CN117403481B - 有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车及施工方法,属于有砟铁路道床治理技术领域。有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车,包括:车体模块,车体模块用于在钢轨上行驶;切土注浆模块,切土注浆模块设置在车体模块上,用于在钢轨下对翻浆冒泥线路段的道砟土体相接位置进行切割,并对切割的填料和土体注入粘接浆液;以及传感器检测模块,传感器检测模块用于获取切割数据和土壤数据,并控制切割速率和注浆速率。本发明采用非全部开挖的切土注浆方式对铁路的翻浆冒泥病害进行整治,极大的提高了铁路翻浆冒泥病害的整治效率,并从根本上抑制了病害的再次发生,而且在整个病害整治过程中实时检测和控制,保证了施工质量。
Description
技术领域
本发明涉及有砟铁路道床治理技术领域,具体涉及一种有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车及施工方法。
背景技术
铁路有砟轨道翻浆冒泥已经成为最典型的铁路病害之一,其原因在于长期列车荷载与降雨的耦合作用下,再加上铁路路基填料渗透性差且路基排水不顺畅,导致路基内部产生较大的局部超孔隙水压力,进而引发路基内部细颗粒迁移并向外翻冒形成翻浆冒泥。
随着翻浆冒泥出现的频率越来越高,铁路维修量也越来越大,许多国家早已经开始大量使用机械代替进行整治,其中最常见的整治方法为铺设土工布,全球使用最多的是奥地利Plasser&Theurer公司开发的大型铁路整套维修机械,该套装备能够割据钢轨、清筛更换道砟,调整轨枕,使铁路翻浆冒泥病害得到一定缓解,然而该套机械装备需对铁路路基进行大规模的开挖及换填,这虽然在一定程度上解决了翻浆冒泥问题,但需要花费大量的物力及财力,另一方面来看,该方法也并没有从根本上解决路基填料遇水迁移的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车及施工方法,以解决现有有砟铁路翻浆冒泥治理需要大规模开挖和换填,而且无法从根本上进行治理的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车,包括:
车体模块,车体模块用于在钢轨上行驶;
切土注浆模块,切土注浆模块设置在车体模块上,用于在钢轨下对翻浆冒泥线路段的道砟土体相接位置进行切割,并对切割的填料和土体注入粘接浆液;
以及传感器检测模块,传感器检测模块用于获取切割数据和土壤数据,并控制切割速率和注浆速率。
进一步地,上述车体模块包括车体,以及设置在车体上的轨轮和工作臂;
切土注浆模块包括设置在车体上的浆液罐、压力泵,以及设置在工作臂上的注浆套杆、旋转套杆、切土刀片以及驱动组件;
注浆套杆的两端分别与工作臂固定连接,注浆套杆的中部设有多个流通孔,注浆套杆通过输浆管与浆液罐连通,并且压力泵设置在输浆管上;
旋转套杆套设在注浆套杆的外侧并与注浆套杆转动连接,旋转套杆通过驱动组件与工作臂连接;旋转套杆沿轴向设有若干呈条形的注浆孔;
切土刀片为多个,其间隔设置在旋转套杆的外侧。
进一步地,上述注浆套杆两端的外径大于中部的外径,旋转套杆的两端分别与注浆套杆的两端转动并密封配合,旋转套杆的中部与注浆套杆中部之间具有间隙,形成用于浆液汇聚的汇聚腔。
进一步地,上述流通孔沿注浆套杆的周向均匀间隔设有偶数组,每一组的流通孔的数量为若干个并沿轴向均匀间隔设置,关于注浆套杆的轴线相对应两组的流通孔一一对应,相对应的两个流通孔内设有弹簧塞;
弹簧塞包括第一孔塞、第二孔塞和弹簧;第一孔塞和第二孔塞滑动设置在相对应的两个流通孔内;第一孔塞和第二孔塞相互靠近的一端通过弹簧连接,并且第一孔塞和第二孔塞的外侧壁从此端开始设有用于粘接浆液流通的凹槽;第一孔塞和第二孔塞相互远离的一端分别设有凸台,用于将第一孔塞和第二孔塞的此端限制在对应流通孔的外侧;
切土刀片设置在相邻注浆孔之间。
进一步地,上述驱动组件包括设置在工作臂上的电机,设置在电机上的主动轮以及设置在旋转套杆上的从动轮;主动轮与从动轮啮合、通过皮带或通过链条连接。
