CN104532815A - 一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，该锚头包括:中轴筒；套设于中轴筒上的外筒；通过螺钮连接外筒底端的一级传力杆；套设于外筒上的外环；连接中轴筒低端的底盘；还包括:通过螺钮连接外环的二级传力杆；通过螺钮分别连接一级传力杆、二级传力杆和底盘的伸缩臂筒机构；所述一级传力杆、二级传力杆和伸缩臂筒机构分别绕螺钮垂向旋转，所述中轴筒、伸缩臂筒机构和底盘均为中空结构。与现有技术相比，本发明能实现可靠、便捷地测量软土地区不同土层沉降量，为基坑工程和地下工程提供地层沉降监测数据。

Description

一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头

技术领域

本发明涉及岩土工程检测技术领域，尤其是涉及一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头。

背景技术

为获得软土地区基坑工程和地下工程的勘察阶段和施工开挖过程中地基沉降量信息，需在钻孔内设置多点位移计进行监测。目前已有钻孔多点位移计测点固定装置主要有刃刀切入式、注浆式、弹片式、液压支撑式和倒楔式等，但由于其施加锚固力时对钻孔孔壁土体扰动较大，破坏了软土地区原本软弱的的土体结构，常导致很难测得理想地层沉降数据，因此常采用一个孔测一个地层沉降量的方法进行测量，大大增加了工程造价，同时观测点布置过多，也妨碍开挖支护施工工序，在观测点的保护方面也造成了极大的困难。另外，现有多点位移计锚头自重较大，在软土地区应用，往往因自重作用导致对测量结果产生影响。

中国专利CN 202361914U公开了一种可回收式多点位移计，该装置包括孔口读数装置、孔内锚固装置及人工操纵杆，锚固方式采用钢片张开式，对于软土地区，该方式无法有效施加锚固力，另外由于其锚头与操纵杆分离，在安装和拆卸操纵杆时很容易使孔壁土体受到扰动，从而很难获得软土地区地层沉降的理想数据。

中国专利CN 203393695U公开了一种岩土工程安全监测水平多点位移计装置，该装置包括一根排气管，远端锚头和近端锚头，适用于监测岩体变形的装置，不适用于软土地层的锚固及地层沉降的测量，且其注浆管、排气管没有伸缩的功能，也不是对称或者均匀分布的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，采用多级杆件联动方式将锚固臂筒伸展于土体中，且可通过注浆液进一步固结锚头，能够更加可靠、便捷地用于测量软土地区不同土层沉降量，为基坑工程和地下工程提供地层沉降监测数据。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，该锚头包括：

中轴筒；

套设于中轴筒上的外筒；

通过螺钮连接外筒底端的一级传力杆；

套设于外筒上的外环；

连接中轴筒低端的底盘；

还包括：

通过螺钮连接外环的二级传力杆；

通过螺钮分别连接一级传力杆、二级传力杆和底盘的伸缩臂筒机构；

所述一级传力杆、二级传力杆和伸缩臂筒机构分别绕螺钮垂向旋转，所述中轴筒、伸缩臂筒机构和底盘均为中空结构。

所述伸缩臂筒机构设有臂孔和底端开口，所述底盘外圈设有与水平状态的伸缩臂筒机构的底端开口相贯通的水平开口。

锚头闭合状态下，伸缩臂筒机构收缩，且呈竖直状态，插入软土地层，锚头展开状态下，外筒和外环同步沿中轴筒向下移动，推动一级传力杆，使得伸缩臂筒机构压入周围土体中，呈水平状态，外环沿外筒向下移动，推动二级传力杆，二级传力杆带动伸缩臂筒机构伸展，进一步插入周围土地。此时，从中轴筒顶端注入浆液，浆液进入底盘后，再由伸缩臂筒机构的臂孔流入周围土体，待浆液凝结，锚头与周围土体固定。

所述伸缩臂筒机构包括由外向内依次嵌套的一个以上的臂筒单件，每级臂筒单件内壁和上一级臂筒单件外壁滑动配合，相邻臂筒单件端部之间通过臂筒内扣固定连接，最内层的臂筒单件顶端通过螺钮连接二级传力杆，最外层的臂筒单件顶端通过螺钮连接一级传力杆，底端通过螺钮连接底盘，在二级传力杆带动下，内层的臂筒单件依次向外伸展。

