專利名稱：靜力觸探設備及靜力觸探試驗方法
技術領域：
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備及使用該種設備的 靜力觸探試驗方法。
背景技術：
在深孔靜力觸探試驗貫入過程中，往往會發(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孔淺部設置 靜探護管，即在淺部一定深度范圍內(nèi)送入靜探護管，護管一方面起到導向作用，防止偏斜； 另一方面限制護管內(nèi)探桿的彎曲程度，防止探桿斷裂，從而起到對探桿的保護作用。當前設置靜探護管是通過鉆探設備完成，在實施過程中，需要另一套鉆探設備進 場施工。具體實施步驟先用靜探機進行上部土層試驗，一般至30m左右，然后將靜探機撤 出，再用鉆機將上部已經(jīng)試驗過的土層清除，在鉆孔內(nèi)下放護管，然后鉆機撤出，再將靜探 機放回原位，進行以下土層的試驗。這種方法須要靜探機和鉆機兩套設備進場，且要交替使 用，這樣費時又費力，效率低下。因此，本領域的技術人員一直致力于開發(fā)一種既能進行靜力觸探試驗又能完成設 置護管的靜力觸探設備及靜力觸探試驗方法。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種既能進行靜力觸探 試驗又能完成設置護管的靜力觸探設備及靜力觸探試驗方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種靜力觸探設備，包括靜力觸 探機，所述靜力觸探機上設置有橫梁；所述靜力觸探設備還包括護管設置裝置，所述護管設 置裝置包括護管組件；護管帽；固定在所述橫梁上的驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置上設置有轉(zhuǎn) 動部件；鉆桿，所述鉆桿的下端通過所述護管帽與所述護管組件的上端相連接，所述鉆桿可 受所述轉(zhuǎn)動部件作用而轉(zhuǎn)動并沿所述鉆桿的軸線向下移動。本發(fā)明的靜力觸探設備，在進 行靜力觸探試驗時，將探桿與靜力觸探機相連接可進行靜力觸探試驗，靜力觸探試驗之后， 從試驗孔中拔出探桿，將護管組件、鉆桿與驅(qū)動裝置相連接，利用驅(qū)動裝置將護管鉆入到試 驗孔中，完成護管設置工作。在本發(fā)明的靜力觸探設備中，作為技術方案的進一步改進，所述護管組件包括多 節(jié)護管，所述多節(jié)護管依次連接；優(yōu)選地，第一節(jié)所述護管的底端設置有齒牙，可加快護管 鉆入的速度，提高工作效率。在本發(fā)明的靜力觸探設備中，作為技術方案的進一步改進，鉆桿的下端與護管組 件的上端之間的連接為可拆卸連接，方便了護管組件與鉆桿連接。在本發(fā)明的靜力觸探設備中，作為技術方案的進一步改進，所述轉(zhuǎn)動部件的中心 位置設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)動裝置之間另外施加夾緊力即可使鉆桿跟隨驅(qū)動 裝置轉(zhuǎn)動，可簡化裝配程序。在本發(fā)明的靜力觸探設備中，作為技術方案的進一步改進，所述鉆桿的頂部設置 有進水口，向護管中引入水，可在護管鉆入試驗孔時對護管進行冷卻和潤滑，提高鉆入速度 并防止護管溫度過高。在本發(fā)明的靜力觸探設備中，作為技術方案的進一步改進，驅(qū)動裝置為液壓馬達。在本發(fā)明的靜力觸探設備中，作為技術方案的進一步改進，所述靜力觸探機架包 括地梁、設置在地梁上的液壓油缸，所述橫梁設置在所述液壓油缸的上面。本發(fā)明解決其技術問題的技術方案還提供一種利用上述的靜力觸探設備進行靜 力觸探的試驗方法，該方法包括如下步驟Sl 安置靜力觸探機；S2 將探桿安裝在靜力觸探機上，進行靜力觸探試驗；S3 將探桿拔出并將其從靜力觸探機上移除；S4 將鉆桿安裝在轉(zhuǎn)動部件上，并利用護管帽將鉆桿的下端與護管組件的上端連 接；啟動驅(qū)動裝置，鉆桿受轉(zhuǎn)動部件作用而轉(zhuǎn)動并帶動護管組件轉(zhuǎn)動，從而使護管組件鉆入 到前次靜力觸探試驗所形成的試驗孔中；S5:斷開護管組件與鉆桿的連接，并將鉆桿從轉(zhuǎn)動部件上移除，從護管組件的頂部 放入探桿，再次進行靜力觸探試驗；S6 重復步驟S3至S5直到靜力觸探試驗達到預定深度。