进一步地,上述传感器检测模块包括设置在流通孔处的浆液流量传感器,设置在旋转套杆转动位置处的角速度传感器,设置在旋转套杆内表面的土壤湿度传感器,设置在切土刀片内部的压力传感器,以及开发板和单片机;
开发板实时接收浆液流量传感器、角速度传感器、土壤湿度传感器、压力传感器传递的浆液流量、旋转套杆角速度、土壤湿度系数以及刀片摩擦力,处理后传输至单片机,单片机控制驱动组件和压力泵工作,从而实时控制切割速率和注浆速率。
一种基于上述有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车的施工方法,包括以下步骤:
S1:在铁路道床发生翻浆冒泥的线路段的其中一端将铁轨断开并开挖坑槽,直到开挖至道砟与土体相接的位置;
S2:将车体模块沿钢轨开至翻浆冒泥线路段上方的钢轨上并靠近坑槽,然后将切土注浆模块放入开挖的坑槽内;
S3:切土注浆模块工作开始切割道砟和土体,并向切割后的填料和土体内注浆,同时,车体模块在翻浆冒泥路段线路段上方的钢轨上行走,带动切土注浆模块在翻浆冒泥路段内沿道砟与土体相接的位置行走;
S4:在切割和注浆过程中,传感器检测模块实时获取切割数据和土壤数据,并实时调节切割速率和注浆速率;
S5:车体模块在翻浆冒泥线路段上方的钢轨上往复行走,带动切土注浆模块往复循环切割道砟和土体并进行注浆,直到切割的填料和土体与浆液均匀接触后,将切土注浆模块从坑槽中移出,再将车体模块开出翻浆冒泥线路段上方的钢轨;
S6:对道砟进行循环压实,将钢轨断开位置进行连接,并对翻浆冒泥线路段的轨道结构进行精调整平,恢复铁路通行状态。
进一步地,上述步骤S3中,通过电机带动旋转套杆转动,从而通过切土刀片对道砟和土体进行切割;通过压力泵将粘接浆液泵入注浆套杆内,然后依次从流通孔和注浆孔流出,对切割后的填料和土体注浆,注浆材料为聚醋酸乙烯酯乳料、改性聚醋酸乙烯酯乳液或聚丙烯酸乳液;
步骤S4中,开发板实时接收浆液流量传感器、角速度传感器、土壤湿度传感器、压
力传感器分别传递的浆液流量q、旋转套杆角速度、土壤湿度系数λ以及刀片摩擦力F,计
算出压力泵所需泵送能量和电机控制旋转套杆转动所需能量,单片机通过接收
开发板传输的压力泵所需泵送能量数据和电机控制旋转套杆转动所需能量数据,控制电机
和压力泵工作,从而实时调节切割速率和注浆速率。
进一步地,上述压力泵所需泵送能量的计算公式为:
;
电机控制旋转套杆转动所需能量的计算公式为:
;
其中:ρ为浆液密度;α为流量加速度;为浆液输送的阻力系数;S为注浆孔面积;R
为切土刀片的旋转半径;J为旋转套杆的转动惯量;β为旋转套杆的角加速度;为旋转套杆
的转动阻力系数。
进一步地,上述压力泵提供的泵送能量具有3个调节档位:G、H、I,对应的浆液
流量q条件如下:
;
其中:A、B为浆液流量控制指标系数;
电机提供的转动能量具有3个调节档位:M、N、O,对应的旋转套杆角速度条
件如下:
;
其中:C、D为旋转套杆角速度控制指标系数。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过工作臂直接将切土注浆模块伸入翻浆冒泥区段内,通过切土注浆模块上的切土刀片在道砟和土体相接的位置进行切割,并快速注入粘接浆液,该粘接浆液能够与切割后的填料和土体进行粘结,形成一层“防水层”,可以从根本上有效地整治翻浆冒泥病害,避免了传统整治翻浆冒泥时将整个基床水害以上部位开挖、换填的繁琐工作,节省了大量时间及资金成本,同时,还通过传感器检测模块在整个病害整治过程中实时检测和控制,保证了施工质量。
(2)本发明在治理过程中,仅对翻浆冒泥线路段的一端的钢轨进行锯断并对道砟进行开挖即可,钢轨恢复作业、开挖作业量以及回填作业量小,缩短翻浆冒泥治理周期,减少铁路停运时间。
(3)本发明采用智能感知和控制技术,对切割数据和注浆数据进行实时检测,计算得到压力泵泵送能量和电机控制旋转套杆转动能量,并实现对压力泵和电机的调节,从而实现对不同性质条件的线路段的翻浆冒泥进行智能化治理,同时,本发明对压力泵泵送能量和电机控制旋转套杆转动能量的控制档位分成三挡,对不同性质条件的线路段的翻浆冒泥的更加准确地调节,确保治理效果。
附图说明
