CN109853506B

CN109853506B - 一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置及其方法

Info

Publication number: CN109853506B
Application number: CN201910008219.9A
Authority: CN
Inventors: 贺芳丁; 宋美芝; 楚冬梅; 朱言超; 曾贵华; 田忠飞
Original assignee: Water Resources Research Institute of Shandong Province
Current assignee: Water Resources Research Institute of Shandong Province
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2019-01-04
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-01-04
Also published as: CN109853506A

Abstract

本发明公开了一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置及其方法，埋设装置由沉管、导管和若干孔压计组成，沉管和导管均为空心管，所述沉管的内径大于导管的外径，导管安装在沉管内，导管的轴线与沉管的轴线平行，导管设有若干横管，导管与横管的夹角不为0°且不为180°，每个横管安装一个孔压计，孔压计的引线通过横管和导管引出至沉管外，沉管内通过沉管填充物固定导管及孔压计，沉管的一端用于连接钻机，沉管的另一端连接锥形封头或高压旋喷钻头。本发明可实现孔压计的准确定位，解决淤泥质土和软土地基中孔压计难以置入的技术难题。

Description

一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置及其方法

技术领域

本发明一种孔压计埋设装置，尤其涉及一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置及其方法，属于岩土工程领域。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

在进行地基加固处治时(如强夯、打桩、堆载预压)，常常需要监测地基中孔隙水压力，以确定加固范围，评价加固效果，为下一步工作计划提供基础数据和参考。孔隙水压力一般通过孔压计测试，为了保证测试精度，目前比较常用的处理方法是在孔压计周围填充透水性较好的干砂，相邻两孔压计之间填充密封土球(膨胀土)用于隔离孔压的纵向影响。由于测试位置处于地面以下，其地质条件、地基强度等方面存在很多不确定性，因此在进行孔压计埋设时，存在难以准确定位、相邻孔压计之间密封质量难以保证。特别是淤泥质土或者存在淤泥夹层的粉砂土中，还存在孔压计难以置入的技术问题。申请号201310115987.7公开了一种孔多孔隙水压力计埋设装置，虽然该发明操作简单，能够解决相邻孔压计之间密封质量难以保证的问题，但是该发明在应用于粘性土中时，或者地基承载力较低等容易出现塌孔地基中，仍然存在孔压计难以置入的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的一方面是提供一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置，可实现孔压计的准确定位，解决淤泥质土和软土地基中孔压计难以置入的技术难题。

一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置，由沉管、导管和若干孔压计组成，沉管和导管均为空心管，所述沉管的内径大于导管的外径，导管安装在沉管内，导管的轴线与沉管的轴线平行，导管设有若干横管，导管与横管的夹角不为0°且不为180°，每个横管安装一个孔压计，孔压计的引线通过横管和导管引出至沉管外，沉管内通过沉管填充物固定导管及孔压计，沉管的一端用于连接钻机，沉管的另一端连接锥形封头或高压旋喷钻头。

本发明的第二方面是提供了一种上述埋设装置的制备方法，将孔压计安装在横管上，再将安装孔压计的横管安装在导管上，然后将导管置入沉管内，并向沉管内填入沉管填充物，填入沉管填充物的过程中需要将沉管填充物压实。

本发明的第三方面是提供了一种适用于淤泥土质的孔压计的埋设方法，提供上述埋设装置，将埋设装置的沉管与钻机钻杆连接，由钻杆吊起埋设装置，将埋设装置的锥形封头或高压旋喷钻头对准钻孔并将埋设装置压入钻孔中，将埋设装置输送至钻孔指定位置后，通过钻机拔出埋设装置的沉管，埋设装置的其他部件留在钻孔中。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明孔压计通过横管固定在导管上，可以实现孔压计的精准定位，且在地基处治过程中，孔压计之间的相对位置不会发生变化，保证了测量结果的准确性。

2、本发明沉管内填充物在放入钻孔之前已经经过压实处理，且由沉管放入，可防止现有技术直接放入时膨胀土遇水膨胀造成钻孔堵塞，或者填充物填充量不足导致相邻两孔压计之间联通从而造成两孔压计读数相同。

