【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及公路工程，具體一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置及方法。
技術介紹
1、20世紀以來，我國的交通道路發展迅速，公路，鐵路，隧道等公共道路緊密相連，同時新建的道路與城市基礎建設如排氣管道，燃料管道，電力管道等位置關系復雜，致使施工地點的復雜程度日益上升，使得穿越施工方式使用頻率逐漸增加。常見的穿越形式有上跨穿越和下穿穿越兩種方式，其中下穿的穿越方式對道路交通影響較小已成為隧道穿越施工的常用施工方法。
2、長期以來，隧道穿越施工面臨著路面沉降的問題，由于隧道存在路基下方一直存在中空面，應力發生重分布，在向下施工的過程會導致土層向橫向擴散，延續到地面形成了路面的沉降，同時路面上方車輛也對地表向下擠壓，即使隧道下方有支撐裝置，土地的向下沉降仍然會存在。傳統的注漿修復方式暴露出以下問題：
3、(1)用帶有注漿管的注漿裝置，當注漿管放入地面時，漿管內部有土難以清理干凈，注漿完成后，撤出注漿管后漿液具有擴散性，無法控制漿液的流向。
4、(2)高壓注漿裝置，操作要求高，用人成本較大，無法廣泛地應用于修復工作。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置及方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，柱狀囊體增壓裝置包括彈性囊體、進氣液管道、排氣液管道、鋼套管、氣液控制裝置、轉向電機、掃描相機、驅動
4、驅動裝置作為主要的安裝基礎，用于對其他各裝置進行安裝，通過掃描相機進行對路面沉降情況進行檢測，根據檢測的沉降程度，對氣液控制裝置輸出不同結果，驅動裝置作為主要動力源，帶動掃描相機移動，讓掃描相機可以完整的檢測路面沉降情況，驅動裝置通過轉向電機轉動，讓掃描相機在不同位置的情況下可以自主對路面情況進行檢測，掃描相機掃描結果為沉降圖，并將沉降圖轉化為電信號轉遞給氣液控制裝置，氣液控制裝置根據電信號控制進氣液管道的氣液速率，進氣液管道將氣液輸送給彈性囊體，排氣液管道對囊體內多余氣液進行排放，鋼套管用于安裝彈性囊體。
5、進一步的，排氣液管道還包括管體和控制閥門，所述管體與彈性囊體管道相連通，管體上設置控制閥門。
6、開始控制閥門關閉，氣液控制裝置對彈性囊體輸送氣體，將彈性囊體的氣壓穩定到與所在地層壓力相等時停止輸送氣體。
7、進一步的，氣液控制裝置還包括電磁鐵、閥體、閥芯、控制箱體、彈簧、控制箱體54還包括安裝腔，閥體上設置調節槽，電磁鐵置于調節槽內，閥芯和調節槽滑動連接，閥芯為鐵氧體材質，控制箱體上設置安裝腔，閥體置于安裝腔內部，閥體在安裝腔內部與增壓泵體相連接，閥體與進氣液管道遠離彈性囊體的一端緊固連接，閥體與控制箱體固定連接，箱體與驅動裝置固定連接。
8、將對應彈性囊體的進氣液管道連接到相應電磁鐵的閥體上，實現對各個彈性囊體的氣液輸送速率精準控制，打開增壓泵體，對氣液控制裝置通電，讓閥芯向上移動，讓增壓泵體對彈性囊體充氣增壓，增壓完成后，移除鋼套管，開始注漿，同時打開控制閥門，氣液控制裝置接受掃描相機傳來的電信號使得電磁線圈產生電磁吸力讓閥芯移動向上移動，同時電磁鐵越靠近電磁線圈電磁吸力越大，設置彈簧來平衡影響，以此來控制注漿速率，感應線圈的電流的大小與電磁吸力的大小成正相關，感應線圈的電流越大，電磁吸力越大閥芯位置向上移動距離越大，注漿速率越大，從而實現對注漿的可控式穩定增壓。
9、進一步的，驅動裝置還包括驅動箱體、齒輪、齒條組件、旋轉電機、限位體、限位滑軌、轉向桿、固定裝置，齒條組件與齒輪嚙合，齒輪帶動齒條組件移動，齒條組件與驅動箱體內壁連接，齒輪與旋轉電機固定連接，旋轉電機與驅動箱體固定連接，限位滑軌在齒條組件的側面，限位體在限位滑軌的內部，轉向桿與轉向電機固定連接，固定裝置與驅動箱體固定連接，固定裝置與齒條組件固定連接。
10、驅動箱體作為支撐部件，對其他裝置起到了支撐作用，旋轉電機帶動齒輪轉動，齒輪帶動齒條組件移動，齒條組件移動帶動限位體在限位滑軌上移動，直至限位體到限位滑軌的最遠距離，齒條組件停止移動。
11、進一步的，驅動箱體包括上箱體、下箱體，所述上箱體與下箱體旋轉連接，所述上箱體內部頂層壁面與固定裝置固定連接，所述下箱體底部設置調節槽，所述掃描相機置于調節槽內部，所述下箱體與轉向電機緊固連接。
