CN116641359A - 一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑施工技术领域，尤其是一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法，包括进行施工操作的台背车和设置在台背车上的数字化施工系统，台背车是由车体、液压大臂、铰接支撑臂、夯架构成，夯架与液压大臂之间设置有移动机构，夯架的上表面设置为凸出的凸块，夯架的内顶壁固定连接有液压缸，夯架的下表面设置有夯板，夯板的上表面固定连接有夯柱，夯架的内部设置有润滑限位机构，夯架的表面设置有提拉机构。该台背回填土液压夯施工装置及施工方法，通过北斗定位，实现厘米级精准定位夯锤和机身的水平位置、高程及方向；准确自动记录夯击次数、夯锤落距、夯击能；能全天候的监控、记录施工过程，能适应多种环境下的施工监控。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法。
背景技术
填方路基普遍存在稳定性差、路基沉降以及边坡滑塌等质量病害，尤其在地形起伏大、地表水系丰富的区域地段，其稳定性、沉降及边坡问题更为明显。填筑施工时必须严格按照设计要求采用强夯处理，以降低高填方路基工后沉降。工程中传统的强夯法是一种将大吨位的重锤从高处自由落下，对土进行强力夯实的地基处理方法。作用机理是用很大的冲击能，使土中出现很大的冲击波和应力，从而使土中的卒隙压缩、土体局部液化并迅速固结。
在桥涵的台背回填施工中，受狭小工作面影响，大型夯实机很难达到全方位夯实，采用液压夯实机，可以做到无死角夯实，减少或避免分层压实可能导致的层间滑移、分离等现象。液压夯实机的工作原理是，用液压缸将夯锤提升至一定高度后释放，夯锤在重力和液压蓄能器的共同作用下加速下落，冲击地面上带缓冲垫的夯脚，再通过夯脚夯击地面实现对路基的夯实。
传统强夯和液压夯施工过程中需要人工放线、引导、记录工作，施工效率低下，存在记录不够精确的问题，且夜间施工的安全性得不到保障，目前国内夯机市场形成尚不完善，施工中存在诸多问题：人工操作存在提锤过快，可能在预紧前后产生一定冲量引起夯锤晃动，进而影响施工定位精度高度难，以及人工估计夯击深度测量不准确等，所以本发明的提出，解决了上述技术问题的不足。
发明内容
基于现有的液压夯施工过程中存在提锤过快，进而影响施工定位精度高度难，以及人工估计夯击深度测量不准确的技术问题，本发明提出了一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法。
本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置，包括进行施工操作的台背车和设置在所述台背车上的数字化施工系统，所述台背车是由车体、液压大臂、铰接支撑臂、夯架构成，所述夯架与所述液压大臂之间设置有移动机构，所述夯架的上表面设置为凸出的凸块，所述夯架的内顶壁固定连接有液压缸，所述夯架的下表面设置有夯板，所述夯板的上表面固定连接有夯柱，所述夯架的内部设置有润滑限位机构，所述夯架的表面设置有提拉机构。
其中，所述移动机构驱动所述夯架进行水平移动动作。
其中，所述润滑限位机构对所述液压缸的活塞杆高速伸缩动作时对其外表面进行润滑限位处理。
其中，所述提拉机构在所述夯架的表面进行作业，并在所述夯板进行施工后对所述夯板进行提拉动作。
优选地，所述移动机构包括通过铰接板与所述液压大臂、所述铰接支撑臂的一侧表面铰接的安装板，所述安装板的一侧表面固定连接有带有滑道的安装架，所述安装板的两侧表面均固定连接有加强杆，两个所述加强杆的一侧表面与所述安装架的上表面两端固定连接。
通过上述技术方案，台背回填土液压夯施工一般是由台背车移动到需要夯实地面的位置，通过控制液压大臂和铰接支撑臂带动夯架下表面的夯板放置在施工地面上，再由液压缸进行作业，可使夯板对地面进行夯实，为了提高夯板作业的效率，避免台背车重复移动位置而导致台背车带动夯板不水平，导致地面夯实不平，从而使夯架在安装架的表面进行水平移动，进而提高夯板的作业效率。
优选地，所述移动机构还包括通过支撑架安装在所述安装架一侧表面的减速电机，所述减速电机的输出轴外表面通过联轴器固定连接有水平螺杆，所述水平螺杆的一端外表面通过轴承与所述安装架的内表面转动连接，所述水平螺杆的外表面螺纹套接有支撑块，所述支撑块的表面与所述安装架的滑道外表面滑动卡接，所述支撑块的一侧表面与所述夯架的一侧表面固定连接。
