公路路基加固施工装备及施工方法与流程

本发明涉及公路路基加固，具体的说，涉及一种公路路基加固施工装备及施工方法。

背景技术：

1、公路路基是公路工程的基础，它既是公路的主体，又是路面的基础。公路路基的坚固、稳定是公路工程的核心。公路路基一般为土路基，对公路路基的加固处理是提高其承载力的必要措施，能够增强路基的稳定性，以便提供足够的土基强度，满足外界环境和行车荷载，使公路路基达到安全稳定的目的。目前公路路基的加固施工通常是在路基两侧支护挡土墙，施工速度慢且容易发生移位损坏，路基加固效果差，道路使用寿命低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种公路路基加固施工装备及施工方法，本发明结构紧凑，集钻孔、一次注浆、螺杆旋入、二次注浆和按压抹平于一体，施工速度快，路基加固效果好，道路使用寿命高。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、公路路基加固施工装备，包括施工车、钻孔装置、一次注浆装置、螺杆旋进装置、二次注浆装置和按压抹平装置，钻孔装置、一次注浆装置、螺杆旋进装置、二次注浆装置和按压抹平装置自前向后等间距依次设置在施工车车体上；

4、钻孔装置由若干个钻孔机构组成，各个钻孔机构左右间隔呈一排设置；

5、一次注浆装置由若干个一次注浆机构组成，各个一次注浆机构左右间隔呈一排设置，各个一次注浆机构分别与各个钻孔机构一一前后对应；螺杆旋进装置由若干个螺杆旋进机构组成，各个螺杆旋进机构左右间隔呈一排设置，各个螺杆旋进机构分别与各个一次注浆机构一一前后对应；

6、二次注浆装置由若干个二次注浆机构组成，各个二次注浆机构左右间隔呈一排设置，各个二次注浆机构分别与各个螺杆旋进机构一一前后对应；

7、按压抹平装置由若干个按压抹平机构组成，各个按压抹平机构左右间隔呈一排设置，各个按压抹平机构分别与各个二次注浆机构一一前后对应。

8、钻孔机构包括第一竖直导轨、钻孔减速电机、第一升降机构、负压风机和废料箱，第一竖直导轨固定安装在施工车车体的底部，钻孔减速电机通过电机座滑动安装在第一竖直导轨上，钻孔减速电机的电机轴位于其下侧且竖直设置，钻孔减速电机的电机轴下端通过联轴器同轴传动连接有钻轴，钻轴的下端设置有钻头，第一升降机构安装在第一竖直导轨上并驱动钻孔减速电机上下移动，钻孔减速电机的机壳下端固定连接有同轴套在钻轴外部的集尘罩，集尘罩为伸缩波纹管结构，伸缩波纹管结构下端设有耐磨密封圈，负压风机和废料箱均固定安装在施工车车体上，负压风机的抽风口连接有粉尘抽吸管，粉尘抽吸管的另一端固定连接在集尘罩的侧壁上侧部并与集尘罩内腔连通，负压风机的抽风口与废料箱的进料口之间连接有粉尘输送管。

9、一次注浆机构包括第一砂浆搅拌釜和第一注浆泵，第一砂浆搅拌釜和第一注浆泵固定在施工车车体上前侧部，第一注浆泵的进口与第一砂浆搅拌釜的出口通过第一出浆管连接，第一注浆泵的出口连接有第一注浆管，第一注浆管竖直向下穿过施工车车体，第一注浆管的下端设置有上大下小的第一锥形注浆斗。

10、螺杆旋进机构包括第二竖直导轨、悬臂、中空转轴、旋转驱动机构和螺杆储箱，第二竖直导轨固定安装施工车车体的底部，悬臂滑动设置在第二竖直导轨上，第二竖直导轨上设置有驱动悬臂上下移动的第二升降机构，中空转轴竖直转动连接在悬臂上，旋转驱动机构安装在悬臂上并驱动中空转轴旋转，螺杆储箱固定设置在施工车车体上，螺杆储箱为上侧敞口且沿前后方向设置的长方体箱，螺杆储箱内装填有若干根前后间隔排列设置的螺杆，螺杆的上端固定连接有六棱头，螺杆的下端部固定连接有螺旋叶片，六棱头的外圆所在圆周直径小于螺旋叶片的外圆周直径，螺杆储箱的底板前侧部开设有落料孔，施工车车体上开设有与落料孔上下对应的通孔，落料孔、通孔和中空转轴上下对应，落料孔、通孔和中空转轴的中心孔直径相同且大于螺旋叶片的外圆周直径，螺杆储箱的后侧板上固定连接有沿前后方向水平设置的推料油缸，推料油缸的活塞杆向前伸入到螺杆储箱中，推料油缸的活塞杆前端固定连接有推板，推板与最后侧的一根螺杆顶压接触，中空转轴的下端部固定安装有两个结构相同且前后对称设置的夹持组件，中空转轴的下侧部前后内壁均固定连接有位于夹持组件上方的防护板；

