CN113652916A

CN113652916A - 一种道路路基的局部加强结构及施工工艺

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Publication number: CN113652916A
Application number: CN202111140248.4A
Authority: CN
Inventors: 吴海涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2021-11-16

Abstract

本发明公开了一种道路路基的局部加强结构及实施工艺，包括机械模块、检测模块；所述机械模块包括壳体，所述壳体的底部对称设有两个转轮，两个所述转轮均连接有转轴，转轮通过转轴与壳体转动连接，所述转轴的一端连接有第一斜齿轮，所述第一斜齿轮啮合连接有第二斜齿轮，所述第二斜齿轮的中心位置贯穿设有传动杆，所述传动杆的上方连接有驱动机构，所述传动杆的下端与壳体转动连接；通过设置机械模块对路基能够进行局部压实处理，操作灵活，针对局部的路基进行压实和维护处理，施工效率高。

Description

一种道路路基的局部加强结构及施工工艺

技术领域

本发明属于路桥建设技术领域，尤其涉及一种道路路基的局部加强结构及施工工艺。

背景技术

公路作为特殊使用产品，受地质、水文、气候、环境影响较大，其次是呈带状结构，跨越空间大、管理难度高，受各种主管隐私影响较大；而路基似乎公路的基础，时保证公路建设的关键，然而由于承受载荷和自然因素的作用，导致路基形状变形，造成塌方。脱空、沉陷等病害，因此做好路基加固、安全监测工作，将公路病害产生的可能性降到最低，减小影响。

传统的路基加固一般使用大型的器械压实，或者进行灌浆对毁坏的路基进行加固，生产成本高，并且施工过程复杂，难以针对小面积的毁坏路基进行施工；传统的路及检测方法，一把是定点采样，在对采样进行实验分析，获得路及强度、厚度等参数信息，此种方法局限大，随机性高，对于小范围内的路基毁坏很难检测出来，缺乏代表性，尤其是对于路基脱空出，无法取得样品，而无法进行检测，路及检测效果不理想。

中国专利申请号202021785608.7公开了一种公路路基检测装置，包括底座，所述底座的顶端设有箱体一，所述箱体一的顶端设有液压缸一，所述液压缸一的底端设有延伸至所述箱体一内的活塞杆一，所述活塞杆一的上套设有固定块，所述固定块的两侧均设有连接杆一，所述箱体一内的两侧设有滑槽一。有益效果为：本公路路基检测装置的钻杆为垂直状态，在测量路基深度时精度较准，且在箱体一的一侧设置刻度线，更加方便并精确的检测路基深度；本公路路基检测装置设置了对称设置的升降压力机构，在压板一内设置了压力传感器。上述技术方案在进行检测时，需要对路基进行钻孔，不仅伤害路基，而且还需要对钻孔进行回填，检测效率低，检测耗时长。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种道路路基的局部加强结构及施工工艺，通过设置机械模块对路基能够进行局部压实处理，操作灵活，针对局部的路基进行压实和维护处理，施工效率高；同时结合探地雷达技术获取电磁波回波的电平图，并且结合边缘检测技术，提升电平图的精确性，之后根据电平图进行边缘转换精确得出路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况，提高检测效率，不损伤路面，对路面进行全面检测，有助于及时发现问题、治理问题。

本发明提供如下技术方案：

一种道路路基的局部加强结构，包括机械模块、检测模块；所述机械模块包括壳体，所述壳体的底部对称设有两个转轮，两个所述转轮均连接有转轴，转轮通过转轴与壳体转动连接，所述转轴的一端连接有第一斜齿轮，所述第一斜齿轮啮合连接有第二斜齿轮，所述第二斜齿轮的中心位置贯穿设有传动杆，所述传动杆的上方连接有驱动机构，所述传动杆的下端与壳体转动连接；

