水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复仪及恢复方法技术领域
本发明涉及建筑施工器具技术领域，特别是涉及一种水工沥青砼取芯深孔整体填
装恢复仪及恢复方法。
背景技术
随着经济的发展，现有技术中在建筑领域采用到了大量的沥青砼作为建筑材料。
作为沥青砼质量的重要检测手段，在沥青砼铺设、碾压完成一定时间后，需要采用钻孔取芯
的方式，将所获取的芯样进行如压实密度、力学性能等试验以验证沥青砼的质量。
在沥青砼铺设得较厚的情况下，如采用沥青砼进行大坝施工，由于取芯孔的深度
较深，考虑到沥青砼的黏性，沥青砼单层厚度过厚，非常容易造成碾压不密实的问题，故沥
青砼单次回填深度不能过深，这就造成了现有技术中针对需要回填的沥青砼深孔，需要分
多步进行回填，存在深孔沥青砼孔回填施工周期长的问题。
发明内容
针对上述提出的现有技术中针对需要回填的沥青砼深孔，需要分多步进行回填，
存在沥青砼取芯深孔回填施工周期长的问题，本发明提供了一种水工沥青砼取芯深孔整体
填装恢复仪及恢复方法，本案提供的填装恢复仪及恢复方法可大大提高水工沥青砼取芯深
孔的回填效率。
本发明提供的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复仪及恢复方法通过以下技术要
点来解决问题：水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复仪，包括呈筒状的围筒，所述围筒的一端
设置有可沿着围筒轴向方向运动的推板，还包括设置于围筒另一端的端盖及顶紧装置，所
述顶紧装置用于限定端盖与围筒两者之间的相对位置，以使得端盖可作为封闭围筒另一端
的封板；
还包括用于驱动推板沿着围筒轴线方向向端盖一侧运动的驱动装置；
所述围筒为多瓣组合式结构，还包括将组成围筒的多瓣约束为完整整体的约束装
置。
具体的，所述围筒中，端盖与推板之间的区域为沥青砼柱的制备区域，在制备沥青
砼柱时，通过顶紧装置约束端盖在围筒上的位置以使得端盖能够作为所述制备区域一端的
封板，推板作为制备区域另一侧的封板，通过驱动装置驱动推板向端盖的一侧运动，这样，
预先装填于制备区域内的沥青砼料在挤压下，可得到压实密实的沥青砼柱。本方案中，通过
所述顶紧装置实现对端盖的约束，旨在便于变换端盖相对于围筒的位置状态，以便于改变
端盖的位置后，向所述制备区域中添加待压的沥青砼料。以上顶紧装置可采用油压缸、气压
缸、螺纹杆、螺栓等。由于本方案旨在实现加快取芯孔的填装恢复效率，故单次制备的沥青
砼柱长度宜稍长，如制备25-50cm的沥青砼柱，这样，因为压实的沥青砼柱黏性较大，若将围
筒设置为一个整体，需要设置较长的推出机构才能将所得沥青砼柱推出，而针对长筒形围
筒，在采用推出机构推出时，不仅所涉及的结构体积较大，同时要实现对围筒的稳定固定不
易实现。本方案中，通过将围筒设置为多瓣组合式结构，所述多瓣组合式结构即为将围筒设
置为橘瓣式容器的形式，即相邻瓣的侧面相接得到完整的围筒；同时通过约束装置完成组
成围筒各瓣之间的相互约束，这样，可在移除所述约束装置的约束后，将部分组成围筒的瓣
剥离或全部剥离，即可相当于从围筒的侧面将沥青砼柱与剩余瓣分离。
综上，本恢复仪结构简单、制造成本低、操作简单，可用于制备柱状的沥青砼柱，以
上沥青砼柱用于如水坝取芯孔回填时，具有五至十倍于现有技术的回填效率；同时，本方案
中，所得沥青砼柱与围筒分离方便。
作为所述的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复仪进一步的技术方案：
由于本方案中，顶紧装置在推板动作时，只需要能够承受沥青砼料所施加的挤压
力即可，同时顶紧装置需要满足可变换端盖位置的要求，作为一种制造成本低、操作简单的