11、前侧的夹持组件包括夹持油缸，夹持油缸沿中空转轴的径向固定安装在中空转轴的下端部前侧外壁，夹持油缸的活塞杆水平向后穿过中空转轴的下端部前侧壁并伸入到中空转轴的内部，夹持油缸的活塞杆后端固定连接有与六棱头相适配且后侧开口的旋转驱动夹持件。

12、二次注浆机构包括第二砂浆搅拌釜和第二注浆泵，第二砂浆搅拌釜和第二注浆泵固定在施工车车体上前侧部，第二注浆泵的进口与第二砂浆搅拌釜的出口通过第二出浆管连接，第二注浆泵的出口连接有第二注浆管，第二注浆管竖直向下穿过施工车车体，第二注浆管的下端设置有上大下小的第二锥形注浆斗。

13、按压抹平机构包括按压升降油缸、按压平板、左液压油缸、右液压油缸、左聚板、右聚板和抹平板，按压升降油缸竖直安装在车体的底部且位于相应第二锥形注浆斗的正后方，按压平板水平固定连接在按压升降油缸的活塞杆下端，左液压油缸和右液压油缸左右对称固定安装在车体的底部且位于按压平板下方左右两侧，左聚板固定安装在左液压油缸的活塞杆右端，右聚板固定安装在右液压油缸的活塞杆左端，左聚板和右聚板均为竖向设置的半圆形弧板，左聚板的敞口侧朝右设置，右聚板的敞口侧朝左设置，抹平板水平固定连接在车体底部且位于按压平板的后下侧，抹平板的前侧边一体成型固定连接有前高后低倾斜设置的刮板，抹平板的下侧面、左聚板的下侧边和右聚板的下侧边同高且高于路面。

14、公路路基加固施工方法，采用上述的公路路基加固施工装备进行施工，具体包括以下步骤：

15、（一）、驾驶施工车行驶至需要加固的公路路基起始段停驻；

16、（二）、控制钻孔装置在公路路基起始段的路面上向下钻设一排注浆孔；

17、（三）、驾驶该施工车向前行驶一定距离，使一次注浆装置向前移动至各个第一锥形注浆斗位于刚钻好的一排注浆孔的正上方；

18、（四）、重复步骤（二），同时控制一次注浆装置向其下方一排注浆孔内一次注浆，向注浆孔内注入2/3-4/5高度的混凝土砂浆后停止注浆，操控各个螺杆旋进机构分别夹紧一根螺杆；

19、（五）、驾驶该施工车再向前行驶一定距离，使一次注浆装置向前移动至下一排注浆孔的正上方，同时螺杆旋进装置向前移动至刚一次注浆的一排注浆孔的正上方；

20、（六）、重复步骤（四），同时各个螺杆旋进机构正转，带动螺杆向下旋入相应各个注浆孔内未凝固的混凝土砂浆中，然后各个螺杆旋进机构反转，带动螺杆再向上旋出，螺杆上下往复运动2-4次，最后使螺杆中下部旋入并植入到混凝土砂浆中；

21、（七）、重复步骤（五）、（六），同时二次注浆装置向前移动至各个第二锥形注浆斗位于刚已旋有螺杆的一排注浆孔的正上方，二次注浆装置向刚已旋有螺杆的一排注浆孔内二次注浆，将混凝土砂浆注满并稍突出路面；

22、（八）、重复步骤（七），同时按压抹平装置向前移动至各个按压抹平机构位于刚二次注浆的一排注浆孔的正上方，按压抹平装置将刚二次注浆的一排注浆孔内突出路面的混凝土砂浆按压并抹平；

23、（九）、循环操作重复步骤（八），施工车向前行驶，完成公路路基加固施工作业。

24、步骤（二）具体为：控制各个钻孔减速电机同步启动，待各根钻轴转速达到规定速度后，控制各个第一升降机构同步驱动各个钻孔减速电机向下移动，同时控制各个负压风机工作，当各个钻头与路面接触时，各个集尘罩的下端的耐磨密封圈均靠集尘罩自身重力压在路面上，各个钻头在相应各个钻孔减速电机作用下均在路面上向下钻设一排注浆孔，各个钻头向下钻孔时，产生的粉尘废料便会聚集在相应的集尘罩内，粉尘废料经过相应的粉尘抽吸管、负压风机和粉尘输送管进入到相应的废料箱中，钻完孔后，各个第一升降机构反向动作将各个钻头向上提起。