12、轉向電機工作時，對上箱體輸出扭矩，使得上箱體旋轉，掃描相機也隨之旋轉。
13、進一步的，齒條組件還包括一級齒條、二級齒條、三級齒條，所述一級齒條、二級齒條、三級齒條依次滑動連接，所述一級齒條、二級齒條、三級齒條與齒輪相嚙合，所述三級齒條與掃描相機固定連接，所述一級齒條與二級齒條通過二級限位器連接，所述二級齒條與三級齒條通過一級限位器相連。
14、電機轉動帶動齒輪轉動，齒輪轉動帶動三級齒條移動，三級齒條通過限位器與限位滑軌的相互作用帶動二級齒條移動。
15、步驟s1：計算柱狀注漿囊體直徑、數量、間距、長度；
16、步驟s2：將彈性囊體裝入鋼套管內，然后安裝到土層預定位置；
17、步驟s3：關閉控制閥門，通過氣液控制裝置對彈性囊體進行分批次充氣加壓，加壓完成后將鋼套管拔出；
18、步驟s4：根據掃描相機傳遞給氣液控制裝置的電信號，對各個柱狀注漿囊體進行緩慢注漿，同時打開控制閥門將彈性囊體里面的氣體放出，實現氣液交換；
19、步驟s5：氣液控制裝置對各個彈性氣囊進行增壓注漿，等到掃描相機不在傳來電信號后停止注漿；
20、柱狀囊體直徑di滿足：πd′i2/4＝a1+d′i×hi、a1＝πd2/4、di＝αd′i，其中a1為鉆孔面積a1，hi為頂部對應的地表沉降量，d為鉆孔直徑，α為增大系數，柱狀囊體長度起終點位置為柱狀囊體與路面垂直距離三分之二埋深處。
21、以中部囊體為例計算直徑d1，擬鉆孔d直徑為90mm，面積a1＝3.14*902/4＝6358.5mm2，根據方程：πd′i2/4＝a1+d′i×hi，計算得d′i＝119.2mm，再根據地表材質、壓縮模量、壓縮系數查詢增大系數α，然后根據方程di＝αd′i測得中部囊體直徑d1。
22、與現有技術相比，本專利技術所達到的有益效果是：本專利技術在注漿工作開始時關閉控制閥門，通過氣液控制裝置，實現對安裝在隧道上方地表下方地層中鋼套管內部的彈性囊體增壓，然后通過電機帶動齒輪轉動，齒輪轉動帶動三級齒條向遠離箱體一側移動，三級齒條通過連接桿帶本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述增壓裝置包括彈性囊體(1)、進氣液管道(2)、排氣液管道(3)、鋼套管(4)、氣液控制裝置(5)、轉向電機(6)、掃描相機(7)、驅動裝置(8)，所述彈性囊體(1)位于鋼套管(4)內部，所述進氣液管道(2)出料端與彈性囊體(1)一側連接，所述排氣液管道(3)與彈性囊體(1)遠離進氣液管道(2)一端相連接，所述進氣液管道(2)進料端與氣液控制裝置(5)通過螺紋連接，所述氣液控制裝置(5)與掃描相機(7)電連接，所述驅動裝置(8)與掃描相機(7)固定連接，驅動裝置(8)內設有槽口，掃描相機(8)在槽口處進出，驅動裝置(8)與轉向電機(6)下端固定連接。
2.根據權利要求1所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述排氣液管道(3)包括管體(32)和控制閥門(31)，所述管體(32)與彈性囊體(1)管道連通，所述管體(32)上設置控制閥門(31)。
3.根據權利要求1所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述氣液控制裝置(5)包括電磁鐵(51)、閥體(52)、閥芯(53)
4.根據權利要求1所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述驅動裝置(8)包括驅動箱體(81)、齒輪(82)、齒條組件(83)、旋轉電機(84)、限位體(85)、限位滑軌(86)、轉向桿(87)、固定裝置(88)，所述齒條組件(83)與齒輪(82)嚙合，所述齒輪(82)帶動齒條組件(83)移動，所述齒條組件(83)與驅動箱體(81)內壁連接，所述齒輪(82)與旋轉電機(84)固定連接，所述旋轉電機(84)與驅動箱體(81)固定連接，所述限位滑軌(86)在齒條(83)的側面，所述限位體(85)在限位滑軌(86)的內部，所述轉向桿(87)與轉向電機(6)固定連接，固定裝置(88)與驅動箱體(81)固定連接，所述固定裝置(88)與齒條組件(83)固定連接。