所述检测模块包括检测主机，探地雷达，探地雷达的发送端向路基发送电磁波，接收端在接收到地面回波之后，传输至检测主机，检测主机对电磁波回波信号进行整形和放大处理，之后将处理的信号传输至上位机，上位机将处理过的信号进行编码回放处理，并且以电平图的方式显示，对路基反射回来的电磁波回波电平图进行边缘变换分析，判断路基的压实情况。

优选的，所述传动杆连接的驱动机构包括第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮和第二凸轮之间连接有曲轴，所述第一凸轮和第二凸轮远离曲轴的一侧均连接有联轴器，所述联轴器另一端连接有转动杆，所述转动杆通过设置的轴承与壳体转动连接。

优选的，所述转动杆上设有第三斜齿轮，第三斜齿轮啮合连接有第四斜齿轮，所述第四斜齿轮与传动杆连接，所述传动杆带动第四斜齿轮转动，第四斜齿轮带动第三斜齿轮转动，第三斜齿轮带动转动杆和第一凸轮、第二凸轮转动。

优选的，所述曲轴上设有转块，转块与曲轴转动连接，转块的外侧壁连接有压杆，所述压杆的另一端设有压头。

优选的，所述压头顶部连接有套管，所述套管另一端内部设有压杆，所述压杆与套管间隙滑动连接；所述压杆的端部连接有弹簧，所述弹簧的另一端与压头连接。

优选的，所述检测模块的检测步骤包括，第一步，检测主机读取探地雷达的电磁波回波数据；第二步，对返回的电磁波回波进行数据处理和数据转换消除噪音影响；第三步，上位机编码处理之后得到电平图，对其进行边缘检测处理；第四步，通过对电平图进行边缘变换处理得出路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况。

优选的，上位机将处理过的信号进行编码回放处理得到伪彩色电平图、波形堆积图、灰度电平图。

优选的，第三步中的对于的到的伪彩色电平图、波形堆积图、灰度电平图进行边缘检测的步骤包括：a,上位机获取伪彩色电平图、波形堆积图、灰度电平图的数据信息；b，对获取的图片通过滤波器平滑噪声；c，之后对图像进行一阶偏导有限差分，在计算其局部区域的梯度幅值和方向，进行非极大值抑制；d，在上位机的数据库中新建两个图像的缓冲区域，用于存储目标图像的副本，设置其大小与原图像相同，将原图像的副本分别初始化到两个区域内；e，分别提取两个图像的边缘信息，得到图像1 和图像2；f，以图像2 为基础，通过与图像1中的对比和考察，把有效细节信息补充到图2中，得到连续的图像信息。在步骤d、e中，目标图像进行非极大值抑制之后，采用两个阈值的方法继续处理，两个阈值分别为t1和t2，t1和t2满足t1= 0.4t2；先使用t1处理图像，便利图像中的各点梯度值，与t1比较，若比t1小，则灰度设为0，遍历处理之后的图像为图1；之后使用t2进行相同处理，遍历处理之后的图像为图2。

步骤f中，图1图2对比时，扫描图2中像素点，扫描到第一个灰度值非0的像素时，记为点p，以该点作为起始点继续扫描该点上连接的轮廓线，到终点时，记为点q；将图1和图2位置进行比较，找出点q在图像2中对应的点s，然后在图像1中对应的8个邻域像素有点进行考察，斌把灰度值不是0 的点添加到图2中的对应位置，标记为点m；在以m点为起始点重复以上步骤，直到图1和图2中都不能继续，停止；将得到的边缘线进行标记，寻找另一条连接的轮廓线，按照上述步骤操作，直到图2中所有轮廓线都完成连接，得出精确的伪彩色电平图、波形堆积图和灰度电平图；使其图像具有较好的边缘连续性，更好的判断路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况，提升检测精确性。

