具體實施方式三：如圖4所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進一步說明，兩個抹平磨盤10上表面中心分別一體制有套筒10-1，并通過套筒10-1滑動套設在對應的立軸9下端，且套筒10-1筒壁開設螺孔并旋接有頂絲可與立軸9進行緊固定位，便于對兩個抹平磨盤10的高度進行調整以更好地適應混凝土澆筑的高度。

具體實施方式四：如圖5所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進一步說明，兩個存放箱11箱壁下端分別水平間隔設有兩個螺紋通孔并旋接有螺栓11-1，旋緊兩個螺栓11-1可伸入存放箱11內阻止木方12掉落。

具體實施方式五：如圖5,圖6所示，本實施方式是對具體實施方式一作出的進一步說明，擋料板13上端面左右兩側分別一體制有限位卡塊13-1，兩個限位卡塊13-1分別位于兩條豎向滑槽11-2上端阻止擋料板13掉落，擋料板13下端面制為弧形面13-2，能夠在基礎路面上移動時更好地適應路面凸起從而使擋料板13抬起。

具體實施方式六：如圖1～圖6所示，本實施方式公開了一種具體實施方式一～具體實施方式五中任一具體實施方式的一種公路施工混凝土澆筑裝置的操作方法，是一種集模板安裝、混凝土澆筑、振搗及抹平等工序于一體的公路路面施工裝置及操作方法。

3.2 具體操作方法

基于一種公路施工混凝土澆筑裝置的操作方法的實施例，在實現模板的安裝、混凝土的攤鋪、振搗及抹平等工序功能，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本設計發明保護的范圍，具體操作方法包括如下步驟：

步驟一：按公路走向在待澆筑混凝土的基礎路面兩側平行鋪設固定兩條鐵軌，兩條鐵軌的高度大于混凝土澆筑的高度，之后吊裝移動車架保證四個軌道輪有效放置在兩條鐵軌的起始端上，兩個抹平磨盤下表面與混凝土澆筑的高度一致，擋料板下端面支撐在基礎路面上。

步驟二：根據混凝土澆筑的高度制作木方，將多根木方豎直摞設在兩個存放箱內，兩個存放箱下端面位于鐵軌內側且與基礎路面的間隔大于一根木方的高度并小于兩根木方的高度，使移動車架移動時木方能夠依次掉落出存放箱，之后在外部牽引下移動車架向前移動至兩個抹平磨盤全部進入兩條鐵軌之間，再在兩條鐵軌的起始端和終點端分別固定封板對開口進行封堵。

步驟三：人工對兩側的木方進行微調對接并通過外部設備進行釘裝固定，之后通過外部泵送或塔吊運輸混凝土至混凝土進料斗內，將混凝土澆筑在兩側的木方之間直至達到澆筑高度，此時開啟多個振動棒加快混凝土的流平并排出氣泡。

步驟四：繼續通過外部牽引向前方拉動移動車架，此時位于后方的兩個軌道輪帶動對應的輪軸同時轉動，并通過兩個蝸桿驅動兩個蝸輪使兩根立軸轉動，直至兩個抹平磨盤在立軸帶動下對先前澆筑的混凝土進行抹平。

步驟五：重復步驟三和步驟四直至移動車架移動至兩條鐵軌的終點端，吊離移動車架并人工對最后一段混凝土進行抹平，澆筑作業完成。

4 技術優勢和瓶頸解決辦法

領域技術人員應當將操作方法作為一個整體，設備裝置的設計和操作方法都是一種示例，其技術方案也可以經適當組合進行改進，對于存在的技術瓶頸，經過我們發明技術團隊人員深入研討，為將設計功能技術特征按照預定目標實現，該裝置和施工方法與現有技術相比，有如下優勢及相應的解決辦法。

4.1 裝置和施工方法的技術優勢

1)抹平機構具工作自動化。只要移動車架前行，自動抹平裝置就會自動工作，設計了兩根立軸(9)、水平輪軸、蝸輪、嚙合蝸桿及兩個抹平磨盤(10)共同聯動實現的。牽引移動車架前行，軌道輪帶動后方的輪軸(4)與兩個蝸輪(9-2)對應位置嚙合蝸桿(4-1)使兩根立軸(9)轉動，繼而帶動立桿下端連接的兩個抹平磨盤(10)實現混凝土的抹平工作。

2)振搗裝置具獨立可控性。移動車架的兩根連梁中間固定有混凝土進料斗，下端排料管外壁下端焊接有支架7-1，支架7-1以排料管為中心沿徑向等角度設有多個支桿，每根支桿外端懸掛有多個振動棒，其中一個存放箱(11)固定有電源箱(14)為多個振動棒(8)供電，可根據需要單獨控制每一根振搗棒的工作。

3)自動抹平機構具連續性。所述兩個抹平磨盤(10)上表面中心分別一體制有套筒(10-1)，并通過套筒(10-1)滑動套設在對應的立軸(9)下端，且套筒(10-1)筒壁開設螺孔并旋接有頂絲可與立軸(9)進行緊固定位，只要移動車架行進，其抹平工作就會連續進行。

4)鋪設木方模板人工可調。所述兩個存放箱(11)箱壁下端分別水平間隔設有兩個螺紋通孔并旋接有螺栓(11-1)，旋緊兩個螺栓(11-1)可伸入存放箱(11)內阻止木方(12)掉落，根據施工進度情況，人工對兩側的木方進行微調對接并通過外部設備進行釘裝固定。

5)擋料板設計獨具精細化。參照圖5，圖6所示，所述擋料板(13)上端面左右兩側分別一體制有限位卡塊(13-1)，兩個限位卡塊(13-1)分別位于兩條豎向滑槽(11-2)上端阻止擋料板(13)掉落，擋料板(13)下端面制為弧形面(13-2)。

4.2 技術瓶頸解決辦法

1)為避免路面混凝土澆筑的間斷及端部混凝土的流淌不成型，參照圖1所示，兩條鐵軌1均根據澆筑距離由多根軌道拼接組成，封板15可采用木板抵靠在兩條鐵軌1端部，封板15外側釘有鋼筋對其進行限位參照圖1位置所示。

2)混凝土進料斗7底部的排料管下端面與基礎路面之間的間隔高于混凝土澆筑的高度，避免產生混凝土堆積造成堵塞，參照圖3所示。

3)為避免兩個抹平磨盤10轉動時中間位置存在遺漏，兩個抹平磨盤10可采用四葉磨盤并交錯設置，參照圖4所示。

4)為避免套筒10-1與立軸9之間產生相對轉動，立軸9下端可切割出一個縱向平面，套筒10-1內側壁制有與其配合的平面。

5 結語

對于本領域技術人員而言，顯然本設計不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本設計的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的裝體形式實現本設計都是可以的。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。本團隊認為，在村村通等低等級公路施工時，該路面施工混凝土澆筑裝置及操作方法能夠降低人工勞動強度，提高施工效率，為路面混凝土澆筑作業提供方便，具有良好的應用價值。