CN110130197A - 一种道路注浆激光监控仪及道路注浆容许压力测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了道路修复领域内的一种道路注浆激光监控仪及道路注浆容许压力测量方法。该种道路注浆激光监控仪包括固定装置、激光位移传感器和控制器，所述激光位移传感器通过所述固定装置悬浮于待测路面上方并测量道路表面的位移，所述激光位移传感器与所述控制器电连接并将测得的信息传递给所述控制器，该种道路注浆激光监控仪可以监测道路注浆过程中路面抬升的位移。该种道路注浆容许压力测量方法监测道路位移量的突变点确定道路注浆容许压力，从而确定修复工作中的道路注浆压力，提升道路修复效果。
Description
技术领域
本发明涉及道路修复技术领域，特别涉及一种道路注浆激光监控仪及道路注浆容许压力测量方法。
背景技术
随着交通量的剧增和超载超限日益严重，以及气候环境和软弱土地质条件的影响，一些公路出现了不同程度的病害，严重影响了路面使用性能。国内多数道路出现病害的原因与地基问题有着密不可分的关系。而公路路基出现病害后，很难进行修复。目前一般釆用翻挖的修复方式，即全部挖除面层和基层，对路基进行处治修复后再新建路面。这种修复方式不仅工程量大、维修费用高，而且修复时间长、对交通影响显著，而另一种方案是对路基和基层采用改性地聚合物注浆处理，这种方法的基本原理是利用注浆设备，在压力作用下将拌合好的浆液(地聚合物)压入路基或基层，通过压密、渗透、扩散及劈裂作用，将改性地聚合物浆液压入基层和路基中，排出其中的空气或水，填充并粘结基层的脱空、松散部位，挤密路基土，同时与土体发生化学反应生成网络状结石体，形成具有强度高、密实高、水稳定性好的道路结构，从而提高基层和路基回弹模量、改善道路的整体刚度和水稳定性、提升路面结构的综合承载能力和抗变形能力。
但是如何确定道路注浆压力成为一个新的难题，注浆压力过小，则浆液的扩散能力弱，修复效果差，注浆压力过大则会破坏道路结构和地基，因此如何确定道路注浆容许压力，从而在注浆修复道路时尽可能增强浆液的扩散能力，从而更好地填充并粘结基层的脱空、松散部位，挤密路基土，挤出更多空气或水分以及提高结石体强度便成为如何提高道路修复效果的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种道路注浆激光监控仪及道路注浆容许压力测量方法。
为了实现上述发明目的，本发明一种道路注浆激光监控仪及道路注浆容许压力测量方法采用的如下技术方案：
一种道路注浆激光监控仪，包括固定装置、激光位移传感器和控制器，所述激光位移传感器通过所述固定装置悬浮于待测路面上方并测量道路表面的位移，所述激光位移传感器与所述控制器电连接并将测得的信息传递给所述控制器。控制器接收激光位移传感器测得道路表面的位移信息并处理，若短时间内位移变化过大则判断道路结构发生破坏，相比于采用水准仪或激光抄平仪等其它测量仪器，利用激光位移传感器可以得到道路抬升的连续数据或图形，从而进行道路抬升的趋势分析，准确判断道路结构是否破坏，另外激光位移传感器的数据可存贮、可进行分析，更适合夜间或准备较为仓促的道路抢险情况。
进一步地，还包括报警器和显示器，所述报警器和所述显示器与所述控制器电连接。控制器接收激光位移传感器的信息，经处理后以曲线图形式显示在显示屏上，比传统数字显示更直观地看出道路位移情况，若控制器判断道路结构发生破坏则控制报警器报警。
进一步地，所述固定装置包括支架和工作臂，所述支架下端设置有底座，所述工作臂一端与支架上端连接，另一端垂直于支架向外延伸，所述激光位移传感器设置于工作臂上。通过支架和工作臂固定激光位移传感器的位置。
进一步地，所述工作臂下方设置有配套的滑轨和滑块，所述激光位移传感器与所述滑块固定连接，所述滑块上设置有紧定螺钉，所述紧定螺钉用以限制所述滑块和所述滑轨的相对位移。激光位移传感器通过滑块与滑轨的配合滑动连接于工作臂，同时可以通过紧定螺钉固定于工作臂，从而方便调整激光位移传感器的位置来监控道路表面。
进一步地，所述工作臂可拆卸连接于所述支架。工作臂可与支架分离，方便运输与存储。
一种道路注浆容许压力测量方法，包括上述道路注浆激光监控仪和注浆设备，所述注浆设备的注浆口设置有液压传感器，所述激光位移传感器、所述液压传感器均与所述控制器电连接，还包括以下步骤：
