CN102767169B - 管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置及其取土方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种取土装置取土方法，属于土木工程中岩土工程勘察领域。本发明提供了一种管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置及其取土方法，一种管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置，取土装置包括管体部分及钻头，所述管体部分包括取土管本体、隔板、刚性支撑及伸缩机构；充分利用水泥搅拌桩软土的流动性，采用侧面进土的方式，可以一次取到目标深度范围内每间隔10~20cm的所有土样并准确地确定所取土样的深度，克服了从取土装置下端进土时取样率不高、容易遗漏较薄软弱土层的缺点。取土方法操作容易，只需通过下压和上拔，利用流土阻力控制取土管上的刚性支撑及伸缩机构，即可实现封闭或开启取土管侧壁上的取土窗口，具有取土快捷方便、工程成本相对较低的优点。

Description

管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置及其取土方法

技术领域

本发明涉及一种取土装置取土方法，属于土木工程中岩土工程勘察领域。

背景技术

现有的取土装置采用的是圆柱状取土装置，采用静压或锤击方法。取土装置下压时，土从取土装置下端开口进入取土装置内，这种取土装置的缺点在于取土装置在下压时，由于取土装置壁对土的摩擦力，对所采土样产生一定影响，特别是软土，采样率较低。对于流动状态的土，土样与取土装置之间发生相对滑动，导致对取出土样的高度与压入取土装置高度有较大的差别，难以确定所取土样的实际深度。同时，现有取土装置高度一般小于50cm，一次只能取一个土样。水泥搅拌桩进行水泥剂量检测时，不需要取原状土但要求取得全部深度范围的土样，可以采用本发明取土方法一次采到全部深度范围内的土样。

发明内容

为了解决目前取样过程中不能准确提取目标深度土样的问题，研制了一种管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置。这种取土装置适用于水泥搅拌桩，能够在指定深度范围内进行取土并确定所取土样的实际深度，所取土样为非原状土，可以用来进行土的基本物理性质分析和确定土层分布。目前水泥土搅拌桩是通过岩芯钻孔取样进行强度检测，需要取搅拌后28d的芯样进行无侧限抗压强度或水泥含量的检测，本发明取土方法可在刚搅拌完后即可取土，可用于快速检测水泥土搅拌桩水泥含量检测。

为实现上述目标，本发明提供了一种管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置及其取土方法。一种管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置，取土装置包括管体部分及钻头，所述管体部分包括具有中空内腔的取土管本体，沿所述取土管本体中空内腔的轴线方向等距间隔设置有若干隔板，所述隔板将所述取土管本体的中空内腔隔成若干容积相同的腔室；所述每个腔室的管壁上开设有窗口，对应每个腔室上窗口的位置内嵌设置有开合装置，所述开合装置包括固定在每个隔板上的伸缩机构及可动连接在所述伸缩机构两侧的刚性支撑，所述刚性支撑与所述取土管本体的内腔壁靠紧连接，所述刚性支撑的两侧对称的设有斜向上的刚性倒片，所述刚性倒片伸出所述窗口，所述伸缩机构联动所述刚性支撑在所述取土管本体的每个腔室当中上下移动并固定，使管上窗口封闭或开启。

所述伸缩机构包括伸缩机构外管、顶棒、顶棒凸轮、转子凸轮、转子及压缩弹簧，所述伸缩机构外管固定在所述每个隔板的下端面，所述伸缩机构外管内联动设置所述顶棒、顶棒凸轮、转子凸轮、转子及压缩弹簧，所述伸缩机构外管的侧壁开有竖向开口，所述刚性支撑穿过所述竖向开口与所述顶棒刚性连接。

所述转子上设有转子凸部一、转子凸部二，所述伸缩机构外管的内壁开有凹槽，所述凹槽分为左侧斜口槽、右侧竖口槽，在所述左侧斜口槽的上端设有与所述转子凸部一相适的第一扣槽，在所述左侧斜口槽的下端设有与所述转子凸部二相适的第二扣槽。

所述窗口为在所述每个腔室的管壁上对称设置的矩形开口，所述隔板设置在所述矩形开口上方1~5cm处。

所述管体部分为组合式结构，包括若干节取土管本体之间通过螺纹连接而成，所述若干节取土管本体包括一节取土管首节及若干节取土管中间节，所述若干节取土管中间节的每节长度相同且为固定值，范围在15cm~20cm之间。

