一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，由收缩式车架、行走装置、接触式电极、饼状检波器、电极升降系统、喷淋系统、检波器升降系统、自动震源、控制装置等几部分组成。本发明的技术效果在于，该装置改进了传统高密度电法及瑞雷波工作形式，将两种检测设备集成到同一台装置上进行同时检测，检测数据可进行综合调用与联合解译，提高了路基病害检测的精度。该装置安装、操作及拆卸方便，提高了检测效率，降低了检测对交通的影响，是一种适用于运营高速公路路基病害检测装置。
【专利说明】一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置。
【背景技术】
[0002]路基是道路工程的主体，其承受着路面重量、本体自重及行车荷载。为保证良好的使用状况，路基必须具有足够的刚度、强度及稳定性。为确保路基维持在良好的使用状况，必须对路基病害及使用状态进行检测，以便及时发现路基病害并采取合适的养护措施。由于路基属于隐蔽工程，很难通过常规的巡查发现，往往只有等路基病害发展到一定程度，反映到路面时才能发现，而此时路基病害已发展到相当严重的程度，错过了最佳的养护时机。因而，必须采用先进的无损检测进行路基病害检测。
[0003]瑞雷面波法探测技术是近年来发展起来的一项工程物探新技术，其采用锤击作为震源，锤击时激发一瞬时冲击力，产生一定频率范围的瑞雷波，不同频率的瑞雷波叠加在一起，以脉冲的形式向前传播，由地震仪记录这些面波信号，通过对面波信号的处理便可得到测试点下方的工程地质情况。传统的瑞雷波仪的检波器上部为瑞雷波接收装置，下部为探头，检测时按照一定的道间距将检波器插入被检测物体表面，并确保检波器稳定。然后通过线缆将检波器一次接到住电缆上，并将主电缆与主机相连。震源为一个重40磅的铁锤，使用时用铁锤锤击被检测物体的表面，并通过连续锤击5?7次进行信号叠加，得到较强且质量较高的瑞雷波信号。当准备工作准备完毕后，即可开始检测。当需要滚动检测时，需要将前面一定数量的检波器拔出向后移，以此循环进行检测。
[0004]高密度电阻率法是日本地质株式会社提出并发展起来的一种新型的电阻率方法，探测前提是地下介质间的导电性差异。同常规电法一样，其通过A、B电极向地下供电(电流为I)，然后测量M、N极电位差Λ U，从而求得该记录点的视电阻率ps=K*AU/I。根据实测的视电阻率剖面进行计算、处理、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而解决相应的工程地质问题。
[0005]传统瑞雷波及高密度电法操作繁琐，检测时需要3?4个人配合，工作强度大。检波器及电极布设要花费大量时间，且对于已运营高速公路，传统检波器及电极无法插入路基，造成瑞雷波法及高密度电法无法在运营高速路基病害检测中进行应用。高密度电法及瑞雷波法对不同路基病害敏感程度不一致，无法做到采用单一的检测手段对路基病害进行全面，准确地检测。
【发明内容】
[0006]为了解决目前高密度电法以及瑞雷波法检测方法无法在运营高速路基病害检测中进行应用的技术问题，本发明提供一种能实现在运营高速路基病害检测运用高密度电法及瑞雷波法进行检测的运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置。
[0007]为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，包括收缩式车架、行走装置、两根收缩式固定杆、软水管、多个喷水阀门、水箱、水泵、多个接触式电极、多个饼状检波器、多个升降装置和控制装置，所述的收缩式车架为方框形结构，收缩式车架其中两个相对的侧边是由收缩杆制成，另两个相对侧边为固定杆，所述的行走装置安装于收缩式车架的底部，所述的两根收缩式固定杆的两端分别设置于收缩式车架的两个固定杆上且可平行于收缩式车架的收缩杆移动，所述的软水管固定于其中一根收缩式固定杆上，所述的多个喷水阀门分别均匀设置于软水管上，所述的水箱和水泵均分别固定于收缩式车架底部，水箱通过管道连接水泵后再连接至软水管，所述的接触式电极通过升降装置连接固定有软水管的收缩式固定杆上，所述的饼状检波器通过升降装置设置于另一根收缩式固定杆上并可沿收缩式固定杆移动，所述的自动震源装置固定于收缩式车架前部，所述的控制装置通过电缆通信连接升降装置、接触式电极、饼状检波器、水泵、喷水阀门和自动震源装置。