优选的，一种道路路基的局部加强结构的施工工艺：在进行压实的过程中，对于检测出路基有脱空或者压实度、厚度不满足要求的情况，推动壳体，通过转动的转动，带动第一斜齿轮和第二斜齿轮转动，同时通过传动杆带动第三斜齿轮和第四斜齿轮转动，第三斜齿轮在转动时，通过联轴器带动第一凸轮和第二凸轮转动，进一步曲轴跟着发生转动，曲轴带动压杆和压块做循环往复运动，并且两个转轮时独立转动的，据能够单独带动传动杆和曲轴转动，使压杆和压块做往复运动，依靠压头的重力和压杆的压力对路基进行压实，体积小，操作方便，能够针对路基局部问题有效快速进行压实，提高效率。

优选的，在压杆和压头之间设置弹簧，增加压杆与压头之间的缓冲，防止向下的冲击力过大，压头反弹，造成设备损坏，弹簧的回弹力F与其节距t、长度L螺距D之间满足以下关系：F＝kD·(L/t)²；k为弹性系数，取值范围为20%-85%；F单位N/m；t、L单位为cm。为了保证压实效果，防止压力过大造成压头损坏，压力过小，路基压实度不达标，压头对路基的压力F1满足：F1=λ·mg+ kD·(L/t)²；λ为调节系数，取值范围为0.69-3.622。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明一种道路路基的局部加强结构及施工工艺，通过设置机械模块对路基能够进行局部压实处理，操作灵活，针对局部的路基进行压实和维护处理，施工效率高。

（2）本发明一种道路路基的局部加强结构及施工工艺，结合探地雷达技术获取电磁波回波的电平图，并且结合边缘检测技术，提升电平图的精确性，之后根据电平图进行边缘转换精确得出路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况，提高检测效率，不损伤路面，对路面进行全面检测，有助于及时发现问题、治理问题。

（3）本发明一种道路路基的局部加强结构及施工工艺，通过边缘检测得出精确的伪彩色电平图、波形堆积图和灰度电平图；使其图像具有较好的边缘连续性，更好的判断路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况，提升检测精确性。

（4）本发明一种道路路基的局部加强结构及施工工艺，机械模块通过曲轴带动压杆和压块做循环往复运动，依靠压头的重力和压杆的压力对路基进行压实，体积小，操作方便，能够针对路基局部问题有效快速进行压实，提高效率。

（5）本发明一种道路路基的局部加强结构及施工工艺，通过限制弹簧的回弹力与其节距、长度螺距之间的关系，加强压杆与压头之间的缓冲，防止向下的冲击力过大，压头反弹，造成设备损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的机械模块结构示意图。

图2是本发机驱动机构示意图。

图3是本发明压头结构示意图。

图4是本发明的检测模块框图。

图5是本发明的路基检测流程图。

图中：1、壳体；2、转轮；3、转轴；4、第一斜齿轮；5、第二斜齿轮；6、传动杆；7、第一凸轮；8、第二凸轮；9、曲轴；10、联轴器；11、转动杆；12、第三斜齿轮；13、第四斜齿轮；14、压杆；15、压块；16、套管；17、弹簧；18、转块。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-3所示，一种道路路基的局部加强结构，包括机械模块、检测模块；所述机械模块包括壳体1，所述壳体1的底部对称设有两个转轮2，两个所述转轮2均连接有转轴3，转轮2通过转轴3与壳体1转动连接，所述转轴3的一端连接有第一斜齿轮4，所述第一斜齿轮4啮合连接有第二斜齿轮5，所述第二斜齿轮5的中心位置贯穿设有传动杆6，所述传动杆6的上方连接有驱动机构，所述传动杆6的下端与壳体1转动连接；

所述传动杆6连接的驱动机构包括第一凸轮7和第二凸轮8，所述第一凸轮7和第二凸轮8之间连接有曲轴9，所述第一凸轮7和第二凸轮8远离曲轴9的一侧均连接有联轴器10，所述联轴器10另一端连接有转动杆11，所述转动杆11通过设置的轴承与壳体1转动连接。

