基于压重板的道路压重注浆装置及注浆方法

本发明涉及道路工程注浆，尤其涉及基于压重板的道路压重注浆装置及注浆方法。

背景技术：

1、在我国公路建设领域，半刚性基层沥青路面结构占据着举足轻重的地位，我国已建成的高等级公路中，90％以上高速公路采用半刚性基层沥青路面结构。半刚性基层沥青路面全天候不间断的受到自然环境和车辆反复荷载的影响，不可避免的会产生内部空洞、基层松散碎裂、脱空积水等隐蔽病害，严重影响道路的使用性能，大幅降低了道路使用寿命，因此需要对道路裂缝进行养护维修。

2、传统的开挖换填修复对结构破坏扰动大、造成环境污染与交通干扰，需要耗费大量的人力物力。注浆是较为有效便捷的处治方法，高聚物注浆技术是一种地基快速加固技术，其应用于道路、铁路等交通领域的防渗、加固和修复工程中，该技术是运用注浆设备将高分子材料注入病害位置，材料迅速反应膨胀，从而填充结构的空隙、填充脱空、防渗堵漏等。

3、正是由于高聚物具有膨胀特性，所以需要有一定围压才能保证浆液注入路面病害处时，填充脱空、胶结松散结构，不会顶起面层，导致出现鼓包二次损害。但是，当路面损伤程度严重，面层强度不足且出现大面积网裂时，则无法为高聚物注浆提供围压，高聚物膨胀特性很容易顶起甚至掀开面层，影响注浆修复效果。为解决这一问题，注浆时需要在注浆道路表面施加上覆压力，以防止注浆时路面因强度不足而隆起。

4、专利公开号cn102031747a公开了道路基层加固的高聚物加载注浆方法，在注浆之前对路面进行预先加载，加载通过在一定体积的长方体或圆柱体容器内放置铁块或沙石等重物来实现，通过重物的重量来调整容器对路面施加的载荷，避免路面被抬升，加载装置的移动通过叉车来搬运。

5、但目前由于压重注浆技术并不成熟，现存在很多问题，并未广泛使用，如以上高聚物加载注浆方法中，加载装置沉重不方便携带、压重效率低等，而且难以根据具体的道路损坏程度进行针对性的压重注浆。故此提出基于压重板的道路压重注浆装置及注浆方法。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有加载装置不易移动、施加荷载不方便调整以及压重注浆效果不能根据需求灵活控制的问题，提供基于压重板的道路压重注浆装置及注浆方法，以注浆车为移动载体，其上集成有注浆设备和压重设备，两者相互配合可以对道路进行压重注浆，避免注浆时路面的隆起，同时可以根据路面的损坏程度针对性的调整压重注浆效果。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、基于压重板的道路压重注浆装置，包括注浆车、注浆设备和压重设备，所述注浆车前后分别设置所述注浆设备和压重设备，可方便携带注浆设备和压重设备一同移动；

4、所述注浆设备包括注浆筒、搅拌器和输送泵以及带有阀门的浆液导管，所述注浆筒上方设置所述搅拌器，搅拌器下端伸入注浆筒内，便于对注浆筒内的浆液进行搅拌，注浆筒一侧连通输送泵入口，所述输送泵出口连通有所述浆液导管，通过泵送方式方便将浆液输出至浆液导管内，输送泵便于为注浆筒内施加压力使浆液流出；

5、所述压重设备包括平移机构和受控于平移机构的、带有液压缸的压重板，所述平移机构一端水平向外延伸连接所述液压缸，方便带动液压缸水平移动，液压缸竖直布设，液压缸下方设置所述压重板，便于带动压重板上下升降，注浆车后方悬挂所述压重板；

6、所述压重板周侧设置有密封圈，避免浆液从压重板四周泄露，压重板上开设有多个浆液孔，浆液导管延伸至注浆车后方、可拆卸连通任一个所述浆液孔，压重板上还设置有多个可升降的移动轮，便于对压重板进行承载，避免其悬空移动。

7、进一步地，所述注浆筒和输送泵左右并列布设在注浆车前方，注浆车为平板卡车，注浆筒为全封闭的中空圆筒体，注浆筒上方设置有可启闭的注浆盖，方便高聚物原料的投放，所述注浆盖为人孔盖结构，提高了注浆筒的密封性，注浆筒上方还设置有用于调节注浆筒内压力的空气阀门；

8、所述搅拌器包括搅拌电机和受控于搅拌电机的搅拌杆，所述搅拌杆同轴设置在注浆筒内，注浆筒上方设置所述搅拌电机，搅拌电机输出轴连接所述搅拌杆，方便带动搅拌杆旋转运行，搅拌杆包括搅拌主杆和设置在搅拌主杆周侧的多个搅拌支杆，提高了搅拌的均匀性，可用于充分拌和浆液。