顶紧装置实现方案：还包括立架，所述立架为门型架，所述顶紧装置为螺纹连接于门型架横
梁上的螺纹杆，所述端盖安装于螺纹杆的下端，所述螺纹杆的轴线方向位于竖直方向。本方
案中，在制备沥青砼柱时，只需要将围筒竖直置放于端盖的下方，端盖的下表面大于、等于、
略小于围筒上端内径均可。这样，在需要放料时，转动螺纹杆带动端盖向上运动以预留出加
料口，加料完成后转动螺纹杆向下运动，利用端盖封闭围筒的上端。
由于在压实沥青砼料以得到沥青砼柱时，所需要的挤压力较大，如需要对推板作
用面上施加数兆帕甚至数十兆帕的压强，作为驱动装置的具体实现形式，所述驱动装置包
括油泵及油管；
还包括设置于横梁正下方的底板，所述底板上还设置有油路，所述油管与油路相
通，油路的出口端位于底板的上表面上，且围筒被夹持于端盖与底板之间时，所述出口端与
围筒的中空区域相通；
所述油泵通过油管向推板背离端盖的一侧提供液压油，所述液压油用于推动推板
向端盖运动。本方案中，只需要将围筒置放于底板上，而后通过顶紧装置将围筒固定于立架
上，而后采用油泵提供液压油即可推动推板挤压沥青砼料，而后卸掉液压油油压，即可拆卸
约束装置以取出所得沥青砼料。作为优选，还包括用于回收泄漏液压油的收集装置，以上收
集装置可采用设置在底板上的油槽。
作为一种安装和移除方便、便于制造的约束装置，所述约束装置为箍设于围筒上
的箍体。
作为围筒的一种具体实现形式，所述围筒为两瓣组合式结构，组成围筒的各瓣均
为横截面为半圆的弧形板。本方案中，围筒拼接方便，同时，只需将其中的一瓣取下，即可将
所得沥青砼柱的一半裸露出来，这样，即可将所得沥青砼柱取下。优选的，为方便围筒的拼
接，设置为组成围筒的两瓣的相接面与围筒的轴线方向平行。
为避免在挤压沥青砼料时沥青砼料又围筒的边缘渗出或减小渗出量，组成围筒的
各瓣的两侧侧边上均设置有凸起或凹槽，所述凸起或凹槽贯通所述侧面的两侧，组成围筒
的各瓣相互配合组成围筒整体时，在任意相邻两瓣相互配合形成的配合面上，其中一瓣提
供凹槽，另一瓣提供凸起，且所述另一瓣提供的凸起嵌入其中一瓣提供的凹槽中。本方案
中，相当于以上凸起与凹槽的配合组成了迷宫密封，这样，在配合面上不增设其他密封材料
的情况下，利用沥青砼料本身的黏性性质，可通过上述契合方式，实现围筒径向方向上的良
好密封。
本发明还公开了一种水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复方法，包括沥青砼柱制备
步骤及热沥青灌装步骤；
所述沥青砼柱制备步骤为采用以上任意一项提供的水工沥青砼取芯深孔整体填
装恢复仪制备沥青砼柱；
所述热沥青灌装步骤为在沥青砼柱置入取芯孔前或置入取芯孔中后，向取芯孔中
灌装热沥青。
现有技术中，为利于压实效果，取芯深孔的回填一般通过由下至上分层碾压的方
式，即将沥青砼料灌装如取芯孔中进行逐级碾压，而单层碾压的厚度通常不超过5cm，针对
50cm深的大坝取芯孔，需要大量的时间进行取芯孔回填。
本方案提供的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复方法中，通过以上恢复仪方案所
得的压实的沥青砼柱，配合灌入取芯孔中的热沥青，以上热沥青可用于加热融化筑体上的
沥青，即取芯孔孔壁的沥青，同时可加热融化沥青砼柱侧面的沥青，这样，所述热沥青相当
于是热熔热载体和中间连接料，当热熔后的沥青冷却以后，可实现沥青砼柱与筑体本身可
靠的连接。
以上方法中，所需的沥青砼柱可在先预制，热沥青可现场大量加热，省去了取芯孔
回填时的压实操作，不仅所回填的沥青砼柱压实可靠，同时不易在回填时出现较大的回填
孔洞，采用以上方法进行大坝等沥青砼材料筑体取芯孔回填，效率为现有技术的五至十倍，
同时回填质量可靠。
