CN109763476A - 一种快速检测填土路基的压实度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速检测填土路基压实度的装置及方法，所述装置包括：下落桶、下落锤，所述下落锤在下落桶内，其特征在于，所述下落桶外侧有车架和扶手，内有限位滑道和锁定装置，下部有玻璃刻度板；所述下落锤，其特征在于，锤头呈圆锥状，后端可连接标定棒和配重限位杆件；标定棒可通过螺丝和下落锤相互连接，配重限位杆件可和配重进行连接。本发明的方案保证了装置耐用性和准确性，并可快速测定填土路基压实度。

Description

一种快速检测填土路基的压实度的装置及方法

技术领域

本发明属于公路路基压实度检测技术领域，涉及一种快速检测土体压实度的装置及方法，适用于填土路基的压实度检测。

背景技术

压实度又称夯实度，指的是土或其他建筑材料压实后的干密度与标准最大干密度之比，并以百分率表示。压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一，表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。对于路基、路面半刚性基层及粒料类柔性基层而言，压实度是指工地上实际达到的干密度与室内标准击实实验所得最大干密度的比值。

公路路基的质量是公路安全的根本保障，加强对公路路基压实度的控制，是保障路基质量的重要一环，如果路基压实度不达标，在外界雨水的冲刷、浸泡下就会加速公路路基压实度的下降，进而引起路基和路面的一系列质量病害，影响行车的安全和舒适，增加后期公路的维修和管理费用。在填土路基中，尤其是在高填方路基中，施工过程中压实度的控制对整个工程质量有着非常重要的作用，此时需要进行大量的压实度试验来确保工程质量。传统的压实度检测技术，检测慢，周期长，效率低。不能满足快速、准确检测压实度的需求。

近年来随着我国公路铺设速度越来越快，填土路基的公路也越来越多，填土路基压实度检测需求量也越来越大，准确快速测定压实度成为了新的难题：

(1)传统压实度测定方法取样，取样数量比较少，测定出的土体压实度代表性较弱，没有较强的代表力度。

(2)传统测定压实度方法步骤，要在现场取回土样，实验室内进行测定湿密度、干密度、压实度等，时间周期长。在面临，多雨地区时，压实度每天都在变化，前期测定的压实度失去了代表性。

(3)传统压实度测定方法用工量较大，需要多个专业实验人员共同操作，操作复杂，流程繁琐。

基于上述描述，在填土路基，尤其是高填方路基测定压实度时，仅仅依靠使用传统的压实度方法，操作繁琐，易产生窝工现象，不能充分发挥其他施工机械的效率。

有鉴于此，应当提供一种新型快速检测填土路基压实度的装置，以解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种速检测公路路基压实度的装置，从而大大加快填土路基压实度检测的效率，使得施工技术人员能够时时得到最新的土体压实度状态数据，同时，指导路基处理中进一步施工。

为了实现上述目的，本发明提供了一种检测装置及方法，其包括下落桶，该桶呈空心圆筒体，侧壁有竖直条形开孔，开孔处安装带有刻度的玻璃。下落锤，该锤可在下落桶内做自由落体运动；标定棒，用来标定下落锤的冲击距离。

优选地，所述下落桶的直径可以在10-15cm，高度在100cm-120cm的范围之内。

优选地，所述下落桶的材料可以由薄壁钢管制成。

优选地，所述下落锤的材料可以由铜锌合金制成。

通过测定下落锤的冲击距离，来确定被冲击土体的压实度，并取多个点进行平行实验，提高检测数据代表性和准确性。

根据上述的描述和实践可知，本发明所述的测定压实度的装置，针对填土路基特别是高填方路基的特性，加快了土体压实度检测的速度，保障了压实度数据的时效性。解决了现有技术下，传统检测填土路基压实度方法中的技术问题。并且降低了压实度检测的费用。

附图说明

图1为本发明中的结构示意图。

图2为本发明中的下落锤和标定棒的结构示意图。

图3为本发明中的配重结构示意图。

图4是本发明限位杆示意图。

图5为本发明的锁定结构示意图。

图中1-下落桶、2-下落锤、11-限位滑道、12-锁定装置、13-玻璃刻度板、14车架扶手、21-标定棒、22-标定刻度线、23-配重限位杆、24-配重、12-1锁定橡胶圈、12-2锁定钢圈、12-3限制锁。

