一种无粘性土中成孔装置及使用方法

摘要

本发明公开了一种无粘性土中成孔装置，所述成孔装置由活瓣套管上端连接传力杆后设置在外套管内构成。本发明特有的活瓣圆形底座设计，使土体在下压过程中自动进入套筒，在提升过程中留于套筒内部，原理简单，操作方便；本发明特有的连杆与内套筒设计，使得取土、去土非常容易，省时省力。本发明还公开了一种利用本发明装置的成孔方法，能够在无粘性土中成孔，并且原理简单，操作方便，便于携带；本发明能够在无粘性土中成孔的同时，对附近土层振动小，减少对原无粘性土性质的影响，取出的无粘性土可用于对原无粘性土性质的研究。

说明书

技术领域

本发明涉及土木水利工程技术领域，具体地说是一种无粘性土中成孔装置及其使用方法。

背景技术

无粘性土一般是指砂或碎石类土，成单粒结构，土体的松密状态对无粘性土的工程性质影响很大，土的密实程度愈大则土的强度愈高、压缩性愈小，其工程特性愈好。在实际工程中，有时为了获得土层下某一深度处土体的物理力学特性，需要在土层中钻孔，再放入仪器设备，因此在施工过程中需要克服对周边土体的扰动。

目前用于土体中的钻孔方法和装置主要有：循环回转钻孔、冲击式钻孔、旋挖式钻孔、挤密钻孔等。在本发明之前，中国专利ZL02149965.9公开的一种钻孔设备和钻孔方法，为大型钻机钻孔装置，虽可用于大部分土层中成孔，但具有操作复杂，对钻孔周边土体扰动较大等缺点；中国专利ZL200710194465.5公开了一种在土壤中钻孔的方法和装置，为螺旋切削式钻孔，需借助外部动力，因此在施工过程中对于周边土体的扰动较大；中国专利ZL201120167804.2公开了一种螺旋型挤密钻孔装置，其成孔过程采用挤土的方式，因此对周边土体的扰动也较大。

发明内容

本发明的目的在于克服在无粘性土层成孔过程中对周边土体的扰动的问题，提供一种无粘性土中成孔的装置及其使用方法，完成在无粘性土中成孔，减小对周边土体的扰动。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种无粘性土中成孔装置，包括外套管、活瓣套管、传力杆，其中，活瓣套管上端连接传力杆，活瓣套管和传力杆的外面套有外套管。

本发明所述活瓣套管主要由内套筒、通过焊接于内套筒内侧下部的固件和定位杆固定于内套筒内的活瓣圆形底座、通过销钉与活瓣圆形底座连接在一起的连杆构成。

本发明所述内套筒为空心圆环，下端为直角三角形楔子结构，上端焊接一个锥形结构；连杆上铁环上方焊接圆形接头，下方近铁环焊接环形固件，近活瓣圆形底座并在其上方焊接定位器。

本发明所述锥形结构由四根钢筋与一个铁环焊接构成。

本发明所述活瓣圆形底座由两个半圆形铁制叶片拼接组成，销钉直径与内套筒直径相等。

一种利用所述无粘性土中成孔装置的成孔方法，包括以下步骤：

1）组装好内套筒、活瓣圆形底座、连杆以及传力杆；

2）在需要成孔的位置垂直放置外套管、把组装好的活瓣套管与传力杆放入外套管内部；

3）施加垂直向下的力，使圆形接头与内套筒上端铁环接触，进而将整个活瓣套管压入无粘性土中，活瓣圆形底座的半圆形叶片在下部土体压力作用下沿销钉旋转，进而无粘性土进入内套筒中，其填满时，停止下压；

4）提升传力杆，并同时压入外套管，使连杆上环形固件与内套筒上端铁环接触，进而提升整个活瓣套管，提升过程中，活瓣圆形底座的半圆形叶片失去下部土体的支撑，同时在内套筒中土体的作用下旋转，进而可将活瓣套管中土体提升出来；

