CN110346242B - 一种灌砂法压实度检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种灌砂法压实度检测系统，属于道路压实度检测技术领域，包括灌砂筒、底座、集土盒以及两端开口的护筒，集土盒的中部开设有圆孔，底座上用于切割地面的切割组件，底座上设置有用于驱使切割组件作圆周运动的驱动组件；底座上沿竖直方向滑动设置有移动座，底座上设有驱动源；移动座上设置有用于挖孔的挖土组件。通过切割组件将地基切割出一个圆柱形的切割缝；然后将护筒压入切割缝内，移动底座位置，使挖土组件正对护筒，然后通过挖土组件将护筒内的土体挖出；有效地提高挖土效率，同时，护筒将切割缝周围的土体分隔开，防止挖土组件将周围的土体挖出，造成多挖和超挖，提高测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及道路压实度检测技术领域，特别涉及一种灌砂法压实度检测系统及其检测方法。
背景技术
公路、铁路和机场等基层及面层的填筑压实都需要进行压实度的检测，在现有的检测方法中，灌砂法使用最为广泛。基于对压实度质量的严格控制以确保工程质量，现行规范对压实度检测的频次要求较高。
工程实践中压实度检测往往是试验检测人员劳动强度很大的一个项目，路基施工的高峰季节需要大批的试验人员驻现场进行检测，现场人工挖孔、灌砂、回收砂、烧含水率等一系列工作比较繁琐，通常两人配合完成一个孔的全部检测直至最后得到测点的压实度至少需要1个小时。为满足检测频次要求，检测数据作假的现象经常性出现。这对土方填筑质量的控制是十分不利的，因检测不到位导致填筑压实不合格的工程通过验收，后续将导致工程运营期间沉淀、开裂等一系列问题，严重缩短工程的实际使用寿命，造成不利的社会影响。且随着我国工程建设对质量问题的高度重视、对施工过程规范化的要求，现阶段落后的现场人工检测手段已经远远不能满足需求。
而这其中人工挖孔耗费的时间最长，因被夯实后的路基土层的密实性较大，挖孔时费时费力，效率很低。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种灌砂法压实度检测系统，具有提高挖孔效率的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种灌砂法压实度检测系统，包括灌砂筒、底座、集土盒以及两端开口的护筒，所述集土盒的中部开设有圆孔，所述底座上用于切割地面的切割组件，所述底座上设置有用于驱使切割组件作圆周运动的驱动组件；所述底座上沿竖直方向滑动设置有移动座，所述底座上设有驱使移动座沿竖直方向运动的驱动源；所述移动座上设置有用于挖孔的挖土组件。
实施上述技术方案，检测时，将集土盒放置在取样点处，通过切割组件切割土体，并通过驱动组件驱动切割组件绕圆孔作圆周运动，以将地基切割出一个圆柱形的切割缝；然后将护筒压入切割缝内，移动底座位置，使挖土组件正对护筒，然后通过挖土组件将护筒内的土体挖出；有效地提高挖土效率，同时，护筒将切割缝周围的土体分隔开，防止挖土组件将周围的土体挖出，造成多挖和超挖，提高测量的准确性。
本发明进一步设置为：所述驱动组件包括转动臂和驱动电机，所述驱动电机竖直固定设置于底座上，所述转动臂固定设置于驱动电机的输出轴上，且转动臂水平设置。
实施上述技术方案，工作时，启动驱动电机，驱动电机驱动转动臂旋转，转动臂带动切割组件作圆周运动，操作简单。
本发明进一步设置为：所述切割组件包括固定片、切割齿、链条、链轮和切割电机，所述固定片竖直固定设置于转动臂上，所述固定片的两端均转动设置有链轮，所述链条绕设于链轮上，所述切割齿固定设置于链条上，所述切割电机固定设置于固定片上，切割电机的输出轴与链轮同轴固定连接。
实施上述技术方案，启动切割电机，带动链轮转动，链轮带动链条转动，进而带动切割齿旋转，从而将土体切割出切割缝，以便于护筒插入。
本发明进一步设置为：所述挖土组件包括转轴、螺旋叶片和旋转电机，所述转轴竖直转动设置于移动座的底壁上，所述螺旋叶片固定设置于转轴上，且螺旋叶片远离移动座的一端设置有尖端部。
实施上述技术方案，挖土时，旋转电机带动转轴转动，进而带动螺旋叶片旋转，实现将土体挖出的目的，提高挖土效率；而尖端部便于螺旋叶片插入土体内。
本发明进一步设置为：所述底座上固定设置有立柱，所述移动座上固定设置有滑动套设于立柱上的套环，所述驱动源为气压缸，所述气压缸的活塞杆与移动座固定连接。