3、与现有技术相比，本发明管边钻孔，解决了淤泥质土或有淤泥夹层的粉砂土以及钻孔较深的软土地基容易发生的塌孔，导致孔压计难以置入的技术难题，适用范围更广。

4、本发明的沉管可由钻机直接放入钻孔中，避免了其他现有技术对专业设备的依赖和使用，降低了工程成本。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为连接高压旋喷钻头的埋设装置结构示意图；

图2为连接锥形封头的埋设装置结构示意图；

图3为埋设装置置入钻孔内的系统结构示意图；

其中：1、沉管，2、横管，3、导管，4、导线，5、孔压计，6、膨胀土球，7、干砂，8、注水管，9、高压旋喷钻头，10、锥形封头，11、钻杆，12、钻机。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

鉴于孔压计难以置入粘性土或地基承载力较低等容易出现塌孔地基的问题，本公开提出了一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置及其方法。

本申请的一种典型实施方式，提供了一种适用于淤泥土质的孔压计埋设装置，由沉管、导管和若干孔压计组成，沉管和导管均为空心管，所述沉管的内径大于导管的外径，导管安装在沉管内，导管的轴线与沉管的轴线平行，导管设有若干横管，导管与横管的夹角不为0°且不为180°，每个横管安装一个孔压计，孔压计的引线通过横管和导管引出至沉管外，沉管内通过沉管填充物固定导管及孔压计，沉管的一端用于连接钻机，沉管的另一端连接锥形封头或高压旋喷钻头。

本公开孔压计通过横管固定在导管上，可以实现孔压计的精准定位，且在地基处治过程中，孔压计之间的相对位置不会发生变化，保证了测量结果的准确性。导管长度与沉管长度一致，直径为2～4cm，导管上带有刻度，用以确定孔压计位置。孔压计的引线通过横管内部和导管内部穿出钻孔并连接测频仪。

该实施方式的一种或多少实施例中，所述沉管由若干沉管管件组装而成。能够控制沉管的长度，从而适应不同的钻孔。所述若干沉管管件通过螺纹连接组装形成沉管。螺纹连接能够保证沉管的外径一致，避免外径不统一，影响埋设装置压入钻孔的效果。沉管管件壁厚为0.5cm，沉管管件的每段长度为1～1.5m。沉管直径应根据钻孔直径尺寸确定，一般比钻孔直径小3～5cm。

该实施方式的一种或多少实施例中，所述导管为两根，两根导管分别安装在横管的两端。进一步保证孔压计的精准定位。

该实施方式的一种或多少实施例中，导管贴附在沉管内壁。防止安装导管时位置不稳。

该实施方式的一种或多少实施例中，横管与导管垂直。

该实施方式的一种或多少实施例中，沉管填充物为干砂和膨胀土球，孔压计包裹在干砂内形成干砂层，干砂层之间填充膨胀土球。干砂层的高度不小于50cm。膨胀土球填充高度为30～50cm。

该实施方式的一种或多少实施例中，沉管的另一端连接高压旋喷钻头时，高压旋喷钻头通过液压驱动装置安装在沉管上，沉管内设有注水管，注水管的出水口连接液压驱动装置的液压腔，液压腔设有出水口，出水口对准高压旋喷钻头。水压达不到液压极限压力，所以又结合可高压旋喷技术，利用水压切割周围土体，起到钻孔功能，同时还可试验对钻孔的二次清洗。

该实施方式的一种或多少实施例中，孔压计通过螺栓或AB胶固定在横管上。

本公开的另一种实施方式，提供了一种上述埋设装置的制备方法，将孔压计安装在横管上，再将安装孔压计的横管安装在导管上，然后将导管置入沉管内，并向沉管内填入沉管填充物，填入沉管填充物的过程中需要将沉管填充物压实。

该实施方式的一种或多少实施例中，沉管由若干沉管管件组装而成时，将通过横管安装孔压计的导管置入沉管管件内，并向沉管管件内填入沉管填充物，填入沉管填充物的过程中需要将沉管填充物压实，然后将另一个沉管管件安装在填充完沉管填充物的沉管管件的一端，再向沉管管件内添加沉管填充物并压实，重复安装沉管管件和添加沉管填充物的过程直至将沉管管件组装至沉管预设高度。