图1为本发明的有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车的结构示意图;
图2为本发明的注浆套杆、旋转套杆以及驱动组件的连接结构示意图;
图3为本发明的注浆套杆的结构示意图;
图4为本发明的弹簧塞的结构示意图;
图5为本发明的旋转套杆与切土刀片的连接结构示意图。
图中:10-车体;11-轨轮;12-工作臂;21-浆液罐;22-压力泵;23-注浆套杆;24-旋转套杆;25-切土刀片;26-驱动组件;27-输浆管;28-弹簧塞;231-流通孔;241-注浆孔;261-主动轮;262-从动轮;281-第一孔塞;282-第二孔塞;283-弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1:
本实施例提供一种有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车,用于对有砟铁路道床发生翻浆冒泥的线路段进行治理,其包括:
车体模块,车体模块用于在钢轨上行驶;
切土注浆模块,切土注浆模块设置在所述车体模块上,用于在钢轨下对翻浆冒泥线路段的道砟土体相接位置进行切割,并对切割的填料和土体注入粘接浆液;
以及传感器检测模块,传感器检测模块用于获取切割数据和土壤数据,并控制切割速率和注浆速率。
本实施例采用非全部开挖的切土注浆方式对铁路的翻浆冒泥病害进行整治,极大的提高了铁路翻浆冒泥病害的整治效率,并从根本上抑制了病害的再次发生,而且在整个病害整治过程中实时检测和控制,保证了施工质量。
请参照图1,车体模块包括车体10,以及设置在车体10上的轨轮11以及工作臂12。用于在钢轨上行走的车体10属于现有技术,在此不再赘述。工作臂12的数量为2,分别转动安装在车体10的车头两侧,两个工作臂12由多节连接壁转动连接而成,使得工作臂12能进行联动弯折等动作,能进行弯折的工作臂12属于现有技术,在此不再赘述。
请参照图1至图5,切土注浆模块包括浆液罐21、压力泵22、注浆套杆23、旋转套杆24、切土刀片25以及驱动组件26。浆液罐21放置在车体10上,用于盛装粘接浆液,如聚醋酸乙烯酯乳料、改性聚醋酸乙烯酯乳液或聚丙烯酸乳液。压力泵22安装在车体10上并与浆液罐21连通。注浆套杆23的两端分别固定安装在2个工作臂12上,旋转套杆24套设在注浆套杆23上并与注浆套杆23转动配合,同时,旋转套杆24的两端通过轴承与2个工作臂12转动连接,切土刀片25具有若干个,间隔设置在旋转套杆24的外侧,驱动组件26分别与旋转套杆24和工作臂12连接,用于带动旋转套杆24的转动,从而带动切土刀片25进行转动。
注浆套杆23的内部中空,其内腔通过输浆管27与压力泵22连通,具体地,注浆套杆23的两端分别通过输浆管27与压力泵22连通,输浆管27伸入到注浆套杆23的内腔,同时输浆管27与注浆套杆23的内侧壁之间密封配合。注浆套杆23的中部侧壁设有多个流通孔231,所有流通孔231沿注浆套杆23的周向均匀间隔设有偶数组,每一组流通孔231的数量为若干个,并沿注浆套杆23的轴向均匀间隔设置,关于注浆套杆23的轴线相对应两组的流通孔231一一对应,相对应的两个流通孔231内设有弹簧塞28,在注浆过程中避免外部土体进入注浆套杆23内。
弹簧塞28包括第一孔塞281、第二孔塞282以及弹簧283。第一孔塞281和第二孔塞282滑动设置在相对应的两个流通孔231内。第一孔塞281和第二孔塞282相互靠近的一端通过弹簧283连接,并且第一孔塞281和第二孔塞282的外侧壁从此端开始设有用于粘接浆液流通的凹槽,凹槽延伸至对应孔塞的中部。第一孔塞281和第二孔塞282相互远离的一端分别设有凸台,用于将第一孔塞281和第二孔塞282的此端限制在对应流通孔231的外侧。在未注浆时,第一孔塞281和第二孔塞282将对应的流通孔231堵住,此时能避免外部土体进入注浆套杆23内,在注浆时,注浆压力将第一孔塞281和第二孔塞282推出,粘接浆液从凹槽向外流出,此时注浆压力会推动外部土体,外部土体也不会进入到流通孔231内。
