一种土工格室电动张拉装置及土工格室施工方法与流程

本发明属于工程设备领域，尤其涉及一种土工格室电动张拉装置及土工格室施工方法。

背景技术：

土工格室是由高强度的hdpe或pp共聚料宽带，经过强力焊接或铆接而形成的一片网状格室结构。它材质轻、耐磨损、化学性能稳定、耐光氧老化、耐酸碱，可适用于不同土壤与沙漠等土质环境，可作为垫层用来处理软弱地基增大地基的承载能力，也可铺设在坡面上构成坡面防护结构，还可以用来建造支挡结构等。土工格室在运输过程中具有伸缩自如，可折叠的优点，在施工时需要张拉成网状，填入碎石、泥土、混凝土等松散物料，但是目前的土工格室在使用过程中存在以下问题：土工格室为柔性材料，在运输的过程中是折叠的状态，当其投入工作时，需要四个或八个人同时张拉，非常耗费人力，而且工作效率极低，如果进行填料作业时土工格室未处于张紧状态，在土工格室内部填入碎石、泥土、混凝土等松散物料的过程中也可能引起土工格室的变形，影响施工质量；现有的土工格室张拉装置通用性较差，一套张拉装置只能对应相应规格的土工格室，所以，在施工过程中往往需要配备多套张拉装置才能满足施工的要求，增加了施工成本。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提供了一种土工格室电动张拉装置及土工格室施工方法，该装置可以使土工格室7张弛均匀，工作简便易行，还能适用于不同规格土工格室7，降低成本的同时提高了土工格室7张拉的工作效率。

本发明提供了一种土工格室电动张拉装置，包含张拉伸缩机构(1)和张拉挂网机构，所述张拉伸缩机构(1)包含控制基座(11)、双向液压组件(12)和卷扬机(13)，所述双向液压组件(12)和卷扬机(13)均固定在控制基座(11)上，所述双向液压组件(12)包含液压缸和液压伸缩臂，所述液压伸缩臂位于控制基座(11)的两侧，且该液压伸缩臂的端部设有固定件a；所述张拉挂网机构包含挂网机构a(21)和挂网机构b(22)，所述挂网机构a(21)包含支撑轨(211)、圆柱轴(212)和多个滑块(213)，所述圆柱轴(212)固定在支撑轨(21)上，多个所述滑块(213)套在圆柱轴(212)上，所述滑块(213)的侧面设置有多个土工格室固定夹具，所述支撑轨(211)的两个端部设有固定件b，该挂网机构a(21)设置于张拉伸缩机构(1)的两侧并通过固定件b可将挂网机构a(21)的一端与所述液压伸缩臂的端部固定件a连接，将另一端固定在土工格室铺设区域，所述挂网机构b(22)为一伸缩管，或，所述挂网机构b(22)包含多组管径不同的套管(223)，该多组套管(223)可相互套接，所述挂网机构b(22)上安装有多个土工格室固定夹具、固定扣(222)和固定件c，所述土工格室固定夹具和固定扣(222)固定或套接在挂网机构b(22)的管体上，所述固定扣(222)通过牵拉绳(3)与所述卷扬机(13)连接，所述固定件c位于挂网机构b(22)的两端部，该挂网机构b(22)与所述张拉伸缩机构(1)水平设置且其两端部通过固定件c分别与设置在张拉伸缩机构(1)两侧的挂网机构a(21)连接。

作为本申请的优选方案，设有控制器，该控制器包含控制单元、控制开关(51)和拉力计(52)，所述控制单元和控制开关(51)均设置在控制基座(11)上，所述拉力计(52)设置在卷扬机(13)与挂网机构b(22)之间的牵拉绳(3)上，控制开关(51)可以控制卷扬机(13)的工作状态，在拉力计(52)显示的拉力值等于设定的拉力阈值时，控制单元将通过控制开关(51)切断卷扬机(13)的电源，拉力计(52)的阈值按照所张拉的土工格室(7)的规格确定。

