專利名稱：靜力觸探設(shè)備及靜力觸探試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖土工程勘察，具體地說，涉及一種靜力觸探設(shè)備及使用該種設(shè)備的 靜力觸探試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
在深孔靜力觸探試驗(yàn)貫入過程中，往往會(huì)發(fā)生探桿偏斜甚至斷桿現(xiàn)象。這主要是 由于隨著貫入深度增加探頭易發(fā)生偏斜；若下壓過程中遇硬土，則貫入阻力增大，探桿發(fā)生 彎曲，最終導(dǎo)致斷桿。目前為解決探桿偏斜和斷桿的主要方法在靜力觸探試驗(yàn)孔淺部設(shè)置 靜探護(hù)管，即在淺部一定深度范圍內(nèi)送入靜探護(hù)管，護(hù)管一方面起到導(dǎo)向作用，防止偏斜； 另一方面限制護(hù)管內(nèi)探桿的彎曲程度，防止探桿斷裂，從而起到對(duì)探桿的保護(hù)作用。當(dāng)前設(shè)置靜探護(hù)管是通過鉆探設(shè)備完成，在實(shí)施過程中，需要另一套鉆探設(shè)備進(jìn) 場(chǎng)施工。具體實(shí)施步驟先用靜探機(jī)進(jìn)行上部土層試驗(yàn)，一般至30m左右，然后將靜探機(jī)撤 出，再用鉆機(jī)將上部已經(jīng)試驗(yàn)過的土層清除，在鉆孔內(nèi)下放護(hù)管，然后鉆機(jī)撤出，再將靜探 機(jī)放回原位，進(jìn)行以下土層的試驗(yàn)。這種方法須要靜探機(jī)和鉆機(jī)兩套設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，且要交替使 用，這樣費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，效率低下。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開發(fā)一種既能進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)又能完成設(shè) 置護(hù)管的靜力觸探設(shè)備及靜力觸探試驗(yàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種既能進(jìn)行靜力觸探 試驗(yàn)又能完成設(shè)置護(hù)管的靜力觸探設(shè)備及靜力觸探試驗(yàn)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種靜力觸探設(shè)備，包括靜力觸 探機(jī)，所述靜力觸探機(jī)上設(shè)置有橫梁；所述靜力觸探設(shè)備還包括護(hù)管設(shè)置裝置，所述護(hù)管設(shè) 置裝置包括護(hù)管組件；護(hù)管帽；固定在所述橫梁上的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置上設(shè)置有轉(zhuǎn) 動(dòng)部件；鉆桿，所述鉆桿的下端通過所述護(hù)管帽與所述護(hù)管組件的上端相連接，所述鉆桿可 受所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件作用而轉(zhuǎn)動(dòng)并沿所述鉆桿的軸線向下移動(dòng)。本發(fā)明的靜力觸探設(shè)備，在進(jìn) 行靜力觸探試驗(yàn)時(shí)，將探桿與靜力觸探機(jī)相連接可進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)，靜力觸探試驗(yàn)之后， 從試驗(yàn)孔中拔出探桿，將護(hù)管組件、鉆桿與驅(qū)動(dòng)裝置相連接，利用驅(qū)動(dòng)裝置將護(hù)管鉆入到試 驗(yàn)孔中，完成護(hù)管設(shè)置工作。在本發(fā)明的靜力觸探設(shè)備中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述護(hù)管組件包括多 節(jié)護(hù)管，所述多節(jié)護(hù)管依次連接；優(yōu)選地，第一節(jié)所述護(hù)管的底端設(shè)置有齒牙，可加快護(hù)管 鉆入的速度，提高工作效率。在本發(fā)明的靜力觸探設(shè)備中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，鉆桿的下端與護(hù)管組 件的上端之間的連接為可拆卸連接，方便了護(hù)管組件與鉆桿連接。在本發(fā)明的靜力觸探設(shè)備中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的中心 位置設(shè)置有套接所述鉆桿的通孔，所述通孔的橫截面為非圓形；優(yōu)選地，所述通孔的橫截面為正六邊形；進(jìn)一步地，所述鉆桿具有與所述通孔橫截面相匹配的橫截面。