通过上述技术方案，台背车的液压大臂在铰接支撑臂的支撑下推动安装板一侧的安装架，为了避免液压大臂重复远距离动作以及避免台背车总是移动位置，同时又能提高夯架的作业效率，从而在夯架一次作业后，通过液压大臂将夯架进行抬高后，由减速电机进行作业，使其带动水平螺杆进行转动，进而使得支撑块在安装架的滑道上进行水平移动，使夯架移动到下一点进行作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
优选地，所述润滑限位机构包括夯锤套管，所述夯锤套管的内底壁与所述液压缸的活塞杆下表面固定连接，所述液压缸的缸筒下表面固定连接有支撑环板，所述支撑环板的内表面固定连接有无油润滑轴套，所述无油润滑轴套的内表面与所述液压缸的活塞杆外表面滑动套接。
通过上述技术方案，一般的夯锤采用实心的柱块构成，从而夯架的高度较高才能支撑夯锤进行落下，因而采用凹型的夯锤套管，使得液压缸的活塞杆带动其上下高速运动时，可使夯锤套管移动后将液压缸缸筒进行套住，从而可减小夯架的高度，同时为了提高液压缸的使用寿命，进而在液压缸的活塞杆进行伸缩运动时，使其经过无油润滑轴套对活塞杆的外表面进行润滑而减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸的使用寿命。
优选地，所述润滑限位机构还包括缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的一端与所述支撑环板的外表面固定套接，所述缓冲弹簧的另一端与所述夯锤套管的内底壁固定连接，所述夯架的内壁通过连接板固定连接有呈对称设置的导向杆，所述夯锤套管的两侧表面开设有导向滑槽，所述导向杆的外表面与所述导向滑槽的内壁滑动卡接，所述夯锤套管的外表面分别固定连接有芯片型的加速度传感器和测距传感器。
通过上述技术方案，为了对夯锤套管的运动过程进行缓冲，从而对夯架的放置进行稳定，则液压缸的活塞杆带动夯锤套管进行运动时，由缓冲弹簧对其进行缓冲，并由无油润滑轴套对液压杆的伸缩进行限位，液压缸的活塞杆带动夯锤套管进行上下运动时，使得导向滑槽在导向滑杆的外表面进行导向限位，并且夯锤套管在上下运动时，由测距传感器检测夯锤套管的夯击的夯沉量，夯锤套管上布置芯片型加速度传感器，检测回弹高度和加速度，从而反映土体密实度。
优选地，所述润滑限位机构还包括呈环形阵列分布固定连接在所述夯架下端内表面的润滑脂块，所述润滑脂块的表面滚动连接有润滑滚珠，所述润滑滚珠的外表面与所述夯柱的外表面滑动连接，所述夯柱的上表面固定连接有缓冲垫。
通过上述技术方案，液压缸的活塞杆释放，带动其下表面的夯锤套管进行释放，从而使其作用在夯柱上，进而使夯柱向下运动，带动夯板压实地面，为了避免夯锤套管滑动，从而在夯柱的上表面设置橡胶材质的缓冲垫，为了便于夯柱上下运动，进而在夯柱的外表面设置环形阵列的润滑脂块与润滑滚珠，对夯柱与夯架的内表面实现润滑。
优选地，所述提拉机构包括振动电机，所述夯柱与所述夯板的内部开设有安装腔体，所述振动电机安装在所述安装腔体的内部，所述夯板的上表面呈对称分布设置有牵拉钢绳。
通过上述技术方案，在夯板将施工地面进行夯实后，需要将夯板进行拔起，一般通过液压大臂将夯架进行提起，而完成夯板的拔起，但是夯板经过震压后与地面会有粘结，将其提拉拔起会使周围的土壤松动，从而设置振动电机，使夯板将地面进行夯实后，通过振动电机进行作用，可使粘结的地面与夯板之间松动，而牵拉钢绳保持张紧，对夯板进行向上牵拉，从而在夯架向上提起时，辅助夯架将夯板进行拔出。
优选地，所述提拉机构还包括强力扭簧轴，所述强力扭簧轴呈对称分布并通过支撑板安装在所述夯架的上表面，所述夯架的上表面还通过支撑板安装有导向轮，所述夯架的四个端面呈对称分布贯穿开设有穿孔，所述牵拉钢绳的外表面穿过所述穿孔的内部与所述导向轮的外表面缠绕在所述强力扭簧轴的外表面。
通过上述技术方案，为了保持牵拉钢绳的张紧度，从而使其牵拉夯板，进而使牵拉钢绳的另一端通过导向轮的导向缠绕在强力扭簧轴的外表面，并随着夯板的向下运动而使强力扭簧轴进行转动，在夯架向上提起的过程中，强力扭簧轴带动牵拉钢绳复位，进而可向上提起夯板。
优选地，所述数字化施工系统由北斗定位模块、测距模块、显示模块、电源模块、主控模块及通讯模块构成，所述北斗定位模块通过两个天线的精准定位可以判断夯机方位和方向，夯机转轴中心位置以及夯机所在地表高程，所述测距模块由测距传感器、加速度传感器及其线缆构成，用来测量夯锤套管的提升高度及落距，每次夯击沉降量，所述显示模块由一个工业级三方的平板电脑及其线缆构成，为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，所述电源模块连接各传感器、供电电源并且对电源稳压变压后给各个模块供电，所述通讯模块由WIFI无线天线和4G天线组成，实时传输施工数据到云服务进行处理，所述主控模块接收传感器数据并处理，储存发送到所述平板电脑显示，同时把施工数据通过4G天线发送到云服务进行处理。