使用該方法在進行靜力觸探試驗和設置護管時僅需一套設備，避免了傳統(tǒng)方法需 要兩套設備進場輪換使用的弊端。在本發(fā)明的靜力觸探試驗方法中，作為技術方案的進一步改進，在所述步驟S4 中，護管組件轉(zhuǎn)動時，通過鉆桿的頂端向護管組件中引入冷卻水，并使冷卻水經(jīng)首節(jié)護管后 從護管外側(cè)與土體之間的間隙流出。冷卻水可對護管進行冷卻，防止護管在鉆入的過程中 溫度過高，同時冷卻水從護管與土體之間的間隙流出，可在護管與土體之間起到潤滑的作 用，降低護管與土體之間的摩擦力。在本發(fā)明的靜力觸探試驗方法中，作為技術方案的進一步改進，所述步驟S4還包 括增加護管組件長度的步驟，該步驟包括暫停驅(qū)動裝置，斷開護管帽與護管組件的連接，將 新增護管的下端連接在已鉆入靜力觸探試驗孔的護管組件的上端，將新增護管的上端與護 管帽連接。在本發(fā)明的靜力觸探試驗方法中，作為技術方案的進一步改進，在步驟S4中，護 管組件所達到的深度不大于前次靜力觸探試驗所形成試驗孔的深度。這是為了避免護管組 件中形成的土芯影響在其后的靜力觸探試驗。在本發(fā)明的靜力觸探試驗方法中，作為技術方案的進一步改進，在進行所述步驟 S5時，在將探桿放入護管組件中之前，清理護管中的泥土。這是為了避免護管鉆入過程中， 護管中存積的泥土過多影響其后的靜力觸探試驗。在本發(fā)明所述的靜力觸探試驗方法中，作為技術方案的進一步改進，在所述步驟 S2中，靜力觸探試驗的深度為20-30米。
與傳統(tǒng)設備及方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果進行深孔靜力觸探試驗時，僅 需一套設備，在該設備上交替使用靜觸探桿和驅(qū)動護管組件設置護管，簡化了工序，提高了 工作效率，同時由于減少設備也節(jié)省設備成本。下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明靜力觸探設備的結(jié)構示意圖；圖2是圖1中橫梁與驅(qū)動裝置的俯視具體實施例方式如圖1所示，為本發(fā)明靜力觸探設備的結(jié)構示意圖。該靜力觸探設備包括靜力觸 探機架，靜力觸探機架設置有地梁7，在地梁7上安裝的兩個液壓油缸3，在兩個液壓油缸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的上面設置有驅(qū)動裝置2，驅(qū)動裝置2為一種液壓馬 達，液壓馬達設置有兩個油管51，轉(zhuǎn)盤21為液壓馬達的轉(zhuǎn)動部件。在轉(zhuǎn)盤21的中心設置有 六方形的通孔11 (見圖2)。護管組件1包括若干節(jié)護管，通過增加護管節(jié)數(shù)來增加長度，其 中首節(jié)護管的底端設置有齒牙12，護管組件的頂端通過護管帽8與六方鉆桿10之間形成可 拆卸連接，在六方鉆桿10的頂端設置有進水口 9，在六方鉆桿10與護管帽8中設置有從進 水口 9到護管組件的水道。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，可自由上下滑動并可隨著轉(zhuǎn)盤21的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動并帶動護管組件 1轉(zhuǎn)動。應用上述靜力觸探設備進行靜力觸探的試驗方法如下將靜力觸探機固定在靜力 觸探試驗地點，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進行首次靜 力觸探試驗，即開啟動力設備驅(qū)動油泵，使液壓油缸3回縮帶動橫梁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升起后再開動油泵使液壓油缸 回縮將探桿貫入土中。