CN118376447A - 一种建筑施工勘探装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑施工勘探装置，涉及建筑施工技术领域，本发明包括安装在机头输出端上的钻杆，还包括：固定连接在钻杆底部的采集杆，所述采集杆底部固定安装有钻头；侧壁采样部，所述侧壁采集部包括开设在采集杆内的安装腔；锤击部，所述锤击部包括滑动安装在安装腔内的敲击板；除杂部，所述除杂部包括滑动连接在安装腔上的刮片；出料部，所述出料部包括固定安装在安装腔内的伸缩气缸。优点在于：本发明可根据勘探需要在不同深度进行定点环刀取样，取样前可将指定区域内的钻孔侧壁表层土壤去除，保证样品纯度，取样过程中对样品扰动小，可保证样品密实程度以及土层分布情况，能对施工环境的土壤剖面信息提供更加准确的样品数据。

Description

一种建筑施工勘探装置

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种建筑施工勘探装置。

背景技术

在建筑施工之前需要先对施工地点进行详细的勘察和调查，以确定地质、地下结构和环境条件，为后续的设计和施工提供必要的数据和信息，目前的勘探一般包括地质勘探以及水文地质调查。

其中在进行地质勘探时，需要进行土壤取样处理，现有的取样处理一般分为钻孔取样以及环刀取样，钻孔取样可获得不同深度的土壤样品，但取样过程中对样品扰动较大，无法对软土以及湿润土壤进行有效取样，环刀取样适用于表层土壤的取样，但无法获取深层土壤信息，而在建筑施工勘探过程中，为了尽可能的获取土壤剖面信息，需要连续获得不同深度且未受扰动的土壤样品，此时采用常见的勘探装置无法满足样品需求，因此需要设计一种建筑施工勘探装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种建筑施工勘探装置，解决了上述背景技术中提出的现有装置无法连续获得不同深度且未受扰动的土壤样品的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种建筑施工勘探装置，包括安装在机头输出端上的钻杆，还包括：

固定连接在钻杆底部的采集杆，所述采集杆底部固定安装有钻头；

侧壁采样部，所述侧壁采集部包括开设在采集杆内的安装腔，且安装腔内滑动安装有多个环刀，所述采集杆的侧壁上开设有多个与对应环刀相配合的采集孔；

锤击部，所述锤击部包括滑动安装在安装腔内的敲击板，所述安装腔内安装有与敲击板相配合的两个敲击组件，所述安装腔内安装有与两个敲击组件相配合的驱动组件；

除杂部，所述除杂部包括滑动连接在安装腔上的刮片，所述采集杆的侧壁上开设有与刮片相配合的通槽，所述驱动组件与刮片之间安装有同步组件；

出料部，所述出料部包括固定安装在安装腔内的伸缩气缸，且伸缩气缸的输出端固定连接有推板，所述推板上通过多个圆杆固定安装有多个挡板，且每个挡板分别与对应的环刀密封滑动连接；

分离部，所述分离部包括转动连接在采集杆上的转动环，且转动环上安装有刮刀，所述采集杆的侧壁上开设有与刮刀相配合的容纳槽，所述采集杆上安装有与转动环相配合的转动组件。

进一步的，所述安装腔的上下两侧壁上均开设有移动槽，且两个移动槽内均滑动安装有移动板，两个所述移动板与两个移动槽之间均安装有弹簧一，且两个移动板均与敲击板固定连接。

进一步的，所述敲击组件包括转动连接在安装腔内的转轴，且转轴上固定安装有敲击杆，所述驱动组件包括固定安装在安装腔内的伺服电机，且伺服电机的输出端固定连接有驱动轴，且驱动轴与两个转轴之间均安装有带传动机构一。

进一步的，所述敲击板靠近两个敲击杆的一端均通过多个弹簧二固定安装有接触板，且敲击板上固定安装有多个与对应环刀相配合的吸能盘，所述敲击板与多个吸能盘之间配合设有多个圆孔，且每个圆孔分别与对应的圆杆相配合。

进一步的，所述同步组件包括转动连接在安装腔内的连接轴，且连接轴上通过阻尼轴承安装有固定齿圈，所述刮片的侧壁上固定安装有与固定齿圈相啮合的固定齿条，所述连接轴与驱动轴之间安装有带传动机构二。