通过上述技术方案，夯机数字化监控系统通过两个北斗天线的精准定位进行判断夯机方位和方向，夯机转轴中心位置以及夯机所在地表高程，测距传感器用来测量夯锤的提升高度及落距、每次夯击沉降量，通过一个工业级三方平板电脑为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，由主控模块来接收传感器数据并处理，储存发送到平板显示，同时把施工数据通过4G天线发送到云服务进行处理，通过通讯模块实时传输施工数据到云服务进行处理。
本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置的施工方法，包括如下步骤：
S1、台背车移动到需要夯实地面的位置，通过两个北斗天线的精准定位进行判断夯机方位和方向，夯机转轴中心位置以及夯机所在地表高程，测距传感器用来测量夯锤的提升高度及落距、每次夯击沉降量，通过一个工业级三方平板电脑为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，由主控模块来接收传感器数据并处理，储存发送到平板显示，同时把施工数据通过4G天线发送到云服务进行处理，通过通讯模块实时传输施工数据到云服务进行处理；
S2、夯机司机根据传输的施工数据进行程序指令的发布，通过控制液压大臂和铰接支撑臂带动夯架下表面的夯板放置在施工地面上，进而控制夯架内部的液压缸进行作业，使其活塞杆在缓冲弹簧的作用下带动夯锤套管进行释放，从而使夯锤套管高速锤向夯柱的缓冲垫上，使夯柱向下运动，带动夯板压实地面；
S3、在夯锤套管运动的过程中，使得导向滑槽在导向滑杆的外表面进行导向限位，并且夯锤套管在上下运动时，由测距传感器检测夯锤套管的夯击的夯沉量，夯锤套管上布置芯片型加速度传感器，检测回弹高度和加速度，从而反映土体密实度，而夯锤套管锤动夯柱向下运动时，其带动润滑脂块外表面的润滑滚珠进行滚动，对夯柱与夯架的内表面实现润滑；
S4、液压缸控制夯锤套管往复锤向夯柱的表面，并且在液压缸的活塞杆往复运动时，其活塞杆经过无油润滑轴套的内表面，进而减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸的使用寿命；
S5、在夯锤套管一次作业完成后，通过振动电机进行作用，可使粘结的地面与夯板之间松动，通过液压大臂将夯架进行抬高后，强力扭簧轴带动牵拉钢绳复位，进而可向上提起夯板，此时夯机司机控制减速电机进行动作，使其带动水平螺杆进行转动，进而使得支撑块在安装架的滑道上进行水平移动，使夯架移动到下一点进行重复作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
本发明中的有益效果为：
1、通过设置用于台背回填的液压夯及高填方路基强夯的数字化施工系统，通过北斗定位，实现厘米级精准定位夯锤和机身的水平位置、高程及方向；准确自动记录夯击次数、夯锤落距、夯击能、夯沉量；能连续、实时、全天候的监控、记录施工过程，能适应多种环境下的施工监控，通过加速度传感器检测回弹高度和加速度，推导反映土体的密实度的参数指标，从而解决了传统强夯液压夯施工过程中需要人工放线、引导、记录工作而造成的施工效率低下、记录不够精确的问题，同时夜间施工的安全性得到了保障。通过创新设计出的夯机数字化施工系统，实现厘米级精准定位夯锤和机身的水平位置、高程及方向，为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，并自动生成各种施工报表、日志，大大提升了施工工效，节约了工期和造价，该研究的成功应用获得了业界及业主的一致认可和好评，产生了良好的社会效益。
2、通过设置移动机构，可提高台背回填土液压夯施工装置的施工效率，在调节的过程中，通过在夯架一次作业后，通过液压大臂将夯架进行抬高后，由减速电机进行作业，使其带动水平螺杆进行转动，进而使得支撑块在安装架的滑道上进行水平移动，使夯架移动到下一点进行作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
3、通过设置润滑限位机构，可对台背回填土液压夯施工装置的驱动件进行润滑限位，从而便于其精准定位并提高其使用寿命，在调节的过程中，通过夯锤套管运动的过程中，使得导向滑槽在导向滑杆的外表面进行导向限位，而夯锤套管锤动夯柱向下运动时，其带动润滑脂块外表面的润滑滚珠进行滚动，对夯柱与夯架的内表面实现润滑，并且在液压缸的活塞杆往复运动时，其活塞杆经过无油润滑轴套的内表面，进而减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸的使用寿命。