作为本申请的优选方案，所述土工格室固定夹具包含插销式夹具(214)和/或夹持式夹具(221)，所述插销式夹具(214)呈“匚”型结构，该“匚”型结构的上下侧设有销孔，销孔内设有对应的销钉2141；所述夹持式夹具(221)包含两块夹板(2211)，该两块夹板(2211)的上端和下端分别设有锁紧机构(2212)，通过调节锁紧机构(2212)的松紧度可调节两块夹板(2211)之间的距离。

作为本申请的优选方案，所述控制基座(11)的底部设置有行走机构(111)，该行走机构(111)包含滚轮和转向支架。

作为本申请的优选方案，所述固定件a、固定件b和固定件c均为固定孔(6)，该固定孔(6)内可插入固定杆和/或锚杆(4)。

作为本申请的优选方案，当挂网机构b(22)包含多组管径不同的套管(223)时，各套管(223)的端头部开设有等径的圆孔(224)并通过在圆孔(224)中插入固定杆的方式连接。

本申请还提供了一种利用上述所述的土工格室电动张拉装置进行的土工格室施工方法，包含以下步骤；

s1：确定铺设区域；

s2：在铺设区域的起始段插入锚杆(4)；

s3：土工格室(7)预连接，将待张拉的土工格室(7)产品打开，依次将土工格室(7)沿铺设长度方向放置，用专用格室连接件将多张格室预连接；

s4：铺设电动张拉装置，具体包含：

s41：将挂网机构a(21)分布并固定在铺设区域的两侧，也即挂网机构a(21)的分布方向与铺设区域的起始段保持垂直，同时，根据所张拉土工格室(7)的规格尺寸确定安装在挂网机构a(21)上的滑块(213)数量；

s42：将张拉伸缩机构(1)和挂网机构b(22)均移动至铺设区域的张拉侧，然后根据铺设区域分别调整挂网机构b(22)和张拉伸缩机构(1)中液压伸缩臂的长度，最后将挂网机构b(22)的两端分别通过固定件c与其对应侧的挂网机构a(21)连接；将液压伸缩臂的端部通过固定件a与其对应侧的挂网机构a(21)上的固定件b连接，同时，通过牵拉绳(3)和固定扣(222)将挂网机构b(22)和卷扬机(13)连接。

s5：土工格室(7)挂网，具体包含：自幅宽方向将土工格室(7)挂点位置依次挂在起始段已经打好的锚杆(4)上，两侧土工格室(7)挂点依次夹设在挂网机构a(21)的滑块(213)上的土工格室固定夹具上，将土工格室(7)张拉侧挂点依次夹设在挂网机构b(22)的土工格室固定夹具上；

s6：土工格室(7)张拉，具体包含：接通卷扬机(13)电源，通过卷扬机(13)收缩牵拉绳(3)使得土工格室(7)完全张拉并处于张紧状态；

s7：土工格室(7)固定，具体包含：如果无需再铺设，则利用锚杆(4)对土工格室(7)两侧以及张拉侧的挂点进行原位固定，同时，拆下挂网机构a(21)、挂网机构b(22)以及张拉伸缩机构(1)，完成上述操作后进入步骤s9；如果还需要连续铺设，则利用锚杆(4)对土工格室(7)两侧的挂点进行原位固定，张拉侧不用固定，同时，拆下挂网机构a(21)、挂网机构b(22)以及张拉伸缩机构(1)，完成上述操作后进入步骤s8；

s8：再次重复步骤s3-s7，完成土工格室(7)连续张拉铺设及固定；

s9：铺设区域检查：铺设完后，检查铺设区域土工格室(7)处于在完全展开并处于张紧状态，检查固定锚杆(4)处于在有效固定状态及土工格室(7)组间连接牢固，如有必要需重新固定，全部检查完毕后以备后续填料摊铺、压实。

8、如权利要求7所述的土工格室7施工的方法，其特征在于，在步骤s6中，卷扬机(13)和挂网机构b(22)之间的牵拉绳(3)上设有拉力计(52)，在拉力计(52)达到拉力阈值时使得土工格室(7)完全张拉并处于张紧状态，其中，拉力计(52)的拉力阈值根据挂网机构b(22)上的挂点累计叠加计算，具体计算方法如下：