优选的，所述取土管中间节的每节长度为15cm。

进一步优选，所述取土管中间节的每节长度为20cm。

管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置的取土方法，包括以下几个步骤，

第一步、首先在取土管首节和取土管中间节上分别依次安装刚性支撑和伸缩机构，将取土管中间节与取土管首节连接组装，如此重复依次加接取土管中间节，直至取土装置达到指定长度；取土管本体上的刚性支撑在伸缩机构底部压缩弹簧的作用下，连接在刚性支撑两侧滑片外侧的每对倒片与所述窗口的开口上沿靠紧连接，窗口处于封闭状态；

第二步、将连接好的取土装置向下压入土中，上提该取土装置5~10cm，然后再下压取土装置1~5cm，利用取土装置周围流土对所述取土装置两侧倒片的反向作用力及伸缩机构使取土管本体上的窗口5都开启，静置15~30min使对应深度的土样进入取土管本体内的隔板上；                

第三步、取样完成后，向上提升取土装置5~10cm，然后再下压取土装置1~5cm，同样利用流土对取土装置两侧倒片的反向作用力，使取土管本体上的窗口都处于封闭状态，利用反力架将取土器从土中提出；

第四步、拆卸取土器时，将中间节取土管按编号依次沿螺纹拧下。

本发明管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置优点：取土方法操作容易，只需通过下压和上拔，利用流土阻力控制取土管上的刚性支撑及伸缩机构，即可实现封闭或开启取土管侧壁上的取土窗口，具有取土快捷方便、工程成本相对较低的优点。

附图说明

附图1：管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置取土管首节结构示意图；

附图2：管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置取土管中间节结构示意图；

附图3：管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置封闭状态示意图；

附图4：管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置开启状态示意图；

附图5：伸缩机构结构示意图；

附图6：伸缩机构外管内侧壁结构示意图；

附图7：管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置结构示意图。

其中：1-取土管首节；2-取土管中间节；3-隔板；4-刚性支撑；5-窗口；6-伸缩机构；7-合金钻头；8、第一扣槽；9、第二扣槽；41、刚性支撑上的对称倒片；61-伸缩机构外管；62-伸缩机构外管内壁凹槽；63-顶棒；651-转子凸部一；65-转子；66-顶棒凸轮；67-转子凸轮；652-转子凸部二；69-压缩弹簧。

具体实施例

本发明提供了一种管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置及其取土方法，取土装置包括管体部分及钻头，所述管体部分包括取土管本体、隔板、刚性支撑及伸缩机构；所述取土管本体的管壁上沿轴线方向等距、对称开有多对窗口，所述取土管本体内正对所述每对窗口的上方设置有所述隔板，所述隔板将所述取土管本体的内腔隔成若干容积相同的腔室；所述每个腔室上部的隔板下端对应所述窗口位置内嵌设置有所述伸缩机构，所述伸缩机构包括联动连接在一起的顶棒、顶棒凸轮、转子凸轮、转子及压缩弹簧，上述装置设置在一伸缩机构外管内，所述伸缩机构外管的侧壁开有竖向开口，所述刚性支撑穿过所述竖向开口与所述顶棒刚性连接，所述每个刚性支撑的两侧对称设有斜向上的倒片。

所述转子上设有转子凸部一、转子凸部二，所述伸缩机构外管的内壁开有凹槽，所述凹槽分为左侧斜口槽、右侧竖口槽，在所述左侧斜口槽的上端设有与所述转子凸部一相适的第一扣槽，在所述左侧斜口槽的下端设有与所述转子凸部二相适的第二扣槽。

所述取土管本体两侧的窗口为矩形开口，所述隔板设置在所述矩形开口上方1~5cm处。

所述管体部分为组合式结构，包括若干节取土管本体之间通过螺纹连接而成，所述若干节取土管本体包括一节取土管首节及若干节取土管中间节，所述若干节取土管中间节的每节长度相同且为固定值，范围在15cm~20cm之间。

管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置的取土方法，包括以下几个步骤，

第一步、首先在取土管首节和取土管中间节上分别依次安装刚性支撑和伸缩机构，将取土管中间节与取土管首节连接组装，如此重复依次加接取土管中间节，直至取土装置达到指定长度；不使用时，取土管本体上的刚性支撑在伸缩机构底部压缩弹簧的作用下，所述每对倒片与所述窗口的开口上沿靠紧连接，窗口处于封闭状态；

第二步、将连接好的取土装置向下压入土中，上提该取土装置5~10cm，然后再下压取土装置1~5cm，利用取土装置周围流土对所述取土装置两侧倒片的反向作用力及伸缩机构使取土管本体上的窗口5都开启，静置15~30min使对应深度的土样进入取土管本体内的隔板上。                

第三步、取样完成后，向上提升取土装置5~10cm，然后再下压取土装置1~5cm，同样利用流土对取土装置两侧倒片的反向作用力，使取土管本体上的窗口都处于封闭状态，利用反力架将取土器从土中提出。