所述臂筒内扣分别设于相邻臂筒单件端部上。

所述伸缩臂筒机构为四组，均布设置。

所述二级传力杆包括通过滑动螺钮相互连接的两个杆件，所述一级传力杆沿轴方向上设有凹槽，滑动螺钮嵌入凹槽内。

所述伸缩臂筒机构外壁上设有臂筒延长臂，伸缩臂筒机构的底端开口通过臂筒延长臂与底盘的水平开口贯通连接。

所述中轴筒外壁上设有弹动按钮和限定块，所述弹动按钮通过螺钮和弹簧连接中轴筒外壁，所述限定块设于弹动按钮下方的中轴筒外壁上，所述外筒内壁上设有与弹动按钮尺寸一致的凹槽，外筒沿中轴筒向下移动时，弹动按钮经弹簧作用卡入凹槽。

所述外筒底端为喇叭状，外环沿外筒向下移动时，卡入弹动按钮和外筒喇叭状的底端之间。

所述中轴筒、外筒、外环、一级传力杆、二级传力杆、伸缩臂筒机构和底盘的制成材料均为镀铬不锈钢。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明通过可绕之转动的螺钮实现连接端的相互绕转，在一级传力杆和二级传力杆的二级杆件联动方式下，伸缩臂筒结构侧压入土体，最后伸缩臂筒结构伸展进一步锚固，可减少对土体扰动，适合用于软土地层。

2)本发明采用中空的中轴筒、底盘及伸缩臂筒机构，有助于减少生产耗材。

3)本发明的中空结构可用于注浆固结锚定，自中轴筒注浆液，使其流经中轴管、底盘、伸缩臂筒机构，并通过臂孔进入周围土体，有助于进一步稳固锚头及其上部设施。

4)本发明锚头结构简单，安装方便，锚头闭合状态插入软土地层，推动外筒和外环，使锚头为展开状态，完成安装。

5)本发明装置采用镀铬不锈钢，中空结构较轻，底部实际总受力面较大，且采用对称设置，大大增加了锚头的稳定性，可减小因自重对测量产生的影响，可真实地反映出土层位移信息，同时可一孔多测，降低了监测钻孔的数量降低工程成本，减少了施工时间，具有较高的实用价值和市场前景。

6)本发明若安装阶段未注浆固结锚定，在测量后该锚头可以回收再利用。

7)本发明锚头结构可靠、牢固，臂筒单件之间通过臂筒内扣连接契合，防止相互脱离；通过臂筒延长臂，能较好地与底盘上对应水平开口嵌合，防止浆液集中于底盘边沿外；外筒、外环分别撑开后，可由弹动按钮、限定块等予以限定。

附图说明

图1为本发明伸缩臂式多点位移计锚头闭合时正视结构示意图；

图2为本发明伸缩臂式多点位移计锚头闭合时俯视结构示意图；

图3为本发明伸缩臂式多点位移计锚头中滑动螺钮结构示意图；

图4为本发明的伸缩臂式多点位移计锚头闭合时弹动按钮结构示意图；

图5为本发明伸缩臂式多点位移计锚头闭合时伸缩臂筒机构仰视结构示意图；

图6为本发明伸缩臂式多点位移计锚头展开一级臂筒后正视结构示意图；

图7为本发明伸缩臂式多点位移计锚头完全展开后正视结构示意图；

图8为本发明伸缩臂式多点位移计锚头完全展开后俯视结构示意图。

图中：1为中轴筒，2为外筒，3为外环，4为底盘，5为螺钮，6为第一传力杆，7为弹动按钮，8为螺钮，9为一级传力杆，10为滑动螺钮，11为弹动按钮，12为限定块，13为第二传力杆，14为螺钮，15为螺钮，16为三级臂筒，17为二级臂筒，18为一级臂筒，19为臂孔，20为臂筒延长臂，21为螺钮，22为臂筒内扣，23为弹簧，24为螺钮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、图2所示，一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，该锚头包括中轴筒1、外筒2、一级传力杆9、外环3、二级传力杆、伸缩臂筒机构和底盘4，外筒2、中轴筒1、伸缩臂筒机构和底盘4均为中空结构，一级传力杆9、二级传力杆和伸缩臂筒机构为四组，中轴筒1、外筒2、外环3、一级传力杆9、二级传力杆、伸缩臂筒机构和底盘4的制成材料均为镀铬不锈钢。

