一种微波辅助公路路基软弱土层加固装置的制作方法

1.本实用新型涉及公路路基施工技术领域，尤其涉及一种微波辅助公路路基软弱土层加固装置。


背景技术：

2.为满足交通需求量的增加及经济的发展，国务院开展了“十三五”综合交通网规划的编制，指出到2020年，要建成安全、便捷、高效、绿色的现代综合交通运输体系，公路通车里程将达到500万公里，高速公路建成里程将达到15万公里。伴随国家对公路建设的投资大大增加，公路的不断修建发展，大量的路基作为基础设施开始修建，但各省在地理环境、气候环境和地质特征上各有不同，路基的修建会遇到诸多的困难，软弱土层路基是一种广泛分布于江、湖、海沿岸的特殊地域路基，其具有含水量大、渗透性差、强度低、可压缩性高等特征，如若不进行特殊的设计处理，极易造成公路的沉降、倾斜、开裂，严重的甚至会导致公路丧失正常使用功能，导致车辆人员安全事故的发生。
3.为了减少安全事故的发生以及带来的经济和人员伤亡损失，针对软弱土层路基的工程特性，学者们根据理论与实践的研究，形成了多种处理软弱土层路基的技术方法，常用的处理软弱土层的技术方法有换土垫层法、排水预压法、打桩等，这些技术方法在加固机理、施工工艺及优缺点等方面各有异同，如换土垫层法，要求的施工工艺、施工设备简单，可利用就近土壤进行换填，但该方法施工周期较长，遇到山岭等地方，难以寻找合适的填土等问题；排水预压法，由加压系统和排水系统构成，加压系统产生水头差，排水系统可缩短排水路径的特征，实现软弱土层路基加固，但该技术方法存在施工设备、工艺要求较高，固结速率较慢等问题；打桩法存在施工成本较高等问题。
4.现有的软土路基加固方法均存在施工周期长、成本高、效率低下等问题，工程上亟需一种快速高效、经济环保的软土路基加固装置。为此本实用新型提供了一种微波辅助公路路基软弱土层加固装置，水作为一种微波活性较高的物质，在微波作用下迅速汽化排出，降低了土体的含水率，水蒸气形成的蒸汽压力还可达到挤密土层的效果，使得土体快速固结。此外，微波与土体作用产生的高温使得土体内部发生一系列物理化学反应，改善了土体的理化性质，降低了土体的吸水能力，从而达到控制路基沉降的目的。本实用新型具有高效的风干速度，对软弱土层内部有很好的处理效果，实现快速降低软弱土层的含水率的同时，达到提高软弱土层路基的固结效率，实现加固软弱土层路基的作用，减少软弱土层路基在完工后的沉降量，降低施工成本的效果。


