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一种用于土壤快速固化的喷涂机具及道路施工方法
申请号	CN202111249084.9	申请日	2021-10-26	公开(公告)号	CN113981774A	公开(公告)日	2022-01-28
申请人	中国人民解放军陆军工程大学;			发明人	王广政; 王华; 刘枢; 严心彤; 白林越; 崔圣超; 肖健; 孙峰; 任鹏; 张震;
摘要	本发明公开了一种用于土壤快速固化的喷涂机具及道路施工方法，其中，一种用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，包括喷涂车和运输车；喷涂车前端设有牵引挂钩，运输车车尾设有挂钩孔，挂钩孔套设在牵引挂钩上；运输车内设有供电装置；喷涂车包括车架，车架尾端设有重滚轮链条，重滚轮链条末端设有重滚轮；车架上设有动力装置、翻耕搅拌装置、混合料管路和计量配料装置；其中道路施工方法通过采用上述用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具实现。本发明能够实现固化剂的自动配制和喷涂，并使之与土壤充分混合，实现土壤快速固化。
权利要求	1.一种用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，包括喷涂车（2）和运输车（1）；所述喷涂车（2）前端设有牵引挂钩（21），运输车（1）车尾设有挂钩孔（11），挂钩孔（11）套设在牵引挂钩（21）上；所述运输车（1）内设有供电装置（12）；所述喷涂车（2）包括车架（3），车架（3）尾端设有重滚轮链条，重滚轮链条末端设有重滚轮（211）；所述车架（3）上设有动力装置（23）、翻耕搅拌装置、混合料管路（231）和计量配料装置；所述翻耕搅拌装置包括相对设置的旋耕机（241）和动力耙（242），旋耕机（241）通过传动链条与动力耙（242）连接，动力耙（242）连接动力装置（23）；所述计量配料装置包括混合料搅拌箱（224）和多个存料箱（223）；每个所述存料箱（223）的出口连接混合料搅拌箱（224）入口，混合料搅拌箱（224）出口连接混合料管路（231）入口，其中，每个存料箱（223）设有计量泵（222），混合料管路（231）上设有增压泵（232），每个计量泵（222）和增压泵（232）均连接供电装置（12）；所述混合料管路（231）上开设有多个通孔，每个通孔上设有喷嘴（233）。 2.根据权利要求1所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，所述供电装置（12）设置在运输车（1）内，运输车（1）内设有多个料箱（13）；所述料箱（13）和存料箱（223）的数量相同，每个料箱（13）输出端通过传输管道连接一个存料箱（223）入口，每个传输管道上设有管道阀。 3. 根据权利要求1所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，所述所述重滚轮为直径300 毫米的圆柱体。 4.根据权利要求1所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，所述喷嘴（233）数量为12个，喷嘴（233）自由端均设置于车架（3）前部横梁上。 5.根据权利要求1所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，所述旋耕机（241）包括旋耕机转动轴和多个套设在旋耕机转动轴的旋耕机刀片（244），每个旋耕机刀片（244）包括6片刀片，每片刀片长径为0.2米。 6.根据权利要求1所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，所述动力耙（242）包括动力刀片，动力刀片厚度为20毫米，动力刀片长为0.2米。 7.根据权利要求1所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，包括2个负重牵引轮，分别设置在车架（3）两侧，每个负重牵引轮直径为250毫米。 8.