进一步的，所述转动组件包括固定安装在采集杆内的转动电机，且转动电机的输出端固定连接有驱动齿轮，所述转动环的内壁上开设有与驱动齿轮相啮合的多个固定齿块。

进一步的，所述转动环的侧壁上开设有安装槽，且安装槽内固定安装有电推杆，且电推杆的输出端与刮刀固定连接。

进一步的，所述采集杆的侧壁上开设有与转动环相配合的环形凹槽，且环形凹槽的上下两侧壁均开设有密封腔，所述转动环的上下两侧壁均固定安装有与对应密封腔滑动密封连接的密封环。

进一步的，所述环刀内固定安装有定位环，且定位环的内径小于挡板的直径。

进一步的，所述移动槽的长度小于环刀的长度，所述电推杆的行程大于等于环刀的长度。

与现有的技术相比，本发明优点在于：

1：该建筑施工勘探装置具有可根据勘探需要采集不同深度无扰动土壤样品的优点，便于更好对施工环境的土壤剖面信息进行获取，具体通过锤击部与环刀的配合，可在不同深度进行定点环刀取样。

2：该建筑施工勘探装置具有保证土壤样品纯度的优点，确保了勘探结果的准确度，具体通过除杂部的设计，可在取样前将指定区域内受扰动以及挤压影响的钻孔侧壁表层土壤去除，避免该部分土壤对样品造成污染。

3：该建筑施工勘探装置具有取样稳定以及对样品扰动小的优点，保证了样品的密实程度以及土层分布情况，具体通过吸能盘、接触板以及弹簧二的设计，可使得敲击板持续稳定对环刀进行敲击取样，并降低敲击过程中产生的振动以及反作用力。

4：该建筑施工勘探装置具有保证样品完整性的优点，具体通过分离部的设计，可在取样完成后将样品与其相连土层进行切割分离，确保环刀将完整样品收回。

综上所述，本发明可根据勘探需要在不同深度进行定点环刀取样，取样前可将指定区域内的钻孔侧壁表层土壤去除，保证样品纯度，取样过程中对样品扰动小，可保证样品密实程度以及土层分布情况，能对施工环境的土壤剖面信息提供更加准确的样品数据。

附图说明

图1为本发明提出的一种建筑施工勘探装置的结构示意图；

图2为图1中采集杆及其连接组件的结构放大示意图；

图3为图2中采集杆的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图4中A面的结构示意图；

图6为图5的立体结构示意图；

图7为图2去除采集杆后的结构示意图；

图8为图7偏转一定角度后的结构示意图；

图9为图8的结构分解示意图；

图10为图9中敲击板及其连接组件偏转一定角度后的结构放大示意图；

图11为图9中转动环及其连接组件偏转一定角度后的结构放大示意图。

图中：1、机头；2、钻杆；3、采集杆；4、钻头；5、采集孔；6、安装腔；7、环刀；8、移动槽；9、移动板；10、敲击板；11、弹簧一；12、吸能盘；13、转轴；14、敲击杆；15、弹簧二；16、接触板；17、驱动轴；18、带传动机构一；19、伺服电机；20、通槽；21、刮片；22、固定齿圈；23、带传动机构二；24、连接轴；25、伸缩气缸；26、推板；27、圆杆；28、挡板；29、圆孔；30、定位环；31、环形凹槽；32、转动环；33、刮刀；34、容纳槽；35、转动电机；36、驱动齿轮；37、固定齿块；38、安装槽；39、电推杆；40、密封环；41、密封腔。

具体实施方式

参照图1，一种建筑施工勘探装置，包括安装在机头1输出端上的钻杆2，机头1为现有取土钻机中用于进行驱动的设备，工作时为钻杆2提供转动驱动力以及轴向推力，具体结构以及工作原理在此不做描述，钻杆2底部螺纹连接有采集杆3，采集杆3底部螺纹连接有钻头4，机头1工作时，通过钻杆2与采集杆3的配合，可使得钻头4钻入地面中，钻杆2长度可根据钻入深度进行选择，以达到指定的钻入深度。

参照图2-图9，采集杆3上设置有侧壁采样部，侧壁采样部用于在钻入指定深度后在钻孔的侧壁上进行取样处理，侧壁采集部包括开设在采集杆3内的安装腔6，且安装腔6内滑动安装有多个环刀7，采集杆3的侧壁上开设有多个与对应环刀7相配合的采集孔5，当钻杆2钻入指定深度后，停止钻入并使得多个环刀7从对应采集孔5内移出，此时即可在钻孔侧壁对应处进行多组取样处理。

