多功能無探桿原位靜力測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于巖土工程原位測試領(lǐng)域，特別是涉及一種多功能無探桿原位靜力測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]靜力觸探技術(shù)以其測試連續(xù)、可靠等優(yōu)點，在地質(zhì)勘察中被廣泛應(yīng)用。
[0003]常規(guī)的有纜觸探工藝流程包括以下基本步驟:(a)采用靜壓力通過探桿將靜力觸探探頭勻速貫入地層；(b)為避免探桿彎曲變形，在貫入一定深度后將靜力觸探探頭提離觸探孔，在觸探孔中壓入高于孔底一定距離的套管；(C)將探桿及其靜力觸探探頭沿套管繼續(xù)勻速貫入地層，如此反復(fù)操作直至達到設(shè)計深度。
[0004]常規(guī)的無纜觸探工藝流程包括以下基本步驟:(a)采用靜壓力將無纜靜力觸探頭勻速貫入地層；(b)為避免探桿彎曲變形，暫停靜力觸探的貫入，在觸探孔中壓入高于無纜靜力觸探頭一定距離的套管；(C)繼續(xù)采用靜壓力將無纜靜力觸探頭勻速貫入地層，如此反復(fù)操作直至達到設(shè)計深度。
[0005]通過以上基本步驟可見，常規(guī)的有纜或無纜靜力觸探均存在靜力觸探探頭與套管不能同步貫入的實際冋題，因此影響觸探效率。
[0006]另外，旁壓試驗是地質(zhì)勘察中水平方向荷載試驗尤其是城市軌道交通勘察中的常用方法，但存在不能利用前述觸探孔直接進行旁壓試驗而必需單獨鉆孔的實際問題，導(dǎo)致測試過程繁瑣、測試成本高、效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而公開一種多功能無探桿原位靜力測試裝置，本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)靜力觸探探頭與套管同步貫入，并能利用觸探孔直接進行旁壓試驗，極大地簡化了現(xiàn)有測試程序、明顯提高了測試效率并降低了勘探成本。
[0008]本實用新型為實現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案:多功能無探桿原位靜力測試裝置，包括:觸探機、套管、泥漿泵、卷揚機、旁壓器、探頭和旁壓試驗用加壓穩(wěn)壓主機及其高壓導(dǎo)管，特征是，所述卷揚機其牽引鋼索吊掛有旁壓器或抓取探頭總成的打撈器，所述探頭總成由上至下順次螺紋連接的張斂式擴孔鉆頭、壓力傳動單動接頭、連接短桿和探頭組成，所述張斂式擴孔鉆頭可張開、收斂的切削板上部的外套設(shè)有花鍵齒，該外套的上部設(shè)有過水打撈頭；觸探機連接有旋轉(zhuǎn)或靜壓貫入的套管，首節(jié)套管底端設(shè)有定位端管，所述定位端管設(shè)有與張斂式擴孔鉆頭外套的花鍵齒相嚙合的花鍵套，張斂式擴孔鉆頭的切削板在泥漿泵開啟時為張開狀態(tài)，此時定位端管的底端與切削板的肩部相接合；張斂式擴孔鉆頭的切削板為收斂狀態(tài)時所述卷揚機牽引鋼索吊掛的打撈器與探頭總成的過水打撈頭相接合，探頭總成將隨上移的打撈器提離套管，所述探頭總成提離套管后的探孔中設(shè)有由卷揚機牽引鋼索吊掛的旁壓器，加壓穩(wěn)壓主機的高壓導(dǎo)管與旁壓器相連接。
[0009]所述張斂式擴孔鉆頭的切削板為張開狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)軌跡直徑大于旁壓器直徑3_5mm0
[0010]所述探頭是單橋探頭或雙橋探頭。
[0011]本實用新型的有益效果和優(yōu)點是:①本發(fā)明所述原位靜力測試裝置能夠?qū)崿F(xiàn)靜力觸探探頭與套管同步貫入而不使用探桿，簡化了工藝流程；②本裝置可以利用觸探孔直接開展旁壓試驗，將觸探試驗、旁壓試驗有機結(jié)合，并且互不影響；③在硬層中，通過套管旋轉(zhuǎn)、張斂式擴孔鉆頭擴孔能夠減小側(cè)壁阻力從而加深觸探深度；④壓力傳動單動接頭可以使探頭為靜壓貫入而不旋轉(zhuǎn)，能夠保證靜力測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本實用新型具有簡化現(xiàn)有測試程序、提高生產(chǎn)效率、降低勘探成本的突出優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]附圖1是本裝置進行無探桿原位靜力測試結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖2是張斂式擴孔鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖3是本裝置的探頭總成提離套管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖4是本裝置進行旁壓試驗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中標(biāo)記:1觸探機，2卷揚機，2-1牽引鋼索，3泥漿泵，4加壓穩(wěn)壓主機，4-1高壓導(dǎo)管，5首節(jié)套管，6定位端管，7張斂式擴孔鉆頭，7-1切削板，7-2外套，7-2-1花鍵齒，7-2-2定位臺，7-3張斂軸，7-4收斂爪，7_5過水打撈頭，7_6中心水道，8壓力傳動單動接頭，9連接短桿，10雙橋探頭，11打撈器，12旁壓器。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例及其附圖進一步說明本實用新型。
[0018]如圖1所示，本裝置的地面設(shè)備有觸探機1、泥漿泵3、卷揚機2和旁壓試驗用加壓穩(wěn)壓主機4及其高壓導(dǎo)管。
[0019]本發(fā)明的地面以下設(shè)備有套管、首節(jié)套管5、首節(jié)套管底端的螺紋連接的定位端管6和探頭總成，探頭總成由自上至下順次螺紋連接的張斂式擴孔鉆頭7、壓力傳動單動接頭
8、連接短桿9和雙橋探頭10組成。
[0020]張斂式擴孔鉆頭7的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，張斂式擴孔鉆頭可張開、收斂的切削板7-1上部的外套7-2設(shè)有花鍵齒7-2-1，該外套的上部設(shè)有過水打撈頭7-5 ;切削板7_1嵌入張斂軸7-3的嵌槽中，切削板7-1的上端由外套7-2底端的定位臺7-2-2限位，下端由收斂爪7-4限位。外套7-2的中心水道7-6為張斂軸7-3提供水壓。從圖2可以看出張斂式擴孔鉆頭7的主體采用現(xiàn)有技術(shù)。
[0021]探頭總成中的壓力傳動單動接頭8采用單動雙管鉆具中單軸承結(jié)構(gòu)或雙軸承結(jié)構(gòu)均可，也可以采用本申請人在公告號CN201272963Y公開的力轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)。
[0022]如圖1所示，觸探機I連接有旋轉(zhuǎn)和靜壓貫入的套管，首節(jié)套管5底端設(shè)有定位端管6，定位端管6設(shè)有與探頭總成中張斂式擴孔鉆頭7外套的花鍵齒7-2-1相嚙合的花鍵套，張斂式擴孔鉆頭的切削板7-1在泥漿泵3開啟時為張開狀態(tài)，此時定位端管6的底端與切削板7-1肩部相接合以傳遞壓力。
[0023]張斂式擴孔鉆頭的切削板7-1為張開狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)軌跡直徑大于旁壓器(見圖4旁壓器12)直徑3_5mm0
[0024]如圖3所示，卷揚機2的牽引鋼索2-1吊掛的打撈器11與探頭總成中的過水打撈頭7-5相接合，并且張斂式擴孔鉆頭的切削板7-1為收斂狀態(tài)時的探頭總成為可提離套管狀態(tài)。
[0025]如圖4所示，加壓穩(wěn)壓主機4的高壓導(dǎo)管4-1與旁壓器12相連接，探頭總成提離套管5以后的探孔中設(shè)有由卷揚機2牽引鋼索2-1吊掛的旁壓器12。
[0026]圖1實施例的探頭也可以采用單橋探頭。
[0027]以下參照附圖1、2、3、4說明實施例的使用方法:
[0028](I)按照常規(guī)靜力觸探方法通過觸探機I將探頭總成貫入到地下1.5米后停止；
[0029](2)將首節(jié)套管5安裝于觸探機1，泥漿泵3輸出管連接于觸探機I的泥漿閥，并使首節(jié)套管底端定位端管6的花鍵套與探頭總成的張斂式擴孔鉆頭7外套7-2的花鍵齒7-2-1相嚙合；
[0030](3)開啟泥漿泵3，通過水壓使張斂式擴孔鉆頭7的切削板7-1為張開狀態(tài)，觸探機向下貫入套管，首節(jié)套管底端的定位端管6與張開狀態(tài)的切削板7-1肩部接合后觸探機轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)貫入狀態(tài)，此時探頭總成的張斂式擴孔鉆頭7同步旋轉(zhuǎn)貫入、探頭10靜壓貫入，當(dāng)探頭總成的張斂式擴孔鉆頭到達旁壓試驗的預(yù)定地層深度的位置觸探機停止旋轉(zhuǎn)貫入；