技术实现要素：

5.本实用新型提出了一种微波辅助公路路基软弱土层加固装置，可直接对拟加固软弱土层路基进行原位微波加固，可解决目前软弱土层路基固结效率低，施工成本居高不下的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种微波辅助公路路基软弱土层加固装
置，该装置包括，微波发生装置和辅助装置，其特征在于，所述的微波发生装置包括微波控制系统、磁控管、冷却水系统、波导管、云母板、热电偶测温元件，辅助装置包括轮滑、液压升降杆、承台、支撑杆和把手，所述微波发生装置放在辅助装置承台上，所述微波控制系统包括电源开关键、功率调结按钮及显示面板，所述磁控管与微波控制系统相连，所述磁控管与环形器相连，水平波导管与环形器相连，所述冷却水系统与环形器相连，水平波导管通过转接头与竖向波导管相连，所述竖向波导管下方到桩孔中，所述热电偶测温元件集成在竖向波导管上，所述液压升降杆与承台相连，把手焊接在支撑杆上。
7.进一步地，所述桩孔采用正方形分布；桩孔的横截面大小应比竖向波导管大，以便排出微波加热产生的水汽等；为防止桩孔塌陷，可采用钢丝格栅进行防护处理。
8.进一步地，所述竖向波导管的形状可根据桩孔形状进行选择；竖向波导管表面有多个微波输出孔，微波输出孔的大小、形状、数量由土体实际情况决定，为防止水汽回流进入波导管，在竖向波导管微波输出孔处，用不吸波材料云母板进行覆盖；所述的套筒式转接口接口截面积应大于竖向波导管，方便竖向波导管的装卸。
9.进一步地，所述磁控管用来发出微波，环形器用于控制微波方向，冷却水系统来保护磁控管；所述功率调结按钮可针对不同土体情况调节微波输出功率的大小，工业微波频率为2.45ghz,微波功率可在1
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30kw之间调结；同时竖向波导管底部的热电偶测温元件实现温度的感应并在显示面板上显示，以便根据温度判定软弱土体是否达到加固要求。
10.进一步地，所述液压升降杆可根据需要调节高度；通过把手、轮滑等辅助装置可控制整个装置移动方向。
11.本实用新型，利用微波加热技术，使软弱土层中的水分子迅速升温汽化形成蒸汽压力，降低土体含水率的同时挤密土体，使得软弱土层迅速固结，改善了软弱土体的理化性质，减小了路基的沉降，提高了路基的承载能力。相比于传统的软土路基加固装置，本装置效率更高、加固效果更好、更为经济环保，具有较好的工程应用推广价值。
附图说明
12.图1是处理路基装置示意图
13.图2为桩孔分布图
14.图中标号：1
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微波控制系统，1.1
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电源开关键，1.2
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显示面板，1.3
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功率调结按钮，2
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磁控管，3
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冷却水系统，4
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环形器，5
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水平波导管，6
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套筒式转接口，7
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竖向波导管，8
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云母板，9
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桩孔，10
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热电偶测温元件，11
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微波输出孔，12
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软弱土层，13
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轮滑，14
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液压升降杆，15
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支撑杆，16
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承台，17
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把手。
具体实施方式
15.如图1所示，本实用新型提供了一种微波辅助公路路基软弱土层加固装置，该装置包括，微波发生装置和辅助装置，其特征在于，所述的微波发生装置包括微波控制系统1、磁控管2、冷却水系统3、水平波导管5、竖向波导管7、云母板8、热电偶测温元件10，辅助装置包括轮滑13、液压升降杆14、承台16、支撑杆15和把手17，所述微波发生装置放在辅助装置承台16上，所述微波控制系统包括电源开关键1.1、功率调结按钮1.3及显示面板1.2，所述磁控管2与微波控制系统1相连，所述磁控管2与环形器4相连，水平波导管5与环形器4相连，所
述冷却水系统3与环形器4相连，水平波导管5通过套筒式转接头6与竖向波导管7相连，所述竖向波导管7下方到桩孔9中，所述热电偶测温元件10集成在竖向波导管7上，所述液压升降杆14与承台16相连，把手17焊接在支撑杆15上。
16.进一步地，所述桩孔9采用正方形分布；桩孔9的横截面大小应比竖向波导管7大，以便排出微波加热产生的水汽等；为防止桩孔9塌陷，可采用钢丝格栅进行防护处理。
17.进一步地，所述竖向波导管7的形状可根据桩孔形状进行选择；竖向波导管7表面有多个微波输出孔11，微波输出孔11的大小、形状、数量由土体实际情况决定，为防止水汽回流进入波导管，在竖向波导管7微波输出孔11处，用不吸波材料云母板8进行覆盖；所述的套筒式转接口6接口截面积应大于竖向波导管7，方便竖向波导管的装卸。
18.进一步地，所述磁控管2用来发出微波，环形器4用于控制微波方向，冷却水系统3来保护磁控管2；所述功率调结按钮1.3可针对不同土体情况调节微波输出功率的大小，工业微波频率为2.45ghz,微波功率可在1
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30kw之间调结；同时竖向波导管底部的热电偶测温元件10实现温度的感应并在显示面板1.2上显示，以便根据温度判定软弱土体是否达到加固要求。
19.进一步地，所述液压升降杆14可根据需要调节高度；通过把手17、轮滑13等辅助装置可控制整个装置移动方向。
20.本实用新型的一种微波辅助公路路基软弱土层加固装置，具体包括以下步骤：
21.步骤一：采用钻探、静探、贯入等技术，勘察软弱土层的埋藏条件、分布范围及物理力学性质等；
22.步骤二：对拟加固软弱土层范围进行等距离钻孔，对桩孔9的积水进行抽出处理；
23.步骤三：桩孔9处理完成后，借助辅助装置对微波发生装置进行移动，升降等处理，对准桩孔9，放入竖向波导管7；
24.步骤四：开启电源1.1，根据需要调节功率调结按钮1.3的微波输出功率；
25.步骤五：通过热电偶测温元件10进行测温，观测显示面板1.2上的温度值，待处理区域达到预设值时，关闭微波电源1.1；
26.步骤六：待微波处理区域土体冷却至室温后取出竖向波导管7，打入或静力压入松木桩或刚性桩，再进行水平面的找平，防水等处理。