CN112432809B - 一种水泥土件取样装置及其取样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泥土件取样装置及其取样方法，包括承载骨架，承载骨架下部的侧边安装有筒状取样器，筒状取样器的顶端设有上盖板，筒状取样器的底端设有封闭底盖；封闭底盖的上端面中心部位连接有连接杆，连接杆延伸至筒状取样器的上部且穿过上盖板所设有的通孔并实现密封连接，连接杆的顶端安装有能够使封闭底盖沿筒状取样器内壁上下移动的驱动机构，且还涉及了使用上述装置的方法；本发明通过水泥土件取样装置能够对水泥土桩、水泥土墙、水泥土块体进行定位、定深，并能够对任意位置与深度的水泥土桩墙块体进行快速取样，从而试验确定不同空间位置水泥土的搅拌均匀性、固化剂含量、水泥土强度及变形模量。
Description
技术领域
本发明属于岩土地基工程技术领域，尤其涉及一种水泥土件取样装置及其取样方法。
背景技术
在各类岩土地基处理工程、基础工程及深基坑支护工程中，不同类型的水泥土桩、水泥土墙及水泥土块体施工技术正在土木工程建设中大量应用。然而，在采用深层搅拌桩施工设备、高压旋喷桩施工设备、双轮铣施工设备及TRD施工设备施工水泥土桩、墙、块体过程中，如何适时进行水泥土定点、定深取样检测水泥土施工质量，一直是国内外岩土工程界的热点与难点。到目前为止，尚未见相关的技术解决方案报道。为了彻底解决在施工过程中进行地下深层水泥土现场定点、定深、快速取样的技术难题，有必要开发一种能够在施工现场快速、高效、精准定位并提取水泥土试样的装置及该种取样装置的使用方法。采用这种高效水泥土取样装置，使工程技术人员能够在水泥土桩、墙、块体施工过程中随时提取不同指定深度的水泥土试样。使工程技术人员能够经过水泥土试样的试验分析，及时掌握所施工的水泥土桩、墙、块体的搅拌均匀性、固化剂含量，并能够通过短龄期力学试验获取水泥土的抗压、抗剪强度以及变形模量，从而达到控制好水泥土桩、墙、块体施工质量的目的。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的缺失，提供一种能够在各种复杂的水泥土桩、墙、块体施工条件下，实现定点、定深的水泥土件快速提取的取样装置及其取样方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种水泥土件取样装置包括承载骨架，所述承载骨架下部的侧边安装有筒状取样器，所述筒状取样器的顶端设有上盖板，所述筒状取样器的底端设有封闭底盖；所述封闭底盖的上端面中心部位连接有连接杆，所述连接杆延伸至所述筒状取样器的上部且穿过所述上盖板所设有的通孔并实现密封连接，所述连接杆的顶端安装有能够使封闭底盖沿筒状取样器内壁上下移动的驱动机构。
作为优选，所述上盖板与所述筒状取样器之间安装有第一密封件；所述封闭底盖与所述筒状取样器之间安装有第二密封件。
作为优选，所述封闭底盖的下端面为锥形面，且所述封闭底盖的外径轮廓与所述筒状取样器的内壁轮廓一致。
作为优选，所述筒状取样器的底端内缘设有内凸棱。
作为优选，所述筒状取样器的外侧面设有能够开启与闭合的活动侧板。
作为优选，所述驱动机构固定安装在所述承载骨架上部的侧边，且所述驱动机构为液压驱动机构或电机驱动机构或人力驱动机构的其中一种。
作为优选，所述承载骨架采用分段拼装的方式组合构成，且分段式的承载骨架之间采用双侧的加强钢板并通过螺栓连接方式固定连接并组合形成整体。
一种采用如上述所述的水泥土件取样装置的取样方法，该取样方法包括如下步骤：
1)、取样前，先确定用于沉放与上拔所述水泥土件取样装置的施工设备，施工设备安装有用于定位及活动导向所述承载骨架的滑动导向机构；
