CN106940453A - 一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法。它包括如下步骤：根据城市管线图和地面标识以及主权单位的现场确认，初步判断勘探点不存在地下管线后，进行安装准备和地面开孔；将液压动力头向后方移动，将钻探附件压在钻机底座连同钻机做为反力设备；将十字触探设备连接于静力触探头和静力触探杆之间；将接头凹槽连接于钻机的主动钻杆下端并使卡槽开口向外侧，将静力触探杆置于卡槽中；利用钻机主动钻杆和接头将静力触探杆压入钻孔孔口；通过十字触探设备、静力触探头采用触探和钩挂方式共同探测钻孔孔口内存在的管线情况。具有精简设备、提高钻探安全性的优点。本发明还公开了一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置。
Description
技术领域
本发明涉及城市勘探管线安全技术领域，更具体地说它是一种将钻机和静探仪器组合，并结合十字触探设备，用于存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法。本发明还涉及一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置。
背景技术
在城市勘探工作中，勘探孔一般调整移动范围有限，而地面以下往往存在水、电、气、蒸汽、污水、通讯光缆等不同材质的主管和支管，埋设深度在0.5～3m为主，少量可达到3m以上，钻探过程存在较大安全隐患。静力触探的触探头表面积小且受力变化反应直观反映，在可能存在管线处比较安全，但受自身触探杆直径、静压工作方式等条件限制，不易深入到老粘土、碎石土、砂砾石、基岩等地层，不能完全代替钻机勘探；而钻机勘探为安全考虑上部地层主要采用螺旋钻头扰动土体，对表层填土、新近沉积土的试验数据采集存在缺陷，并且不能完全规避因钻进导致的地下管线安全问题；
现有技术条件下，钻机施钻前地下管线探测能采取的方法依次为①收集地下管网图和地面标识判读以及主权单位的现场确认，②利用地面物探设备初步探测，③采用螺旋钻等钻头感触，④开挖；上述方法中①因种种原因地下管线图和地面标识不全或位置、深度存在偏差，方法②因地下岩性差异、管线材质和深度影响等因素，导致物探探测不准确，方法③在利用螺旋钻钻探时破坏土体结构和状态，易损毁软质、较细的管线，易遗漏相切较少的管线，同样存在安全隐患，方法④费力费时并受场地条件局限。
现有申请号为201510173114.0，专利名称为《一种自主式多模复合管道定位勘探系统及其实施方法》的工作方式是利用自主牵引和移动平台在各种管道内的运动轨迹对管道进行探测，了解管道形态分布，刨除本身性能，其探测方式的效果更在于管线产权单位的合作，更在于管道内自主牵引的效果以及管道内的物质成分是否安全；
现有申请号为201610037935.6，专利名称为《一种城市道路勘探施工中探测地下管线的方法》权利要求书中的S1、S2步骤是多年来的城市勘探安全方面的基础方法步骤；权利要求书中的S3步骤为人工挖探或钻机开孔后挖探，此步骤费工费时，并且不适合城市拥堵狭窄道路区域；权利要求书中的S3设计探挖深度为3m，并不能满足新型工艺如顶管施工的安全深度，其深度以下需采用小型钻机进一步探测，而地下管线的安全不在于钻机大小，只在于钻进方式，正常采用的回转、冲击钻探方式都存在管线安全隐患。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，精简设备、提高钻探安全性、大量获取素填土、新近沉积土试验参数。
本发明的第二目的是提供一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置。
为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：根据城市管线图和地面标识以及主权单位的现场确认，初步判断勘探点不存在地下管线后，利用钻机进行包括钻穿、取出路面混凝土、垫层和杂填土的安装准备和地面开孔；
