注浆加固效果模拟实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种模拟实验装置，具体来说，本实用新型涉及一种注浆加固效果模拟实验装置。

背景技术：

目前，在我国的道路养护工程中，注浆加固技术的应用是其中较为先进、有效的技术之一。近年来，注浆加固技术由于其施工方便、技术可行、社会效益好等优点，在道路工程中得到了广泛的应用。注浆加固道路可实现非开挖、无障碍、全天候的施工，效率比较高，对周围交通影响小，而且注浆工艺成熟，从技术经济角度比较，造价大幅降低，避免了传统道路翻挖重筑技术对道路结构扰动大等缺点，该技术应用于各种等级道路路基和基层预防性养护及常规养护，能够及时对道路结构强度进行加固补强，具有极高的经济和社会价值。

但由于注浆工程具有隐蔽性，无法监测浆液扩散以及分布情况，很难直接对其注浆效果进行有效而又直观的评价，从而导致现有注浆理论滞后于工程应用，尤其是注浆技术在道路路基和基层加固中的机理和应用缺乏较为系统的研究结论，难以有效指导施工。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种注浆加固效果模拟实验装置，其能够模拟注浆施工情况，从而为实际的注浆施工提供参数依据。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：一种注浆加固效果模拟实验装置，其包括制浆桶、注浆泵以及成型箱，

所述制浆桶包括桶身、设置于所述桶身上的搅拌机构以及设置于所述桶身下部的出浆阀门；

所述成型箱包括围成侧壁的侧板以及分别连接于所述侧板的两端的顶板和底板，所述顶板上穿设有多根注浆管，所述侧板上设置有多个探测器，所述侧板的内侧设置有用于保护所述探测器的防护板；

所述注浆泵通过输浆软管分别与所述出浆阀门和所述注浆管连通。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述桶身支撑于多个支腿上，所述桶身上设置有投料口，所述搅拌机构包括设置于所述桶身的顶部的电机以及与所述电机的转轴连接的搅拌轴，所述搅拌轴上设置有搅拌叶片组件。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述搅拌叶片组件包括间隔设置的轴流式搅拌叶片和径流式搅拌叶片。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述顶板上设置用于所述注浆管穿设的台阶孔，所述台阶孔包括远离所述底板一端的上段和靠近所述底板一端的下段，所述上段的径向尺寸小于所述下段的径向尺寸，所述台阶孔的内壁设置键槽，所述键槽由所述上段贯穿至所述下段，所述注浆管的外壁设置键块，所述键块在穿过所述键槽并转动后将所述注浆管限制在所述下段。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述顶板的下表面设置橡胶垫板，所述橡胶垫板上开设与所述台阶孔对应的通孔，所述通孔远离所述顶板的一侧设置压力监测器，所述注浆泵上设置压力表。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述台阶孔与所述通孔均为多排，相邻的两排之间均交错布置。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述成型箱为方形，所述侧板上开设有多条沿着侧板高度方向延伸的凹槽，多个所述探测器分布设置于所述凹槽内。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述制浆桶、注浆泵和成型箱均设置于作业平台上，所述成型箱的底部设置有支架，所述底板内接于所述侧板，所述作业平台上还设置与所述底板相连的驱动机构，所述底板在所述驱动机构的驱动下能够沿着所述侧板上下移动。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述驱动机构为液压缸，所述液压缸的液压杆与所述底板连接。

上述注浆加固效果模拟实验装置，其中所述探测器为非金属超声探测器。

本实用新型的有益效果在于：1、可以利用探测器实时有效地监测浆液在地表下的流动、渗透以及挤密效果；2、通过驱动机构驱动底板，可以模拟多种不同结构层厚度的道路模拟情况，并且能够实现快速脱模；3、可以模拟不同注浆施工设计参数、注浆压力以及注浆孔布设形式。通过上述模拟数据的获取，能够便于在实际注浆时，施加合适的设计参数。

附图说明

图1为本实用新型的注浆加固效果模拟实验装置的一个实施例的立体图；

图2为图1中制浆桶的内部局部结构图；

图3为图1中成型箱的拆分图；

图4为图3中成型箱的箱体部分的拆分图；

图5为图3中注浆管与顶板的局部结构图。

附图标记说明

1-成型箱；101-顶板；1011-台阶孔；10111-键槽；102-垫板；103-压力监测器；104-支架；105-底板；106-液压缸；107-探测器；108-侧板；109-防护板；2-注浆管；201-键块；3-注浆泵；301-压力表；4-制浆桶；401-电机；402-投料口；403-桶身；404-出浆阀门；405-支腿；407-搅拌轴；4071-轴流式搅拌叶片；4072-径流式搅拌叶片；5-输浆软管；6-作业平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