2)、将水泥土件取样装置组装好，启动所述驱动机构，将所述水泥土件取样装置中的所述连接杆向下推压至初始取样位置，即所述筒状取样器内的所述封闭底盖与所述筒状取样器的底端口位置处于封闭状态；
3)、施工设备将所述水泥土件取样装置垂直起吊，并通过设备的滑动导向机构控制将所述承载骨架的底端中心位置对准采样点的中心位置；
4)、启动振动锤或竖向加压装置，通过振动或竖向加压将所述筒状取样器的底端沉放至水泥土体中的所需取样深度的层顶位置，并利用所述驱动机构将所述筒状取样器的所述封闭底盖提升至所述筒状取样器内的顶部；
5)、启动振动锤或竖向加压装置，通过振动或竖向加压将所述筒状取样器的底端沉放至水泥土体中的所需取样深度的层底位置，收取水泥土样；
6)、利用上拔施工设备将所述水泥土件取样装置提拔出地表，并通过所述驱动机构向下推压所述连接杆将所述筒状取样器中的水泥土排出至收纳容器中；
7)、利用高压水枪清洗整个所述水泥土件取样装置，以备下次使用。
本发明的有益效果为：1、使用所述水泥土取样装置提取地下深层水泥土试样方便、快捷、成本低廉；2、应用所述水泥土取样装置及其使用方法获取水泥土试样时，可以三维精准定位，实现定点、定深及大深度快速取样；3、所述水泥土取样装置可以装配在水泥土桩、水泥土墙施工设备上，因此，在水泥土桩、水泥土墙及水泥土块体施工期间可以实现水泥土施工及取样的连续作业，并可节省大量采样时间与费用；4、通过所述筒状取样器取样，可保证水泥土试样在所述水泥土取样装置上拔过程中不会掉落；5、水泥土试样可快捷方便地从所述筒状取样器中排出；6、所述水泥土取样装置便于清洗，可以重复使用。
附图说明
图1是本发明采用液压驱动机构的水泥土件取样装置主视结构示意图。
图2是本发明水泥土件取样装置主视剖面结构示意图。
图3是图2的I处放大结构示意图。
图4是图2的A向结构示意图
图5是本发明采用电机驱动机构水泥土件取样装置主视结构示意图。
图6是本发明采用人力驱动机构水泥土件取样装置主视结构示意图。
附图中的标号分别为：1、承载骨架；2、筒状取样器；3、封闭底盖；4、连接杆；5、上盖板；6、通孔；7、驱动机构；8、第二密封件；9、第一密封件；10、活动侧板；11、加强钢板；12、连接盖板；13、第三密封件；21、内凸棱；7-1、液压驱动机构；7-2、电机驱动机构；7-3、人力驱动机构。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1至6所示，本发明包括承载骨架1，该承载骨架1为工字钢承载骨架，承载骨架1下部的一侧或双侧边安装有一个或多个筒状取样器2，该筒状取样器2通过焊接或机械连接方式与承载骨架1固定连接；筒状取样器2的顶端设有上盖板5，筒状取样器2的底端设有封闭底盖3；封闭底盖3的上端面中心部位连接有连接杆4，连接杆4延伸至筒状取样器2的上部且穿过上盖板5所设有的通孔6并实现密封连接，连接杆4的顶端安装有能够使封闭底盖3沿筒状取样器2内壁上下移动的驱动机构7；通过本水泥土件取样装置能够对水泥土桩、水泥土墙、水泥土块体进行定位、定深，并能够对任意位置与深度的水泥土桩墙块体进行快速取样，从而试验确定不同空间位置水泥土的搅拌均匀性、固化剂含量、水泥土强度及变形模量。
当筒状取样器2进入到水泥土桩、水泥土墙、水泥土块体的内部时，为防止流质液体进入筒状取样器2，上盖板5与筒状取样器2之间安装有第一密封件9；封闭底盖3与筒状取样器2之间安装有第二密封件8。上述的密封件为环形橡胶密封圈或其他具有同等密封效果的密封圈。
为了便于水泥土件取样装置进入水泥土桩、水泥土墙、水泥土块体的内部，如附图3所示，封闭底盖3的下端面为锥形面，且封闭底盖3的外径轮廓与筒状取样器2的内壁轮廓一致。筒状取样器2可以是圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形钢筒，与之对应的封闭底盖3可以制成圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形，且封闭底盖3所采用的材料为钢材或高强复合材料。