该实施方式的一种或多少实施例中，在沉管的一端安装锥形封头或高压旋喷钻头。当需要安装高压旋喷钻头时，将导管置入沉管内，并向沉管内布设注水管，然后向沉管内填入沉管填充物，填入沉管填充物的过程中需要将沉管填充物压实，再安装高压旋喷钻头。

本公开的第三种实施方式，提供了一种适用于淤泥土质的孔压计的埋设方法，提供上述埋设装置，将埋设装置的沉管与钻机钻杆连接，由钻杆吊起埋设装置，将埋设装置的锥形封头或高压旋喷钻头对准钻孔并将埋设装置压入钻孔中，将埋设装置输送至钻孔指定位置后，通过钻机拔出埋设装置的沉管，埋设装置的其他部件留在钻孔中。

该实施方式的一种或多少实施例中，当钻孔堵塞难以置入时，注水管连接水源并开启注水管水阀，通过高压旋喷钻头打通钻孔。

该实施方式的一种或多少实施例中，当钻孔堵塞难以置入时，通过高压旋喷钻头打通钻孔，钻孔打通后卸下高压旋喷钻头换成锥形封头，再继续将埋设装置压入钻孔中。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合实施例详细说明本公开的技术方案。

实施例1

如图1所示，一种适用于淤泥土质的孔压计的埋设装置，主要包括：沉管1、导管3、孔压计5、沉管填充物、高压旋喷钻头9。

高压旋喷钻头9通过液压驱动装置安装在沉管1底部，钻头直径为10cmm～20cm，沉管1内部设有注水管8，一端与钻机连接。液压驱动装置上端通过螺栓连接并固定在沉管上，液压驱动装置下端与高压旋喷钻头9可通过套丝连接，液压驱动装置驱动钻头转动实现钻孔功能，注水管8的另一端连接液压驱动装置的液压腔，液压腔设有出水口，出水口对准高压旋喷钻头9。水压达不到液压极限压力，所以又结合可高压旋喷技术，利用水压切割周围土体，起到钻孔功能，同时还可试验对钻孔的二次清洗。

沉管1为空心钢管，其壁厚为0.5cm，沉管1为分段结构，每段长度为1～1.5m，每段沉管顶部和底部开丝，用于相邻两沉管之间的连接，沉管1直径应根据钻孔直径尺寸确定，一般比钻孔直径小3～5cm，沉管底部和高压旋喷钻头9连接，沉管1与高压旋喷钻头9连接。沉管1顶部和钻杆11连接。

导管3为不锈钢自来水管，其长度与沉管1长度一致，直径为2～4cm，导管3上带有刻度，用以确定孔压计位置。

沉管1内对称布置两根导管3，导管3紧贴沉管1内壁，两导管3中间通过横管2连接，横管2上安装孔压计5，孔压计导线4通过横管2内部和导管3内部穿出钻孔并连接测频仪(孔压计导线在沉管拔除后再将孔压计导线与测频仪连接)。

沉管填充物包括干砂7和膨胀土球6，分层填充，相邻两孔压计5之间填筑膨胀土球6，膨胀土球6填充高度为30～50cm；孔压计5周围填充干砂7，干砂7的填充高度不小于50cm。

实施例2

如图2所示，一种适用于现场试验淤泥质土中孔压计的埋设装置，主要包括：沉管1、导管3、孔压计5、沉管填充物、锥形封头10。

锥形封头10安装在沉管1底部，锥形封头10直径为10cmm～20cm，沉管1另一端与钻机连接。

沉管1为空心钢管，其壁厚为0.5cm，沉管1为分段结构，每段长度为1～1.5m，每段沉管顶部和底部开丝，用于相邻两沉管之间的连接，沉管1直径应根据钻孔直径尺寸确定，一般比钻孔直径小3～5cm，沉管底部和锥形封头10连接。沉管1顶部和钻杆11连接。

