一种公路混凝土路面施工浇筑一体装置的设计

王天成，秦环兵

(1.哈尔滨职业技术学院，黑龙江 哈尔滨 150081; 2.中铁大桥局集团第二工程有限公司，江苏 南京 210015)

1 技术背景

随着我国国民经济的快速发展，人物流通的运输呈快速交叠状态，公路交通压力逐年加大，新建、改建及扩建公路的任务也愈加繁重，因此，在公路施工过程中，特别是在脱贫攻坚和乡村振兴的艰巨任务中，如何在保证村村通公路建设中路面施工质量的同时提高作业效率，保证甚至是缩短公路路面的建设工期，就显得尤为重要。

公路施工过程中，在路面基层施工后需要浇筑一层混凝土路面，一般厚度不小于20 cm，作为行车的支撑和磨耗面层，保证车辆在其上平稳行驶。目前村村通等低等级公路施工时，由于其造价和设计等级的约束，很少使用大型机械化施工作业，其施工方法还更多的采用小型机具完成路面的浇筑，其混凝土的浇筑一般需要消耗大量的人工，从模板的安装到混凝土的摊铺、振捣、抹平，工作任务繁重。因此，设计一种合理有效的公路施工混凝土浇筑装置，以降低人工劳动强度、提高施工效率，对施工质量和工期控制具有重要意义。

哈尔滨职业技术学院联合企业专家经过调查研究成功研制了一种集模板快速安装、混凝土浇筑、振捣及抹平等工序于一体的公路路面施工混凝土浇筑装置及操作方法，属于混凝土浇筑设备技术领域，是一种公路施工装置及操作方法[1]。

2 浇筑装置的设计构造及主要内容

本装置和施工方法为实现模板的安装、混凝土的摊铺、振捣及抹平等目的，采取公路路面施工混凝土浇筑一体装置技术方案，如浇筑装置的设计构造见图1～图6，该装置包括移动车架、混凝土进料斗、自动抹平机构、模板下料机构以及两条行走铁轨。

文中所述移动车架可在外部牵引下沿两条铁轨1进行移动，移动车架包括两根上横梁2、两根轮轴4、两根连梁6、四根立柱3及四个轨道轮5，所述两根上横梁2前后并列设置，每根上横梁2两端下方分别焊接有立柱3，四根立柱3下端分别焊接有轮座3-1，轮座3-1为n形板架且其两支臂分别对应开设有轴孔一，四个轨道轮5分别设置在对应的轮座3-1内，每横向对应的两个轨道轮5之间通过轮轴4同轴固定连接，两根轮轴4分别与对应轮座3-1的轴孔一转动连接，使轨道轮5在转动时能够带动轮轴4同时转动，每根上横梁2对应的两根立柱3之间焊接有中间梁3-2，两根上横梁2中间位置通过两根连梁6焊接定位，两根连梁6间隔设置且二者中间螺栓固定有混凝土进料斗7，混凝土进料斗7底部竖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以排料管为中心沿径向等角度设有多个支杆，每根支杆外端悬挂有振动棒8，移动车架通过四个轨道轮5放置在两条铁轨1上，自动抹平机构包括两根立轴9及两个抹平磨盘10，位于后方的中间梁3-2后侧水平间隔焊接有两个轴座3-3，轴座3-3竖向设有轴孔二，两根立轴9侧壁邻近上端分别制有小径段9-1并转动卡设在对应轴座3-3的轴孔二内，两根立轴9侧壁邻近下端分别同轴固定有蜗轮9-2，位于后方的轮轴4与两个蜗轮9-2对应位置分别制为蜗杆4-1并与蜗轮9-2啮合设置，两个抹平磨盘10分别水平固定安装在两根立轴9下端，模板下料机构包括两个存放箱11及多根木方12，两根中间梁3-2内侧两端分别垂直焊接有安装板3-4，两个存放箱11均为上下敞口的矩形箱体，两个存放箱11对称设置于移动车架左右两侧并分别焊接在对应的两个安装板3-4上，多根木方12均沿铁轨1方向设置并竖直摞设在两个存放箱11内，两个存放箱11之间前端水平相对制有两条竖向滑槽11-2，两条竖向滑槽11-2之间滑动插装有挡料板13。

