CN111271058A - 一种履带式直推钻机与静力触探一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种履带式直推钻机与静力触探一体机，主要涉及环境修复与地质勘探领域。一种履带式直推钻机与静力触探一体机，包括履带底盘与平台，所述平台一端设置直推钻机主体，所述直推钻机主体上设置直推式工作装置，所述平台另一端设置静力触探工作装置，所述平台中部设置动力系统，所述平台上设置液压控制系统，所述平台一侧设置操作台，所述操作台与液压控制系统信号连接。本发明的有益效果在于：本发明将直推钻机与静力触探成互不干涉的集成在同一底盘上的履带式平台上，解决了两种钻探方式不兼容的问题，并提高了场地的适应性，能在恶劣场地环境中工作，大大提高了调查的效率，降低了调查的成本。

Description

一种履带式直推钻机与静力触探一体机

技术领域

本发明主要涉及环境修复与地质勘探领域，具体是一种履带式直推钻机与静力触探一体机。

背景技术

土壤污染具有隐蔽性和滞后性，如何获取具有代表性的土壤样品是获得土壤中污染物存在和分布的前提条件，也是确定后期土壤污染治理范围和方法的前提。

直推式钻探技术是一种低扰动的土壤样品采集技术，利用直推式钻探设备自身重力和液压驱动冲击钻头的锤击将钻具贯入地层获得土壤岩心样品，适用于非固结型地层。直推式钻机机动性强、钻探深度深、现场采样速度快、采样效率高、成本低，采样扰动小，可以同时采集土壤、土壤气和地下水样品，集采样、治理于一体，且不产生二次污染。是一种专用于土壤环境调查、修复的异位检测钻探设备。

静力触探技术利用静力以一恒定的贯入速率将圆锥探头通过一系列探杆压入土中，根据测得的探头贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质，主要适用于粘性土、粉性土、砂性土，特别适用于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地层的勘察，该技术是一种土壤物理性质原位检测技术。

综上，直推式技术能够将采集的土壤通过送实验室检测，得到土壤中污染物的准确浓度，虽然通过实验室检测也能得到土壤的物理力学性质，但是其异位检测的方式存在一定的扰动，其物理性质检测结果不如使用静力触探技术，但是静力触探技术无法原位检测污染物的浓度，因此有必要将这两种方式结合起来，但是静力触探只能依靠设备自身重力将探头静压贯入地层，其过程不应有设备振动，而直推钻机会使用冲击钻头敲击钻探，在钻探过程中产生振动。传统的解决方式是将两类设备先后进入工地作业，先是静力触探机进入工地进行原位测试，然后直推式钻机进入工地进行钻探取样，这种方式效率较低，产生的费用高，而且静力触探设备通常安装在箱货车中，由于自身较重，在软质地层会发生塌陷，也无法进入不平整的场地作业，场地适应性差。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种履带式直推钻机与静力触探一体机，它将直推钻机与静力触探成互不干涉的集成在同一底盘上的履带式平台上，解决了两种钻探方式不兼容的问题，并提高了场地的适应性，能在恶劣场地环境中工作，大大提高了调查的效率，降低了调查的成本。同时将静力触探获得的土壤物理性质与直推钻探获得的污染物的浓度相结合，能够准确判断污染物的分布和迁移的方式，并借助直推钻机进行直推式精准注射修复。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种履带式直推钻机与静力触探一体机，包括履带底盘与平台，所述平台一端设置直推钻机主体，所述直推钻机主体上设置直推式工作装置，所述平台另一端设置静力触探工作装置，所述平台中部设置为直推钻机主体、直推式工作装置、静力触探工作装置提供动力的动力系统，所述平台上设置用于控制直推钻机主体、直推式工作装置、静力触探工作装置的液压控制系统，所述平台一侧设置操作台，所述操作台与液压控制系统信号连接。

所述直推钻机主体包括滑轨座、滑杆、伸展油缸、调整油缸，所述滑轨座固定在平台上，所述滑杆与滑轨座滑动连接，所述滑杆外侧一端与直推式工作装置铰接，所述伸展油缸尾端与平台铰接，所述伸展油缸缸杆端部与滑杆尾端铰接，所述调整油缸尾端与滑轨座前端铰接，所述调整油缸缸杆端部与直推式工作装置顶部铰接。