如此往復并增加探桿的節(jié)數(shù)直到探桿的深度達到首次靜力觸探試驗 的預定深度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架上移除。在將探桿從靜力觸探機架上移除后，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的下端連接護管帽8，將護管組件1的首節(jié)護管置于首次靜力觸探試驗 所形成的試驗孔的上方，將護管組件1與護管帽8相連接，將驅(qū)動裝置2的油管51與油泵 的油路相連接。開動油泵使轉(zhuǎn)動部件21轉(zhuǎn)動并帶動六方探桿10與護管組件1轉(zhuǎn)動，護管 組件1在自身重力下鉆入到首次靜力觸探試驗所形成的試驗孔中，在護管組件1轉(zhuǎn)動鉆入 的過程中，穩(wěn)定梁13能夠防止護管晃動和彎曲變形。另外，在轉(zhuǎn)動的過程中還通過水泵從 六方鉆桿10的頂部進水口 9向護管組件內(nèi)輸入冷卻水，冷卻水對護管進行冷卻而防止護管 過熱，冷卻水并通過護管組件1的首節(jié)護管與試驗孔土壁之間的間隙流出，對護管起到潤 滑的作用，減小護管與土體之間的摩擦力。當首節(jié)護管即將完全沒入土中時，暫停轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn) 動，進行增加護管節(jié)數(shù)的步驟，即斷開護管帽8與護管組件1首節(jié)護管的連接，提升六方鉆 桿10和護管帽8，將新增護管放置在首節(jié)護管與護管帽8之間，將護管帽8與新增護管連接 后，開動轉(zhuǎn)動部件21繼續(xù)將護管鉆入到試驗孔中，此后每當末節(jié)護管即將沒入土中時就在末節(jié)護管的頂部連接新增護管，并將護管逐節(jié)鉆入到前次靜力觸探試驗所形成靜觸試驗孔 中，直到護管組件1的設置深度稍淺于前次靜力觸探試驗所形成試驗孔的深度為止。在首次護管組件1的設置深度達到該階段預定深度后，將護管帽8與六方鉆桿10、 護管組件1斷開連接，并移除六方鉆桿10。在利用泥漿泵將護管中的泥土清除后，在護管組 件1的頂部放入探桿，進行第二次靜力觸探試驗。在到達第二次靜力觸探試驗的預定深度 后，取出探桿，在上次設置的護管組件1頂端增加護管再進行第二次護管設置及其后的第 三次靜力觸探試驗，如此循環(huán)直到探桿的觸探總深度達到試驗設計深度。以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創(chuàng) 造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡技術領域中技術人員依 本發(fā)明的構思、現(xiàn)有技術基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案， 皆應在本發(fā)明的權利要求保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種靜力觸探設備，包括靜力觸探機，所述靜力觸探機上設置有橫梁，其特征在于 所述靜力觸探設備還包括護管設置裝置，所述護管設置裝置包括護管組件；護管帽；固定 在所述橫梁上的驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置上設置有轉(zhuǎn)動部件；鉆桿，所述鉆桿的下端通過所 述護管帽與所述護管組件的上端相連接，所述鉆桿可受所述轉(zhuǎn)動部件作用而轉(zhuǎn)動并沿所述 鉆桿的軸線向下移動。
2.根據(jù)權利要求1所述的靜力觸探設備，其特征在于所述護管組件包括多節(jié)護管，所 述多節(jié)護管依次連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的靜力觸探設備，其特征在于在所述護管組件中，第一節(jié)所述 護管的底端設置有齒牙。