25、步骤（四）具体为：重复步骤（二），同时控制各个第一注浆泵启动，各个第一注浆泵通过相应第一出浆管抽取相应第一砂浆搅拌釜内的混凝土砂浆，再将混凝土砂浆通过相应第一注浆管和第一锥形注浆斗注入到下方的各个注浆孔中，向注浆孔内注入2/3-4/5高度的混凝土砂浆后停止注浆，同时控制各个推料油缸的活塞杆同步向前伸出一定距离，各个推料油缸通过相应的推板推动各个螺杆储箱中的螺杆，各个螺杆储箱中的最前侧的螺杆移动至相应落料孔处时向下掉落并经过相应各个通孔掉入到各根中空转轴中，掉入各根中空转轴中的螺杆的下端支撑在路面上，掉入各根中空转轴中的螺杆的上端刚好位于各根中空转轴的下端部内部，控制各根中空转轴上的两个夹持油缸的活塞杆同步伸出，使相应的两个旋转驱动夹持件便固定夹持住相应的六棱头，进而各根中空转轴上的两个夹持组件便夹紧一根螺杆；

26、步骤（六）具体为：重复步骤（四），同时控制各个第二升降机构同步驱动各个悬臂向下移动，各个旋转驱动机构同步驱动各根中空转轴正转，各根中空转轴便将相应各根螺杆同轴向下分别旋入刚一次注浆的各个注浆孔内，使相应各根螺杆的下端部螺旋叶片旋入未凝固的混凝土砂浆中，然后各个旋转驱动机构驱动各根中空转轴反转，各个第二升降机构同步驱动各个悬臂再向上移动，使各根中空转轴带动相应各根螺杆向上旋出，之后再使相应各根螺杆向下旋入、向上旋出，按上述操作使相应各根螺杆上下往复运动2-4次，最后使相应各根螺杆中下部旋入并植入到相应各个注浆孔内的混凝土砂浆中，接着，控制各根中空转轴上的两个夹持油缸的活塞杆同步收缩，使相应的两个旋转驱动夹持件松开相应的六棱头，然后，控制各个第二升降机构同步驱动各个悬臂向上移动，将各根中空转轴向上提起；

27、步骤（七）具体为：重复步骤（五）、（六），同时控制各个第二注浆泵启动，各个第二注浆泵通过相应第二出浆管抽取相应第二砂浆搅拌釜内的混凝土砂浆，再将混凝土砂浆通过相应第二注浆管和第二锥形注浆斗注入到下方的各个注浆孔中，将混凝土砂浆注满相应各个注浆孔并稍突出路面。

28、步骤（八）具体为：重复步骤（七），同时各块按压平板位于刚二次注浆的一排注浆孔的正上方，相应的左聚板和右聚板位于刚二次注浆的相应注浆孔两侧，控制相应的左液压油缸和右液压油缸的活塞杆同步伸出，相应的左聚板和右聚板将突出路面的混凝土砂浆向相应注浆孔中部聚拢，再控制各个按压升降油缸的活塞杆同步向下伸出，各块按压平板将下方聚拢的混凝土砂浆按压压实，接着控制各个按压升降油缸的活塞杆同步向上收缩，同时相应的左液压油缸和右液压油缸的活塞杆同步收缩，则当该施工车再向前行驶时，各块抹平板和各块刮板便将按压后的混凝土砂浆抹平。

29、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明结构紧凑，集钻孔、一次注浆、螺杆旋入、二次注浆和按压抹平于一体，能够自前向后流程化在公路路基路面上钻设一排注浆孔，向刚已钻设的一排注浆孔中一次注浆，向已一次注浆后的各个注浆孔内植入螺杆（螺杆旋进机构向注浆孔内旋入螺杆并使螺杆上下往复运动旋进螺杆上下移动且旋转过程中，螺杆下端部的螺旋叶片不断驱动混凝土砂浆向注浆孔孔壁的裂隙中扩散，充填注浆孔孔壁内的裂隙，同时也提高混凝土砂浆的密实度，提高加固强度，最后使螺杆中下部垂直植入混凝土砂浆内），向刚已旋入螺杆的各个注浆孔中二次注浆，将二次注浆后突出路面的混凝土砂浆按压并抹平（压实注浆孔孔口部分的混凝土砂浆，并使注浆孔上端口的混凝土砂浆与路面保持平整一致），按照上述流程即可完成公路路基加固施工作业，施工速度快，路基加固效果好，道路使用寿命高。

30、采用两次注浆的方式，第一次注入大部分的混凝土砂浆，第二次注入的混凝土砂浆将螺杆上部全部覆盖，由于注浆孔上部孔壁比较密实（没有裂隙），混凝土砂浆基本不会向外渗漏，因此，二次注浆就不需要螺旋搅拌的方式。若一次注浆，不再二次注浆，浆液在注浆孔内具有更深的深度，不仅增大了螺杆旋进机构的动力消耗，而且通过上下往复搅动，混凝土砂浆密实度提高，混凝土砂浆顶部位置会下降，这样导致注浆孔的孔口是凹槽状，凝固后影响路面平整度。