根据权利要求1所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，其特征是，所述混合料搅拌箱（224）内设有搅拌器。 9.一种道路施工方法，其特征在于：采用权利要求1‑8任一项所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具施工，包括以下步骤：配制用于土壤快速硬化的固化剂；将配制的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂至待硬化的土壤上；翻耕并搅拌喷涂了固化剂的土壤；整平压实翻耕并搅拌后的土壤。
说明书全文	一种用于土壤快速固化的喷涂机具及道路施工方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种用于土壤快速固化的喷涂机具及道路施工方法，属于军用道路构筑工程技术领域。背景技术 [0002] 松软地面快速加固始终是应急交通保障的重难点问题。在部队机动、地震灾害救援等应急交通保障中，需要在极短的时间内克服松软泥泞等道路障碍，保证道路交通的应急通行。利用高效土壤固化剂快速加固松软土壤，快速有效地解决地基承载力不足问题，确保车辆、装备在松软地面上的应急通行，越来越成为未来应急交通保障松软地面快速固化的重要发展方向。而常规土壤固化剂通常是用于永久性道路工程加固使用的，一般难以满足在极短的时间甚至几个小时内使松软道路硬化通车的需求。 [0003] 基于上述需求，目前国内已有相关单位开展了环氧树脂基的高分子快速固化材料（由A、B组分组成）的研发，用于快速固化各类松软土壤。这类新材料可以在极短的时间内与土壤发生固化反应，并逐渐凝结形成强度，2小时即可达到通车所需要的强度要求。然而利用土壤固化剂加固与改善松软土壤，通常的做法是按照以下程序完成：土体备料与运输→ 土体摊铺晒土→在最优含水率下摊铺→道面机器搅碎→ 添加固化剂→机械拌和→碾压成型→养生。 [0004] 这种常规做法存在以下不足：一是施工工序繁杂，施工条件要求高，控制难度大，而且程序复杂，一般需要较长时间才能完成。在没有施工完成前材料就已凝结，存在材料凝结时间与施工时间的矛盾，更无法满足在几个小时级的短时间就能通车的要求；二是需要摊铺机、拌和机、平地机、压路机等较多的施工资源才能完成，耗费大量的人力物力，不适合于战时道路工程保障的快速性、便捷性；三是固化时间长，无法在短时间内形成足够的强度；四是与目前国内研发的新型高分子快速固化剂的特性不相适应。这种新型固化剂可以在十几分钟开始凝结，不需要专门压实工艺，短时间内就可逐步形成强度，凝结和固化速度快速。从开始施工到开始凝结固化，间隔时间短，不允许有太多的施工程序和工序。需要便施工边固结边成型。 [0005] 因此，上述常规施工方法只能适用于普通固化剂在平时道路工程施工和软土地基永久加固，难以满足战时快速加固时效性的要求。 [0006] 发明内容 [0007] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于土壤快速固化的喷涂机具及道路施工方法，能够实现固化剂的自动配制和喷涂，并使之与土壤充分混合，实现土壤快速固化。 [0008] 为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一方面，本发明提供一种用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，包括喷涂车和运输车；所述喷涂车前端设有牵引挂钩，运输车车尾设有挂钩孔，挂钩孔套设在牵引挂钩上；所述运输车内设有供电装置；所述喷涂车包括车架，车架尾端设有重滚轮链条，重滚轮链条末端设有重滚轮；所述车架上设有动力装置、翻耕搅拌装置、混合料管路和计量配料装置；所述翻耕搅拌装置包括相对设置的旋耕机和动力耙，旋耕机通过传动链条与动力耙连接，动力耙连接动力装置；所述计量配料装置包括混合料搅拌箱和多个存料箱；每个所述存料箱的出口连接混合料搅拌箱入口，混合料搅拌箱出口连接混合料管路入口，其中，每个存料箱设有计量泵，混合料管路上设有增压泵，每个计量泵和增压泵均连接供电装置；所述混合料管路上开设有多个通孔，每个通孔上设有喷嘴。 [0009] 进一步地，所述供电装置设置在运输车内，运输车内设有多个料箱；所述料箱和存料箱的数量相同，每个料箱输出端通过传输管道连接一个存料箱入口，每个传输管道上设有管道阀。 [0010] 进一步地，所述所述重滚轮为直径300 毫米的圆柱体。 [0011] 进一步地，所述喷嘴数量为12个，喷嘴自由端均设置于车架前部横梁上。 [0012] 进一步地，所述旋耕机包括旋耕机转动轴和多个套设在旋耕机转动轴的旋耕机刀片，每个旋耕机刀片包括6片刀片，每片刀片长径为0.2米。 [0013] 进一步地，所述动力耙包括动力刀片，动力刀片厚度为20毫米，动力刀片长为0.2米。 [0014] 进一步地，所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具还包括2个负重牵引轮，分别设置在车架两侧，每个负重牵引轮直径为250毫米。 [0015] 进一步地，所述混合料搅拌箱内设有搅拌器。 [0016] 另一方面，本发明提供一种道路施工方法，其特征在于，采用上述用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具施工，包括以下步骤：配制用于土壤快速硬化的固化剂；将配制的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂至待硬化的土壤上；翻耕并搅拌喷涂了固化剂的土壤；整平压实翻耕并搅拌后的土壤。 [0017] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过设置计量配料装置，能够实现固化剂组分的精确计量与自动化配制，确保了固化剂的质量；通过设置增压泵、混合料管路和喷嘴，能够将固化剂喷涂到土壤中；通过设置翻耕搅拌装置，能够使固化剂与土壤混合均匀；通过设置运输车和重滚轮，能够牵引机具前进，并整平压实翻耕搅拌后的土壤，形成连续硬化的道路通道，解决了固化剂凝结时间与施工时间的矛盾；通过设置供电装置和动力装置，提高了喷涂机具的自动化程度，能够实现连续快速施工。附图说明 [0018] 图1所示为本发明运输车的一种实施例结构示意图；图2所示为本发明喷涂车的一种实施例结构示意图；图3所示为本发明喷涂车的一种实施例左视图；图4所示为本发明喷涂车的一种实施例俯视图；图5所示为本发明动力耙的一种实施例结构示意图；图6所示为本发明旋耕机的一种实施例结构示意图；图中：1、运输车；2、喷涂车；3、车架；11、挂钩孔；12供电装置；13、料箱；21、牵引挂； 23、动力装置；211、重滚轮；222、计量泵；223、存料箱；224、混合料搅拌箱；231、混合料管路； 232、增压泵；233、喷嘴；241、旋耕机；242、动力耙；243、液压马达；244、旋耕机刀片。具体实施方式 [0019] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。 [0020] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 [0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0022] 实施例1本实施例提供一种用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具，包括喷涂车2和运输车 1；喷涂车2前端设有牵引挂钩21；运输车1车尾设有挂钩孔11，挂钩孔11套设在牵引挂钩21 上；运输车1内设有供电装置12；喷涂车2包括车架3，车架3尾端设有重滚轮链条，重滚轮链条末端设有重滚轮211；翻耕搅拌好的土壤经过重滚轮211整平压实，形成通道。 [0023] 车架3上设有动力装置23、翻耕搅拌装置、混合料管路231和计量配料装置。 [0024] 翻耕搅拌装置，能够高速翻拌土壤，包括相对设置的旋耕机241和动力耙242，旋耕机241通过传动链条与动力耙242连接，动力耙242连接动力装置23。 [0025] 计量配料装置包括混合料搅拌箱224和多个存料箱223；每个存料箱223的出口连接混合料搅拌箱224入口，混合料搅拌箱224出口连接混合料管路231入口，其中，每个存料箱223设有计量泵222，根据固化剂的复配比例要求设定计量泵222的流量值，从而控制存料箱223内物料的流速，实现固化剂的各个组分按配方设计精确计量；混合料管路231上设有增压泵232，用于增加混合料管路231的压强，使液态混合料在混合料管路231内处于高压流动状态，；每个计量泵222和增压泵232均连接供电装置12；混合料管路231上开设有多个通孔，每个通孔上设有喷嘴233，用于喷涂混合料管路231内的高压混合料。 [0026] 本实施例应用时，喷涂车2由履带式输送车1通过挂钩进行牵引，根据实际情况，调整前进速度。 [0027] 应用中，动力装置23包括常州35型电启动35马力的柴油机，安装于车架3上的后部，通过传动链条驱动动力耙242，动力耙242通过传动链条带动旋耕机241；供电装置12包括常柴动力6500W三相380V发电机，安装于运输车1后部，并通过电线路将电力传送给喷涂车2的计量泵222和增压泵232。其中，计量泵为GM0‑1000L普通柱塞式计量泵，计量精度高、流量大、耐腐蚀；增压泵为格兰富UPA15‑160型号，用于混合料的增压，并使混合料通过混合料管路231运输至喷嘴233。 [0028] 本发明通过计量配料装置，实现自动精确配制固化剂功能；通过设置混合料搅拌箱224、混合料管路231、增压泵232和喷嘴233配合使用，实现连续喷涂作业；通过设置翻耕搅拌装置，能够及时并快速地将固化剂和土壤充分搅拌；通过设置重滚轮，实现对搅拌后的混合土壤压实和整平，能够连续自动完成道路硬化的施工作业。 [0029] 实施例2在实施例1的基础上，本实施例的供电装置12设置在运输车1内，运输车1内设有多个料箱13；料箱13和存料箱223的数量相同，每个料箱13输出端通过传输管道连接一个存料箱223入口，每个传输管道上设有管道阀。 [0030] 应用中，固化剂用量至少占混合土壤总量的10%，较长的应急道路所需要的固化剂用量极大。因此，如何解决战时物料的运输问题，也是制约道路固化施工的关键之一。本发明利用输送车运送存储材料，并喷涂机的存储箱相连，为喷涂机的快速作业提供料源与牵引动力，既解决了材料运输和供料的问题，又提供了喷涂机具前进的动力。 [0031] 本实施例的重滚轮为直径300 毫米的圆柱体。喷嘴233数量为12个，喷嘴233自由端均设置于车架3前部横梁上。 [0032] 旋耕机241包括旋耕机转动轴和多个套设在旋耕机转动轴的旋耕机刀片244，每个旋耕机刀片244包括6片刀片，每片刀片长径为0.2米，且每片刀片的刀头相对于刀身向同一方向倾斜设置，能提高翻耕土壤的速度以及翻耕的效果。 [0033] 动力耙242包括动力刀片，动力刀片厚度为20毫米，动力刀片长为0.2米，以增强动力耙242的搅拌效果和抗破坏能力。本实施例包括2个负重牵引轮，分别设置在车架3两侧，每个负重牵引轮直径为250毫米。 [0034] 本实施例应用时，喷涂车2还包括液压马达243，供电装置12为液压马达243提供电力，液压马达243为动力耙提供动力；柴油机为旋耕机提供动力。混合料搅拌箱224内设有搅拌器，搅拌器为普通三叶片式电动搅拌器，用于搅拌混合料，使之混合均匀，以形成固化土壤所需的固化剂。 [0035] 应用中，在每个存料箱223、料箱13、喷嘴233、动力耙242、旋耕机刀片244以及重滚轮211上逐一涂抹隔离剂，做好防粘黏隔离。 [0036] 本发明通过设置具有6片刀片且每片刀片长径为0.2米的旋耕机刀片，能够更好地翻耕土壤、增强翻耕效果；通过设置刀片厚度为20毫米，动力刀片长为0.2米的动力耙242，能够增强动力耙242的搅拌效果和抗破坏能力。 [0037] 实施例3本实施例提供一种道路施工方法，采用权利实施例1或2所述的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具施工，包括以下步骤： S1配制用于土壤快速硬化的固化剂； S2将配制的用于土壤快速硬化的固化剂喷涂至待硬化的土壤上； S3翻耕并搅拌喷涂了固化剂的土壤； S4整平压实翻耕并搅拌后的土壤。 [0038] 本发明通过采用用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具施工，既能提高固化剂配制过程中，各组分配比的准确性，又能提高作业效率，降低人工成本。 [0039] 本发明采用主要适用于松软泥泞障碍地段的道路土壤快速固化施工，在小时级的时间内完成应急道路施工任务，形成应急保障通路，保障车辆装备快速通过松软泥泞障碍地段。 [0040] 实施例4在实施例3的基础上，本实施例道路施工方法包括以下步骤：启动输送车1上的供电装置12，为计量泵、搅拌器、增压泵和液压马达243提供电力；启动喷涂车2上的动力装置，为动力耙和旋耕机提供动力；分别打开装有固化剂和树脂输料箱13的管道阀，固化剂和树脂分别通过对应的计量泵进入混合料搅拌箱，混合料搅拌箱内的搅拌器将固化剂和树脂搅拌均匀后，混合料经增压泵加压，经过混合料管路231运送至喷嘴233，并对待施工路面进行喷涂。 [0041] 旋耕机和动力耙把喷涂了固化剂和树脂的土壤进行翻耕并充分搅拌，使固化剂和树脂与土壤混合均匀；运输车1向前驱动，带动喷涂机向前运动，喷涂机车尾的重滚轮压过翻耕后的土壤，以整平压实土壤；整平压实土壤后约1～2h，能够实现车辆装备快速通行，此时道路达到了一定的强度。 [0042] 实施例5在实施例3或4的基础上，本实施例的道路施工方法包括以下步骤：场地清理：对施工通路场地周边环境进行清理，将可能影响施工的垃圾、杂物等进行清除，对土壤内部可能影响施工的石块进行清理。 [0043] 道路路线标定：成立标示小组，一般由2‑3人组成，但不限于此，在施工道路起点、终点以及通路两侧标定小红旗，确定施工道路位置与幅员，其位置应尽量选择在相对平坦的松软泥泞地段上，但不限于此。 [0044] 材料用量与机具准备：根据固化剂与土壤的设计配合比，计算道路所需固化道路剂材料用量，并将固化剂材料装入材料运输车1中，并将运输车1与喷涂车2连接，运输车1牵引喷涂车2行驶到预定作业地段的起点位置。 [0045] 待机备用：启动供电装置12和动力装置23，其中，供电装置12为计量泵222、搅拌器、增压泵232以及液压马达243提供电力；动力装置23为旋耕机241提供动力，液压马达243 为动力耙242提供动力，自动化喷涂：打开料箱13对应的管道阀，固化剂和树脂通过计量泵222进入混合料搅拌箱224，由搅拌器搅拌后，经增压泵232加压，在旋耕机241前部，对地面进行喷涂。喷涂时，旋耕机241和动力耙242翻耕搅拌土壤，使固化剂和树脂与土壤混合均匀，并使重滚轮 211压实翻耕搅拌后的土壤。按此方法施工作业，运输车1行进速度为10米每分钟。 [0046] 按照这样的运行速度，完成长100米、宽3米、深0.15米的应急通路固化施工，大约需10分钟即可，当两台车同时施工时，则仅需5 分钟；完成长200米、宽3米、深0.15米的应急道路约需20 分钟，同理，当两台车同时施工仅需10 分钟，解决了固化剂凝结时间与施工时间的矛盾，从而确保了交通应急保障的时效性。 [0047] 通载维护：S1道路通路标识；用白灰或标杆对已固化好的道路路面通道进行标识，主要沿道路纵向在道路通路边缘进行标识。 [0048] 用白灰标识时，沿固化的道路通路边缘线进行标识；用标杆标识时，沿已固化的道路通路边缘线在两侧未固化的松软土壤里插立标杆。 [0049] S2组织通载；根据应急交通保障时效性需要，和快速固化剂固化性能的高低，视情况组织通车。固化道路的强度随时时间的增长而逐渐升高，逐渐趋近于普通混凝土路面的强度和承载力。 [0050] 因此，应急交通保障时一般先组织载重量较轻的轻型车辆装备通车，有限制地小密度通车，然后逐渐加大通车密度和交通量，直至全部开放交通。 [0051] 综上实施例，本发明通过采用用于土壤快速硬化的固化剂喷涂机具施工，能够实现野外固化剂的精准配制，提高固化剂的质量；能够给通过运输车1储存足够的物料，满足远途作业的需求；能够自动翻耕土壤并将喷涂的固化剂与土壤混合均匀，极大程度地降低了人工成本；能够根据固化剂的凝结时间调节运输机牵引喷涂机具的行走速度，以解决材料凝结时间与施工时间的矛盾；能够将翻耕搅拌的土壤整平压实，使一定厚度范围内的土壤形成具备一定强度的聚合物结固体，实现松软土壤的快速固化，最终使固化后的土壤能满足通行车辆的的力学强度需求。 [0052] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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