中轴筒1底端与底盘4中心的孔洞贯通连接为一整体，中轴筒1嵌套于外筒2中，中轴筒1外壁中部下方上设有两组的弹动按钮11和限定块12，以180°为间隔、对称设置于中轴筒1外壁上，如图4所示，弹动按钮11上部尖端通过螺钮24连接中轴筒1外壁，下部通过弹簧23连接中轴筒1外壁，弹簧23受力压缩时，弹动按钮11缩入中轴筒1外壁，弹簧23未受力时，弹动按钮11凸出中轴筒1外壁，限定块12设于弹动按钮11下方的中轴筒1外壁上，外筒2内壁上设有与弹动按钮11尺寸一致的凹槽。当外筒2垂直臂筒挤压弹动按钮11，弹动按钮11经弹簧23受力完全压入对应的凹槽中，限定块12凸起限定外筒2向下移动位置，用于固定锚头展开状态时外筒2的位置，从而保证当撑下外筒2后，弹动按钮11和限定块12能较好地限定外筒2。弹动按钮11及限定块12凸起的结构与尺寸均不会影响到其它部件的正常运作。

外筒2上部主体为长圆筒状，下端部加大呈短喇叭状。外筒2套于外环3中，外筒2底端外壁上设有两组的弹动按钮7，以180°为间隔、对称设置于外筒2外壁上，其结构同中轴筒上弹动按钮11的结构，亦通过螺钮24和弹簧23连接外筒2底端外壁，并保证弹动按钮7不妨碍第一传力杆6的运动。外环3沿外筒向下移动时，卡入弹动按钮7和外筒2喇叭状的底端之间。外筒2底端四周通过螺钮8分别连接四个一级传力杆9的顶端，四个一级传力杆9以90°为间隔均布设置，并通过螺钮8绕外筒2底端垂向自由旋转。

外环3上以90°为间隔均布设置四组二级传力杆，其中，二级传力杆包括通过滑动螺钮10相互连接的第一传力杆6和第二传力杆13，如图3所示，滑动螺钮10垂向剖面总体呈丁字形，一级传力杆9沿轴方向上设有凹槽，滑动螺钮10下部较宽的部位嵌入凹槽内，外环3通过螺钮5连接第一传力杆6的顶端，伸缩臂筒机构伸缩端通过螺钮14连接第二传力杆13底端，第一传力杆6、第二传力杆13均可绕滑动螺钮10垂向自由扰动，滑动螺钮10还能较好地沿着一级传力杆9的凹槽自由滑动，防止二级传力杆歪曲脱落。

伸缩臂筒机构同一级传力杆9和二级传力杆位置对应，以90°为间隔均布设置，每组伸缩臂筒机构包括由外向内依次嵌套的三个臂筒单件，即一级臂筒18、二级臂筒17和三级臂筒16，它们均为底端口径大于顶端口径的中空结构，且两侧设有臂孔19，其中，一级臂筒18和二级臂筒17两端开口，三级臂筒16底端开口，顶端封闭，每级臂筒单件内壁和上一级臂筒单件外壁滑动配合，三级臂筒16顶端通过螺钮14连接对应的第二传力杆13，一级臂筒18顶端通过螺钮15连接对应的一级传力杆9，底端通过21连接底盘4，并绕螺钮21垂向自由转动，初始时，三级臂筒16、二二级臂筒17缩于一级臂筒18内，在二级传力杆带动下，内层的臂筒单件依次向外伸展，相邻臂筒单件端部之间通过臂筒内扣22固定连接，如图5所示。臂筒内扣22分别设于相邻臂筒单件端部上，以防臂筒单件在伸展过程中脱落，且可增加臂筒单件端部衔接处的密闭性，防止注浆过程中，浆液在臂筒端衔接处发生过量泄漏。

底盘4外圈设有与水平状态的一级臂筒18的底端开口相贯通的水平开口，一级臂筒18外壁上设有臂筒延长臂20，锚头以闭合状态置于软土地层后伸展为展开状态，水平状态下的一级臂筒18的底端开口通过臂筒延长臂20与底盘4的水平开口贯通连接，可防止在注浆过程中，发生浆液过度集中于底盘4边沿外。

该锚头工作过程：

1)如图1所示，锚头闭合状态下，外筒2位于弹动按钮11上方，外环3位于弹动按钮7上方，一级传力杆9和二级传力杆均呈直立或近直立状态，伸缩臂筒机构顶端收缩，且呈竖直状态，插入软土地层。

2)如图6所示，锚头以闭合状态被安置到软土地层中后，同步向底盘4方向推动外筒2和外环3，进而推动一级传力杆9和二级传力杆，使得底盘4上的四个一级臂筒18侧压入周围土体中，直至一级臂筒18呈水平状态，此时弹动按钮11和限定块12限定外筒2的位置，因滑动螺钮10沿一级传力杆9的凹槽滑动，由外环3间接控制的第二传力杆13完全依附于由外筒2控制的一级传力杆9上。