通孔和鉆桿之間 的非圓形橫截面配合，不需要在鉆桿與驅(qū)動(dòng)裝置之間另外施加夾緊力即可使鉆桿跟隨驅(qū)動(dòng) 裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，可簡(jiǎn)化裝配程序。在本發(fā)明的靜力觸探設(shè)備中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鉆桿的頂部設(shè)置 有進(jìn)水口，向護(hù)管中引入水，可在護(hù)管鉆入試驗(yàn)孔時(shí)對(duì)護(hù)管進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，提高鉆入速度 并防止護(hù)管溫度過高。在本發(fā)明的靜力觸探設(shè)備中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，驅(qū)動(dòng)裝置為液壓馬達(dá)。在本發(fā)明的靜力觸探設(shè)備中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述靜力觸探機(jī)架包 括地梁、設(shè)置在地梁上的液壓油缸，所述橫梁設(shè)置在所述液壓油缸的上面。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案還提供一種利用上述的靜力觸探設(shè)備進(jìn)行靜 力觸探的試驗(yàn)方法，該方法包括如下步驟Sl 安置靜力觸探機(jī)；S2 將探桿安裝在靜力觸探機(jī)上，進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)；S3 將探桿拔出并將其從靜力觸探機(jī)上移除；S4 將鉆桿安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上，并利用護(hù)管帽將鉆桿的下端與護(hù)管組件的上端連 接；啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，鉆桿受轉(zhuǎn)動(dòng)部件作用而轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)護(hù)管組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使護(hù)管組件鉆入 到前次靜力觸探試驗(yàn)所形成的試驗(yàn)孔中；S5:斷開護(hù)管組件與鉆桿的連接，并將鉆桿從轉(zhuǎn)動(dòng)部件上移除，從護(hù)管組件的頂部 放入探桿，再次進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)；S6 重復(fù)步驟S3至S5直到靜力觸探試驗(yàn)達(dá)到預(yù)定深度。使用該方法在進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)和設(shè)置護(hù)管時(shí)僅需一套設(shè)備，避免了傳統(tǒng)方法需 要兩套設(shè)備進(jìn)場(chǎng)輪換使用的弊端。在本發(fā)明的靜力觸探試驗(yàn)方法中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述步驟S4 中，護(hù)管組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鉆桿的頂端向護(hù)管組件中引入冷卻水，并使冷卻水經(jīng)首節(jié)護(hù)管后 從護(hù)管外側(cè)與土體之間的間隙流出。冷卻水可對(duì)護(hù)管進(jìn)行冷卻，防止護(hù)管在鉆入的過程中 溫度過高，同時(shí)冷卻水從護(hù)管與土體之間的間隙流出，可在護(hù)管與土體之間起到潤(rùn)滑的作 用，降低護(hù)管與土體之間的摩擦力。在本發(fā)明的靜力觸探試驗(yàn)方法中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S4還包 括增加護(hù)管組件長(zhǎng)度的步驟，該步驟包括暫停驅(qū)動(dòng)裝置，斷開護(hù)管帽與護(hù)管組件的連接，將 新增護(hù)管的下端連接在已鉆入靜力觸探試驗(yàn)孔的護(hù)管組件的上端，將新增護(hù)管的上端與護(hù) 管帽連接。在本發(fā)明的靜力觸探試驗(yàn)方法中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟S4中，護(hù) 管組件所達(dá)到的深度不大于前次靜力觸探試驗(yàn)所形成試驗(yàn)孔的深度。這是為了避免護(hù)管組 件中形成的土芯影響在其后的靜力觸探試驗(yàn)。在本發(fā)明的靜力觸探試驗(yàn)方法中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在進(jìn)行所述步驟 S5時(shí)，在將探桿放入護(hù)管組件中之前，清理護(hù)管中的泥土。這是為了避免護(hù)管鉆入過程中， 護(hù)管中存積的泥土過多影響其后的靜力觸探試驗(yàn)。在本發(fā)明所述的靜力觸探試驗(yàn)方法中，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述步驟 S2中，靜力觸探試驗(yàn)的深度為20-30米。