旋转套杆24沿轴向设有若干呈条形的注浆孔241,通过条形的注浆孔241能够实现均匀注浆。同时,切土刀片25设置在相邻注浆孔241之间,避免切土刀片25遮挡注浆孔241而导致的不能均匀注浆。
在本实施例中,注浆套杆23两端的外径大于中部的外径,注浆套杆23的两端分别与旋转套杆24的两端转动并密封配合(即在转动过程中不会漏液),注浆套杆23的中部与旋转套杆24的中部之间具有间隙,形成用于浆液汇聚的汇聚腔。由于汇聚腔的存在,从流通孔231流出的浆液在汇聚腔中汇聚,再从注浆孔241进行注浆,能确保注浆孔241流出的浆液均匀、流量稳定。此外,汇聚腔的存在,使得注浆套杆23与旋转套杆24之间的接触面积减小,有效减小注浆套杆23与旋转套杆24之间的摩擦力。
驱动组件26包括设置在工作臂12上的电机(未示出),设置在电机的点电机轴上的主动轮261以及套设在旋转套杆24一端的从动轮262;主动轮261通过皮带与从动轮262连接。在本发明的其他实施例中,主动轮261还可以通过链条与从动轮262连接,或者主动轮261与从动轮262直接啮合。为了确保土体不会阻碍驱动组件26的工作,在本实施例中,驱动组件26的外侧设有保护罩(未示出)。
传感器检测模块包括设置在流通孔231处的浆液流量传感器,设置在旋转套杆24转动位置处(轴承处)的角速度传感器,设置在旋转套杆24内表面的土壤湿度传感器,设置在切土刀片25内部的压力传感器,以及开发板和单片机。开发板的输入端分别与浆液流量传感器、角速度传感器、土壤湿度传感器、压力传感器通信连接,单片机分别与开发板的输出端、压力泵22和电机通信连接。在本实施例中,开发板采用树莓派开发板,单片机采用Arduino Uno。
开发板实时接收所述浆液流量传感器、角速度传感器、土壤湿度传感器、压力传感器传递的浆液流量、旋转套杆角速度、土壤湿度系数以及刀片摩擦力,处理后得到压力泵所需泵送能量和电机控制旋转套杆24转动所需能量并传输至单片机,单片机根据传输的数据控制电机和压力泵22工作,从而实时控制切割速率和注浆速率。
实施例2:
本实施例提供一种基于实施例1的有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车的翻浆冒泥整治施工方法,包括以下步骤:
S1:在铁路道床发生翻浆冒泥的线路段的其中一端将铁轨断开,断开缺口的长度以旋转套杆24能顺利通过为准,并在此缺口的下方开挖坑槽,直到开挖至道砟与土体相接的位置。
本实施例的施工方法仅对翻浆冒泥线路段的一端的钢轨进行锯断并对道砟进行开挖即可,钢轨恢复作业、开挖作业量以及回填作业量小,缩短翻浆冒泥治理周期,减少铁路停运时间。
S2:将车体10沿钢轨开至翻浆冒泥线路段上方的钢轨上并靠近坑槽,然后通过工作臂12将旋转套杆24放入开挖的坑槽内,使切土刀片25接触土体。
S3:电机开始工作,带动旋转套杆24和切土刀片25进行旋转,开始切割道砟和土体,同时压力泵22工作,将粘接浆液泵入注浆套杆23内,然后依次从流通孔231和注浆孔241流出,向切割后的填料和土体内注浆,与此同时,车体10在翻浆冒泥路段线路段上方的钢轨上行走,带动旋转套杆24在翻浆冒泥路段内沿道砟与土体相接的位置行走,使切土刀片25同步横向切割道砟和土体;
S4:在切割和注浆过程中,开发板实时接收浆液流量传感器、角速度传感器、土壤
湿度传感器、压力传感器分别传递的浆液流量q、旋转套杆角速度、土壤湿度系数λ以及刀
片摩擦力F,计算出压力泵所需泵送能量和电机控制旋转套杆转动所需能量并传
输至单片机,单片机通过接收开发板传输的压力泵所需泵送能量数据和电机控制旋转套杆
转动所需能量数据,控制电机和压力泵22工作,从而实时调节切割速率和注浆速率。
压力泵所需泵送能量的计算公式为:
;
电机控制旋转套杆转动所需能量的计算公式为:
;
其中:ρ为浆液密度;α为流量加速度,由开发板根据浆液流量-时间数据处理得到;为浆液输送的阻力系数;S为注浆孔面积;R为切土刀片的旋转半径;J为旋转套杆的转动
惯量;β为旋转套杆的角加速度,由开发板根据旋转套杆角速度-时间数据处理得到;为旋
转套杆的转动阻力系数。
优选地,压力泵提供的泵送能量具有3个调节档位:G、H、I,对应的浆液流量q
条件如下:
;
其中:A、B为浆液流量控制指标系数。