所述转动杆11上设有第三斜齿轮12，第三斜齿轮12啮合连接有第四斜齿轮13，所述第四斜齿轮13与传动杆6连接，所述传动杆6带动第四斜齿轮13转动，第四斜齿轮13带动第三斜齿轮12转动，第三斜齿轮12带动转动杆11和第一凸轮7、第二凸轮8转动。

所述曲轴9上设有转块18，转块18与曲轴9转动连接，转块18的外侧壁连接有压杆14，所述压杆14的另一端设有压头15。

所述压头15顶部连接有套管16，所述套管16另一端内部设有压杆14，所述压杆14与套管16间隙滑动连接；所述压杆14的端部连接有弹簧17，所述弹簧17的另一端与压头15连接。

实施例二：

如图4-5所示，在实施例一的基础上，所述检测模块的检测步骤包括，第一步，检测主机读取探地雷达的电磁波回波数据；第二步，对返回的电磁波回波进行数据处理和数据转换消除噪音影响；第三步，上位机编码处理之后得到电平图，对其进行边缘检测处理；第四步，通过对电平图进行边缘变换处理得出路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况。

上位机将处理过的信号进行编码回放处理得到伪彩色电平图、波形堆积图、灰度电平图。

第三步中的对于的到的伪彩色电平图、波形堆积图、灰度电平图进行边缘检测的步骤包括：a,上位机获取伪彩色电平图、波形堆积图、灰度电平图的数据信息；b，对获取的图片通过滤波器平滑噪声；c，之后对图像进行一阶偏导有限差分，在计算其局部区域的梯度幅值和方向，进行非极大值抑制；d，在上位机的数据库中新建两个图像的缓冲区域，用于存储目标图像的副本，设置其大小与原图像相同，将原图像的副本分别初始化到两个区域内；e，分别提取两个图像的边缘信息，得到图像1 和图像2；f，以图像2 为基础，通过与图像1中的对比和考察，把有效细节信息补充到图2中，得到连续的图像信息。在步骤d、e中，目标图像进行非极大值抑制之后，采用两个阈值的方法继续处理，两个阈值分别为t1和t2，t1和t2满足t1= 0.4t2；先使用t1处理图像，便利图像中的各点梯度值，与t1比较，若比t1小，则灰度设为0，遍历处理之后的图像为图1；之后使用t2进行相同处理，遍历处理之后的图像为图2。

实施例三：

在实施例一的基础上，一种道路路基的局部加强结构的施工工艺，在进行压实的过程中，对于检测出路基有脱空或者压实度、厚度不满足要求的情况，推动壳体1，通过转动的转动，带动第一斜齿轮4和第二斜齿轮5转动，同时通过传动杆6带动第三斜齿轮12和第四斜齿轮13转动，第三斜齿轮12在转动时，通过联轴器10带动第一凸轮7和第二凸轮8转动，进一步曲轴9跟着发生转动，曲轴9带动压杆14和压块做循环往复运动，并且两个转轮2时独立转动的，据能够单独带动传动杆6和曲轴9转动，使压杆14和压块做往复运动，依靠压头15的重力和压杆14的压力对路基进行压实，体积小，操作方便，能够针对路基局部问题有效快速进行压实，提高效率。

在压杆14和压头15之间设置弹簧17，增加压杆14与压头15之间的缓冲，防止向下的冲击力过大，压头15反弹，造成设备损坏，弹簧17的回弹力F与其节距t、长度L螺距D之间满足以下关系：F＝kD·(L/t)²；k为弹性系数，取值范围为20%-85%；F单位N/m；t、L单位为cm。为了保证压实效果，防止压力过大造成压头15损坏，压力过小，路基压实度不达标，压头15对路基的压力F1满足：F1=λ·mg+ kD·(L/t)²；λ为调节系数，取值范围为0.69-3.622。