4、通过设置提拉机构，可避免台背车多次移动导致定位困难，在调节的过程中，通过振动电机进行作用，可使粘结的地面与夯板之间松动，通过液压大臂将夯架进行抬高后，强力扭簧轴带动牵拉钢绳复位，进而可向上提起夯板，此时夯机司机控制减速电机进行动作，使其带动水平螺杆进行转动，进而使得支撑块在安装架的滑道上进行水平移动，使夯架移动到下一点进行重复作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的示意图；
图2为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的液压大臂结构立体图；
图3为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的安装架结构立体图；
图4为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的减速电机结构立体图；
图5为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的夯架结构立体图；
图6为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的润滑限位机构结构立体图；
图7为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的液压缸结构立体图；
图8为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的夯锤套管结构立体图；
图9为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的振动电机结构立体图；
图10为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的润滑滚珠结构立体图；
图11为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的牵拉钢绳结构立体图；
图12为本发明提出的一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法的数字化施工系统的系统框图。
图中：1、台背车；11、车体；12、液压大臂；13、铰接支撑臂；14、夯架；15、液压缸；16、夯板；17、夯柱；2、移动机构；21、安装板；22、安装架；23、加强杆；24、减速电机；25、水平螺杆；26、支撑块；3、润滑限位机构；31、夯锤套管；32、支撑环板；33、无油润滑轴套；34、缓冲弹簧；35、导向杆；36、导向滑槽；37、加速度传感器；38、测距传感器；39、润滑脂块；391、润滑滚珠；392、缓冲垫；4、提拉机构；41、振动电机；42、安装腔体；43、牵拉钢绳；44、强力扭簧轴；45、导向轮；46、穿孔；5、北斗定位模块；6、测距模块；7、显示模块；71、平板电脑；8、电源模块；9、主控模块；10、通讯模块；101、WIFI无线天线；102、4G天线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-图12，一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法，包括进行施工操作的台背车1和设置在台背车1上的数字化施工系统，台背车1是由车体11、液压大臂12、铰接支撑臂13、夯架14构成，夯架14与液压大臂12之间设置有移动机构2，夯架14的上表面设置为凸出的凸块，夯架14的内顶壁固定连接有液压缸15，夯架14的下表面设置有夯板16，夯板16的上表面固定连接有夯柱17，夯架14的内部设置有润滑限位机构3，夯架14的表面设置有提拉机构4。
参照图3-4，其中，移动机构2驱动夯架14进行水平移动动作。
为了提高夯板16作业的效率，避免台背车1重复移动位置而导致台背车1带动夯板16不水平，导致地面夯实不平，则移动机构2包括通过铰接板与液压大臂12、铰接支撑臂13的一侧表面铰接的安装板21，安装板21的一侧表面固定连接有带有滑道的安装架22，安装板21的两侧表面均固定连接有加强杆23，两个加强杆23的一侧表面与安装架22的上表面两端固定连接，使夯架14在安装架22的表面进行水平移动，进而提高夯板16的作业效率。