步骤2：将液压动力头向后方移动，然后将包括钻杆、套管的钻探附件压在钻机底座上配重，连同钻机自重做为反力设备；
步骤3：将十字触探设备连接于静力触探头和静力触探杆之间，依次将静力触探头、十字触探设备、静力触探杆放入地面钻孔孔口；
步骤4：将接头的接头凹槽连接于钻机的主动钻杆下端，并使接头的卡槽开口向外侧，接头的卡槽铅直对应钻孔孔口；将静力触探杆置于接头的卡槽中；
步骤5：利用钻机的液压动力头和接头将固定在卡槽的静力触探杆匀速压入钻孔孔口，使十字触探设备、静力触探头进入土层工作；
步骤6：通过十字触探设备、静力触探头共同探测钻孔孔口内存在的管线情况；静探试验过程依据记录仪数据异常变化、钻机的加力和反力状态判断地面钻孔孔口内存在的管线情况。
在上述技术方案中，采用钻机、包括静力触探杆、静力触探头的静力触探设备、十字触探设备共同工作，对地下6m以内存在于素填土和新近沉积土中的地下管线进行探测。
在上述技术方案中，步骤2中，将液压动力头向后方移动约10cm；步骤5中，十字触探设备受压时，位于触探板顶角处的有限转动触脚张开。增加触探范围，以实现十字触探设备的探测直径大于钻孔孔口直径。
在上述技术方案中，步骤4中，接头呈长方体，接头包括卡槽、接头凹槽，所述接头凹槽位于所述接头一端上部，所述接头凹槽为带内丝的接头凹槽；所述卡槽设置于所述接头一端，所述卡槽为上下通透的卡槽。用于压、拔静力触探杆，解决了静力触探所用静力触探杆在下压和起拔过程需预留杆长并内连电缆导致静力触探杆和钻机动力头不能同轴的问题。
在上述技术方案中，十字触探设备中心为与静力触探杆同径的空心管，所述空心管上部为公丝，下部为母丝；所述触探板为三角形，所述触探板一边为焊接边且焊接于所述空心管的管外壁上，触探板焊接边对应的角称为顶角；所述十字触探设备垂直投影呈十字形，两两对应顶角间的投影直径略小于钻孔孔口孔径；所述顶角处设置有向外张开的卡槽，所述卡槽两端设置有台阶，所述卡槽张开范围为-89°～-1°，所述卡槽内设置有限转动触脚，所述有限转动触脚通过螺杆连接于所述卡槽中。使卡槽内设置的有限转动触脚在向下工作时受力张开，向上起拔时收拢。
为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置，包括钻机，其特征在于：还包括十字触探设备，接头；所述十字触探设备包括触探板、有限转动触脚，所述十字触探设备中心为与静力触探杆同径的空心管；触探板为三角形，所述触探板一边为焊接边且焊接于空心管的管外壁上，三角形触探板焊接边对应的角称为顶角；所述触探板垂直投影呈十字形，所述触探板投影直径略小于钻孔孔口孔径；所述十字触探设备连接于静力触探头和静力触探杆之间；接头的接头凹槽连接于钻机的主动钻杆下端，所述接头的卡槽铅直位于钻孔孔口上方；所述静力触探头、十字触探设备、静力触探杆下端进入地面钻孔孔口，静力触探杆上端通过接头的卡槽固定连接于液压动力头上；电缆一端穿过静力触探杆、十字触探设备连接于所述静力触探头上、另一端连接于静探记录仪上；钻探附件设置于钻机底座前端。
在上述技术方案中，接头呈长方体，所述接头包括卡槽、接头凹槽，所述接头凹槽位于所述接头一端上部，所述接头凹槽为带内丝的接头凹槽；所述卡槽设置于所述接头一端，所述卡槽为上下通透的卡槽；工作时，所述卡槽开口向外侧。用于压、拔静力触探杆，解决了静力触探所用静力触探杆在下压和起拔过程需预留杆长并内连电缆导致静力触探杆和钻机动力头不能同轴的问题。
在上述技术方案中，触探板有四片；所述触探板顶角处设置有向外张开的卡槽，所述卡槽两端设置有台阶，所述卡槽张开范围为-89°～-1°；所述卡槽内设置有限转动触脚，所述有限转动触脚通过螺杆连接于所述卡槽中；十字触探设备受压力下行时,有限转动触脚水平张开，对应有限转动触脚顶角间距离大于钻孔孔径,十字触探设备受拉力上行时,有限转动触脚垂直收拢,对应有限转动触脚顶角间距离小于钻孔孔径。增加触探范围，以实现十字触探设备的探测直径大于钻孔孔口直径。
本发明所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法及装置中静力触探杆、十字触探设备、静力触探头和钻机经过接头连接，对地下6m以内的素填土、新近沉积土进行探测，确定有无地下管线并采集地层数据。