3 浇筑装置的操作方法

结合浇筑装置的设计构造图，对浇筑装置的技术方案进行清楚、完整地描述， 根据浇筑装置的构造其各部件的具体实施方式及一体化操作方法如下。

3.1 具体实施方式

具体的实施方式多样化，下面所描述的实施例仅是发明设计的一部分实施例，而不是全部的实施例，下面就其中几种常用方式进行描述。

具体实施方式一：如图1～图6所示，公开了一种公路施工混凝土浇筑装置，包括移动车架、自动抹平机构、模板下料机构以及两条铁轨1，其各部件的工作关系在前面已有介绍。

具体实施方式二：如图1，图3，图5所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，其中一个存放箱11固定有电源箱14为多个振动棒8供电，每个振动棒8自带有开关。

具体实施方式三：如图4所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，两个抹平磨盘10上表面中心分别一体制有套筒10-1，并通过套筒10-1滑动套设在对应的立轴9下端，且套筒10-1筒壁开设螺孔并旋接有顶丝可与立轴9进行紧固定位，便于对两个抹平磨盘10的高度进行调整以更好地适应混凝土浇筑的高度。

具体实施方式四：如图5所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，两个存放箱11箱壁下端分别水平间隔设有两个螺纹通孔并旋接有螺栓11-1，旋紧两个螺栓11-1可伸入存放箱11内阻止木方12掉落。

具体实施方式五：如图5,图6所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，挡料板13上端面左右两侧分别一体制有限位卡块13-1，两个限位卡块13-1分别位于两条竖向滑槽11-2上端阻止挡料板13掉落，挡料板13下端面制为弧形面13-2，能够在基础路面上移动时更好地适应路面凸起从而使挡料板13抬起。

具体实施方式六：如图1～图6所示，本实施方式公开了一种具体实施方式一～具体实施方式五中任一具体实施方式的一种公路施工混凝土浇筑装置的操作方法，是一种集模板安装、混凝土浇筑、振捣及抹平等工序于一体的公路路面施工装置及操作方法。

3.2 具体操作方法

基于一种公路施工混凝土浇筑装置的操作方法的实施例，在实现模板的安装、混凝土的摊铺、振捣及抹平等工序功能，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本设计发明保护的范围，具体操作方法包括如下步骤：

步骤一：按公路走向在待浇筑混凝土的基础路面两侧平行铺设固定两条铁轨，两条铁轨的高度大于混凝土浇筑的高度，之后吊装移动车架保证四个轨道轮有效放置在两条铁轨的起始端上，两个抹平磨盘下表面与混凝土浇筑的高度一致，挡料板下端面支撑在基础路面上。

步骤二：根据混凝土浇筑的高度制作木方，将多根木方竖直摞设在两个存放箱内，两个存放箱下端面位于铁轨内侧且与基础路面的间隔大于一根木方的高度并小于两根木方的高度，使移动车架移动时木方能够依次掉落出存放箱，之后在外部牵引下移动车架向前移动至两个抹平磨盘全部进入两条铁轨之间，再在两条铁轨的起始端和终点端分别固定封板对开口进行封堵。

步骤三：人工对两侧的木方进行微调对接并通过外部设备进行钉装固定，之后通过外部泵送或塔吊运输混凝土至混凝土进料斗内，将混凝土浇筑在两侧的木方之间直至达到浇筑高度，此时开启多个振动棒加快混凝土的流平并排出气泡。