为了避免液压大臂12重复远距离动作以及避免台背车1总是移动位置，同时又能提高夯架14的作业效率，则移动机构2还包括通过支撑架安装在安装架22一侧表面的减速电机24，减速电机24的输出轴外表面通过联轴器固定连接有水平螺杆25，水平螺杆25的一端外表面通过轴承与安装架22的内表面转动连接，水平螺杆25的外表面螺纹套接有支撑块26，支撑块26的表面与安装架22的滑道外表面滑动卡接，支撑块26的一侧表面与夯架14的一侧表面固定连接，通过液压大臂12将夯架14进行抬高后，由减速电机24进行作业，使其带动水平螺杆25进行转动，进而使得支撑块26在安装架22的滑道上进行水平移动，使夯架14移动到下一点进行作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
通过设置移动机构2，可提高台背回填土液压夯施工装置的施工效率，在调节的过程中，通过在夯架14一次作业后，通过液压大臂12将夯架14进行抬高后，由减速电机24进行作业，使其带动水平螺杆25进行转动，进而使得支撑块26在安装架22的滑道上进行水平移动，使夯架14移动到下一点进行作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
参照图5-8，其中，润滑限位机构3对液压缸15的活塞杆高速伸缩动作时对其外表面进行润滑限位处理。
为了减小夯架14的高度，从而利于施工作业，则润滑限位机构3包括夯锤套管31，夯锤套管31的内底壁与液压缸15的活塞杆下表面固定连接，为了减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸15的使用寿命，则液压缸15的缸筒下表面固定连接有支撑环板32，支撑环板32的内表面固定连接有无油润滑轴套33，无油润滑轴套33的内表面与液压缸15的活塞杆外表面滑动套接，在液压缸15的活塞杆进行伸缩运动时，使其经过无油润滑轴套33对活塞杆的外表面进行润滑而减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸15的使用寿命。
为了对夯锤套管31的运动过程进行缓冲，从而对夯架14的放置进行稳定，则润滑限位机构3还包括缓冲弹簧34，缓冲弹簧34的一端与支撑环板32的外表面固定套接，缓冲弹簧34的另一端与夯锤套管31的内底壁固定连接，为了对夯锤套管31进行限位运动，则夯架14的内壁通过连接板固定连接有呈对称设置的导向杆35，夯锤套管31的两侧表面开设有导向滑槽36，导向杆35的外表面与导向滑槽36的内壁滑动卡接，夯锤套管31的外表面分别固定连接有芯片型的加速度传感器37和测距传感器38，由测距传感器38检测夯锤套管31的夯击的夯沉量，夯锤套管31上布置芯片型加速度传感器37，检测回弹高度和加速度，从而反映土体密实度。
为了避免夯锤套管31滑动，则夯柱17的上表面固定连接有缓冲垫392，为了便于夯柱17上下运动，则滑限位机构还包括呈环形阵列分布固定连接在夯架14下端内表面的润滑脂块39，润滑脂块39的表面滚动连接有润滑滚珠391，润滑滚珠391的外表面与夯柱17的外表面滑动连接。
通过设置润滑限位机构3，可对台背回填土液压夯施工装置的驱动件进行润滑限位，从而便于其精准定位并提高其使用寿命，在调节的过程中，通过夯锤套管31运动的过程中，使得导向滑槽36在导向滑杆的外表面进行导向限位，而夯锤套管31锤动夯柱17向下运动时，其带动润滑脂块39外表面的润滑滚珠391进行滚动，对夯柱17与夯架14的内表面实现润滑，并且在液压缸15的活塞杆往复运动时，其活塞杆经过无油润滑轴套33的内表面，进而减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸15的使用寿命。
参照图9-11，其中，提拉机构4在夯架14的表面进行作业，并在夯板16进行施工后对夯板16进行提拉动作。
在夯板16将施工地面进行夯实后，需要将夯板16进行拔起，一般通过液压大臂12将夯架14进行提起，而完成夯板16的拔起，但是夯板16经过震压后与地面会有粘结，将其提拉拔起会使周围的土壤松动，为了使粘结的地面与夯板16之间松动，则提拉机构4包括振动电机41，夯柱17与夯板16的内部开设有安装腔体42，振动电机41安装在安装腔体42的内部，夯板16的上表面呈对称分布设置有牵拉钢绳43。
为了保持牵拉钢绳43的张紧度，从而使其牵拉夯板16，进而提拉机构4还包括强力扭簧轴44，强力扭簧轴44呈对称分布并通过支撑板安装在夯架14的上表面，夯架14的上表面还通过支撑板安装有导向轮45，夯架14的四个端面呈对称分布贯穿开设有穿孔46，牵拉钢绳43的外表面穿过穿孔46的内部与导向轮45的外表面缠绕在强力扭簧轴44的外表面，牵拉钢绳43的另一端通过导向轮45的导向缠绕在强力扭簧轴44的外表面，并随着夯板16的向下运动而使强力扭簧轴44进行转动，在夯架14向上提起的过程中，强力扭簧轴44带动牵拉钢绳43复位，进而可向上提起夯板16。
