CN202008362U - 一种重锤式测斜仪 - Google Patents

Abstract

一种重锤式测斜仪，涉及一种钻孔孔斜测量仪器，尤其是高喷防渗墙施工中的钻孔孔斜测量仪器。它包括测斜仪底座和重锤，其关键技术是测斜仪底座下端连接护壁套管，测斜仪底座上端安装平衡支架，平衡支架上端安装对中圆盘，在对中圆盘中心开有中心孔，中心孔有测绳穿过，测绳一端缠绕在卷扬机上，另一端系在重锤的顶端中心，重锤位于测斜仪内。本实用新型装置结构简单、成本低廉，在施工中其可操作性强，测斜过程简便快捷，适于大规模使用。它不受孔内地下水、孔径和孔深影响，其测斜精度可高达千分之一，适用于深孔测斜，为深孔高喷施工孔斜的测量及控制提供了可靠的保障，完全适用于超强度、高难度的施工要求。

Description

一种重锤式测斜仪

技术领域：

一种重锤式测斜仪，涉及一种钻孔孔斜测量仪器，尤其是高喷防渗墙施工中的钻孔孔斜测量仪器。

背景技术：

在高喷防渗墙施工中，高喷钻孔孔斜控制是制约施工质量的重点，孔斜直接关系到高喷防渗墙墙体的整体连接，是成墙的关键所在，如孔斜控制不到位将会导致桩体间出现开叉无法有效搭接等严重后果，故孔斜控制是高喷防渗墙施工质量的重点之一。

目前高喷钻孔孔斜测量主要有二种手段，抗磁干扰测斜仪测斜和浮漂测斜，但它们都存在如下缺点：

1、抗磁干扰测斜仪，其优点是成果数据准确可靠，但成本投入太高。对于高喷防渗墙施工区域大，工期紧的工程，必须多个施工面同时进行测斜工作，如不增加测斜仪器将会直接影响施工功效和进度，但抗磁干扰测斜仪器每台购价超过15万，需一次投入采购资金90～120万元，且对使用工况要求高，要轻拿轻放，维修率高，故抗磁干扰测斜仪不利于在围堰高喷施工中大面积使用。

2、浮漂测斜仪虽测斜数据精度可靠且可大面积应用，但其只适用于浅孔深、大孔径钻孔测斜，因浮漂测斜采用“倒垂法”原理，其孔口浮漂随测斜重锤移动与孔口中心成倒三角，按最大偏斜1％，跟管护壁套管内径Φ128mm计算，其只能测定孔深为7m以内的区域，使用局限性较大。故浮漂测斜仪不能适应大孔深(如最大孔深50m以上)、小孔径(如跟管护壁套管内径为Φ128mm)钻孔测斜。

发明内容：

本实用新型要解决的问题就是针对以上不足而提供一种结构简单、成本低，钻孔测斜适应性广泛的测斜仪。其技术方案如下：

它包括测斜仪底座和重锤，其关键技术是测斜仪底座下端连接护壁套管，测斜仪底座上端安装平衡支架，平衡支架上端安装对中圆盘，在对中圆盘中心开有中心孔，中心孔有测绳穿过，测绳一端缠绕在卷扬机上，另一端系在重锤的顶端中心，重锤位于测斜仪内。

通过试验和对比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型装置结构简单、成本低廉，在施工中其可操作性强，测斜过程简便快捷，适于大规模使用。

2、本实用新型装置不受孔内地下水、孔径和孔深影响，其测斜精度可高达千分之一，适用于深孔测斜(最大孔深50m以上)，为深孔高喷施工孔斜的测量及控制提供了可靠的保障，完全适用于超强度、高难度的施工要求。