作为以上所述的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复方法进一步的技术方案，为避
免因为气泡在上升排出过程中因为阻力过大而滞留在热沥青中，致使出现填充气泡的问
题，设置为：向取芯孔中灌装热沥青工序位于沥青砼柱置入取芯孔中之前。采用本方法，首
先是制备的沥青砼柱在气泡排出过程中不吸收热沥青的热量，以使得在灌注热沥青时气泡
排出可利用热沥青较好的流动性；同时，未置入沥青砼柱时取芯孔上可供流体流动的流道
为取芯孔的原始尺寸，也不易将气体封装在热沥青以下；同时，在灌入热沥青后，置入沥青
砼柱是热沥青液面上升的过程，此时在热沥青中夹带新气泡的可能性大大降低。作为一种
沥青砼柱与筑体本身连接可靠性的实现形式，设置为所得沥青砼柱的直径小于取芯孔直径
5-10mm，沥青砼柱与取芯孔之间的间隙由热沥青填满。
为利于沥青砼柱与筑体的结合效果，还包括除潮步骤，所述除潮步骤为在向取芯
孔中置入沥青砼柱和注入热沥青之前，对取芯孔进行加热。针对取芯深孔，加热除湿可采用
火焰直接加热、红外加热、热空气加热等方式。
作为一种热沥青流动性好，不易在之中夹带气泡、同时携带有足够的热量用于沥
青砼柱与筑体结合、沥青性能稳定的热沥青实现方案，所述热沥青的温度介于155℃至165
℃之间。
优选的，在热沥青和沥青砼柱均置入取芯孔后，还需要一定的养护条件，养护条件
为对填装恢复位置进行防水和控温，所述控温为使得对应区域的温度不低于5℃。
本发明具有以下有益效果：
本方案提供了恢复仪结构简单、制造成本低、操作简单，可用于制备柱状的沥青砼
柱，以上沥青砼柱用于如水坝取芯孔回填时，具有五至十倍于现有技术的回填效率；同时，
本方案中，所得沥青砼柱与围筒分离方便。
本方案提供的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复方法中，通过以上恢复仪方案所
得的压实的沥青砼柱，配合灌入取芯孔中的热沥青，以上热沥青可用于加热融化筑体上的
沥青，即取芯孔孔壁的沥青，同时可加热融化沥青砼柱侧面的沥青，这样，所述热沥青相当
于是热熔热载体和中间连接料，当热熔后的沥青冷却以后，可实现沥青砼柱与筑体本身可
靠的连接。
以上方法中，所需的沥青砼柱可在先预制，热沥青可现场大量加热，省去了取芯孔
回填时的压实操作，不仅所回填的沥青砼柱压实可靠，同时不易在回填时出现较大的回填
孔洞，采用以上方法进行大坝等沥青砼材料筑体取芯孔回填，效率为现有技术的五至十倍，
同时回填质量可靠。
附图说明
图1是本发明所述的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复仪一个具体实施例的结构
示意图，其中，围筒部分反映的结构为透视结构；
图2是本发明所述的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复仪一个具体实施例中，反
映围筒结构及围筒与约束装置结构关系的示意图，。
图中的附图标记依次为：1、立架，2、围筒，3、端盖，4、顶紧装置，5、箍体，6、油管，7、
油泵，8、推板，9、底板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下
实施例。
实施例1：
如图1和图2所示，水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复仪，包括呈筒状的围筒2，所
述围筒2的一端设置有可沿着围筒2轴向方向运动的推板8，还包括设置于围筒2另一端的端
盖3及顶紧装置4，所述顶紧装置4用于限定端盖3与围筒2两者之间的相对位置，以使得端盖
3可作为封闭围筒2另一端的封板；
还包括用于驱动推板8沿着围筒2轴线方向向端盖3一侧运动的驱动装置；