参照图12，数字化施工系统由北斗定位模块5、测距模块6、显示模块7、电源模块8、主控模块9及通讯模块10构成，北斗定位模块5通过两个天线的精准定位可以判断夯机方位和方向，夯机转轴中心位置以及夯机所在地表高程，测距模块6由测距传感器38、加速度传感器37及其线缆构成，用来测量夯锤套管31的提升高度及落距，每次夯击沉降量，显示模块7由一个工业级三方的平板电脑71及其线缆构成，为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，电源模块8连接各传感器、供电电源并且对电源稳压变压后给各个模块供电，通讯模块10由WIFI无线天线101和4G天线102组成，实时传输施工数据到云服务进行处理，主控模块9接收传感器数据并处理，储存发送到平板电脑71显示，同时把施工数据通过4G天线102发送到云服务进行处理。
通过设置用于台背回填的液压夯及高填方路基强夯的数字化施工系统，通过北斗定位，实现厘米级精准定位夯锤和机身的水平位置、高程及方向；准确自动记录夯击次数、夯锤落距、夯击能、夯沉量；能连续、实时、全天候的监控、记录施工过程，能适应多种环境下的施工监控，通过加速度传感器37检测回弹高度和加速度，推导反映土体的密实度的参数指标，从而解决了传统强夯液压夯施工过程中需要人工放线、引导、记录工作而造成的施工效率低下、记录不够精确的问题，同时夜间施工的安全性得到了保障。通过创新设计出的夯机数字化施工系统，实现厘米级精准定位夯锤和机身的水平位置、高程及方向，为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，并自动生成各种施工报表、日志，大大提升了施工工效，节约了工期和造价，该研究的成功应用获得了业界及业主的一致认可和好评，产生了良好的社会效益。
工作原理：本发明在具体的实施例中，使台背车1移动到需要夯实地面的位置，通过两个北斗天线的精准定位进行判断夯机方位和方向，夯机转轴中心位置以及夯机所在地表高程，测距传感器38用来测量夯锤的提升高度及落距、每次夯击沉降量，通过一个工业级三方平板电脑71为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，由主控模块9来接收传感器数据并处理，储存发送到平板显示，同时把施工数据通过4G天线102发送到云服务进行处理，通过通讯模块10实时传输施工数据到云服务进行处理；
夯机司机根据传输的施工数据进行程序指令的发布，通过控制液压大臂12和铰接支撑臂13带动夯架14下表面的夯板16放置在施工地面上，进而控制夯架14内部的液压缸15进行作业，使其活塞杆在缓冲弹簧34的作用下带动夯锤套管31进行释放，从而使夯锤套管31高速锤向夯柱17的缓冲垫392上，使夯柱17向下运动，带动夯板16压实地面；
在夯锤套管31运动的过程中，使得导向滑槽36在导向滑杆的外表面进行导向限位，并且夯锤套管31在上下运动时，由测距传感器38检测夯锤套管31的夯击的夯沉量，夯锤套管31上布置芯片型加速度传感器37，检测回弹高度和加速度，从而反映土体密实度，而夯锤套管31锤动夯柱17向下运动时，其带动润滑脂块39外表面的润滑滚珠391进行滚动，对夯柱17与夯架14的内表面实现润滑；
液压缸15控制夯锤套管31往复锤向夯柱17的表面，并且在液压缸15的活塞杆往复运动时，其活塞杆经过无油润滑轴套33的内表面，进而减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸15的使用寿命；
在夯锤套管31一次作业完成后，通过振动电机41进行作用，可使粘结的地面与夯板16之间松动，通过液压大臂12将夯架14进行抬高后，强力扭簧轴44带动牵拉钢绳43复位，进而可向上提起夯板16，此时夯机司机控制减速电机24进行动作，使其带动水平螺杆25进行转动，进而使得支撑块26在安装架22的滑道上进行水平移动，使夯架14移动到下一点进行重复作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种台背回填土液压夯施工装置，包括进行施工操作的台背车(1)和设置在所述台背车(1)上的数字化施工系统，其特征在于：所述台背车(1)是由车体(11)、液压大臂(12)、铰接支撑臂(13)、夯架(14)构成，所述夯架(14)与所述液压大臂(12)之间设置有移动机构(2)，所述夯架(14)的上表面设置为凸出的凸块，所述夯架(14)的内顶壁固定连接有液压缸(15)，所述夯架(14)的下表面设置有夯板(16)，所述夯板(16)的上表面固定连接有夯柱(17)，所述夯架(14)的内部设置有润滑限位机构(3)，所述夯架(14)的表面设置有提拉机构(4)；