利用该埋设装置埋设孔压计的系统结构示意图如图3所示。

利用实施例1或实施例2的埋设装置的埋设方法，步骤如下：

首先应根据试验需要确定钻孔直径和孔深，据此确定沉管1直径和沉管1高度。

按照设计尺寸钻孔，并对钻孔进行清洗。

根据地质勘测资料和钻孔取芯状况，确定沉管1底部安装高压旋喷钻头9或者锥形封头10。

将孔压计5安装在横管2上，并用螺栓或者AB胶固定，孔压计5导线4依次通过横管2、导管3穿出。并将横管2和导管3连接并固定，放入沉管1中。

采用高压旋喷钻头9时，首先安装注水管8，并依次向沉管1中加入膨胀土球6、干砂7、膨胀土球6并压实，随后按照上述步骤依次连接第二节导管3和沉管1，直至达到预设高度。

将安装好的沉管1顶部与钻机12钻杆11连接，由钻杆11吊起沉管1并压入钻孔中，当钻孔堵塞难以置入时，应开启注水管8水阀，通过高压旋喷钻头9打通钻孔，钻孔打通后卸下高压旋喷钻头9换成锥形封头10。

当到达指定位置后，通过钻机拔出沉管1，其余则留在钻孔中。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于淤泥土质的孔压计的埋设装置，其特征是，由沉管、导管和若干孔压计组成，沉管和导管均为空心管，所述沉管的内径大于导管的外径，导管安装在沉管内，导管的轴线与沉管的轴线平行，导管设有若干横管，导管与横管的夹角不为0°且不为180°，每个横管安装一个孔压计，孔压计的引线通过横管和导管引出至沉管外，沉管内通过沉管填充物固定导管及孔压计，沉管的一端用于连接钻机，沉管的另一端连接锥形封头或高压旋喷钻头；

沉管填充物为干砂和膨胀土球，孔压计包裹在干砂内形成干砂层，干砂层之间填充膨胀土球；

所述沉管由若干沉管管件组装而成；

所述导管为两根，两根导管分别安装在横管的两端；

或，导管贴附在沉管内壁；

将埋设装置埋设至指定位置后，通过钻机拔出埋设装置的沉管，埋设装置的其他部件留在钻孔中。

2.如权利要求1所述的埋设装置，其特征是，沉管的另一端连接高压旋喷钻头时，高压旋喷钻头通过液压驱动装置安装在沉管上，沉管内设有注水管，注水管的出水口连接液压驱动装置的液压腔，液压腔设有出水口，出水口对准高压旋喷钻头。

3.一种权利要求1或2所述的埋设装置的制备方法，其特征是，将孔压计安装在横管上，再将安装孔压计的横管安装在导管上，然后将导管置入沉管内，并向沉管内填入沉管填充物，填入沉管填充物的过程中需要将沉管填充物压实。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，沉管由若干沉管管件组装而成时，将通过横管安装孔压计的导管置入沉管管件内，并向沉管管件内填入沉管填充物，填入沉管填充物的过程中需要将沉管填充物压实，然后将另一个沉管管件安装在填充完沉管填充物的沉管管件的一端，再向沉管管件内添加沉管填充物并压实，重复安装沉管管件和添加沉管填充物的过程直至将沉管管件组装至沉管预设高度。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，在沉管的一端安装锥形封头或高压旋喷钻头。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，当需要安装高压旋喷钻头时，将导管置入沉管内，并向沉管内布设注水管，然后向沉管内填入沉管填充物，填入沉管填充物的过程中需要将沉管填充物压实，再安装高压旋喷钻头。

7.一种适用于淤泥土质的孔压计的埋设方法，其特征是，提供权利要求1或2所述的埋设装置，将埋设装置的沉管与钻机钻杆连接，由钻杆吊起埋设装置，将埋设装置的锥形封头或高压旋喷钻头对准钻孔并将埋设装置压入钻孔中，将埋设装置输送至钻孔指定位置后，通过钻机拔出埋设装置的沉管，埋设装置的其他部件留在钻孔中。

8.如权利要求7所述的埋设方法，其特征是，当钻孔堵塞难以置入时，注水管连接水源并开启注水管水阀，通过高压旋喷钻头打通钻孔；或，当钻孔堵塞难以置入时，通过高压旋喷钻头打通钻孔，钻孔打通后卸下高压旋喷钻头换成锥形封头，再继续将埋设装置压入钻孔中。