3)如图7、图8所示，一级臂筒18被撑开后，进一步向底盘4方向推动外环3，第一传力杆6促使与其连接的第二传力杆13沿一级传力杆9上的凹槽向外滑动，使得与第二传力杆13相连的三级臂筒16向外伸展，并带出二级臂筒17，直至四组伸缩臂筒机构完全伸展到底盘4周围土体中，此时，外环3由外筒2下部大口径端和外筒2上的弹动按钮7限定位置。

4)若采用注浆方式进一步固定时，待锚头底盘4上的伸缩臂筒机构伸展完成后，从中轴筒1上部开口注入足量的浆液，再由伸缩臂筒机构的臂孔19流入周围土体，静置一段时间，直到锚头与其周边土体胶结良好，实现在尽量减少扰动软土地层的前提下，保证锚头安置稳固的目的；

若不需要注浆即可满足测量要求，那么测量完成后，可通过依次按下外筒2上的弹动按钮7，上提外环3，再按下中轴筒1上的弹动按钮11，上提外筒2，对该锚头予以回收。

综上所述，外筒2、外环3、一级传力杆9、二级传力杆构成本发明的锚固力施加系统，通过外筒2撑开一级传力杆9和第一传力杆6，展开一级臂筒18，一级臂筒18初步进入底盘4周围土体；通过外环3撑开第一传力杆6和第二传力杆13，进而撑开二级臂筒17、三级臂筒16，进一步深入底盘4周围土体。基于此锚头结构，有助于为软土地区基坑工程、地下工程勘察阶段和施工开挖过程提供沉降检测数据。

Claims (10)

1.一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，该锚头包括：

中轴筒；

套设于中轴筒上的外筒；

通过螺钮连接外筒底端的一级传力杆；

套设于外筒上的外环；

连接中轴筒低端的底盘；

其特征在于，还包括：

通过螺钮连接外环的二级传力杆；

通过螺钮分别连接一级传力杆、二级传力杆和底盘的伸缩臂筒机构；

所述一级传力杆、二级传力杆和伸缩臂筒机构分别绕螺钮垂向旋转，所述中轴筒、伸缩臂筒机构和底盘均为中空结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述伸缩臂筒机构包括由外向内依次嵌套的一个以上的臂筒单件，每级臂筒单件内壁和上一级臂筒单件外壁滑动配合，相邻臂筒单件端部之间通过臂筒内扣固定连接，最内层的臂筒单件顶端通过螺钮连接二级传力杆，最外层的臂筒单件顶端通过螺钮连接一级传力杆，底端通过螺钮连接底盘，在二级传力杆带动下，内层的臂筒单件依次向外伸展。

3.根据权利要求2所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述臂筒内扣分别设于相邻臂筒单件端部上。

4.根据权利要求1所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述伸缩臂筒机构为四组，均布设置。

5.根据权利要求1所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述二级传力杆包括通过滑动螺钮相互连接的两个杆件，所述一级传力杆沿轴方向上设有凹槽，滑动螺钮嵌入凹槽内。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述伸缩臂筒机构设有臂孔和底端开口，所述底盘外圈设有与水平状态的伸缩臂筒机构的底端开口相贯通的水平开口，从中轴筒顶端注入浆液，浆液进入底盘后，再由伸缩臂筒机构的臂孔流入周围土体，待浆液凝结，锚头与周围土体固定。

7.根据权利要求6所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述伸缩臂筒机构外壁上设有臂筒延长臂，伸缩臂筒机构的底端开口通过臂筒延长臂与底盘的水平开口贯通连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述中轴筒外壁上设有弹动按钮和限定块，所述弹动按钮通过螺钮和弹簧连接中轴筒外壁，所述限定块设于弹动按钮下方的中轴筒外壁上，所述外筒内壁上设有与弹动按钮尺寸一致的凹槽，外筒向下移动时，弹动按钮经弹簧作用卡入凹槽。

9.根据权利要求1所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述外筒外壁上设有弹动按钮，所述弹动按钮通过螺钮和弹簧连接外筒底端外壁，所述外筒底端为喇叭状，外环向下移动时，卡入弹动按钮和外筒喇叭状的底端之间。

10.根据权利要求1所述的一种用于软土地层的伸缩臂式多点位移计锚头，其特征在于，所述中轴筒、外筒、外环、一级传力杆、二级传力杆、伸缩臂筒机构和底盘的制成材料均为镀铬不锈钢。