所述调整油缸并排设置两个。

所述直推式工作装置包括冲击动力头系统与回转动力头系统。

所述静力触探工作装置包括静力触探工作位、静力触探贯入油缸与静力触探液压操作阀，所述静力触探贯入油缸为静力触探工作位在土壤内的贯入提供动力，所述静力触探液压操作阀与液压控制系统通过油路连接。

所述动力系统包括变量泵、柴油发动机、散热器、液压油箱，所述变量泵输入端与液压油箱通过油管连接，所述变量泵输出端与液压控制系统相连接，所述柴油发动机通过驱动变量泵为直推钻机主体、直推式工作装置、静力触探工作装置提供动力。

所述液压控制系统包括直推钻机主体控制阀、直推式工作装置控制阀、履带底盘控制阀与静力触探控制阀，所述直推钻机主体控制阀用于控制直推钻机主体的动作，所述直推式工作装置控制阀用于控制直推式工作装置的动作，所述履带底盘控制阀用于控制履带底盘的动作，所述静力触探控制阀用于控制静力触探工作装置的动作。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

（1）、本装置将静力触探和直推钻机互不干涉的安装布置在同一平台上，整体结构布局紧凑，充分利用底盘的空间，使得静力触探和直推钻机在工作时互不影响，解决了两种勘察方式工作时环境不兼容的问题。本设备可实现两种不同的作业功能，提高了调查的效率，降低了调查的成本。

（2）、一体化平台集合了原位检测和异位检测调查技术，不仅能够得到土壤的力学性质，同时也能得到污染物的浓度数据，相比于使用传统钻机只能得到其中一种数据，将污染物浓度与土壤力学性质结合，能更为精准的得到污染物的空间分布情况，更好地指导修复工艺设计。

（3）、本装置使用履带式平台，克服了传统静力触探设备场地适应性差的问题，使得一体机能够在恶劣的场地工作条件中工作。

（4）、本设备克服了传统静力触探设备只能使用自身重力作为贯入动力而动力不足的问题，加入了可精准调节贯入压力的液压系统，使得贯入压力更大，并可根据场地条件灵活调节。

附图说明

附图1是本发明主视结构示意图；

附图2是本发明俯视结构示意图。

附图中所示标号：1、履带底盘；2、平台；3、直推钻机主体；4、直推式工作装置；5、静力触探工作装置；6、动力系统；7、液压控制系统；8、操作台；31、滑轨座；32、滑杆；33、伸展油缸；34、调整油缸；41、冲击动力头系统；42、回转动力头系统；51、静力触探工作位；52、静力触探贯入油缸；53、静力触探液压操作阀；61、变量泵；62、柴油发动机；63、散热器；64、液压油箱。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-2所示，本发明所述一种履带式直推钻机与静力触探一体机，包括履带底盘1与平台2，所述平台固定安装在履带底盘上，所述履带底盘作为车体承载本设备的各部件移动，平台作为个探测部件与动力系统的安装部件。本发明采用履带底盘作为承载车体，可以克服传统静力触探设备场地适应性差的问题，履带底盘可以携带设备到达潮湿、松软土地进行探测，使得本一体机能够在恶劣的场地工作条件中工作。所述平台2一端安装直推钻机主体3，所述直推钻机主体3上安装直推式工作装置4，所述直推式工作装置为现有的直推式钻机的直推式液压钻孔动作系统，其通过直推钻机主体3伸展到竖直状态，对土壤进行直推式钻孔操作。所述平台2另一端安装静力触探工作装置5，所述静力触探工作装置采用液压动力源，克服了传统静力触探设备只能使用自身重力作为贯入动力而动力不足的问题，使得贯入压力更大，并且可根据具体的使用场地条件对液压压力灵活调节。所述平台2中部设置为直推钻机主体3、直推式工作装置4、静力触探工作装置5提供液压动力的动力系统6，所述动力系统为液压系统。所述平台2上设置用于控制直推钻机主体3、直推式工作装置4、静力触探工作装置5的液压控制系统7，所述液压控制系统为分布在动力系统与直推钻机主体3、直推式工作装置4、静力触探工作装置5之间的管路上的电控阀门，所述平台2一侧设置操作台8，所述操作台8与液压控制系统7的各电控阀门信号连接，用于控制各液压管路的导通，从而控制直推钻机主体3、直推式工作装置4、静力触探工作装置5的动作。本装置解决了两种勘察方式工作时环境不兼容的问题。本设备可实现两种不同的作业功能，提高了调查的效率，降低了调查的成本，能够得到土壤的力学性质，同时也能得到污染物的浓度数据，能更为精准的得到污染物的空间分布情况，更好地指导修复工艺设计。