與傳統(tǒng)設(shè)備及方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果進(jìn)行深孔靜力觸探試驗(yàn)時(shí)，僅 需一套設(shè)備，在該設(shè)備上交替使用靜觸探桿和驅(qū)動(dòng)護(hù)管組件設(shè)置護(hù)管，簡(jiǎn)化了工序，提高了 工作效率，同時(shí)由于減少設(shè)備也節(jié)省設(shè)備成本。下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明靜力觸探設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中橫梁與驅(qū)動(dòng)裝置的俯視具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明靜力觸探設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。該靜力觸探設(shè)備包括靜力觸 探機(jī)架，靜力觸探機(jī)架設(shè)置有地梁7，在地梁7上安裝的兩個(gè)液壓油缸3，在兩個(gè)液壓油缸3 的頂部之間固定連接有橫梁6，在橫梁6上固定設(shè)置有兩根向下伸出的立柱4，在兩立柱4 的末端之間連接有穩(wěn)定梁13，橫梁6的上面設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置2，驅(qū)動(dòng)裝置2為一種液壓馬 達(dá)，液壓馬達(dá)設(shè)置有兩個(gè)油管51，轉(zhuǎn)盤21為液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。在轉(zhuǎn)盤21的中心設(shè)置有 六方形的通孔11 (見圖2)。護(hù)管組件1包括若干節(jié)護(hù)管，通過增加護(hù)管節(jié)數(shù)來增加長(zhǎng)度，其 中首節(jié)護(hù)管的底端設(shè)置有齒牙12，護(hù)管組件的頂端通過護(hù)管帽8與六方鉆桿10之間形成可 拆卸連接，在六方鉆桿10的頂端設(shè)置有進(jìn)水口 9，在六方鉆桿10與護(hù)管帽8中設(shè)置有從進(jìn) 水口 9到護(hù)管組件的水道。六方鉆桿10的橫截面形狀與六邊形通孔11的形狀相匹配。六 方探桿10插在通孔11中，可自由上下滑動(dòng)并可隨著轉(zhuǎn)盤21的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)護(hù)管組件 1轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)用上述靜力觸探設(shè)備進(jìn)行靜力觸探的試驗(yàn)方法如下將靜力觸探機(jī)固定在靜力 觸探試驗(yàn)地點(diǎn)，并將液壓油缸3的油路5與一油泵相連接；將探桿插入通孔11進(jìn)行首次靜 力觸探試驗(yàn)，即開啟動(dòng)力設(shè)備驅(qū)動(dòng)油泵，使液壓油缸3回縮帶動(dòng)橫梁6下移，從而將探桿壓 入土中，在液壓油缸3回縮到極限位置后，斷開油泵使橫梁6升起后再開動(dòng)油泵使液壓油缸 回縮將探桿貫入土中。如此往復(fù)并增加探桿的節(jié)數(shù)直到探桿的深度達(dá)到首次靜力觸探試驗(yàn) 的預(yù)定深度20至30米之間為止。之后將探桿逐節(jié)拔出并將探桿從靜力觸探機(jī)架上移除。在將探桿從靜力觸探機(jī)架上移除后，將六方鉆桿10插入轉(zhuǎn)盤21中心的通孔11 中，并在六方鉆桿10的下端連接護(hù)管帽8，將護(hù)管組件1的首節(jié)護(hù)管置于首次靜力觸探試驗(yàn) 所形成的試驗(yàn)孔的上方，將護(hù)管組件1與護(hù)管帽8相連接，將驅(qū)動(dòng)裝置2的油管51與油泵 的油路相連接。開動(dòng)油泵使轉(zhuǎn)動(dòng)部件21轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)六方探桿10與護(hù)管組件1轉(zhuǎn)動(dòng)，護(hù)管 組件1在自身重力下鉆入到首次靜力觸探試驗(yàn)所形成的試驗(yàn)孔中，在護(hù)管組件1轉(zhuǎn)動(dòng)鉆入 的過程中，穩(wěn)定梁13能夠防止護(hù)管晃動(dòng)和彎曲變形。