具体实施方式

下面参考附图来描述本发明所述的快速检测填土路基压实度的实施例。本领域的普通实验技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图并未按比例画出。

图一为示意图，示出了本发明的一个实施例中所述的检测装置。如图一所示，本发明的该实施例所述的检测装置包括下落桶1，下落锤2、配重24、车轮、车架扶手14，下落桶1其中附有限位滑道11和锁定装置12，下落桶1侧壁有一竖直条形开孔，开孔处安装带有刻度的玻璃刻度板13，下落桶1中安装有下落锤2，下落锤2后连接可拆卸的带有标定线的标定棒21，二者可在下落桶1中通过限位装置12。

下落桶1呈一个空心圆筒体，由薄壁钢管构成，优选的，长度在100厘米到120厘米的范围内，内径在10-12厘米范围内，实际使用中，可根据不同的土质条件调节桶的内径和高度，增加或减少配重，以适合不同土质的测试。在该发明的该实施例中，桶体的大小应具备便携性，可根据使用环境进行适当调节，但本发明的实施例不限于此。

限位滑道11为一限制位移方向的结构，安装在下落桶1内侧，工作时，其与标定棒21之间配合，保证下落锤垂直下落。

锁定装置12包括锁定橡胶圈12-1、锁定钢圈12-2和限制锁12-3，其中锁定橡胶圈为一限制下落锤滑动的结构，锁定钢圈12-2位于锁定钢圈12-1外侧，限制锁12-3为一弹簧开关结构，工作时将下落锤提至某一高度，关闭限制锁，锁定钢圈收紧，锁定橡胶圈咬合标定棒，确保下落锤临时固定在某一高度。

下落锤2包括锥形锤头25和标定棒21，其中锤头25的外径略小于下落桶1的内径，保证下落锤2自由落下，同时又保证了下落锤2无其他方向的加速度，确保其垂直冲击土体，标定棒21用来测量冲击土体的深度。在标定棒21上设置有标定刻度线22，其和玻璃刻度板相互对比后，用于读取冲击距离。

在锤头25上面设置有配重限位杆23，用于安装配重24，所述配重24为一圆环型结构，其外径小于下落桶1内径，其内径大于标定棒21的外径，可方便从标定棒21顶端落下，且可随着下落锤2一起动作。配重上具有与限位杆23配合的限位孔241。

优选地，所述配重限位杆23下端可相对于锤头25自由转动，中间为带有翼缘231的结构，上端面具有凹槽。所述配重的限位孔241的上端与限位杆23的中间部位结构相匹配，方便插入限位杆23。而限位孔241中部具有卡合槽，当通过转动限位杆23时，所述翼缘231与所述卡合槽卡住，实现配重的固定，确保在下落锤和标定棒在冲击过程中保持一体。。所述转动角度优选为90度。所述转动可通过外部工具插入所述限位杆23上端面的凹槽实现。

另一方案中，所述配重限位杆23截面为非圆形结构，其至少部分表面位置处距离限位杆轴心的尺寸为呈逐渐变大的结构。所述限位孔241截面为非圆形结构，至少部分位置处的距离限位孔轴心的尺寸小于所述限位杆23表面距离限位杆轴心的尺寸。这样在限位孔23插入所述限位孔241之后，通过转动所述限位杆，可实现卡紧固定。优选地，所述限位孔和限位杆至少之一在所述卡紧位置处的材料为具有一定弹性的材料。例如橡胶等。

下落锤2的材料采用钢芯镀镍合金，保证其物理化学性质稳定，不易被腐蚀，以确保数据准确。

工作时，首先在已知压实度的区域进行校准仪器，对于不同的压实度的土体，下落锤2的冲击深度不同，读取标定棒2标定刻度线和对应玻璃刻度板13刻度，换算为下落锤2的冲击深度。进行多点校准，逐渐提高精度至毫米级，得出冲击深度和压实度之间的相关关系。校准完毕后，将该装置移动至待检测区，使用锁定装置在相同高度锁定下落锤后，松开锁定开关，使下落锤沿滑道无初速度释放下落锤2，进行冲击土体，记录冲击深度，检测压实度。