实施上述技术方案，在挖土的过程中，通过气压缸驱动移动座向下匀速运动，以将护筒深处的土体挖出，而套环与立柱配合，起到移动座导向的作用，便于移动座沿竖直方向运动。
本发明进一步设置为：所述护筒的底部设置有倾斜的导向面。
实施上述技术方案，导向面的设置，便于护筒插入切割缝内。
本发明进一步设置为：所述导向面设置于护筒的内壁上。
实施上述技术方案，而将导向面设置在护筒的内壁上，使得护筒的外壁为竖直的面，使得护筒取出后，挖出的基孔的孔壁基本保持规则的圆柱形，防止基孔孔壁的土体内陷，提高检测质量。
本发明的另一目的在于提供一种灌砂法压实度检测方法，具有提高检测精度的优点。
一种灌砂法压实度检测方法，包括以下步骤：
S1、选取取样地点，并划线标记，将集土盒放置在标记处；
S2、通过驱动组件驱动切割组件绕集土盒的圆孔运动，使得切割组件将地基切割出一个圆柱形的切割缝，且切割缝的深度至每一压实层的底部；
S3、将护筒插入切割缝内，插入困难时，可用铁锤敲击护筒的顶壁，直到护筒插入深度与切割缝的深度相等；
S4、打坑取土，通过挖土组件将护筒内的土体挖出至集土盒内，形成圆柱形的基孔；
S5、取出护筒，将基孔底部的土体清扫至集土盒内；
S6、将集土盒内的石头分拣出来，并放入基孔内；
S7、将集土盒内剩余的土体称重，并记录；
S8、通过灌砂筒向基孔内灌砂，且在基孔内灌砂前称灌砂筒加砂的重量，待基孔内灌满砂后，再次称量灌砂筒和剩余砂的重量，结合S7中土体的重量计算得到土体的密度；
S9、待完成含水率测试后，称量烘干后的土体的重量，并计算得到土体的含水率，然后结合S8中得到的土体密度计算得到路面测试点的压实度值。
实施上述技术方案，通过挖土组件代替人工挖土，提高效率；通过设置护筒，将土体分隔开，防止超挖，提高检测精度。
本发明进一步设置为：在S5中，使用毛刷将基孔孔壁的土体清扫干净。
实施上述技术方案，通过毛刷将基孔孔壁的浮土清扫干净，提高检测精度。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
一、检测时，通过切割组件将地基切割出一个圆柱形的切割缝；然后将护筒压入切割缝内，移动底座位置，使挖土组件正对护筒，然后通过挖土组件将护筒内的土体挖出；有效地提高挖土效率；
二、挖土时，旋转电机带动转轴转动，进而带动螺旋叶片旋转，实现将土体挖出的目的，提高挖土效率；而尖端部便于螺旋叶片插入土体内；
三、将导向面设置在护筒的内壁上，使得护筒的外壁为竖直的面，使得护筒取出后，挖出的基孔的孔壁基本保持规则的圆柱形，防止基孔孔壁的土体内陷，提高检测质量。
附图说明
图1是本发明灌砂筒和集土盒的结构示意图；
图2是本发明整体的结构示意图；
图3是图2中的A部放大图；
图4是本发明护筒的剖视图。
附图标记：1、灌砂筒；2、底座；21、移动座；22、立柱；221、套环；222、气压缸；23、立杆；231、滑动臂；232、驱动气缸；3、集土盒；31、圆孔；4、护筒；41、导向面；5、切割组件；51、固定片；52、切割齿；521、过土槽；53、链条；54、链轮；55、切割电机；6、驱动组件；61、转动臂；611、固定臂；6111、安装孔；6112、固定螺栓；612、活动臂；6121、螺纹孔；62、驱动电机；71、转轴；72、螺旋叶片；721、尖端部；73、旋转电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，一种灌砂法压实度检测系统，包括灌砂筒1、底座2、集土盒3以及两端开口的护筒4，集土盒3的中部开设有圆孔31，圆孔31直径与护筒4的外径相等。
如图2、3所示，底座2上用于切割地面的切割组件5，切割组件5包括固定片51、切割齿52、链条53、链轮54和切割电机55，固定片51竖直固定设置于转动臂61上，固定片51的底部侧壁设有倒圆角；固定片51的两端均转动设置有链轮54，链条53绕设于链轮54上，切割齿52固定设置于链条53上，切割电机55固定设置于固定片51上，切割电机55的输出轴与最上端的链轮54同轴固定连接。
其中，如图2、3所示，切割齿52整体呈立方体结构，切割齿52远离链条53的一端的侧壁开设有过土槽521，且切割齿52的四个侧壁均开设有过土槽521，四个过土槽521连通，过土槽521呈V形或梯形，且过土槽521的较小端靠近链条53，使得切割齿52远离链条53的一端形成四个尖端。切割土体时，土体可从过土槽521通过，减小切割的阻力，提高切割效率。