[0008]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的收缩式车架的收缩杆为六节由小到大依次嵌套的套管，所述的收缩式固定杆为六节由小到大依次嵌套的套管。
[0009]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的行走装置为两组轮式机构，每组轮式机构包括三个行走轮，三个行走轮的其中两个分别安装于收缩式固定杆由最小套管起的第二节、第四节上，另一个安装于收缩式车架收缩杆最小套管起的第六节上，安装于收缩式车架收缩杆上的行走轮直径大于其他两个行走轮。
[0010]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的升降装置包括弹簧、气缸和悬挂杆，所述的悬挂杆的两端分别固定于收缩式车架的两个固定杆侧边上，气缸设置于在固定杆底部并能沿固定杆移动，弹簧上端与气缸螺纹推杆连接，下端连接接触式电极或饼状检波器相连。
[0011]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的接触式电极包括中空容器、铜棒电极、导电填充物及导电泡棉；所述中空容器上端设有用于插入铜棒电极的通孔，铜棒电极插入至通孔中，中空容器内部注满导电液体，导电泡棉设置于中空容器底部，中空容器底部采用导电泡沫封装；中空容器上部设有注液孔，中空容器采用金属中空容器或塑料中空容器，中空容器为正锥形筒，所述的导电填充物为硫酸铜溶液，所述导电泡棉由Polyester纤维表面覆盖铜和镍金属表面层所构成。
[0012]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的饼状检波器包括检波器本体和电缆接口，所述的检波器本体为圆饼状，电缆接口固定于检波器本体上并用于连接通信用的电缆，检波器本体连接升降装置。
[0013]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的自动震源装置，包括气泵、前气室进排气管、后气室进排气管、电磁阀、气缸、活塞、锤块及控制装置，所述的活塞的一端设置于气缸内，另一端穿出气缸并固定有锤块，活塞设置于气缸内的一端上设有密封圈并通过密封圈将气缸隔离为前气室与后气室，所述的前气室通过前气室进排气管连接气泵，所述的后气室通过后气室进排气管连接气泵，所述的电磁阀安装于前气室进排气管与后气室进排气管上并控制进排气，所述的控制装置通信连接气泵和电磁阀。
[0014]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的自动震源装置还包括减压阀，所述的减压阀通过管道连接气泵，减压阀的控制端通信连接控制装置。
[0015]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的锤块与活塞之间通过螺纹连接。
[0016]所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，所述的锤块的底部设有橡胶垫。
[0017]本发明的技术效果在于，同传统高密度电法及瑞雷波检测相比，该自动装置实现了电极及波检波器布设的自动化及震源的自动化，并可对同一路段、同一路基病害同时进行检测，实现检测数据的相互调用与综合解译，提高检测精度，以满足运营高速公路路基病害检测的需要。该装置使用操作方便，是一种便捷、高效、适用的运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置。
[0018]下面结合附图对本发明作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构示意图；
[0020]图2为收缩式车架结构图；
[0021 ] 图3接触式电极结构图为；
[0022]图4为固定杆结构图；
[0023]图5为自动震源结构图；
[0024]其中1、收缩式车架；2、行走装置；3、接触式电极；4、电极主线电缆；5、固定杆；6、弹簧；7、气缸；8、喷水阀门；9、导水管；10、水箱；11、水泵；12、饼状检波器；13、检波器主电缆；14、柔性弹簧；15、自动震源；16、电源箱；17、拖挂装置；18、控制装置；19、收缩杆第一节；20、收缩杆第二节；21、收缩杆第三节；22、收缩杆第四节；23、收缩杆第五节；24、收缩杆第六节；25、收缩杆导轨；26、铜棒；27、电极外壳；28、导电溶液；29、注液孔；30、导电泡棉底座；31、收缩式固定杆第一节；32、收缩式固定杆第二节；33、收缩式固定杆第三节；34、收缩式固定杆第四节；35、收缩式固定杆第五节；36、收缩式固定杆第六节；37、固定杆导轨；38、气泵；39、三位五通电磁阀；40、减压阀；41、控制装置；42、气缸前气室；43、前气室进排气；44、密封圈；45、缸筒；46、后气室进排气管；47、气缸后气室；48、活塞杆；49、活塞推杆螺纹；50、内螺纹套筒；51、重锤焊点；52、锤块；53、橡胶垫。