筒状取样器2的底端内缘设有环形的内凸棱21，在水泥土件取样装置拔出水泥土桩、水泥土墙、水泥土块体内部时，通过该内凸棱21能防止取样之后的水泥土件从筒状取样器2内部脱落，同时，在水泥土件取样装置要沉放至水泥土桩、水泥土墙、水泥土块体内部之前时，通过该内凸棱21能防止封闭底盖3在向下推压时过分承压，同时也能起到封闭底盖3与内凸棱21之间的密封效果。
筒状取样器2的外侧面设有能够开启与闭合的活动侧板10，这样能观察筒状取样器2内部的状况，也便于清洗或维修筒状取样器2。
驱动机构7采用机械连接方式固定安装在承载骨架1上部的侧边，且驱动机构7为液压驱动机构7-1或电机驱动机构7-2或人力驱动机构7-3的其中一种。
当驱动机构7采用液压驱动机构7-1时，如附图1所示，此时的上盖板5所设有的通孔6内壁为光滑面，与之配合的连接杆4为液压连接杆；通过液压油缸驱动方式推拉连接杆4上下运动，从而实现封闭底盖3与筒状取样器2的底端封闭，以及将封闭底盖3提升至筒状取样器2内的顶部等动作；同时，如附图2所示，在液压油缸的外壁上焊接有连接盖板12，液压油缸通过连接盖板12与上盖板5的螺栓连接固定，且连接盖板12与上盖板5之间安装有第三密封件13。上述的密封件为环形橡胶密封圈或其他具有同等密封效果的密封圈。
当驱动机构7采用电机驱动机构7-2时，如附图5所示，此时的上盖板5所设有的通孔6内壁为螺纹状，与之配合的连接杆4为螺纹连接杆；通过电机旋转驱动方式推拉螺旋连接杆4上下运动，从而实现封闭底盖3与筒状取样器2的底端封闭，以及将封闭底盖3提升至筒状取样器2内的顶部等动作。
当驱动机构7采用人力驱动机构7-3时，如附图6所示。此时的上盖板5所设有的通孔6内壁为螺纹状，与之配合的连接杆4为螺纹连接杆；通过人力旋转驱动方式推拉螺旋连接杆4上下运动，从而实现封闭底盖3与筒状取样器2的底端封闭，以及将封闭底盖3提升至筒状取样器2内的顶部等动作。
因水泥土件取样装置沉放至水泥土桩、水泥土墙、水泥土块体内部的深度有深有浅，为了便于承载骨架1截取长度的可调性，承载骨架1采用分段拼装的方式组合构成，且分段式的承载骨架1之间采用双侧的加强钢板11并通过螺栓连接方式固定连接并组合形成整体；这样就能根据沉放深度要求组装所需的承载骨架1长度，而且也便于安装及拆卸，同时也便于运输；随之连接杆4的长度也随沉放深度要求而截取所需长度。
因筒状取样器2内的封闭底盖3通过驱动机构7向上提升时，为了使筒状取样器2内的空气能及时排出，故在上盖板5的上端面安装有单向排气阀，这样便于封闭底盖3的提升，从而提高取水泥土件的效率。
一种采用如上述水泥土件取样装置的取样方法，该取样方法包括如下步骤：
1)、取样前，先确定用于沉放与上拔水泥土件取样装置的施工设备，施工设备安装有用于定位及活动导向承载骨架1的滑动导向机构；这类施工设备可采用深层搅拌桩施工钻机、高压旋喷桩施工钻机、静压桩机、震动机、吊车或振动锤等设备，
2)、将水泥土件取样装置组装好，启动驱动机构7，将水泥土件取样装置中的连接杆4向下推压至初始取样位置，即筒状取样器2内的封闭底盖3与筒状取样器2的底端口位置处于封闭状态；
3)、施工设备将水泥土件取样装置垂直起吊，并通过设备的滑动导向机构控制将承载骨架1的底端中心位置对准采样点的中心位置；
4)、启动振动锤或竖向加压装置，通过振动或竖向加压将筒状取样器2的底端沉放至水泥土体中的所需取样深度的层顶位置，并利用驱动机构7将筒状取样器2的封闭底盖3提升至筒状取样器2内的顶部；
5)、启动振动锤或竖向加压装置，通过振动或竖向加压将筒状取样器2的底端沉放至水泥土体中的所需取样深度的层底位置，收取水泥土样；