第四步、拆卸取土器时，将中间节取土管按编号依次沿螺纹拧下。

充分利用水泥搅拌桩软土的流动性，采用侧面进土的方式，可以一次取到目标深度范围内每间隔10~20cm的所有土样并准确地确定所取土样的深度，克服了从取土装置下端进土时取样率不高、容易遗漏较薄软弱土层的缺点。取土方法操作容易，只需通过下压和上拔，利用流土阻力控制取土管上的刚性支撑及伸缩机构，即可实现封闭或开启取土管侧壁上的取土窗口，具有取土快捷方便、工程成本相对较低的优点。且可以准确地取出水泥搅拌桩目标深度处土样，通过试验测定水泥搅拌桩不同深度土样的水泥含量和判定土层分布。

Claims (4)

1.一种管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置，取土装置包括管体部分及钻头，其特征在于：所述管体部分包括具有中空内腔的取土管本体，沿所述取土管本体中空内腔的轴线方向等距间隔设置有若干隔板（3），所述隔板（3）将所述取土管本体的中空内腔隔成若干容积相同的腔室；每个所述腔室的管壁上开设有窗口（5），对应每个腔室上窗口（5）的位置内嵌设置有开合装置，所述开合装置包括固定在每个隔板（3）上的伸缩机构（6）及可动连接在所述伸缩机构（6）两侧的刚性支撑（4），所述刚性支撑（4）与所述取土管本体的内腔壁靠紧连接，所述刚性支撑（4）的两侧对称的设有斜向上的刚性倒片（41），所述刚性倒片（41）伸出所述窗口（5），所述伸缩机构（6）联动所述刚性支撑（4）在所述取土管本体的每个腔室当中上下移动并固定，使所述窗口（5）封闭或开启；所述伸缩机构（6）包括伸缩机构外管（61）、顶棒（63）、顶棒凸轮（66）、转子凸轮（67）、转子（65）及压缩弹簧（69），所述伸缩机构外管（61）固定在所述每个隔板（3）的下端面，所述伸缩机构外管（61）内联动设置所述顶棒（63）、顶棒凸轮（66）、转子凸轮（67）、转子（65）及压缩弹簧（69），所述伸缩机构外管（61）的侧壁开有竖向开口，所述刚性支撑（4）穿过所述竖向开口与所述顶棒（63）刚性连接；所述转子（65）上设有转子凸部一（651）、转子凸部二（652），所述伸缩机构外管（61）的内壁开有凹槽，所述凹槽分为左侧斜口槽（64）、右侧竖口槽（62），在所述左侧斜口槽（64）的上端设有与所述转子凸部一（651）相适的第一扣槽（8），在所述左侧斜口槽（64）的下端设有与所述转子凸部二（652）相适的第二扣槽（9）。

2.根据权利要求1所述的管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置，其特征在于：所述窗口（5）为在每个所述腔室的管壁上对称设置的矩形开口，所述隔板（3）设置在所述矩形开口上方1~5cm处。

3.根据权利要求1所述的管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置，其特征在于：所述管体部分为组合式结构，包括若干节取土管本体之间通过螺纹连接而成，所述若干节取土管本体包括一节取土管首节（1）及若干节取土管中间节（2），所述若干节取土管中间节（2）的每节长度相同且为固定值，范围在15cm~20cm之间。

4.一种如权利要求1所述管状弹簧伸缩封启侧开口取土装置的取土方法，其特征在于：包括以下几个步骤，

第一步、首先在取土管首节（1）和取土管中间节（2）上分别依次安装刚性支撑（4）和伸缩机构（6），将取土管中间节（2）与取土管首节（1）连接组装，如此重复依次加接取土管中间节（2），直至取土装置达到指定长度；连接在刚性支撑（4）两侧的每对倒片（41）与所述窗口（5）的开口上沿靠紧连接，窗口（5）处于封闭状态；

第二步、将连接好的取土装置向下压入土中，上提该取土装置5~10cm，然后再下压取土装置1~5cm，利用取土装置周围流土对所述取土装置两侧倒片的反向作用力及伸缩机构使取土管本体上的窗口（5）都开启，静置15~30min使对应深度的土样进入取土管本体内的隔板（3）上；                

第三步、取样完成后，向上提升取土装置5~10cm，然后再下压取土装置1~5cm，同样利用流土对取土装置两侧倒片的反向作用力，使取土管本体上的窗口（5）都处于封闭状态，利用反力架将取土器从土中提出；

第四步、拆卸取土器时，将中间节取土管（2）按编号依次沿螺纹拧下。

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