步骤四：继续通过外部牵引向前方拉动移动车架，此时位于后方的两个轨道轮带动对应的轮轴同时转动，并通过两个蜗杆驱动两个蜗轮使两根立轴转动，直至两个抹平磨盘在立轴带动下对先前浇筑的混凝土进行抹平。

步骤五：重复步骤三和步骤四直至移动车架移动至两条铁轨的终点端，吊离移动车架并人工对最后一段混凝土进行抹平，浇筑作业完成。

4 技术优势和瓶颈解决办法

领域技术人员应当将操作方法作为一个整体，设备装置的设计和操作方法都是一种示例，其技术方案也可以经适当组合进行改进，对于存在的技术瓶颈，经过我们发明技术团队人员深入研讨，为将设计功能技术特征按照预定目标实现，该装置和施工方法与现有技术相比，有如下优势及相应的解决办法。

4.1 装置和施工方法的技术优势

1)抹平机构具工作自动化。只要移动车架前行，自动抹平装置就会自动工作，设计了两根立轴(9)、水平轮轴、蜗轮、啮合蜗杆及两个抹平磨盘(10)共同联动实现的。牵引移动车架前行，轨道轮带动后方的轮轴(4)与两个蜗轮(9-2)对应位置啮合蜗杆(4-1)使两根立轴(9)转动，继而带动立杆下端连接的两个抹平磨盘(10)实现混凝土的抹平工作。

2)振捣装置具独立可控性。移动车架的两根连梁中间固定有混凝土进料斗，下端排料管外壁下端焊接有支架7-1，支架7-1以排料管为中心沿径向等角度设有多个支杆，每根支杆外端悬挂有多个振动棒，其中一个存放箱(11)固定有电源箱(14)为多个振动棒(8)供电，可根据需要单独控制每一根振捣棒的工作。

3)自动抹平机构具连续性。所述两个抹平磨盘(10)上表面中心分别一体制有套筒(10-1)，并通过套筒(10-1)滑动套设在对应的立轴(9)下端，且套筒(10-1)筒壁开设螺孔并旋接有顶丝可与立轴(9)进行紧固定位，只要移动车架行进，其抹平工作就会连续进行。

4)铺设木方模板人工可调。所述两个存放箱(11)箱壁下端分别水平间隔设有两个螺纹通孔并旋接有螺栓(11-1)，旋紧两个螺栓(11-1)可伸入存放箱(11)内阻止木方(12)掉落，根据施工进度情况，人工对两侧的木方进行微调对接并通过外部设备进行钉装固定。

5)挡料板设计独具精细化。参照图5，图6所示，所述挡料板(13)上端面左右两侧分别一体制有限位卡块(13-1)，两个限位卡块(13-1)分别位于两条竖向滑槽(11-2)上端阻止挡料板(13)掉落，挡料板(13)下端面制为弧形面(13-2)。

4.2 技术瓶颈解决办法

1)为避免路面混凝土浇筑的间断及端部混凝土的流淌不成型，参照图1所示，两条铁轨1均根据浇筑距离由多根轨道拼接组成，封板15可采用木板抵靠在两条铁轨1端部，封板15外侧钉有钢筋对其进行限位参照图1位置所示。

2)混凝土进料斗7底部的排料管下端面与基础路面之间的间隔高于混凝土浇筑的高度，避免产生混凝土堆积造成堵塞，参照图3所示。

3)为避免两个抹平磨盘10转动时中间位置存在遗漏，两个抹平磨盘10可采用四叶磨盘并交错设置，参照图4所示。

4)为避免套筒10-1与立轴9之间产生相对转动，立轴9下端可切割出一个纵向平面，套筒10-1内侧壁制有与其配合的平面。

5 结语

对于本领域技术人员而言，显然本设计不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本设计的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本设计都是可以的。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本团队认为，在村村通等低等级公路施工时，该路面施工混凝土浇筑装置及操作方法能够降低人工劳动强度，提高施工效率，为路面混凝土浇筑作业提供方便，具有良好的应用价值。