【具体实施方式】
[0025]参见图1，本发明包括收缩式车架(I)、行走装置(2)、接触式电极(3)、电极升降系统、喷淋系统、饼状检波器(12)、升降装置、自动震源(15)及控制装置(18);所述收缩式车架(I)采用优质碳素方形钢制作，共分为6节，长15m，宽2m ;所述行走装置(2)采用三轮组结构，分别固定在固定杆的第2 (32),4 (34)节中间及拖车第6 (24)节2m处；所述接触式电极(3 )为中空倒锥形，内注入导电溶液(28 )，底座采用导电泡棉(30 )，可直接放置在路面上；所述气缸(7)固定在固定杆(5)底部，并可在固定杆上自由移动，气缸底部连接一个弹簧(6)，弹簧底部连接接触式电极(3)，通过气缸(7)收缩实现电极(3)升降，电极升降系统下降时，当电极(3)接触地面后，气缸(7)继续下降，并通过弹簧(6)向电极(3)产生20?40N的压力，以确保电极(3)与路面紧密接触；所述导水管(9)沿固定杆(5)布设，并在相应电极(3)位置设有喷水阀门(8)，可对接地电阻高的电极(3)进行喷水；饼状检波器(12)直径为8cm，可直接放置在地面上；检波器(12)上端为一柔性弹簧(14)，柔性弹簧(14)与气缸(7)连接，通过气缸(7)收缩实现检波器(12)升降；所述自动震源(15)采用气动形式，震源具有可调节锤击能量及连续锤击次数的功能，连续锤击时锤击间隔为2s ;所述控制装置
(18)采用触摸式掌上电脑，并配置无线模块，实现无线控制。
[0026]进一步地，如图2所示，本发明拖车(I)共分为6节，采用方形碳素钢制作而成，其第I (19)?第5 (23)节长为2.7m，第6 (24)节长为2.5m ;第I (19)?6 (24)节尺寸分别为 40*40mm、60*60mm、80*80mm、100*100mm、120*120mm 及 140*140mm,方形钢壁厚为 5mm,在第2 (20)?第6 (24)节上设有导轨(25)，以方便拖车收缩，拖车收缩采用手动操作。所述的行走装置(2)采用三轮组，分别固定在固定杆的第二节(32)、第四节(34)中间及拖车收缩杆第六节(24)的2m处，其中固定杆的第二(32)及第四(34)节上轮胎为小轮胎，拖车第六(24)节上轮胎为大轮胎，当拖车完全伸开时，三轮组同时工作，拖车收缩时，两组小轮胎离地，大轮胎工作。如图3所示，接触式电极(3)为倒锥形，高10cm，底部直径10cm，电极外壳(26)为金属或塑料，内注硫酸铜溶液或食盐水溶液(28)，底座为导电泡棉(30)，导电泡棉由Polyester纤维即涤纶纤维表面覆盖铜和镍金属表面层所构成，弹性高，质量轻，表面电阻<0.08Ω/πι2;如图4所示，所述的固定杆(5)采用圆形碳素钢制作而成，由6节组成，第I (31)?第5 (35)节长2.7m，第6 (36)节长为2.5m，第I (31)?第6 (36)节尺寸分别为 40*40mm、60*60mm、80*80mm、100*100mm、120*120mm 及 140*140mm,圆形钢壁厚为 5mm。如图5所示，自动震源(15)固定在牵引车车头，并与第一个检波器间距为5?7m，自动震源
(15)采用气动控制，锤块(52)提升高度为30cm，重30Kg，可通过调节气缸的压力控制锤击能量，锤击间隔为2s，并可在I?99次之间任意设定连续锤击次数。
[0027]该装置用于工程地质状况检测时，牵引车牵引拖车到指定检测位置，人工将拖车完全伸出，然后将接触式电极及饼状检波器与气缸连接并将线路连接好，然后安装自动震源。当准备工作准备完毕后，通过电极升降系统及检波器升降系统，实现电极及检波器接地，并对接地电阻较高的电极进行喷水，以降低接地电阻，然后启动自动震源开始检测。当检测完毕后，将电极与检波器提升，牵引车牵引拖车到下一检测点检测。当所有检测工作完成后，将电极及检波器取下，将拖车收缩。同传统高密度电法及瑞雷波检测相比，该自动装置实现了电极及波检波器布设的自动化及震源的自动化，并可对同一路段、同一路基病害同时进行检测，实现检测数据的相互调用与综合解译。
【权利要求】