具体的，所述直推钻机主体3包括滑轨座31、滑杆32、伸展油缸33、调整油缸34，所述滑轨座31固定安装在平台2上，所述滑杆32与滑轨座31滑动连接，所述滑杆在滑轨座内的滑动方向为沿履带底盘轴线方向。所述滑杆32外侧一端与直推式工作装置4底部铰接，所述伸展油缸33尾端与平台2铰接，所述伸展油缸33缸杆端部与滑杆32尾端铰接，所述伸展油缸用于驱动滑杆在滑轨座内的滑动，从而带动直推式工作装置伸出履带底盘区域。所述调整油缸34尾端与滑轨座31前端铰接，所述调整油缸34缸杆端部与直推式工作装置4顶部铰接。调整油缸缸杆端部与直推式工作装置的铰接点位于滑杆与直推式工作装置铰接点的上方，在直推式工作装置被伸展油缸推出后，通过调整油缸将直推式工作装置调至竖直状态，做好直推式工作装置的工作前准备工作。通过伸展油缸与调整油缸的配合，在使用时将直推式工作装置调整至竖直状态，在不使用时将直推式工作装置倾斜收起，方便履带底盘携带本装置移动。

具体的，所述调整油缸34并排设置两个。两个调整油缸同步动作，可以保证直推式工作装置的稳定伸展与收回。

具体的，所述直推式工作装置4包括冲击动力头系统41与回转动力头系统42。所述直推式工作装置的冲击动力头用于直推式钻探采样或直推式原位注射作业，回转动力头可进行螺旋建井作业，同时回转动力头与本装置的静力触探工作装置相配合，还可以发挥静力触探下锚器的作用，保证静力触探过程中本装置整体的稳固，从而避免静力触探装置操作过程中的振动，防止履带底座被顶升。

具体的，所述静力触探工作装置5包括静力触探工作位51、静力触探贯入油缸52与静力触探液压操作阀53，所述静力触探贯入油缸的缸杆固定在静力触探工作位的贯入钻杆顶部，所述静力触探贯入油缸52为静力触探工作位51在土壤内的贯入提供动力。所述静力触探液压操作阀53安装在液压控制系统7与与静力触探贯入油缸之间并与两者通过油路连接，通过静力触探液压操作阀的设置，可调整并平衡液压系统的压力，使压力能够稳定的施加在静力触探工作装置上。本装置利用液压动力系统通过静力触探贯入油缸为静力触探工作位提供稳定的静压力，克服了传统静力触探设备使用自身重力作为贯入动力而动力不足的问题，加入了可精准调节贯入压力的液压系统，使得贯入压力更大，并可根据场地条件灵活调节。

具体的，所述动力系统6包括固定安装在平台上的变量泵61、柴油发动机62、散热器63、液压油箱64，所述液压油箱内存储液压油，所述变量泵61输入端与液压油箱64通过油管连接，所述变量泵61输出端与液压控制系统7相连接，所述柴油发动机62通过驱动变量泵61为直推钻机主体3、直推式工作装置4、静力触探工作装置5提供液压油动力，从而控制直推式工作装置的展开、直推式钻入土壤动作，控制静力触探工作装置的静力贯入触探动作，所述散热器作为柴油发动机的冷却器。

具体的，所述液压控制系统7包括直推钻机主体控制阀、直推式工作装置控制阀、履带底盘控制阀与静力触探控制阀，所述直推钻机主体控制阀用于控制直推钻机主体3的动作，所述直推式工作装置控制阀用于控制直推式工作装置4的动作，所述履带底盘控制阀用于控制履带底盘1的动作，所述静力触探控制阀用于控制静力触探工作装置5的动作。所述液压控制系统的各控制阀均为电控阀，通过操作台可控制各阀门的开闭，从而操控各液压动作单元的油路开闭，从而控制其动作。