根据浆液流量q的条件,带入压力泵所需泵送能量的计算公式计算即可。
优选地,电机提供的转动能量具有3个调节档位:M、N、O,对应的旋转套杆角速
度条件如下:
;
其中:C、D为旋转套杆角速度控制指标系数。
根据旋转套杆角速度的条件,带入电机控制旋转套杆转动所需能量的计算
公式的计算公式计算即可。
在本实施例中,各控制指标A、B、C、D根据工程情况调试而定。
S5:车体10在翻浆冒泥线路段上方的钢轨上往复行走,带动切土刀片25往复循环切割道砟和土体并进行注浆,直到切割的填料和土体与浆液均匀接触后,将旋转套杆24从坑槽中移出,再将车体10开出翻浆冒泥线路段上方的钢轨。
S6:对道砟进行循环压实,将钢轨断开位置进行连接,并对翻浆冒泥线路段的轨道结构进行精调整平,恢复铁路通行状态。
本实施例的施工方法采用智能感知和控制技术,对切割数据和注浆数据进行实时检测,计算得到压力泵泵送能量和电机控制旋转套杆转动能量,并实现对压力泵和电机的调节,从而实现对不同性质条件的线路段的翻浆冒泥进行智能化治理,同时,本发明对压力泵泵送能量和电机控制旋转套杆转动能量的控制档位分成三挡,对不同性质条件的线路段的翻浆冒泥的更加准确地调节,确保治理效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,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 (8)
1.一种有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车,其特征在于,包括:
车体模块,所述车体模块用于在钢轨上行驶;
切土注浆模块,所述切土注浆模块设置在所述车体模块上,用于在钢轨下对翻浆冒泥线路段的道砟土体相接位置进行切割,并对切割的填料和土体注入粘接浆液;
以及传感器检测模块,所述传感器检测模块用于获取切割数据和土壤数据,并控制切割速率和注浆速率;
所述车体模块包括车体(10),以及设置在所述车体(10)上的轨轮(11)和工作臂(12);
所述切土注浆模块包括设置在所述车体(10)上的浆液罐(21)、压力泵(22),以及设置在所述工作臂(12)上的注浆套杆(23)、旋转套杆(24)、切土刀片(25)以及驱动组件(26);
所述注浆套杆(23)的两端分别与所述工作臂(12)固定连接,所述注浆套杆(23)的中部设有多个流通孔(231),所述注浆套杆(23)通过输浆管(27)与所述浆液罐(21)连通,并且所述压力泵(22)设置在所述输浆管(27)上;
所述旋转套杆(24)套设在所述注浆套杆(23)的外侧并与所述注浆套杆(23)转动连接,所述旋转套杆(24)通过所述驱动组件(26)与所述工作臂(12)连接;所述旋转套杆(24)沿轴向设有若干呈条形的注浆孔(241);
所述切土刀片(25)为多个,其间隔设置在所述旋转套杆(24)的外侧;
所述传感器检测模块包括设置在所述流通孔(231)处的浆液流量传感器,设置在所述旋转套杆(24)转动位置处的角速度传感器,设置在所述旋转套杆(24)内表面的土壤湿度传感器,设置在所述切土刀片(25)内部的压力传感器,以及开发板和单片机;
所述开发板实时接收所述浆液流量传感器、角速度传感器、土壤湿度传感器、压力传感器传递的浆液流量、旋转套杆角速度、土壤湿度系数以及刀片摩擦力,处理后传输至所述单片机,所述单片机控制所述驱动组件(26)和所述压力泵(22)工作,从而实时控制切割速率和注浆速率。
2.根据权利要求1所述的有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车,其特征在于,所述注浆套杆(23)两端的外径大于中部的外径,所述旋转套杆(24)的两端分别与所述注浆套杆(23)的两端转动并密封配合,所述旋转套杆(24)的中部与所述注浆套杆(23)中部之间具有间隙,形成用于浆液汇聚的汇聚腔。
3.根据权利要求1所述的有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车,其特征在于,所述流通孔(231)沿所述注浆套杆(23)的周向均匀间隔设有偶数组,每一组的所述流通孔(231)的数量为若干个并沿轴向均匀间隔设置,关于所述注浆套杆(23)的轴线相对应两组的流通孔(231)一一对应,相对应的两个所述流通孔(231)内设有弹簧塞(28);