基于上述提供的装置，在多处取点测定后，可测定多点的压实度，从而进一步反应路基压实情况，达到快速检测填土路基压实度的目的。

在另一优选实施例中，考虑了带坡度地面的检测问题，当地面有坡度时，上面的检测装置放置到底面上会产生倾斜，使得下落锤并非垂直落下，造成检测结果不准确。为解决在斜坡面上的压实度快速测量问题，保证装置在不同角度的坡面上有相同的重力分量，在本实施例中，在下落锤后方设置带有刻度的，可注水的方形水箱，保证质量可连续性调节，其中水箱中水位高度公式为，

式中

D为预设的冲击力

m为下落锤及水箱的质量

Δm为注入水的质量

R为水箱内部边长

θ为坡面角度

水箱可以设置在标定棒21上，也可以设置在下落锤上或者配重上，采用这样的方案，在地面有坡度时，仍然能够保证下落锤下落速度的垂直分量达到预定的值。优选地，水箱可以为圆柱形结构或者立方结构或其他结构，保证重心在标定棒21轴线上即可，水箱的注水排水结构采用现有公知结构，在此不再赘述。

在更优选的方案中，根据上述原理，在水箱上预先根据地面倾斜角度而设置有不同颜色的刻度线，这样避免了现场计算的问题，更为简单直接。具体来说，水箱为透明结构，所述刻度线可以围绕水箱一圈或半圈，当装置放置到地面上以后，与水箱内水平面相平行的刻度线就是预定要达到的水位，不够的话可以注水，超过的话进行放水。可以知道，所述不同的刻度线是在装置不同角度放置时，有一条对应于该角度为水平。所以多个刻度线在水箱上为相互交叉的结构，通过不同颜色来进行区分。优选的方案中，为了避免多个刻度线交叉造成的刻度线干扰影响读取，不同刻度线的设置位置不同，以尽量避免交叉。

其中，优选地，所述地面坡度范围15度以内，超过该度数则需要平整地面再测量。所述刻度线对应为没偏移2度一条，更优选地，1度一条。这样的话，对于地面的水平度要求不用太高，可以节省时间和成本，提高测量效率。

更优选的方案中，为了让刻度线的差距更为明显，所述水箱可以设置为上小下大的锥形结构。由于为锥形结构，所以在倾斜时，稍微倾斜一点，就会造成水位产生较大的变化(分析其原理，以上小下大的锥形为例，水面上方的空腔纵截面为三角形结构，倾斜时水面仍然会保持水平，所以水平的三角形底边的长度变大，锥形的锥度越大则倾斜是水面纵截面长度变化越大，而三角形空腔体积不变，则高度会发生较大变化，此是因为三角形面积等于底边乘以高度，所以水位变化明显)，当增加水量时，水位与水平时的水位差距更为明显，因此，刻度线位置变化明显，避免了刻度线干扰的出现。所述水箱结构不一定采用规则的结构，可以是异形结构，只要保证从下往上容积越来越大即可，并且，所述变化率越大越好，这样发生倾斜时刻度线位置变化明显。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语仅仅是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种快速检测填土路基压实度的装置，其特征在于，所述装置包括：下落桶、下落锤，所述下落锤在下落桶内，其特征在于，所述下落桶外侧有车架和扶手，内有限位滑道和锁定装置，下部有玻璃刻度板；所述下落锤，其特征在于，锤头呈圆锥状，后端可连接标定棒和配重限位杆件；标定棒可通过螺丝和下落锤相互连接，配重限位杆件可和配重进行连接。

2.如权利要求1所述的下落桶，其特征在于，所述桶体的内径在10-15cm，高度在100cm-120cm的范围之内。

3.如权利要求1所述的下落桶，其特征在于，所述桶内存在一可以使下落锤无初速度下落的限位滑道和锁定装置。

4.如权利要求1所述的下落桶，其特征在于，所述桶体的材料为钢管。

5.如权利要求1所述的下落桶，其特征在于，所述桶体的侧壁有竖直开孔，开孔处安装有玻璃刻度板。

6.如权利要求1所述的下落锤，其特征在于，下落锤后连接有标定棒。

7.如权利要求1所述的下落锤，其特征在于，下落锤后连接有配重限位杆件。

8.如权利要求1所述的下落锤，其特征在于，下落锤的形状呈正圆锥形。

9.如权利要求1所述的标定棒，其特征在于，标定棒上带有标定刻度线。

10.一种快速检测填土路基压实度的方法，其特征在于采用上述任一项权利要求所述的装置来检测。