本发明所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法及装置采用液压缸加减压式钻机液压动力头作为静力触探的动力设置；利用钻机和钻探附件做为反力装置；利用接头连接钻机主动钻杆和静力触探杆；利用十字形触探器连接静力触探杆和静力触探头，上述装置共同工作，根据静探记录仪采集的各地层的数据和钻机压力、反力情况，在一定深度的地层内判断是否存在地下管线。
本发明具有如下优点：
(1)钻探附件压在钻机底座上并连同钻机自重作为静力触探试验所需反力设备；利用钻机液压动力头作为静力触探试验所需动力，精减设备、提高效率；
(2)十字触探设备受压时有限转动触脚张开，触探直径大于钻孔孔口直径，增加触探范围；
(3)利用接头连接钻机主动钻杆和静力触探杆，用于压、拔静力触探杆，解决了静力触探所用静力触探杆在下压和起拔过程所预留杆长并内连电缆导致静力触探杆和钻机动力头不能同轴的问题；
(4)采用静力触探头和十字触探设备工作，大大提高了管线安全性、地层准确性、获取探测深度；
(5)对地下6m以上的地层采用静力触探头和十字触探设备通过钩挂方式感知管线，并利用施压设备(钻机)的加压、反力状态判断地下管线情况，同时利用静力触探仪表数据进一步分析地下物质组成情况，并采集钻机钻进中无法采取的力学参数；克服了现有地面物探技术无法测深部、无法测非金属、不能采取地层物理力学试验数据的缺点；本发明工作目的为城市勘探服务，以采用钻机和静探设备从地表垂直探入、以躲避各种管线为原则。
附图说明
图1为本发明工作结构示意图。
图2为本发明接头俯视结构示意图。
图3为本发明接头剖视结构示意图。
图4为本发明十字触探设备主视结构示意图。
图5为本发明十字触探设备俯视结构示意图。
图中1-静力触探杆,2-接头,2.1-卡槽，2.2-接头凹槽,3-十字触探设备,3.1-触探板,3.2-有限转动触脚,4-静力触探头,5-钻孔孔口,6-钻机,6.1-液压动力头,6.2-液压装置,6.3-主动钻杆,6.4-钻探附件,7-电缆,8-静探记录仪。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：根据城市管线图和地面标识以及主权单位的现场确认，初步判断勘探点不存在地下管线后，利用钻机6进行包括钻穿、取出路面混凝土、垫层和杂填土的安装准备和地面开孔；
步骤2：将液压动力头6.1向后方移动，然后将包括钻杆、套管的钻探附件6.4压在钻机底座上配重，连同钻机自重做为反力设备；
步骤3：将十字触探设备3连接于静力触探头4和静力触探杆1之间，依次将静力触探头4、十字触探设备3、静力触探杆1放入地面钻孔孔口5；
步骤4：将接头2的接头凹槽2.2连接于钻机的主动钻杆6.3下端，并使接头2的卡槽2.1开口向外侧，接头2的卡槽2.1铅直对应钻孔孔口5；将静力触探杆1置于接头2的卡槽2.1中；
步骤5：利用钻机的液压动力头6.1和接头2将固定在卡槽2.1的静力触探杆1匀速压入钻孔孔口5，使十字触探设备3、静力触探头4进入土层工作；
步骤6：通过十字触探设备3、静力触探头4共同探测钻孔孔口5内存在的管线情况；静探试验过程依据记录仪8数据异常变化、钻机6的加力和反力状态判断地面钻孔孔口5内存在的管线情况。
采用钻机6、包括静力触探杆1、静力触探头4的静力触探设备、十字触探设备3共同工作，对地下6m以内存在于素填土和新近沉积土中的地下管线进行探测。
步骤2中，将液压动力头6.1向后方移动约10cm；步骤5中，十字触探设备3受压时，位于触探板3.1顶角处的有限转动触脚3.2张开。
步骤4中，接头2呈长方体，接头2包括卡槽2.1、接头凹槽2.2，所述接头凹槽2.2位于所述接头2一端上部，所述接头凹槽2.2为带内丝的接头凹槽；所述卡槽2.1设置于所述接头2一端，所述卡槽2.1为上下通透的卡槽。