如图2、3所示，底座2上设置有用于驱使切割组件5作圆周运动的驱动组件6，驱动组件6包括转动臂61和驱动电机62。底座2上竖直固定设置有立杆23，立杆23上滑动设置有滑动臂231，立杆23上平行固定设置有驱动气缸232，驱动气缸232的活塞杆与滑动臂231固定连接。驱动电机62固定设置在滑动臂231远离立杆23的一端，且驱动电机62的输出轴竖直穿过滑动臂231；转动臂61固定设置在驱动电机62的输出轴上，且转动臂61水平设置。
其中，如图2、3所示，转动臂61包括固定臂611和滑动穿设于固定臂611内的活动臂612，活动臂612的侧壁开设有螺纹孔6121，固定臂611的侧壁开设有安装孔6111，安装孔6111内穿设有固定螺栓6112，固定螺栓6112穿过安装孔6111与螺纹孔6121螺纹连接；螺纹孔6121沿活动臂612的长度方向均匀分布多个。固定臂611与驱动电机62的输出轴固定连接，活动臂612与固定片51固定连接，固定片51垂直于活动臂612。
如图2所示，底座2上沿竖直方向滑动设置有移动座21，底座2上固定设置有立柱22，移动座21上固定设置有滑动套设于立柱22上的套环221。底座2上设有驱使移动座21沿竖直方向运动的驱动源，驱动源为气压缸222，气压缸222的活塞杆与移动座21固定连接。
如图2所示，移动座21上设置有用于挖孔的挖土组件，挖土组件包括转轴71、螺旋叶片72和旋转电机73，转轴71竖直转动设置于移动座21的底壁上，螺旋叶片72固定设置于转轴71上，且螺旋叶片72远离移动座21的一端设置有尖端部721。挖土时，旋转电机73带动转轴71转动，进而带动螺旋叶片72旋转，实现将土体挖出的目的，提高挖土效率；而尖端部721便于螺旋叶片72插入土体内。
另外，如图2、4所示，述护筒4的底部设置有倾斜的导向面41，导向面41设置于护筒4的内壁上。导向面41的设置，便于护筒4插入切割缝内，而将导向面41设置在护筒4的内壁上，使得护筒4的外壁为竖直的面，使得护筒4取出后，挖出的基孔的孔壁基本保持规则的圆柱形，防止基孔孔壁的土体内陷，提高检测质量。
具体工作过程：检测时，将集土盒3放置在取样点处，将底座2移动到合适位置，切割施工时，先使驱动气缸232驱动滑动臂231向下运动，直到切割组件5的最低端与地面接触；然后启动切割电机55，切割电机55带动链轮54转动，链轮54带动链条53转动，进而带动切割齿52旋转，以对土体进行切割。
然后继续使驱动气缸232带动滑动臂231向下运动，以使切割组件5向下切割土体，而此次下降的深度为需要挖孔取样的深度；最后再启动驱动电机62，驱动电机62驱动转动臂61旋转，转动臂61带动切割组件5作圆周运动，以将土体切割出一个圆柱形的切割缝，以便于护筒4插入。
将护筒4压入切割缝内，再次移动底座2位置，使挖土组件正对护筒4，然后启动旋转电机73，带动转轴71转动，进而带动螺旋叶片72旋转，以将护筒4内的土体挖出，且挖出的土体在集土盒3内堆积；有效地提高挖土效率。同时，护筒4将切割缝周围的土体分隔开，防止挖土组件将周围的土体挖出，造成多挖和超挖，提高测量的准确性。
实施例二：
一种灌砂法压实度检测方法，包括以下步骤：
S1、选取取样地点，并划线标记，将集土盒3放置在标记处；
S2、通过驱动组件6驱动切割组件5绕集土盒3的圆孔31运动，使得切割组件5将地基切割出一个圆柱形的切割缝，且切割缝的深度至每一压实层的底部；
S3、将护筒4插入切割缝内，插入困难时，可用铁锤敲击护筒4的顶壁，直到护筒4插入深度与切割缝的深度相等；
S4、打坑取土，通过挖土组件将护筒4内的土体挖出至集土盒3内，形成圆柱形的基孔；
S5、取出护筒4，将基孔底部的土体清扫至集土盒3内，使用毛刷将基孔孔壁的土体清扫干净；
S6、将集土盒3内的石头分拣出来，并放入基孔内；
S7、将集土盒3内剩余的土体称重，并记录；
S8、通过灌砂筒1向基孔内灌砂，且在基孔内灌砂前称灌砂筒1加砂的重量，待基孔内灌满砂后，再次称量灌砂筒1和剩余砂的重量，结合S7中土体的重量计算得到土体的密度；