[0031](4)到達旁壓試驗的預(yù)定地層深度后關(guān)閉泥漿泵3，使張斂式擴孔鉆頭7的切削板7-1成為收斂狀態(tài)；
[0032](5)通過卷揚機2的牽引鋼索2-1將打撈器深入套管并與探頭總成的過水打撈頭7-5相接合，將探頭總成提離套管；
[0033](6)將卷揚機2的牽引鋼索2-1與旁壓器12連接，加壓穩(wěn)壓主機4的高壓導(dǎo)管4_1與旁壓器12相連接，通過卷揚機將旁壓器12沿套管深入到預(yù)定地層深度后進行旁壓試驗，旁壓試驗完畢后通過卷揚機2將旁壓器12提離套管；
[0034](7)將卷揚機2的牽引鋼索2-1、打撈器11以及連接于打撈器的探頭總成沿套管深入并使張斂式擴孔鉆頭外套7-2的花鍵齒7-2-1與套管底端定位端管6的花鍵套相嚙合；
[0035](8)開啟泥漿泵3，通過水壓使張斂式擴孔鉆頭的切削板7-1為張開狀態(tài)，觸探機向下靜壓貫入套管，首節(jié)套管5底端的定位端管6與張開狀態(tài)的切削板7-1肩部接合而使探頭總成的張斂式擴孔鉆頭同步旋轉(zhuǎn)貫入，此時探頭總成的探頭10繼續(xù)靜壓貫入；
[0036](9)按步驟(4)、(5)、(6)進行預(yù)定地層深度的旁壓試驗，或，按步驟(7)、(8)進行觸探測試直至到達最終地層深度；
[0037](10)觸探測試和旁壓試驗完畢按步驟(4)、(5)將探頭總成提離套管；
[0038](11)起拔套管及其定位端管6，至此一個探孔的觸探測試和旁壓試驗全部完成。
[0039]本裝置和使用方法適用于有纜和無纜原位靜力觸探，上述使用方法未涉及的部分仍適用于《靜力觸探技術(shù)規(guī)則》有關(guān)規(guī)定。
【主權(quán)項】
1.多功能無探桿原位靜力測試裝置，包括:觸探機、套管、泥漿泵、卷揚機、旁壓器、探頭和旁壓試驗用加壓穩(wěn)壓主機及其高壓導(dǎo)管，特征是，所述卷揚機其牽引鋼索吊掛有旁壓器或抓取探頭總成的打撈器，所述探頭總成由上至下順次螺紋連接的張斂式擴孔鉆頭、壓力傳動單動接頭、連接短桿和探頭組成，所述張斂式擴孔鉆頭可張開、收斂的切削板上部的外套設(shè)有花鍵齒，該外套的上部設(shè)有過水打撈頭；觸探機連接有旋轉(zhuǎn)或靜壓貫入的套管，首節(jié)套管底端設(shè)有定位端管，所述定位端管設(shè)有與張斂式擴孔鉆頭外套的花鍵齒相嚙合的花鍵套，張斂式擴孔鉆頭的切削板在泥漿泵開啟時為張開狀態(tài)，此時定位端管的底端與切削板的肩部相接合；張斂式擴孔鉆頭的切削板為收斂狀態(tài)時所述卷揚機牽引鋼索吊掛的打撈器與探頭總成的過水打撈頭相接合，探頭總成將隨上移的打撈器提離套管，所述探頭總成提離套管后的探孔中設(shè)有由卷揚機牽引鋼索吊掛的旁壓器，加壓穩(wěn)壓主機的高壓導(dǎo)管與旁壓器相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能無探桿原位靜力測試裝置，其特征在于:所述張斂式擴孔鉆頭的切削板為張開狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)軌跡直徑大于旁壓器直徑3-5_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能無探桿原位靜力測試裝置，其特征在于:所述探頭是單橋探頭或雙橋探頭。
【專利摘要】本實用新型是多功能無探桿原位靜力測試裝置，本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)靜力觸探探頭與套管同步貫入而不使用探桿，簡化了工藝流程；可以利用觸探孔直接開展旁壓試驗，將觸探試驗、旁壓試驗有機結(jié)合，并且互不影響；在硬層中，通過套管旋轉(zhuǎn)、張斂式擴孔鉆頭擴孔等工藝減小側(cè)壁阻力從而加深觸探深度；壓力傳動單動接頭可以使探頭為靜力貫入而不旋轉(zhuǎn)，能夠保證靜力測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本實用新型具有簡化現(xiàn)有測試程序、提高生產(chǎn)效率、降低勘探成本的突出優(yōu)點。
【IPC分類】E02D1/00
【公開號】CN204715334
【申請?zhí)枴緾N201520277867
【發(fā)明人】董永剛, 李鵬, 陳新軍
【申請人】鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年4月30日