所述弹簧塞(28)包括第一孔塞(281)、第二孔塞(282)和弹簧(283);所述第一孔塞(281)和第二孔塞(282)滑动设置在相对应的两个所述流通孔(231)内;所述第一孔塞(281)和第二孔塞(282)相互靠近的一端通过所述弹簧(283)连接,并且所述第一孔塞(281)和第二孔塞(282)的外侧壁从此端开始设有用于粘接浆液流通的凹槽;所述第一孔塞(281)和第二孔塞(282)相互远离的一端分别设有凸台,用于将所述第一孔塞(281)和第二孔塞(282)的此端限制在对应流通孔(231)的外侧;
所述切土刀片(25)设置在相邻注浆孔(241)之间。
4.根据权利要求1所述的有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车,其特征在于,所述驱动组件(26)包括设置在所述工作臂(12)上的电机,设置在所述电机上的主动轮(261)以及设置在所述旋转套杆(24)上的从动轮(262);所述主动轮(261)与所述从动轮(262)啮合、通过皮带或通过链条连接。
5.一种基于权利要求1至4任一项所述的有砟道床路基翻浆冒泥整治用旋翻强化作业车的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:在铁路道床发生翻浆冒泥的线路段的其中一端将铁轨断开并开挖坑槽,直到开挖至道砟与土体相接的位置;
S2:将车体模块沿钢轨开至翻浆冒泥线路段上方的钢轨上并靠近坑槽,然后将切土注浆模块放入开挖的坑槽内;
S3:切土注浆模块工作开始切割道砟和土体,并向切割后的填料和土体内注浆,同时,车体模块在翻浆冒泥路段线路段上方的钢轨上行走,带动切土注浆模块在翻浆冒泥路段内沿道砟与土体相接的位置行走;
S4:在切割和注浆过程中,传感器检测模块实时获取切割数据和土壤数据,并实时调节切割速率和注浆速率;
S5:车体模块在翻浆冒泥线路段上方的钢轨上往复行走,带动切土注浆模块往复循环切割道砟和土体并进行注浆,直到切割的填料和土体与浆液均匀接触后,将切土注浆模块从坑槽中移出,再将车体模块开出翻浆冒泥线路段上方的钢轨;
S6:对道砟进行循环压实,将钢轨断开位置进行连接,并对翻浆冒泥线路段的轨道结构进行精调整平,恢复铁路通行状态。
6.根据权利要求5所述的施工方法,其特征在于,步骤S3中,通过电机带动旋转套杆(24)转动,从而通过切土刀片(25)对道砟和土体进行切割;通过压力泵(22)将粘接浆液泵入注浆套杆(23)内,然后依次从流通孔(231)和注浆孔(241)流出,对切割后的填料和土体注浆,注浆材料为聚醋酸乙烯酯乳料、改性聚醋酸乙烯酯乳液或聚丙烯酸乳液;
步骤S4中,开发板实时接收浆液流量传感器、角速度传感器、土壤湿度传感器、压力传感器分别传递的浆液流量q、旋转套杆角速度、土壤湿度系数λ以及刀片摩擦力F,计算出压力泵所需泵送能量/>和电机控制旋转套杆转动所需能量/>,单片机通过接收开发板传输的压力泵所需泵送能量数据和电机控制旋转套杆转动所需能量数据,控制电机和压力泵(22)工作,从而实时调节切割速率和注浆速率。
7.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于,压力泵所需泵送能量的计算公式为:
;
电机控制旋转套杆转动所需能量的计算公式为:
;
其中:ρ为浆液密度;α为流量加速度;为浆液输送的阻力系数;S为注浆孔面积;R为切土刀片的旋转半径;J为旋转套杆的转动惯量;β为旋转套杆的角加速度;/>为旋转套杆的转动阻力系数。
8.根据权利要求7所述的施工方法,其特征在于,压力泵提供的泵送能量具有3个调节档位:G、H、I,对应的浆液流量q条件如下:
;
其中:A、B为浆液流量控制指标系数;
电机提供的转动能量具有3个调节档位:M、N、O,对应的旋转套杆角速度/>条件如下:
;
其中:C、D为旋转套杆角速度控制指标系数。
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