土工格室(7)在双向拉伸时，假设土工格室(7)沿幅长x和幅宽y方向各有n个拉伸节点，土工格室(7)中每个格室随整体变形均匀变大，且认为每个格子的片材变形一致，沿幅宽y方向相邻片材夹角相同；理论上土工格室(7)在受到拉力的作用下，沿不同方向各测点有相同的位移量，通过理论推导，可得土工格室(7)整体变形量l与片材变形量l具有以下关系：

式中：lx、ly分别为土工格室7沿幅长x和幅宽y方向的整体变形量，cx、cy分别为节点变形导致整体沿幅长x和幅宽y方向的变形量，lxn、lyn分别为幅长x和幅宽y方向所测片材的应变，θ为沿土工格室7主受力方向相邻片材夹角；

片材受拉力作用时，在小应变范围内呈指数增长趋势，在双向拉伸过程中考虑片材延伸率1％以内，理想状态下双向拉伸过程中，各片材随整体土工格室(7)均匀变形，在拉伸过程中，土工格室(7)以1mm/min的速度均匀沿幅长x和幅宽y方向变形，片材处于受力平衡状态，拉力为pi，根据力的合成原理，任一片材受力满足p＝cos(0.5θ)fin，其中fin为双向拉伸作用在每个拉伸节点上的力；土工格室(7)整体强度与片材强度满足：

根据土工格室(7)双向张拉试验可知，土工格室(7)受拉伸作用时具有较强的各向异性，故在此基础上引入各向异性系数α对张拉强度做出校正，土工格室(7)整体强度与片材强度满足：

式中：α为土工格室(7)各向异性系数，取1.02～1.10；片材拉力pi，p0＝0.3kn；片材初始截面积为s，片材拉伸变化某一时刻截面积为si；σ为片材应力，根据胡克定律，土工格室(7)整体强度与片材强度关系满足：

如此，拉力计(52)拉力阈值根据张拉方向的拉伸力fy即可确定。

作为本申请的优选方案，在步骤s2中，将铺设区域一侧的宽幅端作为起始段，沿起始点按照土工格室(7)网格尺寸对角线距离，开始打锚杆4，依照此次铺设土工格室(7)的网格尺寸依次布下锚杆(4)，锚杆(4)要求高出铺设面10cm以上，且锚杆(4)埋入地下深度30cm～40cm。

作为本申请的优选方案，在步骤s41中，挂网机构a(21)接近铺设区域起始段的一端通过锚杆(4)进行固定。

与现有技术相比，本申请中该土工格室电动张拉装置的优势在于：

(1)本申请提供的该土工格室电动张拉装置安装简单，操作方便，节省人力及降低人员劳动强度低；

(2)本申请提供的该土工格室电动张拉装置，只需一个人即可完成对土工格室7的张拉操作，并且可使土工格室7张弛均匀，降低人工成本的同时提高了土工格室7张拉的工作效率；

(3)本申请提供的该土工格室电动张拉装置的液压伸缩臂和挂网机构b22的长度以及挂网机构a21上的滑块213数量均可根据需要调节，如此可根据所张拉土工格室7的规格尺寸调整宽度，可实现一台设备进行不同规格土工格室7的张拉，降低了实际施工过程中的经济成本。

与现有技术相比，本申请中该土工格室施工方法的优势在于：

(1)本申请提供的该土工格室施工方法操作方便，只需一个人即可完成对土工格室7的张拉操作，并且可使土工格室7张弛均匀，降低人工成本的同时提高了土工格室7张拉的工作效率；

(2)本申请提供的该土工格室施工方法可使用于对多种不同规格的土工格室7进行张拉，如此降低了实际施工过程中的经济成本。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的土工格室电动张拉装置与土工格室连接的结构示意图。