十字触探设备3中心为与静力触探杆1同径的空心管，所述空心管上部为公丝，下部为母丝；所述触探板3.1为三角形，所述触探板3.1一边为焊接边且焊接于所述空心管的管外壁上，所述触探板3.1焊接边对应的角称为顶角；所述十字触探设备3垂直投影呈十字形，两两对应顶角间的投影直径略小于钻孔孔口5孔径；所述顶角处设置有向外张开的卡槽，所述卡槽两端设置有台阶，所述卡槽张开范围为-89°～-1°，所述卡槽内设置有限转动触脚3.2，所述有限转动触脚3.2通过螺杆连接于所述卡槽中。
参阅附图可知：一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置，包括钻机6，其特征在于：还包括十字触探设备3，接头2；所述十字触探设备3包括触探板3.1、有限转动触脚3.2，所述十字触探设备3中心为与静力触探杆1同径的空心管；触探板3.1为三角形，所述触探板3.1一边为焊接边且焊接于空心管的管外壁上，所述三角形触探板3.1焊接边对应的角称为顶角；所述触探板3.1垂直投影呈十字形，所述触探板3.1投影直径略小于钻孔孔口5孔径；所述十字触探设备3连接于静力触探头4和静力触探杆1之间；接头2的接头凹槽2.2连接于钻机6的主动钻杆6.3下端，所述接头2的卡槽2.1铅直位于钻孔孔口5上方；所述静力触探头4、十字触探设备3、静力触探杆1下端进入地面钻孔孔口5，静力触探杆1上端通过接头2的卡槽2.1固定连接于液压动力头6.1上(如图1所示)；电缆7一端穿过静力触探杆1、十字触探设备3连接于所述静力触探头4上、另一端连接于静探记录仪8上；钻探附件6.4设置于钻机底座前端。
接头2呈长方体，所述接头2包括卡槽2.1、接头凹槽2.2，所述接头凹槽2.2位于所述接头2一端上部，所述接头凹槽2.2为带内丝的接头凹槽(如图2、图3所示)；所述卡槽2.1设置于所述接头2一端，所述卡槽2.1为上下通透的卡槽；工作时，所述卡槽2.1开口向外侧。
触探板3.1有四片；所述触探板3.1顶角处设置有向外张开的卡槽，所述卡槽两端设置有台阶，所述卡槽张开范围为-89°～-1°；所述卡槽内设置有限转动触脚3.2，所述有限转动触脚3.2通过螺杆连接于所述卡槽中(如图4、图5所示)；十字触探设备3受压力下行时,有限转动触脚3.2水平张开，对应有限转动触脚3.2顶角间距离大于钻孔孔径5,十字触探设备3受拉力上行时,有限转动触脚3.2垂直收拢,对应有限转动触脚3.2顶角间距离小于钻孔孔径5。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (8)
1.一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：根据城市管线图和地面标识以及主权单位的现场确认，初步判断勘探点不存在地下管线后，利用钻机(6)进行包括钻穿、取出路面混凝土、垫层和杂填土的安装准备和地面开孔；
步骤2：将液压动力头(6.1)向后方移动，然后将包括钻杆、套管的钻探附件(6.4)压在钻机底座上配重，连同钻机自重做为反力设备；
步骤3：将十字触探设备(3)连接于静力触探头(4)和静力触探杆(1)之间，依次将静力触探头(4)、十字触探设备(3)、静力触探杆(1)放入地面钻孔孔口(5)；
步骤4：将接头(2)的接头凹槽(2.2)连接于钻机的主动钻杆(6.3)下端，并使接头(2)的卡槽(2.1)开口向外侧，接头(2)的卡槽(2.1)铅直对应钻孔孔口(5)；将静力触探杆(1)置于接头(2)的卡槽(2.1)中；
步骤5：利用钻机的液压动力头(6.1)和接头(2)将固定在卡槽(2.1)的静力触探杆(1)匀速压入钻孔孔口(5)，使十字触探设备(3)、静力触探头(4)进入土层工作；
步骤6：通过十字触探设备(3)、静力触探头(4)共同探测钻孔孔口(5)内存在的管线情况；静探试验过程依据记录仪(8)数据异常变化、钻机(6)的加力和反力状态判断地面钻孔孔口(5)内存在的管线情况。
2.根据权利要求1所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，其特征在于：采用钻机(6)、包括静力触探杆(1)、静力触探头(4)的静力触探设备、十字触探设备(3)共同工作，对地下6m以内存在于素填土和新近沉积土中的地下管线进行探测。