5.根據權利要求4所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述驅動箱體(81)包括上箱體(811)、下箱體(812)，所述上箱體(811)與下箱體(812)活動連接，所述上箱體(811)內部頂層壁面與固定裝置(88)固定連接，所述下箱體(812)底部設置調節槽，所述掃描相機(7)置于調節槽內部，所述下箱體(812)與轉向電機(6)緊固連接。
6.根據權利要求4所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述限位體(85)包括一級限位器(851)、二級限位器(852)，所述齒條組件包括一級齒條(831)、二級齒條(832)、三級齒條(833)，所述一級齒條(831)、二級齒條(832)、三級齒條(833)依次滑動連接，所述一級齒條(831)、二級齒條(832)、三級齒條(833)與齒輪(82)相嚙合，所述三級齒條(833)與掃描相機(7)固定連接，所述一級齒條(831)與二級齒條(832)通過二級限位器(852)連接，所述二級齒條(832)與三級齒條(833)通過一級限位器(851)相連。
7.根據權利要求6所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置的增壓方法：所述增壓方法包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置的增壓方法,其特征在于：柱狀囊體直徑Di滿足：πDi′2/4＝A1+Di′×hi、A1＝πD2/4、Di＝αDi′，其中A1為鉆孔面積，hi為頂部對應的地表沉降量，D為鉆孔直徑，α為增大系數，柱狀囊體長度起終點位置為柱狀囊體與路面垂直距離三分之二埋深處。
...【技術特征摘要】
1.一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述增壓裝置包括彈性囊體(1)、進氣液管道(2)、排氣液管道(3)、鋼套管(4)、氣液控制裝置(5)、轉向電機(6)、掃描相機(7)、驅動裝置(8)，所述彈性囊體(1)位于鋼套管(4)內部，所述進氣液管道(2)出料端與彈性囊體(1)一側連接，所述排氣液管道(3)與彈性囊體(1)遠離進氣液管道(2)一端相連接，所述進氣液管道(2)進料端與氣液控制裝置(5)通過螺紋連接，所述氣液控制裝置(5)與掃描相機(7)電連接，所述驅動裝置(8)與掃描相機(7)固定連接，驅動裝置(8)內設有槽口，掃描相機(8)在槽口處進出，驅動裝置(8)與轉向電機(6)下端固定連接。
2.根據權利要求1所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述排氣液管道(3)包括管體(32)和控制閥門(31)，所述管體(32)與彈性囊體(1)管道連通，所述管體(32)上設置控制閥門(31)。
3.根據權利要求1所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述氣液控制裝置(5)包括電磁鐵(51)、閥體(52)、閥芯(53)、控制箱體(54)、彈簧(55)，所述閥體(52)上設置調節槽，所述電磁鐵(51)置于調節槽內，所述閥芯(53)和調節槽滑動連接，所述閥芯(53)為鐵氧體材質，所述控制箱體(54)上設置安裝腔(541)，所述閥體(52)置于安裝腔(541)內部，所述閥體(52)與進氣液管道(2)遠離彈性囊體(1)的一端緊固連接，所述彈簧(55)與電磁鐵(51)的下方固定連接，與閥芯(53)的上方固定連接，所述閥體(52)與控制箱體(54)固定連接。
4.根據權利要求1所述的一種可控式穩定增壓的柱狀囊體增壓裝置，其特征在于：所述驅動裝置(8)包括驅動箱體(81)、齒輪(82)、齒條組件(83)、旋轉電機(84)、限位體(85)、限位滑軌(86)、轉向桿(87)、固定裝置(88)，所述齒條組件(83)與齒輪(82)嚙合，所述齒輪(82)帶動齒條組件(83)移動，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王朝杰，朱中華，馮志華，游燕燕，戴維森，孫淑強，王冠勇，呂澤華，焦巖，歐運起，王松，任亞洗，錢大帥，
申請(專利權)人：河北省交通規劃設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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