[发明专利]一种模拟城墙古法夯补工艺的夯土装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种模拟城墙古法夯补工艺的夯土装置，包括设置有夯土机的车架，夯土机铰接在车架的顶部下方，夯土机与车架之间铰接有夯土角度电动调节机构，夯土机的下方连接有钻夹头，钻夹头连接有夯头组件，车架的底板开设有供夯头组件穿过的夯土孔，车架上围绕夯土孔设置有除尘机构，夯土机、夯土角度电动调节机构和除尘机构均与控制器相连。本发明还公开了一种模拟城墙古法夯补工艺的夯土装置的使用方法，包括夯补角度调节、同步除尘调节、夯头组件更换和夯补模式控制。本发明可再现、简化古建筑地基以及城墙基础施工过程中的古法工艺，以模拟古建筑古法施工过程中的人力棍夯以及集束夯夯补做法，同时实现单次夯补与连续夯补的随意切换。

技术领域

本发明涉及古建筑夯补技术领域，特别是一种模拟城墙古法夯补工艺的夯土装置及其使用方法。

背景技术

古代建筑和城墙承载灿烂文明，传承历史文化，维系民族精神，是国家的“金色名片”。近年来，国家大力支持文物保护行业的预防性保护，并提出在维修古建筑时，应保存原形制、原结构、原材料和原工艺。经考古挖掘得知，古人用方块版筑法夯筑城墙时，最外侧的版块因夯打挤压外张而呈上大下小的方斗型，为保持城墙结构的稳定，古人创造了一种独特的修整技术，即在模板拆除后，用集束木棍从外侧用力击打整形，可见城墙的夯补并不局限于基底平面，也可能用于夯补一定角度范围内的斜面。根据史料记载和考古报告可知，古代城墙及古建筑基础夯补的施工工艺多是通过人力，采用夯击工具上下逐次夯补完成，夯击工具多为棍夯和集束棍夯，古代的夯击工具不是上下垂直使用捣固泥土，而是斜向击打逐层构造出纵向和横向相互交叉的坚实的多层夯补层，夯击工具的直径随朝代和区域的变化而变化，各不相同。

另外，古代城墙采用方块版筑法，是在拟建城墙区段的槽内基底上分段分层夯筑城墙。在城墙的发掘过程中，发现有些柱洞内有灰烬朽木痕迹，推断夯筑版块完成后木骨可能并不抽走，而是将其直接保留与城墙之中，专家认为它的作用与其他木骨不同，该木骨位于纵横基槽相交处有中心柱洞，它的作用相当于“桢木”，考古现场显示“桢木”会遗留在土体内，能够有效加固土体，提高土体的强度参数。

在修缮城墙本体和古建筑基础时面临如下问题，现有夯土装置是根据当代施工要求进行设计的，夯土机借助装置可动部件的上下运动冲击力将地面夯实。根据已公布的专利可知这种装置的夯板形状为方形形状，其可快速将地面夯击平整，夯击过程中夯板连续不间断的冲击地面，夯补现场尘土飞扬，噪声较大，且搭载夯补工具的平台移动较为困难，实属不便。这样的施工环境会给工程的实施带来很大的不便，也会影响工人的身心健康，造成环境污染。

另外，现有的夯土装置只能借助可动部件上下运动的冲击力将地面夯实，不能在夯土的同时构造出纵横交错的应力，因而在修补古建筑时不仅不能保证按原形制、原结构、原工艺进行文物保护，而且夯补的结构强度也远不如原结构。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种模拟城墙古法夯补工艺的夯土装置及其使用方法，解决了现有夯补装置和夯补工艺无法满足文物修补所要求的按原形制、原结构、原工艺进行文物保护技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种模拟城墙古法夯补工艺的夯土装置，包括带轮的车架，车架上设置有夯土机，所述夯土机的顶部铰接在车架的顶部下方，夯土机的侧面与车架之间铰接有夯土角度电动调节机构，夯土机的伸缩端头下方连接有钻夹头，钻夹头连接有夯头组件，夯头组件包括集束夯和棍夯，车架的底板开设有供夯头组件穿过的夯土孔，车架上围绕夯土孔设置有除尘机构，所述夯土机、夯土角度电动调节机构和除尘机构均与控制器相连，控制器连接有操作面板和外接电源。

进一步地，所述夯土角度电动调节机构包括两个与控制器相连的电动伸缩油缸，电动伸缩油缸的一端铰接在夯土机的外壁上、另一端铰接在车架的内壁上，两个电动伸缩油缸关于夯土机对称设置。