1.一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，包括收缩式车架、行走装置、两根收缩式固定杆、软水管、多个喷水阀门、水箱、水泵、多个接触式电极、多个饼状检波器、多个升降装置和控制装置，所述的收缩式车架为方框形结构，收缩式车架其中两个相对的侧边是由收缩杆制成，另两个相对侧边为固定杆，所述的行走装置安装于收缩式车架的底部，所述的两根收缩式固定杆的两端分别设置于收缩式车架的两个固定杆上且可平行于收缩式车架的收缩杆移动，所述的软水管固定于其中一根收缩式固定杆上，所述的多个喷水阀门分别均匀设置于软水管上，所述的水箱和水泵均分别固定于收缩式车架底部，水箱通过管道连接水泵后再连接至软水管，所述的接触式电极通过升降装置连接固定有软水管的收缩式固定杆上，所述的饼状检波器通过升降装置设置于另一根收缩式固定杆上并可沿收缩式固定杆移动，所述的自动震源装置固定于收缩式车架前部，所述的控制装置通过电缆通信连接升降装置、接触式电极、饼状检波器、水泵、喷水阀门和自动震源装置。
2.根据权利要求1所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的收缩式车架的收缩杆为六节由小到大依次嵌套的套管，所述的收缩式固定杆为六节由小到大依次嵌套的套管。
3.根据权利要求2所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的行走装置为两组轮式机构，每组轮式机构包括三个行走轮，三个行走轮的其中两个分别安装于收缩式固定杆由最小套管起的第二节、第四节上，另一个安装于收缩式车架收缩杆最小套管起的第六节上，安装于收缩式车架收缩杆上的行走轮直径大于其他两个行走轮。
4.根据权利要求1所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的升降装置包括弹簧、气缸和悬挂杆，所述的悬挂杆的两端分别固定于收缩式车架的两个固定杆侧边上，气缸设置于在固定杆底部并能沿固定杆移动，弹簧上端与气缸螺纹推杆连接，下端连接接触式电极或饼状检波器相连。
5.根据权利要求1所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的接触式电极包括中空容器、铜棒电极、导电填充物及导电泡棉；所述中空容器上端设有用于插入铜 棒电极的通孔，铜棒电极插入至通孔中，中空容器内部注满导电液体，导电泡棉设置于中空容器底部，中空容器底部采用导电泡沫封装；中空容器上部设有注液孔，中空容器采用金属中空容器或塑料中空容器，中空容器为正锥形筒，所述的导电填充物为硫酸铜溶液，所述导电泡棉由Polyester纤维表面覆盖铜和镍金属表面层所构成。
6.根据权利要求1所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的饼状检波器包括检波器本体和电缆接口，所述的检波器本体为圆饼状，电缆接口固定于检波器本体上并用于连接通信用的电缆，检波器本体连接升降装置。
7.根据权利要求1所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的自动震源装置，包括气泵、前气室进排气管、后气室进排气管、电磁阀、气缸、活塞、锤块及控制装置，所述的活塞的一端设置于气缸内，另一端穿出气缸并固定有锤块，活塞设置于气缸内的一端上设有密封圈并通过密封圈将气缸隔离为前气室与后气室，所述的前气室通过前气室进排气管连接气泵，所述的后气室通过后气室进排气管连接气泵，所述的电磁阀安装于前气室进排气管与后气室进排气管上并控制进排气，所述的控制装置通信连接气泵和电磁阀。
8.根据权利要求7所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的自动震源装置还包括减压阀，所述的减压阀通过管道连接气泵，减压阀的控制端通信连接控制装置。
9.根据权利要求7所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的锤块与活塞之间通过螺纹连接。
10.根据权利要求7所述的一种运营高速公路路基病害快速无损综合检测装置，其特征在于，所述的锤块的底 部设有橡胶垫。
【文档编号】G01V1/00GK103543464SQ201310459370
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】赵健, 黄雄立, 李振存, 韦慧, 李文, 郭威 申请人:湖南理大交通科技发展有限公司