参照图2-图10，采集杆3上设置有锤击部，锤击部用于将环刀7从采集孔5中击出使其嵌入钻孔侧壁内实现取样处理，锤击部包括滑动安装在安装腔6内的敲击板10，敲击板10上下两端均固定安装有移动板9，安装腔6的上下两侧壁均设有与对应移动板9相互配合的移动槽8，通过移动槽8与移动板9的配合设计，可对敲击板10的移动方向进行限定，移动板9与移动槽8之间安装有弹簧一11，在弹簧一11的设计下，当敲击板10未受到外力时可保持其在安装腔6内位置不变，反之当敲击板10发生移动时，可推动环刀7同时移动。

安装腔6内安装有与敲击板10相配合的两个敲击组件，敲击组件包括转动连接在安装腔6内的转轴13，且转轴13上固定安装有敲击杆14，敲击杆14的形状如图10所示，在转轴13转动时，由于敲击杆14的形状变化导致其与敲击板10的接触面发生变化，使得敲击板10可向外移动，从而将环刀7向外推出插入钻孔侧壁内，敲击板10上固定安装有多个与对应环刀7相配合的吸能盘12，通过吸能盘12的设置，可在敲击板10敲击环刀7时对产生的振动力以及反作用力进行吸收，从而避免环刀7发生振动对样品进行扰动导致样品成分不佳的问题。

敲击板10靠近两个敲击杆14的一端均通过多个弹簧二15固定安装有接触板16，通过接触板16的设计，可让敲击杆14对敲击板10施加的敲击作用更加恒定，同时由于多个弹簧二15的存在，当环刀7插入土层中受阻力较大时，可通过弹簧二15发生一定压缩来降低敲击杆14受到的应力大小，并通过后续的持续敲击使得环刀7能顺利插入指定深度，确保取样操作稳定进行，同时可在接触板16上固定设置导杆，并在敲击板10上设置与导杆配合的导向孔，导向孔与导杆的位置应避开吸能盘12的位置，通过导杆与导向孔的设计，可对接触板16相对敲击板10的移动方向进行限定，使得接触板16能对敲击板10施加稳定的水平推动作用。

安装腔6内安装有与两个敲击组件相配合的驱动组件，驱动组件包括固定安装在安装腔6内的伺服电机19，且伺服电机19的输出端固定连接有驱动轴17，且驱动轴17与两个转轴13之间均安装有带传动机构一18，带传动机构一18由皮带一以及两个带轮一组成，两个带轮一分别固定安装在转轴13与驱动轴17上，皮带一安装在两个带轮一之间，通过带传动机构一18的设计，当伺服电机19工作时，可通过驱动轴17带动转轴13工作，为敲击杆14的转动提供驱动力，从而对环刀7的取样提供驱动，伺服电机19具体可采用130ST-M05025LFB型号的伺服电机。

采集杆3上设置有除杂部，除杂部用于在对钻孔侧壁进行取样前将钻孔过程中压实粘附在钻孔侧壁上的泥土刮除，保证样品的纯度，除杂部包括滑动连接在安装腔6上的刮片21，采集杆3的侧壁上开设有与刮片21相配合的通槽20，驱动组件与刮片21之间安装有同步组件，同步组件包括转动连接在安装腔6内的连接轴24，且连接轴24上通过阻尼轴承安装有固定齿圈22，刮片21的侧壁上固定安装有与固定齿圈22相啮合的固定齿条，连接轴24与驱动轴17之间安装有带传动机构二23，在固定齿圈22与固定齿条的配合下，当连接轴24转动时，即可使得刮片21从通槽20中移出，因此可在取样之前利用刮片21的转动将取样区域内环形一周的多余泥土刮除。

通过带传动机构二23的设计，利用驱动轴17的工作即可为连接轴24的转动提供驱动力，另外连接轴24与固定齿圈22之间的阻尼轴承设计，可在刮片21移动至最大行程但驱动轴17仍持续转动时，可使得固定齿圈22相对连接轴24发生转动，从而避免固定齿圈22持续转动导致与固定齿条发生打齿受损的问题，带传动机构二23由皮带二、带轮二以及带轮三组成，带轮二固定安装在驱动轴17上，带轮三固定安装在连接轴24上，带轮二的直径大于带轮三的直径，皮带二安装在带轮二与带轮三之间，通过带轮二与带轮三的配合，使得驱动轴17转动时连接轴24可更快进行转动，因此可在驱动轴17转动带动敲击杆14转动但并未对接触板16进行推动时让刮片21已经移动至最大距离，此时则可使得对多余泥土的刮除处理在取样之前进行，确保后续取样纯度。