本实用新型提供了一种注浆加固效果模拟实验装置，通过进行室内模拟试验，实时监测浆液的流动情况，评价了注浆材料在目标道路土质中的稳定性。同时结合理论分析，优化各项性能指标，能够为注浆技术的施工工艺及注浆施工设计参数(注浆压力、注浆孔布设形式、注浆孔距等)提供有效的参考依据。

参照图1所示，本实用新型的一种注浆加固效果模拟实验装置，其包括制浆桶4、注浆泵3以及成型箱1，注浆泵3连接于制浆桶4和成型箱1之间，用于向成型箱1中供应由制浆桶4搅拌均匀的浆液。进一步地，制浆桶4、注浆泵3和成型箱1均设置于作业平台6上，三者呈横向依次排列，并且固定于作业平台6之上。

如图1中所示，地聚合物浆液通过制浆桶4进行制备，制浆桶4包括桶身403、设置于桶身403上的搅拌机构以及设置于桶身403下部的出浆阀门404。桶身403呈圆筒状，通过设于桶身403周围的多个支腿405固定于作业平台6之上。桶身403上设置有投料口402，以便物料等投入至桶身403进行后续搅拌。桶身403接近底部的区域为圆锥形，可以方便浆液通过自身重力作用进行汇聚，出浆阀门404位于桶身403的圆锥形底部的最末端，通过输浆软管5与注浆泵3的进浆口相连接。搅拌机构包括设置于桶身403的顶部的电机401以及与电机401的转轴连接的搅拌轴407，电机401位于桶身403的中心位置，电机401的末端与位于桶身403内部的搅拌轴407相连接，从而带动搅拌轴407进行高速搅拌作业，搅拌轴407上设置有搅拌叶片组件。

当进行投料搅拌时，出浆阀门404预先关闭，将地聚合物混合料与水按技术要求进行配置，并直接由位于桶身403上端的投料口402进行投放，通过搅拌叶片组件混合均匀之后，可开启出浆阀门404进行输送。

参照图2所示，为提高拌匀效率并且缩短拌匀时间，搅拌叶片组件包括间隔设置的轴流式搅拌叶片4071和径流式搅拌叶片4072，具体而言，在位于搅拌轴407的轴向长度的二分之一处设置有轴流式搅拌叶片4071，在位于搅拌轴407的末端的位置设置径流式搅拌叶片4072。在该构造下，电机401通过搅拌轴407带动轴流式搅拌叶片4071和径流式搅拌叶片4072进行高速搅拌，两种形式的搅拌叶片相互影响、相互作用，搅拌效率比普通搅拌设备有着显著提高。轴流式搅拌叶片4071和径流式搅拌叶片4072的个数在本实施例下均为3片，但也可以选择为其他，优选为2-6片范围内。

参照图3、图4、图5所示，本实施例下，成型箱1为方形，当然，其也可以视情况选择为其他形状。成型箱1包括围成侧壁的四块侧板108以及分别连接于侧板108的两端的顶板101和底板105，该六块板围成容纳空间，构成浆液的实验区域。顶板101上穿设有多根注浆管2，注浆泵3通过输浆软管5分别与出浆阀门404和注浆管2连通，从而使得制浆桶4中的浆液能够被输送至成型箱1。该模拟实验装置，按照正常的现场施工步骤来操作，其中输浆软管5可以接通任意注浆管2，两者之间设有插拔接口。在操作时，按照注浆顺序(一般均从一侧注浆至另一侧，顺序施工)，依次将输浆软管5接通相应的注浆管2进行注浆即可。当注浆孔注浆压力达到临界值时(例如通过后续提及的压力监测器和压力表进行检测)，即可停止注浆，断开输浆软管5，并将已完成注浆的注浆管2用软木塞进行堵塞处理。