9、进一步地，所述平移机构布设在注浆车后方，平移机构包括平移电机受控于平移电机的蜗杆以及带有活动齿条的活动横杆，所述蜗杆转动设置在注浆车上，所述平移电机输出轴连接蜗杆，方便驱动蜗杆进行旋转；

10、所述活动齿条固定套设在活动横杆上，两者连接固定在一起，活动横杆长度远大于活动齿条长度，便于为压重板的平移提供较长的移动距离，活动齿条和所述蜗杆上下啮合，便于实现动力的传递，所述活动横杆左右横向滑接在注浆车上，活动横杆尾端布设所述液压缸，方便带动液压缸移动。平移机构的运行原理类似于活动扳手上活动板唇可左右移动的调节原理。

11、进一步地，所述注浆车后方间隔设置有两个立座，两个所述立座之间转动布设所述蜗杆，方便蜗杆的安装，蜗杆轴向与注浆车长度方向一致，一个立座一侧的注浆车上设置所述平移电机；

12、所述注浆车后方还间隔设置有两个门字形的立框，两个所述立框间距大于两个立座间距，立框高度高于立座，所述活动横杆穿设在两个立框之间，方便活动横杆的安装，活动横杆沿立框横向滑动，活动横杆长度远大于两个立框间距，两个立框之间的活动横杆上布设所述活动齿条，活动齿条与蜗杆啮合长度为1.5-2.5m，保证活动横杆有足够多的平移距离。

13、进一步地，所述注浆车宽度方向的两侧设置有镂空的防护板，所述防护板可翻转布设在两个立框之间，便于防护板的上翻打开和下翻关闭，两个防护板之间围设所述输送泵、蜗杆和带有活动齿条的活动横杆，便于对部件进行保护；

14、两个所述立框上方之间设置有载物筐，所述载物筐包括底板和设置在底板四周侧的围栏，方便装载高聚物原料等。

15、进一步地，所述压重板为具有一定厚度的圆形板体，压重板直径为0.8-1.2m，压重板重量为400-600kg；压重板周侧设置有圆形的翻边，压重板和所述翻边之间设置有多个肋板，提高翻边的结构强度，翻边与压重板下表面存在间隔，压重板周侧还套设有所述密封圈，翻边和密封圈上下布置。

16、进一步地，多个所述浆液孔环向均设在压重板上，浆液孔为圆形孔，浆液孔贯穿压重板，浆液孔内上部环向均设有多个上导向块，每个上导向块内开设有导向孔，相邻两个上导向块之间形成上导向槽，所述上导向槽和上导向块截面相同；

17、所述浆液导管包括相互连通的硬管和软管，所述硬管布设在注浆车上，硬管前端连通输送泵，硬管后端越过压重设备延伸至注浆车后方、连通所述阀门，硬管和软管之间布设阀门，软管末端设置管接头，管接头可拆卸设置在任一个浆液孔内，方便软管和浆液孔的安装；

18、所述管接头包括管体、环向均设在管体周侧的下导向块、设置在每个下导向块上方的导向柱和设置在管体外的限位环以及设置在限位环下方的压簧，所述管体穿设在浆液孔内，管体下方向下延伸穿出浆液孔，管体直径小于浆液孔直径，所述下导向块布设在浆液孔内、且和上导向块上下对应，下导向块和管体下端面存在间隔，所述导向柱插接在导向孔内，防止管接头轴向转动，所述压簧套设在管体外，压簧紧抵在压重板上表面和限位环之间，压簧可以始终上提管接头，避免管接头下落。

19、进一步地，所述压重板上开设有多个轮孔，所述轮孔贯穿压重板，每个轮孔内上下升降设置有所述移动轮，轮孔为移动轮提供隐藏存放空间，移动轮包括移动轮本体和设置在移动轮本体上方的升降杆，两者连接固定在一起，所述升降杆上开设有伸出孔和缩回孔，所述伸出孔和缩回孔上下间隔布设，伸出孔位于缩回孔上方；

20、每个轮孔上方两侧设置有固定板，每个固定板上设置有手拧螺栓，两个手拧螺栓同时伸入伸出孔或缩回孔内，方便实现移动轮伸出状态和缩回状态的锁止。

21、基于压重板的道路压重注浆方法，基于上述的基于压重板的道路压重注浆装置，包括以下步骤：

22、步骤1、道路修复前准备：临时封闭交通，先对道路进行3d雷达检测结构层缺陷和fwd弯沉检测，判断道路承载能力及层间结合状况，接着注浆孔布点，而后根据布点位置进行人工钻孔、形成注浆孔，根据实际情况钻取相应数量的注浆孔，钻孔结束后在孔内埋设注浆管；

