简述一种碾压混凝土切缝机的研发和运用

李桂河 王友军

中国水利水电第十六工程局有限公司 福建 福州 350003

1 工程概况

丰满大坝（重建）工程为国内首个重建混凝土大坝，主坝为碾压混凝土重力坝，重力坝混凝土浇筑总方量284.42万m3，其中碾压混凝土约195.85万m3。

按施工进度总计划，碾压混凝土月平均浇筑强度为10.9万m3/月，浇筑高峰强度为22.4万m3/月。丰满大坝大部分坝段采用大仓块浇筑施工，每仓内每层碾压混凝土需要切4～5条缝，缝长平均60m，每班覆盖2层左右，每天2班，日切缝强度约1200m。日切缝工作量大，切缝强度高，为满足丰满大坝施工中的高强度切缝、分缝要求，2015年2月项目部研制设计开发了两台碾压混凝土自行式液压高效切缝机，并于同年4月投入使用。

2 现有背景技术

坝体分缝造缝的质量的好坏直接关系到碾压混凝土大坝施工的速度和质量，现有碾压混凝土造缝施工工艺主要采用手推车式振动切缝机进行造缝。手推车式切缝机使用手推车、振动夯实机加装刀片改造而成，工作动力为电力，工作时需要布设电缆线，作业时全部为人工操作；其最大特点是重量轻、便于操作但是耗费人工量大，在早期人工费用较低的阶段有利于节约成本。造缝施工过程需要5至6名工人配合操作切缝机，同时为了满足切缝质量达到合格要求，需要保证工人有充足的体力的前提下进行施工，工人的劳动强度较大。

手推车式造缝机切缝速度较慢，切缝速度约为0.6m/min～0.9m/min，生产效率比较低，而且电缆线需穿越工作仓面，影响施工机械运行和施工安全。在高强度施工时需要配备足够的数量方可满足施工作业要求。因此不适于高强度碾压混凝土施工。

3 切缝机设计原理

3.1 设计目的

设计本自行式液压高效切缝机的目的在于克服现有手推车式切缝机存在的缺点，提供一种人工少，劳动强度低，作业时能减少仓面电缆干扰，能保证满足工程质量和进度要求，并在施工成本上能得到有效控制。

3.2 详细设计原理的描述

图1 切缝机结构示意图

图2 承载刀片组件结构示意图

图3 承载刀片组件结构侧视图

图4 承载刀片组件结构俯视图

图2～图4 承载刀片组件结构示意图、侧视图、俯视图

图1：切缝机结构示意图；图2承载刀片组件结构示意图；图3承载刀片组件结构侧视图；图4承载刀片组件结构俯视图。其中：1-挖掘机底盘，2-破碎锤、3-承载刀片组件，4-钢丝绳，31-钎杆钢套，32-承载钢板，33-刀片，35-加强钢板。

如图1～图4所示，一种碾压混凝土施工自行式液压高效切缝机，它是在现有的挖掘机基础上进行改进，将挖掘机的铲斗除去，只利用其底盘加装破碎锤，作为本切缝机的动力及行走功能，在破碎锤（2）的下方固定有承载刀片组件（3），承载刀片组件（3）用钢丝绳（4）固定于破碎锤（2）的下方，钢丝绳（4）的一端与承载刀片组件（3）连接，另一端与破碎锤（2）连接。承载刀片组件（3）包括钎杆钢套（31）、承载钢板（32）、刀片（33），刀片（33）嵌于钎杆钢套（31）的中部，承载钢板（32）位于刀片（33）的两侧，对刀片（33）起加强保护作用。在钎杆钢套（31）上固定有加强环（34），加强环（34）位于钎杆钢套（31）的上方。也可在钎杆钢套（31）上固定有两个加强环（34），加强环（34）分别位于钎杆钢套（31）的上方和中部。

在承载钢板（32）与刀片（33）之间，固定有形状为直角三角形的加强钢板（35）。承载钢板（32）与刀片（33）呈直角连接，利用直角三角形的加强钢板撑于二者之间对二者间的稳定性和强度的增强有利。多块加强钢板（35）分别固定于承载钢板（32）的上、下面。承载刀片组件（3）各个组成部分采用电焊法衔接牢固。焊接牢固后形成承载刀片组件，套在已经经过钝化的破碎锤钎杆上，使用钢丝绳（4）固定在破碎锤下方，钎杆与承载钢板之间达到表面接触即可。利用钢丝绳（4）固定可方便拆卸。

本切缝机工作时可以采用正切和侧切两种方式，如图1中的工作方式为正切式；将刀片组件旋转90°为侧切式。

本切缝机作业时，先把机械开到作业面就位，待拉线划缝完成后在线上作业，操作机手操作破碎锤击打承载刀片组件，同时下压斗杆使刀片嵌入混凝土内，然后取出刀片，待工人铺好填缝材料再下压斗杆使用刀片把填缝材料嵌入已形成的缝内，再取出刀片，造缝完成。

切缝流程为：主机就位→操作破碎锤击打承载刀片组件→刀片切缝到位→关闭破碎锤→取出刀片→铺设填缝材料→操作斗杆用刀片把填缝材料嵌入缝内→取出刀片→切缝完成主机移动到下一个切缝位置。

4 主要技术特点

本切缝机在现有设备上通过增加配件，使其具有了新的功能，很好地满足了碾压混凝土的切缝、分缝，具有快速方便的特点，改动小，作用大，是个适用性强的改进，只要一人操作设备，1～2人铺设填缝材料，就能完成原先5～6人的工作，极大降低了工人劳动强度，提高了生产效率，降低了生产成本，而且操作简单，对施工作业面干扰比较少。

本机可在切缝机、挖掘机式破碎机、挖掘机之间自由快速的转换功能，提高了机械设备使用效率。

5 结束语

两台切缝机在丰满大坝（重建）工程投入使用三年多来，很好地完成了大坝碾压混凝土高强度施工阶段切缝任务，设备各性能指标均到达设计要求，未发生过设备质量问题。因此，本切缝机的设计及应用是成功的，是今后碾压混凝土施工切缝设备的理想选择之一。