所述围筒2为多瓣组合式结构，还包括将组成围筒2的多瓣约束为完整整体的约束
装置。
具体的，所述围筒2中，端盖3与推板8之间的区域为沥青砼柱的制备区域，在制备
沥青砼柱时，通过顶紧装置4约束端盖3在围筒2上的位置以使得端盖3能够作为所述制备区
域一端的封板，推板8作为制备区域另一侧的封板，通过驱动装置驱动推板8向端盖3的一侧
运动，这样，预先装填于制备区域内的沥青砼料在挤压下，可得到压实密实的沥青砼柱。本
方案中，通过所述顶紧装置4实现对端盖3的约束，旨在便于变换端盖3相对于围筒2的位置
状态，以便于改变端盖3的位置后，向所述制备区域中添加待压的沥青砼料。以上顶紧装置4
可采用油压缸、气压缸、螺纹杆、螺栓等。由于本方案旨在实现加快取芯孔的填装恢复效率，
故单次制备的沥青砼柱长度宜稍长，如制备25-50cm的沥青砼柱，这样，因为压实的沥青砼
柱黏性较大，若将围筒2设置为一个整体，需要设置较长的推出机构才能将所得沥青砼柱推
出，而针对长筒形围筒2，在采用推出机构推出时，不仅所涉及的结构体积较大，同时要实现
对围筒2的稳定固定不易实现。本方案中，通过将围筒2设置为多瓣组合式结构，所述多瓣组
合式结构即为将围筒2设置为橘瓣式容器的形式，即相邻瓣的侧面相接得到完整的围筒2；
同时通过约束装置完成组成围筒2各瓣之间的相互约束，这样，可在移除所述约束装置的约
束后，将部分组成围筒2的瓣剥离或全部剥离，即可相当于从围筒2的侧面将沥青砼柱与剩
余瓣分离。
综上，本恢复仪结构简单、制造成本低、操作简单，可用于制备柱状的沥青砼柱，以
上沥青砼柱用于如水坝取芯孔回填时，具有五至十倍于现有技术的回填效率；同时，本方案
中，所得沥青砼柱与围筒2分离方便。
实施例2：
如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：由于本方案中，顶
紧装置4在推板8动作时，只需要能够承受沥青砼料所施加的挤压力即可，同时顶紧装置4需
要满足可变换端盖3位置的要求，作为一种制造成本低、操作简单的顶紧装置4实现方案：还
包括立架1，所述立架1为门型架，所述顶紧装置4为螺纹连接于门型架横梁上的螺纹杆，所
述端盖3安装于螺纹杆的下端，所述螺纹杆的轴线方向位于竖直方向。本方案中，在制备沥
青砼柱时，只需要将围筒2竖直置放于端盖3的下方，端盖3的下表面大于、等于、略小于围筒
2上端内径均可。这样，在需要放料时，转动螺纹杆带动端盖3向上运动以预留出加料口，加
料完成后转动螺纹杆向下运动，利用端盖3封闭围筒2的上端。
由于在压实沥青砼料以得到沥青砼柱时，所需要的挤压力较大，如需要对推板8作
用面上施加数兆帕甚至数十兆帕的压强，作为驱动装置的具体实现形式，所述驱动装置包
括油泵7及油管6；
还包括设置于横梁正下方的底板9，所述底板9上还设置有油路，所述油管6与油路
相通，油路的出口端位于底板9的上表面上，且围筒2被夹持于端盖3与底板9之间时，所述出
口端与围筒2的中空区域相通；
所述油泵7通过油管6向推板8背离端盖3的一侧提供液压油，所述液压油用于推动
推板8向端盖3运动。本方案中，只需要将围筒2置放于底板9上，而后通过顶紧装置4将围筒2
固定于立架1上，而后采用油泵7提供液压油即可推动推板8挤压沥青砼料，而后卸掉液压油
油压，即可拆卸约束装置以取出所得沥青砼料。作为优选，还包括用于回收泄漏液压油的收
集装置，以上收集装置可采用设置在底板9上的油槽。
作为一种安装和移除方便、便于制造的约束装置，所述约束装置为箍设于围筒2上
的箍体5。
作为围筒2的一种具体实现形式，所述围筒2为两瓣组合式结构，组成围筒2的各瓣
均为横截面为半圆的弧形板。本方案中，围筒2拼接方便，同时，只需将其中的一瓣取下，即
可将所得沥青砼柱的一半裸露出来，这样，即可将所得沥青砼柱取下。优选的，为方便围筒2