图2为本发明实施例一提供的张拉伸缩机构的侧视结构示意图。

图3为本发明实施例一提供的挂网机构a的主视结构示意图。

图4为本发明实施例一提供的挂网机构a的侧视结构示意图。

图5为本发明实施例一提供的挂网机构a的立体结构示意图。

图6为本发明实施例一提供的一种挂网机构b的结构示意图。

图7为本发明实施例一提供的另一种挂网机构b的结构示意图。

图8为本发明实施例一提供的插销式夹具的结构示意图。

图9为本发明实施例一提供的插销式夹具的立体结构示意图。

图10为本发明实施例一提供的夹持式夹具的主视结构示意图。

图11为本发明实施例一提供的夹持式夹具的侧视结构示意图。

图12为本发明实施例一提供的夹持式夹具的立体结构示意图。

图13为本发明实施例一提供的控制器的控制结构示意图。

图14为本发明实施例二供的土工格室施工方法流程图。

附图标记

张拉伸缩机构1，控制基座11，行走机构111，双向液压组件12，卷扬机13，挂网机构a21，支撑轨211，圆柱轴212，滑块213，插销式夹具214，销钉2141，连接部a2142，挂网机构b22，夹持式夹具221，夹板2211，锁紧机构2212，连接部b2213,固定扣222，套管223，圆孔224，牵拉绳3，锚杆4，控制开关51，拉力计52，导线53，固定孔6，土工格室7。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种土工格室电动张拉装置，参见图1，该电动张拉装置包含张拉伸缩机构1和张拉挂网机构，张拉伸缩机构1包含控制基座11、双向液压组件12和卷扬机13，双向液压组件12和卷扬机13均固定在控制基座11上，双向液压组件12包含液压缸和液压伸缩臂，液压伸缩臂位于控制基座11的两侧，且该液压伸缩臂的端部设有固定件a，本实施例中，优选卷扬机13固定在控制基座11的一侧面，参见图2；张拉挂网机构包含挂网机构a21和挂网机构b22，挂网机构a21包含支撑轨211、圆柱轴212和多个滑块213，参见图3-5，圆柱轴212可拆卸或固定的安装在支撑轨211上，或，圆柱轴212与支撑轨211一体成型，多个滑块213套在圆柱轴212上，本实施例中，滑块213的数量根据实际需要可以增减，滑块213的侧面固定设置有多个土工格室固定夹具，支撑轨211的两个端部设有固定件b，该挂网机构a21设置于张拉伸缩机构1的两侧并通过固定件b可将挂网机构a21靠近液压伸缩臂的一端与液压伸缩臂端部的固定件a连接，将挂网机构a21远离液压伸缩臂的一端通过锚杆4固定在土工格室铺设区域的起始段；挂网机构b22为一伸缩管，或，挂网机构b22包含多组管径不同的套管223，该多组套管223可相互套接，本实施例优选挂网机构b22由多组管径不同的套管223套接而成，为了确保套管223套接牢固，避免相邻两套管223脱节，优选各套管223的端头部开设有等径的圆孔224并通过在圆孔224中插入销钉2141的方式连接，在实际使用时，根据所需长度(宽度)可选择不同长度或不同数量的套管223进行套接组合，参见图6，为本实施例提供的挂网机构b22包含两组套管223，在实际使用时，可通过选择两组套管223中至少一组套管223的长度来调节挂网机构b22的整体长度(宽度)，参见图7，为本实施例提供的挂网机构包含两组以上的套管223，在实际使用时，可通过增加套管223的数量来调节挂网机构b22的整体长度(宽度)，以上为本实施例优选的两种挂网机构b22长度的调节方式，在本实施例的启示下具有相同功能的方式均属于本实施例的保护范围，挂网机构b22上安装有多个土工格室固定夹具、固定扣222和固定件c，土工格室固定夹具和固定扣222固定或套接在挂网机构b22的管体上，固定扣222通过牵拉绳3与卷扬机13连接，固定件c位于挂网机构b22的两端部，该挂网机构b22与张拉伸缩机构1水平设置且其两端部通过固定件c分别与设置在张拉伸缩机构1两侧的挂网机构a21上的土工格室固定夹具连接。

本实施例中，固定件a、固定件b和固定件c为等径的固定孔6，该固定孔6内可插入销钉2141和/或锚杆4，通过固定杆或锚杆4对固定件a、固定件b和固定件c所属的组件进行固定，本实施例优选通过锚杆4固定；本实施例中，设置在挂网机构b22管体端部用于连接各套管223的圆孔224的直径优选等于固定孔6的孔径。