如图中所示，顶板101上设置用于注浆管2穿设的台阶孔1011，台阶孔1011的数量，取决于施工设计参数(例如注浆孔布形式、注浆孔距要求等)。在本实施例下，台阶孔1011呈横向7行，纵向7行的形式排列，并且相邻的两行(或称之为“两排”)之间均交错布置，即相邻的两行均相互错开分布，可以模拟形成不同的孔布形式，不同孔距要求的参数用于实验分析。请结合图5，为了防止所插入试模的注浆管2随着注浆压力的增大而被反冲上抬，台阶孔1011包括远离底板105一端的上段和靠近底板105一端的下段，上段的径向尺寸/直径尺寸(当为圆形时)小于下段的径向尺寸/直径尺寸，台阶孔1011的内壁设置键槽10111，键槽10111由上段贯穿至下段，注浆管2的外壁设置键块201，键块201沿键槽10111插入至下段并旋转时，将注浆管2限制在下段。具体地，键槽10111为一对,与之对应的，注浆管2外侧设置有一对键块201，键块201呈方形。当注浆管2插入时，键块201顺着键槽10111深入台阶孔1011内部，且过台阶部位，之后将注浆管2进行90度旋转，键块201即可抵住台阶孔1011的台阶部件，形成自锁。此结构简单实用，易于拆卸，不但保证注浆管2不被反冲上抬，而且很好地解决了待浆液凝固之后拔管难的问题。

继续如图3，顶板101的下表面设置橡胶垫板102，橡胶垫板102能够保护顶板101不易损坏变形。橡胶垫板102上开设与台阶孔1011对应的通孔(图中未标示)，从而便于注浆管2穿过。为能够更好地了解注浆压力对路面起拱影响，对应每个通孔下方均设置压力监测器103，结合图1所示，注浆泵3上设置压力表301，二者配合可以分析在不同道路结构下注浆压力的临界值，并且为注浆施工设计方案提供有效的参考依据。

进一步地，成型箱1的底部设置有支架104，支架104为四个，分别布置于成型箱1的四条纵向棱边上。支架104由角钢制成，截面呈“L”形，支架104为承重部件，承载整个成型箱1以及试模的总重，所以每条支架104设有加强筋进行保护加固，并且通过螺栓螺母固定连接的方式与作业平台6相固定。

底板105内接于侧板108，作业平台6上还设置与底板105相连的驱动机构，底板105在驱动机构的驱动下能够沿着侧板108上下移动。优选地，驱动机构为液压缸106，液压缸106的液压杆与底板105连接，具体而言，其连接在底板105的中心位置。这样，通过液压杆的伸缩可以调节底板105的高度位置，用于满足不同道路结构层厚度的试模制作。由于底板105需要承载试模重量，所以液压杆末端(最先伸出液压缸的缸体的一端)还进行加强筋加固处理，用于防止底板105由于压重而产生变形。另外，在完成试模之后，液压杆可以推动底板105上升至极限高度，实现了试模的快速脱模。

继续如图4所示，侧板108上设置有多个探测器107，优选地，探测器107为非金属超声探测器。侧板108的内侧设置有用于保护探测器107的防护板109。作为一种方式，侧板108上开设有多条沿着侧板108高度方向延伸的凹槽，多个探测器107分布设置于凹槽内，这样，探测器即位于侧板108和防护板109之间，并且探测器107可以调整在凹槽的高度位置并保持。

为了能够实时监测浆液在试模内部流动、渗透以及挤密效果，根据试模大小情况，建立相应的测量点布置网络，即X-Y-Z三轴坐标系测点布置。测点应满足：1.同一测线上的测点应分布均匀，间距相同；2.由于使用对测法进行测量，所以相对两个面的测点分布应完全相同；3.每一探测器107对应一个测点。探测器107属于非金属超声探测仪器，可对试模进行无损探测，并可根据不同时间节点分别绘制浆液分布情况。由于探测器107不能与试模进行接触(如接触，会导致探测器107损坏)，所以探测器107设置于侧板108与防护板109之间，并且镶嵌在侧板108内测竖向凹槽内。

在本实例中，每一侧面的测点布置为横向(X-～X+或者Y-～Y+)8个，竖向(Z-～Z+)8个，共64个测点。当进行注浆监测实验前，可先根据模拟实验的技术等级要求调整所需测点的数量(若技术等级要求较低，测点无需密布，则应用的测点可适量减少，未使用的测点可进入待机状态。反之，则增加测点(即探测器107)数量，或者使所有测点进行满负荷测量)，并绘制出结构测点图。在而后的注浆过程中，由于浆液充盈区域密度出现明显变化，可将充盈区域用阴影勾画出来，并加以不同颜色区分，从而得到更加直观的浆液填充过程图。在此过程中，可根据需求设置测点的检测频率，绘制不同时间节点浆液填充过程图。

本实用新型可以利用超声探测实时有效地监测浆液在地表下的流动、渗透以及挤密效果；通过可移位底板模拟多种不同结构层厚度的道路模拟情况，并且实现了快速脱模；可模拟不同注浆施工设计参数，注浆压力、注浆孔布设形式。本实用新型的实验装置，能够为实际注浆时的参数设计提供很好的依据。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。