实施例：

本发明的履带底座动力部件采用液压马达，钻机控制阀中的履带底盘控制阀即控制着液压马达的油路开闭，从而控制履带底盘的行走与停止动作。本发明具体实施时，通过直推钻机控制阀控制油路切换到行走模式，此时仅仅液压马达的油路单元开启。通过操作台控制履带底盘行走到达现场作业位置，通过操作台控制直推钻机主体控制阀控制直推钻机主体动作，此时仅仅直推钻机主体的伸展油缸与调整油缸油路导通，将直推钻机工作装置展开，调整为竖直的待工作状态。调整好直推钻机工作装置使其处于工作位置之后，首先开始进行静力触探勘察作业。此时通过操作台控制回转动力头带动锚杆旋转旋入地下，保证整个设备的稳固，然后控制静力触探控制阀打开，连通静力触探贯入油缸的油路，切换到静力触探工作模式，打开静力触探贯入油缸上的静力触探液压操作阀控制静力触探油缸贯入油缸总成的液压到合适流量，将静力触探探测头压入地下，探测土壤力学性质情况。静力触探油缸总成向下静压时，设备受到向上的力，由于锚杆的作用会给设备一个向下的反作用力，防止工作过程中整机被撬起，影响作业。静力触探勘察作业完成之后，通过操作台控制反向转动回转动力头，将锚杆旋出地面以取消锚定，并将本一体机的履带底盘调转过来，通过静力触探液压操作阀控制静力触探油缸贯入总成的液压为零。通过操作台控制直推式工作装置更换冲击钻头进行直推式土壤取样或者直推式原位注射修复，更换回转动力头进行地下水监测井建设。待调查结束后，通过操作台将直推式工作装置与直推钻机主体调到行驶位置，通过控制液压控制阀的履带底盘控制阀切换到行走模式，行驶本装置离开调查场地。

Claims (7)

1.一种履带式直推钻机与静力触探一体机，包括履带底盘（1）与平台（2），其特征在于：所述平台（2）一端设置直推钻机主体（3），所述直推钻机主体（3）上设置直推式工作装置（4），所述平台（2）另一端设置静力触探工作装置（5），所述平台（2）中部设置为直推钻机主体（3）、直推式工作装置（4）、静力触探工作装置（5）提供动力的动力系统（6），所述平台（2）上设置用于控制直推钻机主体（3）、直推式工作装置（4）、静力触探工作装置（5）的液压控制系统（7），所述平台（2）一侧设置操作台（8），所述操作台（8）与液压控制系统（7）信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种履带式直推钻机与静力触探一体机，其特征在于：所述直推钻机主体（3）包括滑轨座（31）、滑杆（32）、伸展油缸（33）、调整油缸（34），所述滑轨座（31）固定在平台（2）上，所述滑杆（32）与滑轨座（31）滑动连接，所述滑杆（32）外侧一端与直推式工作装置（4）铰接，所述伸展油缸（33）尾端与平台（2）铰接，所述伸展油缸（33）缸杆端部与滑杆（32）尾端铰接，所述调整油缸（34）尾端与滑轨座（31）前端铰接，所述调整油缸（34）缸杆端部与直推式工作装置（4）顶部铰接。

3.根据权利要求3所述的一种履带式直推钻机与静力触探一体机，其特征在于：所述调整油缸（34）并排设置两个。

4.根据权利要求1所述的一种履带式直推钻机与静力触探一体机，其特征在于：所述直推式工作装置（4）包括冲击动力头系统（41）与回转动力头系统（42）。

5.根据权利要求1所述的一种履带式直推钻机与静力触探一体机，其特征在于：所述静力触探工作装置（5）包括静力触探工作位（51）、静力触探贯入油缸（52）与静力触探液压操作阀（53），所述静力触探贯入油缸（52）为静力触探工作位（51）在土壤内的贯入提供动力，所述静力触探液压操作阀（53）与液压控制系统（7）通过油路连接。

6.根据权利要求1所述的一种履带式直推钻机与静力触探一体机，其特征在于：所述动力系统（6）包括变量泵（61）、柴油发动机（62）、散热器（63）、液压油箱（64），所述变量泵（61）输入端与液压油箱（64）通过油管连接，所述变量泵（61）输出端与液压控制系统（7）相连接，所述柴油发动机（62）通过驱动变量泵（61）为直推钻机主体（3）、直推式工作装置（4）、静力触探工作装置（5）提供动力。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种履带式直推钻机与静力触探一体机，其特征在于：所述液压控制系统（7）包括直推钻机主体控制阀、直推式工作装置控制阀、履带底盘控制阀与静力触探控制阀，所述直推钻机主体控制阀用于控制直推钻机主体（3）的动作，所述直推式工作装置控制阀用于控制直推式工作装置（4）的动作，所述履带底盘控制阀用于控制履带底盘（1）的动作，所述静力触探控制阀用于控制静力触探工作装置（5）的动作。

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