本实施例中，为了方便移动张拉伸缩机构1，优选在控制基座11的底部设置有行走机构111，该行走机构111包含滚轮和转向支架。

本实施例中，土工格室固定夹具包含插销式夹具214和夹持式夹具221，为了方便固定土工格室7，优选将插销式夹具214固定在挂网机构a21的滑块213上，将夹持式夹具221安装在挂网机构b22的管体上，本实施例中，插销式夹具214包含呈“匚”型结构，该“匚”型结构的上下侧设有销孔，销孔内设有对应的销钉2141，同时，该“匚”型结构上设有连接部a2142，通过该连接部a2142可将插销式夹具214与滑块213连接，参见图8-9；夹持式夹具221包含两块夹板2211，该两块夹板2211的上端和下端分别设有锁紧机构2212，通过调节锁紧机构2212的松紧度可调节两块夹板2211之间的距离，同时，该两块夹板2211的后端设有连接部b2213，参见图10-12，本实施例优选连接部b2213套环，该套环的直径大于等于挂网机构b22中管径最大的套管223的管径，如此，可将夹持式夹具221套接在挂网机构b22的套管223上。

本实施例中，为了方便单人操作，优选设有控制器，该控制器包含控制单元、控制开关51和拉力计52，控制单元内设有拉力阈值，预设控制单元和控制开关51均设置在控制基座11上，拉力计52设置在卷扬机13与挂网机构b22之间的牵拉绳3上，本实施例中，拉力计52及卷扬机13均通过导线53与控制单元连接，控制开关51可以控制卷扬机13的开断状态，在拉力计52显示的拉力值等于设定的拉力阈值时，控制单元将通过控制开关51切断卷扬机13的电源，拉力计52的阈值按照所张拉的土工格室7的规格确定，参见图13，为本实施例提供的控制器的控制结构图。

综上分析可知，本实施例中的该土工格室电动张拉装置安装简单，操作方便，只需一个人即可完成对土工格室7的张拉操作，并且可使土工格室7张弛均匀，降低人工成本和提高土工格室7张拉的工作效率，同时，该土工格室电动张拉装置的液压伸缩臂和挂网机构b22的长度以及挂网机构a21上的滑块213数量均可根据需要调节，如此可根据所张拉土工格室7的规格尺寸调整宽度，可实现一台设备进行不同规格土工格室7的张拉，降低了实际施工过程中的经济成本。

实施例2：

本实施例提供了一种利用实施例1中所述的土工格室电动张拉装置进行的土工格室施工方法，该方法包含：

s1：确定铺设区域，具体地，土工格室7张拉铺设前，先确定张拉工作的场地范围，平整工作面达到铺设要求，然后依照设计铺设宽幅，使用石灰在铺设工作面划定铺设区域；

s2：在铺设区域的起始段插入锚杆4，具体地，将铺设区域一侧的宽幅端作为起始段，沿起始点按照土工格室7网格尺寸对角线距离，开始打锚杆4，依照此次铺设土工格室7的网格尺寸依次布下锚杆4，锚杆4要求高出铺设面10cm以上，锚杆4埋入地下深度30cm～40cm；

s3：土工格室7预连接，将待张拉的土工格室7产品打开，依次将土工格室7沿铺设长度方向放置，用专用格室连接件，将多张格室预连接；

s4：铺设电动张拉装置，具体包含：

s41：先将挂网机构a21分布并在铺设区域的两侧，也即挂网机构a21的分布方向与铺设区域的起始段保持垂直，同时，根据所张拉土工格室7的规格尺寸确定安装在挂网机构a21上的滑块213数量，然后将挂网机构a21接近铺设区域起始段的一端通过锚杆4和固定件b固定在工作面上，锚杆4埋入工作面地下深度在30cm～40cm；

s42：将张拉伸缩机构1和挂网机构b22均移动至铺设区域的张拉侧，然后根据铺设区域分别调整挂网机构b22和张拉伸缩机构1中液压伸缩臂的长度，最后将挂网机构b22的两端分别通过固定件c与其对应侧的挂网机构a21上的土工格固定夹具连接；将液压伸缩臂的端部通过固定件a与其对应侧的挂网机构a21上的固定件b连接，同时，通过牵拉绳3和固定扣222将挂网机构b22和卷扬机13连接。