采集杆3上还设置有出料部，出料部可在完成取样后将环刀7回收至安装腔6中，并且可以在后续将环刀7中收集的样品排出，出料部包括固定安装在安装腔6内的伸缩气缸25，且伸缩气缸25的输出端固定连接有推板26，推板26上通过多个圆杆27固定安装有多个挡板28，且每个挡板28分别与对应的环刀7密封滑动连接，在未进行取样时，伸缩气缸25保持伸缩状态，此时挡板28对环刀7前端进行遮挡，因此整个采集杆3侧壁处于密封状态，可保证钻孔操作顺利进行，在取样过程中，环刀7受敲击作用向外移动时挡板28也不会对环刀7的移动以及取样造成阻碍，伸缩气缸25为现有产品，其工作原理以及具体结构在此不做阐述。

环刀7内固定安装有定位环30，且定位环30的内径小于挡板28的直径，通过定位环30的设计，当完成取样后，可让伸缩气缸25收缩带动挡板28后移同时带动定位环30后移，从而即可将环刀7从土层中移出并收入安装腔6中，之后再将该装置从土层中完成取出后，可在将环刀7前端进行限位的情况下使得伸缩气缸25伸长利用挡板28将环刀7中收集的样品排出。

敲击板10与多个吸能盘12之间配合设有多个圆孔29，且每个圆孔29分别与对应的圆杆27相配合，圆孔29的设计目的在于，避免圆杆27的存在对敲击板10的移动造成阻碍，保证环刀7能被顺利顶出实现取样。

参照图1-图9以及图11，采集杆3上还设置有分离部，分离部用于在取样完成后，将样品与钻孔侧壁进行切割分离，保证样品完整性，分离部包括转动连接在采集杆3上的转动环32，且转动环32上安装有刮刀33，采集杆3的侧壁上开设有与刮刀33相配合的容纳槽34，转动环32的侧壁上开设有安装槽38，且安装槽38内固定安装有电推杆39，且电推杆39的输出端与刮刀33固定连接，电推杆39运行时，可对刮刀33相对转动环32的间距进行调节，在完成取样后，使得刮刀33向外移动，随后再让转动环32转动，即可利用刮刀33的切割作用将样品与土层进行分离，电推杆39为现有产品，其工作原理以及具体结构在此不做阐述。

采集杆3的侧壁上开设有与转动环32相配合的环形凹槽31，且环形凹槽31的上下两侧壁均开设有密封腔41，转动环32的上下两侧壁均固定安装有与对应密封腔41滑动密封连接的密封环40，在密封腔41与密封环40的配合下，可避免钻孔过程中泥土通过环形凹槽31进入采集杆3内部的问题。

移动槽8的长度小于环刀7的长度，电推杆39的行程大于等于环刀7的长度，此处尺寸设计的好处在于，保证刮刀33向外移动至最大行程后随着转动环32的转动可顺利对样品进行分离，并且不会与环刀7相互接触导致分离失败的问题。

采集杆3上安装有与转动环32相配合的转动组件，转动组件包括固定安装在采集杆3内的转动电机35，且转动电机35的输出端固定连接有驱动齿轮36，转动环32的内壁上开设有与驱动齿轮36相啮合的多个固定齿块37，在驱动齿轮36与多个固定齿块37的配合作用下，当转动电机35工作时，即可对转动环32的转动提供驱动作用，转动电机35具体可采用日常生活工作中常见的仅可单向转动的电机。

为了便于对上述使用到的伺服电机19、转动电机35、伸缩气缸25以及电推杆39的运行进行控制，可在机头1上加装对应的控制开关，控制开关与对应组件的电信号连接方式为现有技术，在此不做具体阐述。

本发明中，一种建筑施工勘探装置的工作原理包括以下步骤：

钻入处理：选择指定勘探区域并标注对应数量的勘探点，根据不同勘探深度需要选择相应长度的钻杆2，并按照图1所示完成该装置的整体安装，将钻头4对准相应勘探点，启动机头1利用钻头4钻入对应深度；

去除钻孔侧壁杂土：钻入指定深度后，停止机头1工作，启动伺服电机19使得刮片21向外移动至最大行程后停止伺服电机19，随后通过控制机头1的运行使得钻杆2带动采集杆3在钻孔内指定深度范围转动一周，此过程中利用刮片21对钻孔侧壁的刮动将附着在钻孔侧壁上的杂土进行刮落；

侧壁取样处理：完成杂土去除后，停止运行机头1，并继续启动伺服电机19使得驱动轴17带动两个转轴13转动，此时两个敲击杆14持续对敲击板10施加敲击作用，将多个环刀7插入钻孔侧壁中进行取样；