S1：准备：查明道路基本信息，设计注浆孔位置以及激光位移传感器监测位置，所述基本信息包括地质状况、设计路面结构、施工质量状况；
S2：钻孔：按设计注浆孔位置在该道路上钻出注浆孔并在注浆孔内布设注浆管；
S3：监测：按设计激光位移传感器监测位置布设激光位移传感器，激光位移传感器时刻监测该道路路面的位移并将位移信息L实时传递给控制器；
S4：注浆：通过注浆设备往注浆孔内注浆，注浆压力随时间推移逐步提高，液压传感器监测注浆压力并将测得的压力信息P传递给控制器，控制器接收激光位移传感器、液压传感器实时传递的位移信息L、压力信息P并进行处理，按设定的时间间隔Δt对比前后接收到的位移信息Ln及Ln+1，若Ln+1－Ln的值大于设定值A，则记录Ln，同时与Ln同一时刻接收到的压力信息Pn即为该道路注浆容许压力，执行S5；
S5：停浆：停止注浆，移除注浆设备；
S6：数据处理:根据测得的该道路注浆容许压力Pn，确定该道路修复加固工作的注浆压力，同时结合该道路基本信息记录该地域、地质、道路结构下的道路注浆容许压力以作后续分析数据库，为后续在类似对应道路上的修复加固工作起指导作用。
进一步地，结合该道路基本信息重新设计不同的注浆孔位置以及激光位移传感器监测位置，重复步骤S2～S5，测得多个注浆容许压力Pn，综合多个注浆容许压力Pn分析，确定该道路修复加固工作的注浆压力。
当Ln+1－Ln的值大于设定值A时代表路面抬升明显，也就是表明道路结构发生破坏(超过地层的自重和强度)或路基、基层层间、孔隙尺寸扩大或胀大，因此在与Ln相同的时间点对应记录的压力值Pn即为注浆容许压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1，激光位移传感器检测道路表面的位移并由控制器处理后以曲线图显示在显示屏上，比传统认为观测更敏锐更直观，同时位移数据在控制器中记录方便后续调用；2，针对不同地域不同地质不同结构的道路，通过上述方法均能测得其道路注浆容许压力，按道路注浆容许压力注浆可以尽可能增强浆液的扩散能力，从而更好地填充并粘结基层的脱空、松散部位，挤密路基土，挤出更多空气或水分以及提高结石体强度，从而大幅度提升道路注浆加固质量；3，收集不同地域不同地质不同结构的道路信息以及分别对应的道路注浆容许压力，为后续在类似对应道路上的修复加固工作起指导作用，在针对新路段的道路施工时，节约道路注浆容许压力的测量时间以及成本。
附图说明
图1为本发明一种道路注浆激光监控仪的结构示意图；
图2为道路表面位移随时间变化的折线图。
其中，1支架，11底座，2工作臂，21滑轨，22滑块，221紧定螺钉，3激光位移传感器，4待测道路，5注浆孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本发明描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1所示，一种道路注浆激光监控仪，包括包括支架1、工作臂2、激光位移传感器3和控制器，支架下端固定有底座11，工作臂一端与支架上端螺栓连接，另一端垂直于支架向外延伸，工作臂上开设有滑轨21，滑轨上安装有滑块22，激光位移传感器与滑块固定连接，滑块与工作臂接触的部分开设有螺栓孔，螺栓孔内有紧定螺钉221，紧定螺钉用以限制滑块和滑轨的相对位移，激光位移传感器通过工作臂悬浮于待测道路4上方并测量注浆孔5附件道路表面的位移，激光位移传感器与控制器电连接并将测得的信息传递给控制器。
该种道路注浆激光监控仪还包括报警器和显示器，报警器和显示器与控制器电连接并受控制器控制，控制器接收激光位移传感器的信息，经处理后以曲线图形式显示在显示屏上，比传统数字显示更直观地看出道路位移情况，若控制器判断道路结构发生破坏则控制报警器报警。
本实施例中，控制器采用KV-3000型PLC控制器。
一种道路注浆容许压力测量方法，包括激光位移传感器和注浆设备，激光位移传感器监测与路面的位移，注浆设备的注浆口设置有液压传感器，激光位移传感器、液压传感器均与控制器电连接，还包括以下步骤：
S1：准备：查明道路基本信息，设计注浆孔位置以及激光位移传感器监测位置，基本信息包括地质状况、设计路面结构、施工质量状况；
S2：钻孔：按设计注浆孔位置在该道路上钻出注浆孔将注浆管插入注浆孔，当采用振动沉管法或液压沉管法时，注浆管应采用钢管，注浆管前端宜采用活络锥形头；
S3：监测：按设计激光位移传感器监测位置布设激光位移传感器，并将激光位移传感器初始数据设置为0，激光位移传感器时刻监测该道路路面的位移并将位移信息L实时传递给控制器；