6)、利用上拔施工设备将水泥土件取样装置提拔出地表，并通过驱动机构7向下推压连接杆4将筒状取样器2中的水泥土排出至收纳容器中；
7)、利用高压水枪清洗整个水泥土件取样装置，以备下次使用。
本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本发明所提供的结构设计，都是本发明的一种变形，均应认为在本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种水泥土件取样装置的取样方法，该水泥土件取样装置包括承载骨架(1)，所述承载骨架(1)下部的侧边安装有筒状取样器(2)，所述筒状取样器(2)的顶端设有上盖板(5)，所述筒状取样器(2)的底端设有封闭底盖(3)；所述封闭底盖(3)的上端面中心部位连接有连接杆(4)，所述连接杆(4)延伸至所述筒状取样器(2)的上部且穿过所述上盖板(5)所设有的通孔(6)并实现密封连接，所述连接杆(4)的顶端安装有能够使封闭底盖(3)沿筒状取样器(2)内壁上下移动的驱动机构(7)；其特征在于：水泥土件取样装置的取样方法包括如下步骤：
1)、取样前，先确定用于沉放与上拔所述水泥土件取样装置的施工设备，施工设备安装有用于定位及活动导向所述承载骨架(1)的滑动导向机构；
2)、将水泥土件取样装置组装好，启动所述驱动机构(7)，将所述水泥土件取样装置中的所述连接杆(4)向下推压至初始取样位置，即所述筒状取样器(2)内的所述封闭底盖(3)与所述筒状取样器(2)的底端口位置处于封闭状态；
3)、施工设备将所述水泥土件取样装置垂直起吊，并通过设备的滑动导向机构控制将所述承载骨架(1)的底端中心位置对准采样点的中心位置；
4)、启动振动锤或竖向加压装置，通过振动或竖向加压将所述筒状取样器(2)的底端沉放至水泥土体中的所需取样深度的层顶位置，并利用所述驱动机构(7)将所述筒状取样器(2)的所述封闭底盖(3)提升至所述筒状取样器(2)内的顶部；
5)、启动振动锤或竖向加压装置，通过振动或竖向加压将所述筒状取样器(2)的底端沉放至水泥土体中的所需取样深度的层底位置，收取水泥土样；
6)、利用上拔施工设备将所述水泥土件取样装置提拔出地表，并通过所述驱动机构(7)向下推压所述连接杆(4)将所述筒状取样器(2)中的水泥土排出至收纳容器中；
7)、利用高压水枪清洗整个所述水泥土件取样装置，以备下次使用。
2.根据权利要求1所述的水泥土件取样装置的取样方法，其特征在于：所述上盖板(5)与所述筒状取样器(2)之间安装有第一密封件(9)；所述封闭底盖(3)与所述筒状取样器(2)之间安装有第二密封件(8)。
3.根据权利要求1所述的水泥土件取样装置的取样方法，其特征在于：所述封闭底盖(3)的下端面为锥形面，且所述封闭底盖(3)的外径轮廓与所述筒状取样器(2)的内壁轮廓一致。
4.根据权利要求1所述的水泥土件取样装置的取样方法，其特征在于：所述筒状取样器(2)的底端内缘设有内凸棱(21)。
5.根据权利要求1所述的水泥土件取样装置的取样方法，其特征在于：所述筒状取样器(2)的外侧面设有能够开启与闭合的活动侧板(10)。
6.根据权利要求1所述的水泥土件取样装置的取样方法，其特征在于：所述驱动机构(7)固定安装在所述承载骨架(1)上部的侧边，且所述驱动机构(7)为液压驱动机构(7-1)或电机驱动机构(7-2)或人力驱动机构(7-3)的其中一种。
7.根据权利要求1所述的水泥土件取样装置的取样方法，其特征在于：所述承载骨架(1)采用分段拼装的方式组合构成，且分段式的承载骨架(1)之间采用双侧的加强钢板(11)并通过螺栓连接方式固定连接并组合形成整体。
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