其中，所述移动机构(2)驱动所述夯架(14)进行水平移动动作；
其中，所述润滑限位机构(3)对所述液压缸(15)的活塞杆高速伸缩动作时对其外表面进行润滑限位处理；
其中，所述提拉机构(4)在所述夯架(14)的表面进行作业，并在所述夯板(16)进行施工后对所述夯板(16)进行提拉动作。
2.根据权利要求1所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述移动机构(2)包括通过铰接板与所述液压大臂(12)、所述铰接支撑臂(13)的一侧表面铰接的安装板(21)，所述安装板(21)的一侧表面固定连接有带有滑道的安装架(22)，所述安装板(21)的两侧表面均固定连接有加强杆(23)，两个所述加强杆(23)的一侧表面与所述安装架(22)的上表面两端固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述移动机构(2)还包括通过支撑架安装在所述安装架(22)一侧表面的减速电机(24)，所述减速电机(24)的输出轴外表面通过联轴器固定连接有水平螺杆(25)，所述水平螺杆(25)的一端外表面通过轴承与所述安装架(22)的内表面转动连接，所述水平螺杆(25)的外表面螺纹套接有支撑块(26)，所述支撑块(26)的表面与所述安装架(22)的滑道外表面滑动卡接，所述支撑块(26)的一侧表面与所述夯架(14)的一侧表面固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述润滑限位机构(3)包括夯锤套管(31)，所述夯锤套管(31)的内底壁与所述液压缸(15)的活塞杆下表面固定连接，所述液压缸(15)的缸筒下表面固定连接有支撑环板(32)，所述支撑环板(32)的内表面固定连接有无油润滑轴套(33)，所述无油润滑轴套(33)的内表面与所述液压缸(15)的活塞杆外表面滑动套接。
5.根据权利要求4所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述润滑限位机构(3)还包括缓冲弹簧(34)，所述缓冲弹簧(34)的一端与所述支撑环板(32)的外表面固定套接，所述缓冲弹簧(34)的另一端与所述夯锤套管(31)的内底壁固定连接，所述夯架(14)的内壁通过连接板固定连接有呈对称设置的导向杆(35)，所述夯锤套管(31)的两侧表面开设有导向滑槽(36)，所述导向杆(35)的外表面与所述导向滑槽(36)的内壁滑动卡接，所述夯锤套管(31)的外表面分别固定连接有芯片型的加速度传感器(37)和测距传感器(38)。
6.根据权利要求5所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述润滑限位机构(3)还包括呈环形阵列分布固定连接在所述夯架(14)下端内表面的润滑脂块(39)，所述润滑脂块(39)的表面滚动连接有润滑滚珠(391)，所述润滑滚珠(391)的外表面与所述夯柱(17)的外表面滑动连接，所述夯柱(17)的上表面固定连接有缓冲垫(392)。
7.根据权利要求6所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述提拉机构(4)包括振动电机(41)，所述夯柱(17)与所述夯板(16)的内部开设有安装腔体(42)，所述振动电机(41)安装在所述安装腔体(42)的内部，所述夯板(16)的上表面呈对称分布设置有牵拉钢绳(43)。
8.根据权利要求7所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述提拉机构(4)还包括强力扭簧轴(44)，所述强力扭簧轴(44)呈对称分布并通过支撑板安装在所述夯架(14)的上表面，所述夯架(14)的上表面还通过支撑板安装有导向轮(45)，所述夯架(14)的四个端面呈对称分布贯穿开设有穿孔(46)，所述牵拉钢绳(43)的外表面穿过所述穿孔(46)的内部与所述导向轮(45)的外表面缠绕在所述强力扭簧轴(44)的外表面。