取样后的切割分离处理：完成取样后，停止运行伺服电机19，并启动电推杆39使得刮刀33向外伸出，随后启动转动电机35让转动环32带动刮刀33转动一周，在此过程中刮刀33可将环刀7端部样品与土层进行分离，之后收缩电推杆39将刮刀33收缩复位；

样品的收回处理：分离完成后，收缩伸缩气缸25使得挡板28带动定位环30向安装腔6内部移动，此时可同时将环刀7以及其内样品从土层中收入至安装腔6内，至此整个勘探取样处理则完成，之后将装置从土层中移出并将样品取出进行相应检查即可得到勘探结果。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种建筑施工勘探装置，包括安装在机头（1）输出端上的钻杆（2），其特征在于，还包括：

固定连接在钻杆（2）底部的采集杆（3），所述采集杆（3）底部固定安装有钻头（4）；

侧壁采样部，所述侧壁采集部包括开设在采集杆（3）内的安装腔（6），且安装腔（6）内滑动安装有多个环刀（7），所述采集杆（3）的侧壁上开设有多个与对应环刀（7）相配合的采集孔（5）；

锤击部，所述锤击部包括滑动安装在安装腔（6）内的敲击板（10），所述安装腔（6）内安装有与敲击板（10）相配合的两个敲击组件，所述安装腔（6）内安装有与两个敲击组件相配合的驱动组件；

除杂部，所述除杂部包括滑动连接在安装腔（6）上的刮片（21），所述采集杆（3）的侧壁上开设有与刮片（21）相配合的通槽（20），所述驱动组件与刮片（21）之间安装有同步组件；

出料部，所述出料部包括固定安装在安装腔（6）内的伸缩气缸（25），且伸缩气缸（25）的输出端固定连接有推板（26），所述推板（26）上通过多个圆杆（27）固定安装有多个挡板（28），且每个挡板（28）分别与对应的环刀（7）密封滑动连接；

分离部，所述分离部包括转动连接在采集杆（3）上的转动环（32），且转动环（32）上安装有刮刀（33），所述采集杆（3）的侧壁上开设有与刮刀（33）相配合的容纳槽（34），所述采集杆（3）上安装有与转动环（32）相配合的转动组件。

2.根据权利要求1所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述安装腔（6）的上下两侧壁上均开设有移动槽（8），且两个移动槽（8）内均滑动安装有移动板（9），两个所述移动板（9）与两个移动槽（8）之间均安装有弹簧一（11），且两个移动板（9）均与敲击板（10）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述敲击组件包括转动连接在安装腔（6）内的转轴（13），且转轴（13）上固定安装有敲击杆（14），所述驱动组件包括固定安装在安装腔（6）内的伺服电机（19），且伺服电机（19）的输出端固定连接有驱动轴（17），且驱动轴（17）与两个转轴（13）之间均安装有带传动机构一（18）。

4.根据权利要求3所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述敲击板（10）靠近两个敲击杆（14）的一端均通过多个弹簧二（15）固定安装有接触板（16），且敲击板（10）上固定安装有多个与对应环刀（7）相配合的吸能盘（12），所述敲击板（10）与多个吸能盘（12）之间配合设有多个圆孔（29），且每个圆孔（29）分别与对应的圆杆（27）相配合。

5.根据权利要求3所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述同步组件包括转动连接在安装腔（6）内的连接轴（24），且连接轴（24）上通过阻尼轴承安装有固定齿圈（22），所述刮片（21）的侧壁上固定安装有与固定齿圈（22）相啮合的固定齿条，所述连接轴（24）与驱动轴（17）之间安装有带传动机构二（23）。

6.根据权利要求1所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述转动组件包括固定安装在采集杆（3）内的转动电机（35），且转动电机（35）的输出端固定连接有驱动齿轮（36），所述转动环（32）的内壁上开设有与驱动齿轮（36）相啮合的多个固定齿块（37）。

7.根据权利要求2所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述转动环（32）的侧壁上开设有安装槽（38），且安装槽（38）内固定安装有电推杆（39），且电推杆（39）的输出端与刮刀（33）固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述采集杆（3）的侧壁上开设有与转动环（32）相配合的环形凹槽（31），且环形凹槽（31）的上下两侧壁均开设有密封腔（41），所述转动环（32）的上下两侧壁均固定安装有与对应密封腔（41）滑动密封连接的密封环（40）。

9.根据权利要求1所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述环刀（7）内固定安装有定位环（30），且定位环（30）的内径小于挡板（28）的直径。

10.根据权利要求7所述的一种建筑施工勘探装置，其特征在于，所述移动槽（8）的长度小于环刀（7）的长度，所述电推杆（39）的行程大于等于环刀（7）的长度。