s5：土工格室7挂网，具体包含：自幅宽方向将土工格室7挂点位置依次挂在起始段已经打好的锚杆4上，两侧土工格室7挂点依次夹设在挂网机构a21的滑块213上的土工格室固定夹具上，将土工格室7张拉侧挂点依次夹设在挂网机构b22的土工格室固定夹具上；

s6：土工格室7张拉，具体包含：接通卷扬机13电源，通过卷扬机13收缩牵拉绳3使得土工格室7完全张拉并处于张紧状态；

s7：土工格室7固定，具体包含：如果无需再铺设，则利用锚杆4对土工格室7两侧以及张拉侧的挂点进行原位固定，同时，拆下挂网机构a21、挂网机构b22以及张拉伸缩机构1，

完成上述操作后进入步骤s9；如果还需要连续铺设，则利用锚杆4对土工格室7两侧的挂点进行原位固定，张拉侧不用固定，同时，拆下挂网机构a21、挂网机构b22以及张拉伸缩机构1，完成上述操作后进入步骤s8；

s8：再次重复步骤s3-s7，完成土工格室7连续张拉铺设及固定；

s9：铺设区域检查：铺设完后，检查铺设区域土工格室7处于在完全展开并处于张紧状态，检查固定锚杆4处于在有效固定状态及土工格室7组间连接牢固，如有必要需重新固定，全部检查完毕后以备后续填料摊铺、压实。

参见图14，为本实施例中提供的土工格室施工方法流程图。

本实施例在步骤s6中，卷扬机13和挂网机构b22之间的牵拉绳3上设有拉力计52，在拉力计52达到拉力阈值时使得土工格室7完全张拉并处于张紧状态，其中，拉力计52的拉力阈值根据挂网机构b22上的挂点累计叠加计算，具体计算方法如下：

土工格室7在双向拉伸时，假设土工格室7沿幅长x和幅宽y方向各有n个拉伸节点，土工格室7中每个格室随整体变形均匀变大，且认为每个格子的片材变形一致，沿幅宽y方向相邻片材夹角相同；理论上土工格室7在受到拉力的作用下，沿不同方向各测点有相同的位移量，通过理论推导，可得土工格室7整体变形量l与片材变形量l具有以下关系：

式中：lx、ly分别为土工格室7沿幅长x和幅宽y方向的整体变形量，cx、cy分别为节点变形导致整体沿幅长x和幅宽y方向的变形量，lxn、lyn分别为幅长x和幅宽y方向所测片材的应变，θ为沿土工格室7主受力方向相邻片材夹角；

片材受拉力作用时，在小应变范围内呈指数增长趋势，在双向拉伸过程中考虑片材延伸率1％以内，理想状态下双向拉伸过程中，各片材随整体土工格室7均匀变形，在拉伸过程中，土工格室7以1mm/min的速度均匀沿幅长x和幅宽y方向变形，片材处于受力平衡状态，拉力为pi，根据力的合成原理，任一片材受力满足p＝cos(0.5θ)fin，其中fin为双向拉伸作用在每个拉伸节点上的力；土工格室7整体强度与片材强度满足：

根据土工格室7双向张拉试验可知，土工格室7受拉伸作用时具有较强的各向异性，故在此基础上引入各向异性系数对张拉强度做出校正，土工格室7整体强度与片材强度满足：

式中：α为土工格室7各向异性系数，取1.02～1.10；片材拉力pi，p0＝0.3kn；片材初始截面积为s，片材拉伸变化某一时刻截面积为si；σ为片材应力，根据胡克定律，土工格室7整体强度与片材强度关系满足：

因此，拉力计52拉力阈值根据张拉方向的拉伸力fy即可确定。

综上分析可知，本实施例中的该土工格室施工方法操作方便，只需一个人即可完成对土工格室7的张拉操作，并且可使土工格室7张弛均匀，降低人工成本的同时提高了土工格室7张拉的工作效率，同时，该土工格室施工方法可使用于对多种不同规格的土工格室7进行张拉，如此降低了实际施工过程中的经济成本。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未做过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

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