9.根据权利要求5所述的一种台背回填土液压夯施工装置，其特征在于：所述数字化施工系统由北斗定位模块(5)、测距模块(6)、显示模块(7)、电源模块(8)、主控模块(9)及通讯模块(10)构成，所述北斗定位模块(5)通过两个天线的精准定位可以判断夯机方位和方向，夯机转轴中心位置以及夯机所在地表高程，所述测距模块(6)由所述测距传感器(38)、所述加速度传感器(37)及其线缆构成，用来测量夯锤套管(31)的提升高度及落距，每次夯击沉降量，所述显示模块(7)由一个工业级三方的平板电脑(71)及其线缆构成，为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，所述电源模块(8)连接各传感器、供电电源并且对电源稳压变压后给各个模块供电，所述通讯模块(10)由WIFI无线天线(101)和4G天线(102)组成，实时传输施工数据到云服务进行处理，所述主控模块(9)接收传感器数据并处理，储存发送到所述平板电脑(71)显示，同时把施工数据通过4G天线(102)发送到云服务进行处理。
10.基于权利要求1-9任一项所述的一种台背回填土液压夯施工装置的施工方法，包括如下步骤：
S1、台背车(1)移动到需要夯实地面的位置，通过两个北斗天线的精准定位进行判断夯机方位和方向，夯机转轴中心位置以及夯机所在地表高程，测距传感器(38)用来测量夯锤的提升高度及落距、每次夯击沉降量，通过一个工业级三方平板电脑(71)为夯机司机实时显示夯点排布，引导夯击位置，夯击次数，实施提锤高度，夯沉量以及动态模拟夯机施工，由主控模块(9)来接收传感器数据并处理，储存发送到平板显示，同时把施工数据通过4G天线(102)发送到云服务进行处理，通过通讯模块(10)实时传输施工数据到云服务进行处理；
S2、夯机司机根据传输的施工数据进行程序指令的发布，通过控制液压大臂(12)和铰接支撑臂(13)带动夯架(14)下表面的夯板(16)放置在施工地面上，进而控制夯架(14)内部的液压缸(15)进行作业，使其活塞杆在缓冲弹簧(34)的作用下带动夯锤套管(31)进行释放，从而使夯锤套管(31)高速锤向夯柱(17)的缓冲垫(392)上，使夯柱(17)向下运动，带动夯板(16)压实地面；
S3、在夯锤套管(31)运动的过程中，使得导向滑槽(36)在导向滑杆的外表面进行导向限位，并且夯锤套管(31)在上下运动时，由测距传感器(38)检测夯锤套管(31)的夯击的夯沉量，夯锤套管(31)上布置芯片型加速度传感器(37)，检测回弹高度和加速度，从而反映土体密实度，而夯锤套管(31)锤动夯柱(17)向下运动时，其带动润滑脂块(39)外表面的润滑滚珠(391)进行滚动，对夯柱(17)与夯架(14)的内表面实现润滑；
S4、液压缸(15)控制夯锤套管(31)往复锤向夯柱(17)的表面，并且在液压缸(15)的活塞杆往复运动时，其活塞杆经过无油润滑轴套(33)的内表面，进而减小活塞杆的摩擦阻力，进而提高液压缸(15)的使用寿命；
S5、在夯锤套管(31)一次作业完成后，通过振动电机(41)进行作用，可使粘结的地面与夯板(16)之间松动，通过液压大臂(12)将夯架(14)进行抬高后，强力扭簧轴(44)带动牵拉钢绳(43)复位，进而可向上提起夯板(16)，此时夯机司机控制减速电机(24)进行动作，使其带动水平螺杆(25)进行转动，进而使得支撑块(26)在安装架(22)的滑道上进行水平移动，使夯架(14)移动到下一点进行重复作业，进而提高了台背回填土液压夯施工的效率。
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|---|---|---|---|
| CN202310360092.3A CN116641359A (zh) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | 一种台背回填土液压夯施工装置及施工方法 |
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| CN116641359A true CN116641359A (zh) | 2023-08-25 |
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|---|---|
| CN (1) | CN116641359A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118686147A (zh) * | 2024-08-26 | 2024-09-24 | 济南金曰公路工程有限公司 | 一种湿陷区拼宽地基深层压实处理设备 |
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2023
- 2023-04-06 CN CN202310360092.3A patent/CN116641359A/zh active Pending
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