3.根据权利要求1或2所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，其特征在于：步骤2中，将液压动力头(6.1)向后方移动约10cm；步骤5中，十字触探设备(3)受压时，位于触探板(3.1)顶角处的有限转动触脚(3.2)张开。
4.根据权利要求3所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，其特征在于：步骤4中，接头(2)呈长方体，接头(2)包括卡槽(2.1)、接头凹槽(2.2)，所述接头凹槽(2.2)位于所述接头(2)一端上部，所述接头凹槽(2.2)为带内丝的接头凹槽；所述卡槽(2.1)设置于所述接头(2)一端，所述卡槽(2.1)为上下通透的卡槽。
5.根据权利要求4所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探的方法，其特征在于：十字触探设备(3)中心为与静力触探杆(1)同径的空心管，所述空心管上部为公丝，下部为母丝；所述触探板(3.1)为三角形，所述触探板(3.1)一边为焊接边且焊接于所述空心管的管外壁上；所述十字触探设备(3)垂直投影呈十字形，两两对应顶角间的投影直径略小于钻孔孔口(5)孔径；所述顶角处设置有向外张开的卡槽，所述卡槽两端设置有台阶，所述卡槽张开范围为-89°～-1°，所述卡槽内设置有限转动触脚(3.2)，所述有限转动触脚(3.2)通过螺杆连接于所述卡槽中。
6.一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置，包括钻机(6)，其特征在于：还包括十字触探设备(3)，接头(2)；所述十字触探设备(3)包括触探板(3.1)、有限转动触脚(3.2)，所述十字触探设备(3)中心为与静力触探杆(1)同径的空心管；触探板(3.1)为三角形，所述触探板(3.1)一边为焊接边且焊接于空心管的管外壁上；所述触探板(3.1)垂直投影呈十字形，所述触探板(3.1)投影直径略小于钻孔孔口(5)孔径；所述十字触探设备(3)连接于静力触探头(4)和静力触探杆(1)之间；接头(2)的接头凹槽(2.2)连接于钻机(6)的主动钻杆(6.3)下端，所述接头(2)的卡槽(2.1)铅直位于钻孔孔口(5)上方；所述静力触探头(4)、十字触探设备(3)、静力触探杆(1)下端进入地面钻孔孔口(5)，静力触探杆(1)上端通过接头(2)的卡槽(2.1)固定连接于液压动力头(6.1)上；电缆(7)一端穿过静力触探杆(1)、十字触探设备(3)连接于所述静力触探头(4)上、另一端连接于静探记录仪(8)上；钻探附件(6.4)设置于钻机底座前端。
7.根据权利要求6所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置，其特征在于：接头(2)呈长方体，所述接头(2)包括卡槽(2.1)、接头凹槽(2.2)，所述接头凹槽(2.2)位于所述接头(2)一端上部，所述接头凹槽(2.2)为带内丝的接头凹槽；所述卡槽(2.1)设置于所述接头(2)一端，所述卡槽(2.1)为上下通透的卡槽；工作时，所述卡槽(2.1)开口向外侧。
8.根据权利要求6或7所述的一种对存在地下管线处进行浅层综合勘探装置，其特征在于：触探板(3.1)有四片；所述触探板(3.1)顶角处设置有向外张开的卡槽，所述卡槽两端设置有台阶，所述卡槽张开范围为-89°～-1°；所述卡槽内设置有限转动触脚(3.2)，所述有限转动触脚(3.2)通过螺杆连接于所述卡槽中；十字触探设备(3)受压力下行时,有限转动触脚(3.2)水平张开，对应有限转动触脚(3.2)顶角间距离大于钻孔孔径(5),十字触探设备(3)受拉力上行时,有限转动触脚(3.2)垂直收拢,对应有限转动触脚(3.2)顶角间距离小于钻孔孔径(5)。
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