4.根據(jù)權利要求1所述的靜力觸探設備，其特征在于所述鉆桿的下端與所述護管組 件的上端之間的連接為可拆卸連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的靜力觸探設備，其特征在于所述轉(zhuǎn)動部件的中心位置設置 有套接所述鉆桿的通孔。
6.根據(jù)權利要求5所述的靜力觸探設備，其特征在于所述通孔的橫截面為非圓形
7.根據(jù)權利要求6所述的靜力觸探設備，其特征在于所述通孔的橫截面為正六邊形。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的靜力觸探設備，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)權利要求1所述的靜力觸探設備，其特征在于所述鉆桿的頂部設置有進水口。
10.根據(jù)權利要求1所述的靜力觸探設備，其特征在于所述驅(qū)動裝置為液壓馬達。
11.根據(jù)權利要求1所述的靜力觸探設備，其特征在于所述靜力觸探機還包括地梁、 設置在地梁上的液壓油缸，所述橫梁設置在所述液壓油缸上面。
12.一種利用權利要求1所述的靜力觸探設備進行靜力觸探的試驗方法，包括如下步驟S1安置靜力觸探機；S2將探桿安裝在靜力觸探機上，進行靜力觸探試驗；S3將探桿拔出并將其從靜力觸探機上移除；S4將鉆桿安裝在轉(zhuǎn)動部件上，并利用護管帽將鉆桿的下端與護管組件的上端連接； 啟動驅(qū)動裝置，鉆桿受轉(zhuǎn)動部件作用而轉(zhuǎn)動并帶動護管組件轉(zhuǎn)動，從而使護管鉆入到前次 靜力觸探試驗所形成的試驗孔中；S5斷開護管組件與鉆桿的連接，并將鉆桿從轉(zhuǎn)動部件上移除，從護管組件的頂部放入 探桿，再次進行靜力觸探試驗；S6重復步驟S3至S5直到靜力觸探試驗達到預定深度。
13.根據(jù)權利要求12所述的靜力觸探試驗方法，其特征在于在所述步驟S4中，護管 組件轉(zhuǎn)動時，通過鉆桿的頂端引入冷卻水。
14.根據(jù)權利要求12所述的靜力觸探試驗方法，其特征在于所述步驟S4還包括增加 護管組件長度的步驟，該步驟包括暫停驅(qū)動裝置，斷開護管帽與護管組件的連接，將新增護 管的下端連接在已鉆入靜力觸探試驗孔中護管組件的上端，將新增護管的上端與護管帽連 接。
15.根據(jù)權利要求12所述的靜力觸探試驗方法，其特征在于在步驟S4中，護管組件所達到的深度不大于前次靜力觸探試驗所形成試驗孔的深度。
16.根據(jù)權利要求12所述的靜力觸探試驗方法，其特征在于在進行所述步驟S5時， 在將探桿放入護管組件中之前，清理護管組件中的泥土。
17.根據(jù)權利要求12至16中任一項所述的靜力觸探試驗方法，其特征在于在所述步 驟S2中，靜力觸探試驗的深度為20-30米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜力觸探設備，該靜力觸探設備包括靜力觸探機，靜力觸探機上設置有橫梁；該靜力觸探設備還包括護管設置裝置，護管設置裝置包括護管組件；護管帽；固定在橫梁上的驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置上設置有轉(zhuǎn)動部件；鉆桿，鉆桿的下端通過護管帽與護管組件的上端相連接，鉆桿可受轉(zhuǎn)動部件作用而轉(zhuǎn)動并沿鉆桿的軸線向下移動。本發(fā)明還公開了一種利用該靜力觸探設備進行靜力觸探的試驗方法。本發(fā)明解決了進行深層靜力觸探試驗需要交替使用靜力觸探機和用于設置護管的鉆機兩臺設備的缺點，僅利用一套設備即可完成靜力觸探試驗，提高了效率，節(jié)省了設備成本。
文檔編號G01N33/24GK102002932SQ20101028408
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權日2010年9月16日
發(fā)明者徐敏生, 沈日庚, 蔣燕 申請人:上海市城市建設設計研究院