另外，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中還通過水泵從 六方鉆桿10的頂部進(jìn)水口 9向護(hù)管組件內(nèi)輸入冷卻水，冷卻水對(duì)護(hù)管進(jìn)行冷卻而防止護(hù)管 過熱，冷卻水并通過護(hù)管組件1的首節(jié)護(hù)管與試驗(yàn)孔土壁之間的間隙流出，對(duì)護(hù)管起到潤(rùn) 滑的作用，減小護(hù)管與土體之間的摩擦力。當(dāng)首節(jié)護(hù)管即將完全沒入土中時(shí)，暫停轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn) 動(dòng)，進(jìn)行增加護(hù)管節(jié)數(shù)的步驟，即斷開護(hù)管帽8與護(hù)管組件1首節(jié)護(hù)管的連接，提升六方鉆 桿10和護(hù)管帽8，將新增護(hù)管放置在首節(jié)護(hù)管與護(hù)管帽8之間，將護(hù)管帽8與新增護(hù)管連接 后，開動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件21繼續(xù)將護(hù)管鉆入到試驗(yàn)孔中，此后每當(dāng)末節(jié)護(hù)管即將沒入土中時(shí)就在末節(jié)護(hù)管的頂部連接新增護(hù)管，并將護(hù)管逐節(jié)鉆入到前次靜力觸探試驗(yàn)所形成靜觸試驗(yàn)孔 中，直到護(hù)管組件1的設(shè)置深度稍淺于前次靜力觸探試驗(yàn)所形成試驗(yàn)孔的深度為止。在首次護(hù)管組件1的設(shè)置深度達(dá)到該階段預(yù)定深度后，將護(hù)管帽8與六方鉆桿10、 護(hù)管組件1斷開連接，并移除六方鉆桿10。在利用泥漿泵將護(hù)管中的泥土清除后，在護(hù)管組 件1的頂部放入探桿，進(jìn)行第二次靜力觸探試驗(yàn)。在到達(dá)第二次靜力觸探試驗(yàn)的預(yù)定深度 后，取出探桿，在上次設(shè)置的護(hù)管組件1頂端增加護(hù)管再進(jìn)行第二次護(hù)管設(shè)置及其后的第 三次靜力觸探試驗(yàn)，如此循環(huán)直到探桿的觸探總深度達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)深度。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng) 造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依 本發(fā)明的構(gòu)思、現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案， 皆應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靜力觸探設(shè)備，包括靜力觸探機(jī)，所述靜力觸探機(jī)上設(shè)置有橫梁，其特征在于 所述靜力觸探設(shè)備還包括護(hù)管設(shè)置裝置，所述護(hù)管設(shè)置裝置包括護(hù)管組件；護(hù)管帽；固定 在所述橫梁上的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)部件；鉆桿，所述鉆桿的下端通過所 述護(hù)管帽與所述護(hù)管組件的上端相連接，所述鉆桿可受所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件作用而轉(zhuǎn)動(dòng)并沿所述 鉆桿的軸線向下移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述護(hù)管組件包括多節(jié)護(hù)管，所 述多節(jié)護(hù)管依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于在所述護(hù)管組件中，第一節(jié)所述 護(hù)管的底端設(shè)置有齒牙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述鉆桿的下端與所述護(hù)管組 件的上端之間的連接為可拆卸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的中心位置設(shè)置 有套接所述鉆桿的通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述通孔的橫截面為非圓形
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述通孔的橫截面為正六邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述鉆桿具有與所述通孔 橫截面相匹配的橫截面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述鉆桿的頂部設(shè)置有進(jìn)水口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置為液壓馬達(dá)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探設(shè)備，其特征在于所述靜力觸探機(jī)還包括地梁、 設(shè)置在地梁上的液壓油缸，所述橫梁設(shè)置在所述液壓油缸上面。