通过上述技术方案得到的装置是一种道路路基的局部加强结构及施工工艺，通过设置机械模块对路基能够进行局部压实处理，操作灵活，针对局部的路基进行压实和维护处理，施工效率高。结合探地雷达技术获取电磁波回波的电平图，并且结合边缘检测技术，提升电平图的精确性，之后根据电平图进行边缘转换精确得出路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况，提高检测效率，不损伤路面，对路面进行全面检测，有助于及时发现问题、治理问题。通过边缘检测得出精确的伪彩色电平图、波形堆积图和灰度电平图；使其图像具有较好的边缘连续性，更好的判断路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况，提升检测精确性。械模块通过曲轴带动压杆和压块做循环往复运动，依靠压头的重力和压杆的压力对路基进行压实，体积小，操作方便，能够针对路基局部问题有效快速进行压实，提高效率。通过限制弹簧的回弹力与其节距、长度螺距之间的关系，加强压杆与压头之间的缓冲，防止向下的冲击力过大，压头反弹，造成设备损坏。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种道路路基的局部加强结构，包括机械模块、检测模块；其特征在于，所述机械模块包括壳体（1），所述壳体（1）的底部对称设有两个转轮（2），两个所述转轮（2）均连接有转轴（3），转轮（2）通过转轴（3）与壳体（1）转动连接，所述转轴（3）的一端连接有第一斜齿轮（4），所述第一斜齿轮（4）啮合连接有第二斜齿轮（5），所述第二斜齿轮（5）的中心位置贯穿设有传动杆（6），所述传动杆（6）的上方连接有驱动机构，所述传动杆（6）的下端与壳体（1）转动连接；

2.根据权利要求1所述一种道路路基的局部加强结构，其特征在于，所述传动杆（6）连接的驱动机构包括第一凸轮（7）和第二凸轮（8），所述第一凸轮（7）和第二凸轮（8）之间连接有曲轴（9），所述第一凸轮（7）和第二凸轮（8）远离曲轴（9）的一侧均连接有联轴器（10），所述联轴器（10）另一端连接有转动杆（11），所述转动杆（11）通过设置的轴承与壳体（1）转动连接。

3.根据权利要求2所述一种道路路基的局部加强结构，其特征在于，所述转动杆（11）上设有第三斜齿轮（12），第三斜齿轮（12）啮合连接有第四斜齿轮（13），所述第四斜齿轮（13）与传动杆（6）连接，所述传动杆（6）带动第四斜齿轮（13）转动，第四斜齿轮（13）带动第三斜齿轮（12）转动，第三斜齿轮（12）带动转动杆（11）和第一凸轮（7）、第二凸轮（8）转动。

4.根据权利要求2所述一种道路路基的局部加强结构，其特征在于，所述曲轴（9）上设有转块（18），转块（18）与曲轴（9）转动连接，转块（18）的外侧壁连接有压杆（14），所述压杆（14）的另一端设有压头（15）。

5.根据权利要求4所述一种道路路基的局部加强结构，其特征在于，所述压头（15）顶部连接有套管（16），所述套管（16）另一端内部设有压杆（14），所述压杆（14）与套管（16）间隙滑动连接；所述压杆（14）的端部连接有弹簧（17），所述弹簧（17）的另一端与压头（15）连接。

6.根据权利要求1所述一种道路路基的局部加强结构，其特征在于，所述检测模块的检测步骤包括，第一步，检测主机读取探地雷达的电磁波回波数据；第二步，对返回的电磁波回波进行数据处理和数据转换消除噪音影响；第三步，上位机编码处理之后得到电平图，对其进行边缘检测处理；第四步，通过对电平图进行边缘变换处理得出路基结构层的厚度、压实情况和脱空情况。

7.根据权利要求1所述一种道路路基的局部加强结构，其特征在于，上位机将处理过的信号进行编码回放处理得到伪彩色电平图、波形堆积图、灰度电平图。