23、步骤2、制浆：向注浆筒内添加制备高聚物浆液的原料，启动搅拌器拌合浆液，提高浆液混合的均匀性；

24、步骤3、压重板横向位置调整：驾驶注浆车驶入待修复道路，使注浆孔所在区域位于注浆车后方1m左右；启动平移机构来带动压重板横向移动，直至压重板上的其中一个浆液孔对应注浆孔即可；

25、步骤4、浆液导管与浆液孔的安装：将管接头穿设固定在步骤3中所述的浆液孔内，管接头下端露出对准注浆孔，保证压重板下移时带动管接头对位注浆孔；

26、步骤5、压重板竖向位置调整：控制液压缸使其伸出、带动压重板连同管接头下移，压重板接触路面时、液压缸停止运行，此时管接头插入注浆孔内；

27、步骤6、开始注浆：开启浆液导管上的阀门，启动输送泵，输送泵工作为注浆筒内加压、使浆液流出，通过浆液导管流入注浆孔内；注浆的过程中，调整液压缸的伸缩来调节压重板对道路表面施加的载荷；

28、步骤7、注浆结束：当前注浆孔注浆完成后，关闭浆液导管上的阀门和输送泵，停止注浆，待8-12分钟浆液凝固后控制压重板上升、停止向道路表面加压，而后断开浆液导管和浆液孔的连接；

29、注浆完成后拆除埋设的注浆管，再密封注浆孔，而后调整压重板位置随即开始下一注浆孔的注浆，所有注浆孔注浆完成后，再次使用3d雷达和fwd进行道路检测，修复完成后即可开放交通。

30、进一步地，步骤6中，根据道路损坏情况和所用高聚物膨胀应力大小来控制压重板对路面所施加的反力；

31、根据公式1：f＝7.8858ρ2.157计算高聚物的膨胀应力，式中f为最大膨胀应力，单位为mpa；ρ为高聚物密度，单位为g/cm3；

32、根据公式2：σ＝af＝a*7.8858*ρ2.157计算压重板对路面施加的应力，式中σ为压重板施加的应力，单位为mpa；a为损伤系数，与路面损伤状态相关，若路面仅有横向裂缝则a取值≤1.5，若路面有横向裂缝伴随有纵向裂缝发育则a取1.6-2.4之间，若路面有网裂现象则a取值2.5-3.0之间，若路面已产生坑槽则a取值≥3.0；

33、根据公式3：m＝sσ计算压重板对路面所施加反力，式中m为压重板施加的反力，单位为kn；s为压重板的面积，单位为cm2；σ为压重板施加的应力；

34、根据公式4：t＝tp+ti+tl计算压重总时间，式中t为总压重控制时间；tp为浆液膨胀力发展至稳定时间，tp取150s；ti为注浆时间，与设计注浆量有关；tl为压重板安装与拆除时间，式中t、tp、ti、tl单位均为s。

35、通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

36、本发明结构设计合理，注浆车采用平板卡车，其可以带动注浆设备和压重设备一同进行移动，方便满足一定的机动性要求，在山谷、断崖、陡壁等特殊路段中可安全行驶。移动至待修复的路面时，注浆设备可以制备高聚物浆液，并通过搅拌器可以均匀混合浆液，在输送泵的作用下可以将注浆筒内的浆液输出至浆液导管内。

37、本发明的压重设备可以对路面施加压力，避免注浆时路面隆起，平移机构采用活动扳手的运行原理，平移机构可以带动液压缸和压重板一同横向移动，能方便在不同的注浆孔之间移动。液压缸又能带动压重板上下升降，方便调整压重板对路面施加的压力大小。压重板的设计便于为道路表面提供适当压力，可有效防止注浆道路表面隆起，造成二次道路损坏，修复后的道路工程质量可靠。

38、本发明的压重板具有一定自重，为避免其增加注浆车尾部重量，在压重板上升降设置有移动轮，移动轮下降时伸出至压重板下方，可以来支撑压重板，移动轮滚动在地面上，压重板可以跟随注浆车灵活移动。移动轮上升时隐藏在压重板内，进而不影响压重板下移接触地面，保证压重板对路面正常施压。压重板上带有浆液孔，浆液孔和浆液导管通过管接头可拆卸连接，管接头能够便捷安装在浆液孔内，并从浆液孔中取出。

39、本发明在注浆时通过液压缸带动压重板下移抵在路面，注浆设备制备的浆液沿着浆液导管注入地下的注浆孔内，通过浆液来填充地下空洞、缝隙等，进而完成路面的修复，可以减少对交通的干扰。注浆时还根据道路损坏情况和所用高聚物膨胀应力大小来控制压重板对路面所施加的反力，具体所施加反力大小以道路表面保持平整为标准，从而达到压重注浆的目的，实现高效率、高质量的注浆，保证道路工程注浆修复的成功率，具有广泛的适应范围和良好的应用前景。