的拼接，设置为组成围筒2的两瓣的相接面与围筒2的轴线方向平行。
为避免在挤压沥青砼料时沥青砼料又围筒2的边缘渗出或减小渗出量，组成围筒2
的各瓣的两侧侧边上均设置有凸起或凹槽，所述凸起或凹槽贯通所述侧面的两侧，组成围
筒2的各瓣相互配合组成围筒2整体时，在任意相邻两瓣相互配合形成的配合面上，其中一
瓣提供凹槽，另一瓣提供凸起，且所述另一瓣提供的凸起嵌入其中一瓣提供的凹槽中。本方
案中，相当于以上凸起与凹槽的配合组成了迷宫密封，这样，在配合面上不增设其他密封材
料的情况下，利用沥青砼料本身的黏性性质，可通过上述契合方式，实现围筒2径向方向上
的良好密封。
实施例3：
本实施例提供了一种水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复方法，包括沥青砼柱制备
步骤及热沥青灌装步骤；
所述沥青砼柱制备步骤为采用以上任意实施例提供的任意一项水工沥青砼取芯
深孔整体填装恢复仪制备沥青砼柱；
所述热沥青灌装步骤为在沥青砼柱置入取芯孔前或置入取芯孔中后，向取芯孔中
灌装热沥青。
现有技术中，为利于压实效果，取芯深孔的回填一般通过由下至上分层碾压的方
式，即将沥青砼料灌装如取芯孔中进行逐级碾压，而单层碾压的厚度通常不超过5cm，针对
50cm深的大坝取芯孔，需要大量的时间进行取芯孔回填。
本方案提供的水工沥青砼取芯深孔整体填装恢复方法中，通过以上恢复仪方案所
得的压实的沥青砼柱，配合灌入取芯孔中的热沥青，以上热沥青可用于加热融化筑体上的
沥青，即取芯孔孔壁的沥青，同时可加热融化沥青砼柱侧面的沥青，这样，所述热沥青相当
于是热熔热载体和中间连接料，当热熔后的沥青冷却以后，可实现沥青砼柱与筑体本身可
靠的连接。
以上方法中，所需的沥青砼柱可在先预制，热沥青可现场大量加热，省去了取芯孔
回填时的压实操作，不仅所回填的沥青砼柱压实可靠，同时不易在回填时出现较大的回填
孔洞，采用以上方法进行大坝等沥青砼材料筑体取芯孔回填，效率为现有技术的五至十倍，
同时回填质量可靠。
实施例4：
本实施例在实施例3的基础上作进一步限定：为避免因为气泡在上升排出过程中
因为阻力过大而滞留在热沥青中，致使出现填充气泡的问题，设置为：向取芯孔中灌装热沥
青工序位于沥青砼柱置入取芯孔中之前。采用本方法，首先是制备的沥青砼柱在气泡排出
过程中不吸收热沥青的热量，以使得在灌注热沥青时气泡排出可利用热沥青较好的流动
性；同时，未置入沥青砼柱时取芯孔上可供流体流动的流道为取芯孔的原始尺寸，也不易将
气体封装在热沥青以下；同时，在灌入热沥青后，置入沥青砼柱是热沥青液面上升的过程，
此时在热沥青中夹带新气泡的可能性大大降低。作为一种沥青砼柱与筑体本身连接可靠性
的实现形式，设置为所得沥青砼柱的直径小于取芯孔直径5-10mm，沥青砼柱与取芯孔之间
的间隙由热沥青填满。
为利于沥青砼柱与筑体的结合效果，还包括除潮步骤，所述除潮步骤为在向取芯
孔中置入沥青砼柱和注入热沥青之前，对取芯孔进行加热。针对取芯深孔，加热除湿可采用
火焰直接加热、红外加热、热空气加热等方式。
作为一种热沥青流动性好，不易在之中夹带气泡、同时携带有足够的热量用于沥
青砼柱与筑体结合、沥青性能稳定的热沥青实现方案，所述热沥青的温度介于155℃至165
℃之间。
优选的，在热沥青和沥青砼柱均置入取芯孔后，还需要一定的养护条件，养护条件
为对填装恢复位置进行防水和控温，所述控温为使得对应区域的温度不低于5℃。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本
发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，
在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。