一种水泥改良风积沙路基智能养护系统及方法与流程

本发明属于道路工程施工，具体涉及一种水泥改良风积沙路基智能养护系统及方法。

背景技术：

1、风沙区道路施工过程中常采用水泥改良风积沙作为路基填筑材料。水泥改良风积沙具有保水性差、颗粒间无黏聚力的固有特性，路基碾压成型后，若养护阶段无法维持稳定适宜的水分条件，水泥将无法充分水化，极易导致路基失水开裂、表层起砂松散等不可逆路基损伤，由于风沙区风蚀作用，甚至会发生风蚀破坏，严重影响路基的承载强度、稳定性和服役耐久性。

2、目前，行业内对风沙区水泥改良风积沙路基的养护通常参照通用施工规范，采用标准化、粗放式的人工养护方案：路基碾压完成后立即铺设土工布覆盖并洒水，依靠人工定期（如每日）补水。这种传统方法适用于常规土质路基，在风沙区特殊工况下存在明显技术缺陷。第一，关键养护参数无量化标准，方案针对性差：现有规范仅对养护周期、洒水频次、单次洒水量等关键参数给出原则性要求，未建立和现场具体气候条件（如环境温湿度）匹配的精准量化管控体系；同时未结合水泥改良风积沙材料特性及风沙区干燥多风、水分蒸发快的气候特点。第二，缺乏差异化动态调控，环境适应性差：传统养护采用固定参数的“一刀切”洒水模式，无法根据路基内部的湿度变化进行动态、精准的补水作业，针对风沙区昼夜温差大、天气多变的复杂环境，难以稳定维持水泥水化所需最优养护湿度区间。第三，表层防护效果有限，路基病害高发：传统单层土工布覆盖养护方法的防风、保湿、温控效果有限，路基水分易通过蒸发和风蚀流失，造成养护层内部湿度不均、局部水化不充分，进而引发路基局部开裂、表层破坏等工程病害。第四，质量可控性低，作业高度依赖人工：现有养护技术缺乏养护环境与路基状态的实时、系统化监测，补水、覆盖等作业依靠人工完成，存在工作量大、效率低、作业及时性无法保障等问题，易出现养护盲区或过度养护，养护质量可控性低。

3、上述缺陷综合导致传统方法养护后的风沙区水泥改良风积沙路基常出现强度不达标、开裂松散等问题，无法满足风沙区高标准路基施工的验收要求。因此，亟需一种适配风沙区工况、可精准动态作业、低人工干预的智能养护方法。

技术实现思路

1、为解决传统养护方法在风沙区应用中存在的参数粗放、调控静态、人工依赖性强等技术问题，本发明的目的在于提供一种水泥改良风积沙路基智能养护系统，所述水泥改良风积沙路基智能养护系统包括：监测单元、覆盖单元、洒水单元和控制单元；

2、所述监测单元为无线温湿度监测仪；

3、所述覆盖单元包括透水土工膜和一布一膜土工布；

4、所述洒水单元包括供水管网、雾化喷头、水泵及用于控制所述水泵启停的远程控制开关；

5、所述控制单元为远程服务器或本地控制器；

6、所述控制单元被配置为根据所述监测单元采集的实时湿度数据与预设最佳养护湿度阈值的比对结果来控制所述水泵的启停。

7、本发明的另一目的在于提供一种水泥改良风积沙路基智能养护方法，采用所述水泥改良风积沙路基智能养护系统进行施工，包括以下步骤：

8、（1）确定量化养护参数：依据现场气候条件，将路基养护湿度范围划分为多个区域，制作与现场压实度相同的水泥改良风积沙标准试件，分别置于各湿度区域中养护；在预设的养护时长节点测试各湿度区域中水泥改良风积沙标准试件的无侧限抗压强度，根据测试结果确定达到目标强度所需的最佳养护湿度阈值、最佳养护时长及湿度-补水量关系模型。

9、（2）布设智能养护系统：在碾压成型的路基上布设无线温湿度监测仪，用于实时采集路基内部养护层的湿度数据；再于路基表面铺设透水土工膜，起到初始保水和均匀传导水分的作用；随后在透水土工膜上布设供水管网，所述供水管网上按间距设置有雾化喷头，以实现均匀、柔和的洒水；最后将一布一膜土工布覆盖于供水管网上，用于防止水分过快蒸发、阻隔风沙侵蚀，同时其下的供水管网可在不掀开覆盖层的情况下直接进行雾化补水；供水管网的水源端连接水泵与控制水泵启停的远程控制开关，控制单元分别与无线温湿度监测仪、远程控制开关通信连接

10、（3）闭环自动养护：所述控制单元接收所述监测单元采集的实时湿度数据，并与步骤（1）确定的最佳养护湿度阈值比对；当实时湿度低于最佳养护湿度阈值时，自动触发所述远程控制开关以启动水泵，通过雾化喷头进行补水作业；当实时湿度不低于最佳养护湿度阈值时，自动关停水泵，实现“监测-判断-执行”的自动化闭环养护。

11、作为优选，步骤（1）中，根据路基现场土体湿度范围划分出若干连续湿度分区以模拟现场不同湿度工况。

12、作为优选，步骤（1）中，所述预设的养护时长节点包括：8 h、24 h、48 h、72 h、96h、120 h、168 h。

13、作为优选，步骤（2）中，所述无线温湿度监测仪沿路基长度方向布设，布设间距为30～80米。

14、作为优选，步骤（2）中，所述雾化喷头沿所述供水管网布设，布设间距为3～8米。

15、作为优选，步骤（2）中，所述一布一膜土工布的搭接宽度不小于50 cm。

16、作为优选，步骤（2）中，所述透水土工膜为透水短纤土工布。

17、作为优选，步骤（2）中，所述一布一膜土工布为无纺布复合pe膜。

18、作为优选，步骤（3）中，所述补水作业中补水量的控制方式为：所述控制单元调取湿度-补水量关系模型，通过调节所述水泵的运行时长或出水流量精准控制单次补水量。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、（1）本发明通过前期科学试验，建立养护湿度、养护时长与路基强度之间的直接量化关系，将行业规范中模糊的“适时补水”、“充分养护”等定性管控要求，转化为具体的湿度控制阈值和定量补水量指标，以此实现路基养护参数精准量化，有效解决传统路基养护方法参数无量化、可操作性弱的核心问题，使路基养护方法具备更强的科学性与工况针对性。

21、（2）本发明通过搭建“监测-判断-执行”闭环湿度控制系统，对路基内部湿度指标进行全天候实时采集与动态分析，驱动设备自动完成差异化精准补水作业，以此实现路基养护全过程动态调控与智能化管控，摒弃传统依托人工施工经验、固定作业频次的粗放式养护模式，克服传统养护方法调控无差异化、场地适配性差的短板，确保路基养护环境持续稳定维持在最优状态。

22、（3）本发明采用透水土工膜+一布一膜土工布的双层覆盖养护体系，搭配均匀雾化洒水施工工艺，优化路基表层保湿、防风能力，同时依托精准的闭环湿度控制系统保障路基内部水泥持续充分水化，从根源上规避路基土体因失水导致的强度不足、开裂、起砂、风蚀等工程病害，确保路基整体力学性能和耐久性满足高标准工程建设要求。

23、（4）本发明通过配置智能养护系统，实现路基养护设备全天候自动运行，无需人工频繁掀盖土工布进行洒水养护、现场工况巡检的繁琐工序，大幅降低施工人员劳动强度和人工运维投入成本，显著提升路基养护作业整体运行效率与可靠性，尤其适配风沙区环境恶劣、人力调配难度大、用工成本高的特殊工程场景。