S4：注浆：通过注浆设备往注浆孔内注浆，注浆压力随时间推移逐步提高，液压传感器监测注浆压力并将测得的压力信息P传递给控制器，控制器接收激光位移传感器、液压传感器实时传递的位移信息L、压力信息P并进行处理形成如图2所示的折线图，同时控制器按设定的时间间隔Δt对比前后接收到的位移信息Ln及Ln+1，若Ln+1－Ln的值大于设定值A，则记录Ln，同时与Ln同一时刻接收到的压力信息Pn即为该道路注浆容许压力，执行S5；
S5：停浆：停止注浆，移除注浆设备；
S6：数据处理:根据测得的该道路注浆容许压力Pn，确定该道路修复加固工作的注浆压力，同时结合该道路基本信息记录该地域、地质、道路结构下的道路注浆容许压力以作后续分析。
结合该道路基本信息重新设计不同的注浆孔位置以及激光位移传感器监测位置，重复步骤S2～S5，测得多个注浆容许压力Pn，综合多个注浆容许压力Pn分析，确定该道路修复加固工作的注浆压力。
当Ln+1－Ln的值大于设定值A时代表路面抬升明显，也就是表明道路结构发生破坏(超过地层的自重和强度)或路基、基层层间、孔隙尺寸扩大或胀大，因此在与Ln相同的时间点对应记录的压力值Pn即为注浆容许压力，设定值A可由施工经验确定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种道路注浆激光监控仪，其特征在于：包括固定装置、激光位移传感器和控制器，所述激光位移传感器通过所述固定装置悬浮于待测路面上方并测量道路表面的位移，所述激光位移传感器与所述控制器电连接并将测得的信息传递给所述控制器。
2.根据权利要求1所述的一种道路注浆激光监控仪，其特征在于：还包括报警器和显示器，所述报警器和所述显示器与所述控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的一种道路注浆激光监控仪，其特征在于：所述固定装置包括支架和工作臂，所述支架下端设置有底座，所述工作臂一端与所示支架上端连接，另一端垂直于所示支架向外延伸，所述激光位移传感器设置于所示工作臂上。
4.根据权利要求3所述的一种道路注浆激光监控仪，其特征在于：所述工作臂下方设置有配套的滑轨和滑块，所述激光位移传感器与所述滑块固定连接，所述滑块上设置有紧定螺钉，所述紧定螺钉用以限制所述滑块和所述滑轨的相对位移。
5.根据权利要求3所述的一种道路注浆激光监控仪，其特征在于：所述工作臂可拆卸连接于所述支架。
6.一种道路注浆容许压力测量方法，其特征在于：包括如权力要求1-5任一所述的道路注浆激光监控仪和注浆设备，所述注浆设备的注浆口设置有液压传感器，所述激光位移传感器、所述液压传感器均与所述控制器电连接，还包括以下步骤：
S1：准备：查明道路基本信息，设计注浆孔位置以及激光位移传感器监测位置；
S2：钻孔：按设计注浆孔位置在该道路上钻出注浆孔并在注浆孔内布设注浆管；
S3：监测：按设计激光位移传感器监测位置布设激光位移传感器，激光位移传感器时刻监测与该道路路面的位移并将位移信息L实时传递给控制器；
S4：注浆：通过注浆设备往注浆孔内注浆，注浆压力随时间推移逐步提高，液压传感器监测注浆压力并将测得的压力信息P传递给控制器，控制器接收激光位移传感器、液压传感器实时传递的位移信息L、压力信息P并进行处理，按设定的时间间隔Δt对比前后接收到的位移信息Ln及Ln+1，若Ln+1－Ln的值大于设定值A，则记录Ln，同时与Ln同一时刻接收到的压力信息Pn即为该道路注浆容许压力，执行S5；
S5：停浆。
7.根据权利要求6所述的一种道路注浆容许压力测量方法，其特征在于：所示步骤S5之后还包括：
步骤S6：数据处理:根据测得的该道路注浆容许压力Pn，确定该道路修复加固工作的注浆压力。
8.根据权利要求7所述的一种道路注浆容许压力测量方法，其特征在于：所述步骤S6中还包括：结合该道路基本信息记录该地域、地质、道路结构下的道路注浆容许压力以作后续分析数据库。
9.根据权利要求6所述的一种道路注浆容许压力测量方法，其特征在于：结合该道路基本信息重新设计不同的注浆孔位置以及激光位移传感器监测位置，重复步骤S2～S5，测得多个注浆容许压力Pn，综合多个注浆容许压力Pn分析，确定该道路修复加固工作的注浆压力。
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