12.一種利用權(quán)利要求1所述的靜力觸探設(shè)備進(jìn)行靜力觸探的試驗(yàn)方法，包括如下步驟S1安置靜力觸探機(jī)；S2將探桿安裝在靜力觸探機(jī)上，進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)；S3將探桿拔出并將其從靜力觸探機(jī)上移除；S4將鉆桿安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上，并利用護(hù)管帽將鉆桿的下端與護(hù)管組件的上端連接； 啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，鉆桿受轉(zhuǎn)動(dòng)部件作用而轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)護(hù)管組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使護(hù)管鉆入到前次 靜力觸探試驗(yàn)所形成的試驗(yàn)孔中；S5斷開護(hù)管組件與鉆桿的連接，并將鉆桿從轉(zhuǎn)動(dòng)部件上移除，從護(hù)管組件的頂部放入 探桿，再次進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)；S6重復(fù)步驟S3至S5直到靜力觸探試驗(yàn)達(dá)到預(yù)定深度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的靜力觸探試驗(yàn)方法，其特征在于在所述步驟S4中，護(hù)管 組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鉆桿的頂端引入冷卻水。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的靜力觸探試驗(yàn)方法，其特征在于所述步驟S4還包括增加 護(hù)管組件長(zhǎng)度的步驟，該步驟包括暫停驅(qū)動(dòng)裝置，斷開護(hù)管帽與護(hù)管組件的連接，將新增護(hù) 管的下端連接在已鉆入靜力觸探試驗(yàn)孔中護(hù)管組件的上端，將新增護(hù)管的上端與護(hù)管帽連 接。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的靜力觸探試驗(yàn)方法，其特征在于在步驟S4中，護(hù)管組件所達(dá)到的深度不大于前次靜力觸探試驗(yàn)所形成試驗(yàn)孔的深度。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的靜力觸探試驗(yàn)方法，其特征在于在進(jìn)行所述步驟S5時(shí)， 在將探桿放入護(hù)管組件中之前，清理護(hù)管組件中的泥土。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的靜力觸探試驗(yàn)方法，其特征在于在所述步 驟S2中，靜力觸探試驗(yàn)的深度為20-30米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜力觸探設(shè)備，該靜力觸探設(shè)備包括靜力觸探機(jī)，靜力觸探機(jī)上設(shè)置有橫梁；該靜力觸探設(shè)備還包括護(hù)管設(shè)置裝置，護(hù)管設(shè)置裝置包括護(hù)管組件；護(hù)管帽；固定在橫梁上的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)部件；鉆桿，鉆桿的下端通過護(hù)管帽與護(hù)管組件的上端相連接，鉆桿可受轉(zhuǎn)動(dòng)部件作用而轉(zhuǎn)動(dòng)并沿鉆桿的軸線向下移動(dòng)。本發(fā)明還公開了一種利用該靜力觸探設(shè)備進(jìn)行靜力觸探的試驗(yàn)方法。本發(fā)明解決了進(jìn)行深層靜力觸探試驗(yàn)需要交替使用靜力觸探機(jī)和用于設(shè)置護(hù)管的鉆機(jī)兩臺(tái)設(shè)備的缺點(diǎn)，僅利用一套設(shè)備即可完成靜力觸探試驗(yàn)，提高了效率，節(jié)省了設(shè)備成本。
文檔編號(hào)G01N33/24GK102002932SQ20101028408
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者徐敏生, 沈日庚, 蔣燕 申請(qǐng)人:上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院