5）将活瓣套管提出后，去除活瓣套管内部的无粘性土；

6）再次将活瓣套管和传力杆放入外套管内部，重复3）—5）的步骤，直至达到设定的高程，成孔过程中当外套管长度和传力杆长度不够时应及时进行连接。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明所述内套筒为空心圆环设计，其下端处理成直角三角形楔子，上部采用四根钢筋与一个铁环焊接，呈锥形，下端焊接两个突起固件，不管是在下压还是在提升的过程中，都减小了所遇到的土体阻力，在一定程度上节省了人力。

（2）本发明特有的活瓣圆形底座设计，使土体在下压过程中自动进入套筒，在提升过程中留于套筒内部，原理简单，操作方便。 

（3）本发明特有的连杆与内套筒设计，使得取土、去土非常容易，省时省力。

（4）本发明能够在无粘性土中成孔，并且原理简单，操作方便，便于携带。

（5）本发明能够在无粘性土中成孔的同时，对附近土层振动小，减少对原无粘性土性质的影响，取出的无粘性土可用于对原无粘性土性质的研究。

 

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A位置局部放大图；

图3为图2中B位置剖面图；

图4为图2中C位置剖面图。

图中：（1）外套管，（2）活瓣套管，（3）传力杆，（4）无粘性土，（5）内套筒，（6）活瓣圆形底座，（7）连杆，（8）环形固件，（9）圆形接头，（10）金属圆环，（11）突出固件，（12）销钉，（13）定位器，（14）金属连杆，（15）定位杆。

具体实施方式

如图1所示，一种无粘性土中成孔装置，由活瓣套管2上端连接传力杆3后设置在外套管1内构成。

如图2所示，本发明所述活瓣套管2由内套筒5、活瓣圆形底座6和连杆7组成；连杆7上焊接环形固件8、圆形接头9以及定位器13，其直径小于内套筒5上端铁环10直径，其可在竖直方向上移动，其可移动距离由圆形接头9到铁环10的距离决定。两个半圆形活瓣在下压过程中的最小夹角由定位器13控制，两个半圆形活瓣的最小夹角应控制在20°～40°之间。

如图3所示，本发明所述活瓣圆形底座6由两个半圆形铁制叶片组成，通过销钉12与连杆7连接在一起，其直径与内套筒5直径相等。内套筒5内侧下部焊接两个突出固件11以及定位杆15，用于防止活瓣圆形底座6在取土过程中脱离内套筒5。

如图4所示，内套筒5上部采用四根钢筋14与一个铁环10焊接，连杆7直径小于内套筒5上端铁环10直径，其可在竖直方向上移动，其可移动距离由圆形接头9到铁环10的距离决定。

利用上述一种无粘性土中成孔装置的成孔方法，包括以下技术步骤：

（1）组装好活瓣圆形底座6、内套筒5、连杆7以及传力杆3；

（2）在需要成孔的位置垂直放置外套管1、把组装好的活瓣套管2与传力杆3放入外套管1内部；

（3）施加垂直向下的力，使圆形接头9与内套筒5上端铁环10接触，进而将整个活瓣套管2压入无粘性土4中，活瓣圆形底座6的半圆形叶片在下部土体压力作用下沿销钉旋转，进而无粘性土4进入内套筒5中，其填满时，停止下压；

（4）提升传力杆3，并同时压入外套管1，使连杆7上环形固件8与内套筒5上端铁环10接触，进而提升整个活瓣套管2，提升过程中，活瓣圆形底座（6）的半圆形叶片失去下部土体的支撑，同时在内套筒5中土体的作用下旋转，进而可将活瓣套管2中土体提升出来；

（5）将活瓣套管2提出后，去除活瓣套管2内部的无粘性土4；

（6）再次将活瓣套管2和传力杆3放入外套管1内部，重复3-5的步骤，直至达到设定的高程，成孔过程中当外套管1长度和传力杆3长度不够时应及时进行连接。