S9、待完成含水率测试后，称量烘干后的土体的重量，并计算得到土体的含水率，然后结合S8中得到的土体密度计算得到路面测试点的压实度值。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种灌砂法压实度检测系统，其特征在于：包括灌砂筒(1)、底座(2)、集土盒(3)以及两端开口的护筒(4)，所述集土盒(3)的中部开设有圆孔(31)，所述底座(2)上用于切割地面的切割组件(5)，所述底座(2)上设置有用于驱使切割组件(5)作圆周运动的驱动组件(6)；所述底座(2)上沿竖直方向滑动设置有移动座(21)，所述底座(2)上设有驱使移动座(21)沿竖直方向运动的驱动源；所述移动座(21)上设置有用于挖孔的挖土组件；
所述驱动组件(6)包括转动臂(61)和驱动电机(62)，所述驱动电机(62)竖直固定设置于底座(2)上，所述转动臂(61)固定设置于驱动电机(62)的输出轴上，且转动臂(61)水平设置；
所述切割组件(5)包括固定片(51)、切割齿(52)、链条(53)、链轮(54)和切割电机(55)，所述固定片(51)竖直固定设置于转动臂(61)上，所述固定片(51)的两端均转动设置有链轮(54)，所述链条(53)绕设于链轮(54)上，所述切割齿(52)固定设置于链条(53)上，所述切割电机(55)固定设置于固定片(51)上，切割电机(55)的输出轴与链轮(54)同轴固定连接；转动臂（61）包括固定臂（611）和滑动穿设于固定臂（611）内的活动臂（612），活动臂（612）的侧壁开设有螺纹孔（6121），固定臂（611）的侧壁开设有安装孔（6111），安装孔（6111）内穿设有固定螺栓（6112），固定螺栓（6112）穿过安装孔（6111）与螺纹孔（6121）螺纹连接；螺纹孔（6121）沿活动臂（612）的长度方向均匀分布多个；固定臂（611）与驱动电机（62）的输出轴固定连接，活动臂（612）与固定片（51）固定连接，固定片（51）垂直于活动臂（612）。
2.根据权利要求1所述的一种灌砂法压实度检测系统，其特征在于：所述挖土组件包括转轴(71)、螺旋叶片(72)和旋转电机(73)，所述转轴(71)竖直转动设置于移动座(21)的底壁上，所述螺旋叶片(72)固定设置于转轴(71)上，且螺旋叶片(72)远离移动座(21)的一端设置有尖端部(721)。
3.根据权利要求2所述的一种灌砂法压实度检测系统，其特征在于：所述底座(2)上固定设置有立柱(22)，所述移动座(21)上固定设置有滑动套设于立柱(22)上的套环(221)，所述驱动源为气压缸(222)，所述气压缸(222)的活塞杆与移动座(21)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种灌砂法压实度检测系统，其特征在于：所述护筒(4)的底部设置有倾斜的导向面(41)。
5.根据权利要求4所述的一种灌砂法压实度检测系统，其特征在于：所述导向面(41)设置于护筒(4)的内壁上。
6.一种灌砂法压实度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、选取取样地点，并划线标记，将集土盒(3)放置在标记处；
S2、通过驱动组件(6)驱动切割组件(5)绕集土盒(3)的圆孔(31)运动，使得切割组件(5)将地基切割出一个圆柱形的切割缝，且切割缝的深度至每一压实层的底部；
S3、将护筒(4)插入切割缝内，插入困难时，可用铁锤敲击护筒(4)的顶壁，直到护筒(4)插入深度与切割缝的深度相等；
S4、打坑取土，通过挖土组件将护筒(4)内的土体挖出至集土盒(3)内，形成圆柱形的基孔；
S5、取出护筒(4)，将基孔底部的土体清扫至集土盒(3)内；
S6、将集土盒(3)内的石头分拣出来，并放入基孔内；
S7、将集土盒(3)内剩余的土体称重，并记录；
S8、通过灌砂筒(1)向基孔内灌砂，且在基孔内灌砂前称灌砂筒(1)加砂的重量，待基孔内灌满砂后，再次称量灌砂筒(1)和剩余砂的重量，结合S7中土体的重量计算得到土体的密度；
S9、待完成含水率测试后，称量烘干后的土体的重量，并计算得到土体的含水率，然后结合S8中得到的土体密度计算得到路面测试点的压实度值。
7.根据权利要求6所述的一种灌砂法压实度检测方法，其特征在于：在S5中，使用毛刷将基孔孔壁的土体清扫干净。
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