附图说明：

图1，是本实用新型结构示意图；

图2，是本实用新型平衡支架结构示意图；

图3，是本实用新型重锤结构示意图；

图4，是本实用新型重锤俯视图；

图5，是本实用新型测斜仪底座结构示意图；

图6，是本实用新型护壁套管结构示意图；

图7，是本实用新型测斜仪测斜示意图；

图8，是本实用新型孔口偏距测量示意图；

图9，是本实用新型孔斜计算原理图。

具体实施方式：

参见图1-图6，本实用新型包括测斜仪底座2和重锤3，其关键技术是测斜仪底座2下端连接护壁套管1，测斜仪底座2上端安装平衡支架5，平衡支架5上端安装对中圆盘7，在对中圆盘7中心开有中心孔6，中心孔6有测绳8穿过，测绳8一端缠绕在卷扬机9上，另一端系在重锤3的顶端中心，重锤3位于测斜仪内。

所述对中圆盘7的直径为130-150mm，厚度为8-10mm，对中圆盘7的直径与护壁套管1及测斜仪底座2的外径一致。

所述测绳8为直径1-2mm的细小钢绳，其作用是连接重锤3。

所述重锤3为对称中空式模块铸件，顶端设4个对称的透气孔11，以保证其顺利快速下放，透气孔直径15-25mm；重锤3的长度为150-170mm，重锤内径70-80mm，重锤半径略小于测斜仪底座2半径2.5mm，重锤壁厚20-25mm。重锤的作用为牵引导向测绳8，牵引测绳8至指定孔深位置，

所述平衡支架5由六根长短相等的Φ22mm圆钢组成，分为三组，每组分上下两部分，由调平螺母4将上下两部分连接，三组平衡支架等角度安装在测斜仪底座2与对中圆盘7之间；调平螺母4两端设有丝扣10，可自由伸缩调节其长度，其作用是调节平衡支架局部高度，使测斜仪竖直向下，对测绳及重锤进行居中调节。

所述测斜仪底座2的下端内腔设有内丝口12，护壁套管1上端外壁设有外丝口13，内丝口12与外丝口13相匹配，使测斜仪底座2连接护壁套管1，并固定测斜仪。

所述卷扬机9连接和控制测绳8下放，为测绳提供支点。

“重锤式”测斜仪连接固定于护壁套管后对测斜重锤进行调中，重锤3牵引测绳8悬垂于孔口中心，使测斜仪对中圆盘7的中心E点与孔口中心A点连接形成一条直线，确保EA垂直于地面。测斜仪底座与护壁套管1之间采用丝口刚性连接，护壁套管壁厚达6mm，采用双扣圆弧螺纹刚性连接，整个套管连接后基本为一条直线。测斜过程及原理如下：

1、当重锤牵引测绳沿护壁套管下放至孔底时，测绳绷直为一条直线(见图7)，E为对中圆盘中心点，ED为铅直孔的中心线，EC为钻孔出现偏斜时的测绳牵引线。

2、首先假定该孔钻进方向垂直向下，即该孔方位准确不存在偏斜，则钻孔中心线为ED(理论铅直线)；如钻孔出现偏斜，当测绳被重锤牵引随护壁套管下滑时，则形成与理论铅直钻孔中心线构成一定夹角的EC(假定钻孔偏斜的测绳牵引线)，即测绳通过孔口的位置随之改变。

3、理论铅直钻孔中心线与假定钻孔偏斜后的测绳牵引线之间形成一个正三角形ΔEDC。

4、连接孔口中心与偏斜后测绳通过孔口的位置即为孔口偏差，偏斜后测绳通过孔口的位置与中心轴线之间的距离即为孔口偏距，即AB。

5、利用相似三角形原理，计算出孔底偏差DC，孔深为已知值，从而计算钻孔偏斜率。

测斜方法及步骤：

1、将重锤式测斜仪与护壁套管1连接，确保丝扣表面干净整洁，保证连接牢固可靠不得晃动；

2、测斜仪固定后将重锤悬停于孔口中心，由调平螺母4调节测斜仪的垂直度(使其竖直向下垂直于地平面)，确保重锤中心与孔口中心保持一致；

3、将万能量角器或十字架作为参照物放置于孔口，以十字架O点为原点，X、Y轴方向为理论坐标系，测量孔口测绳在X轴和Y轴方向的距离，得出以X1、Y1作为孔口中心的坐标原点A；十字架X、Y轴的放置方向必须与规定方向一致，并确保X与Y轴方向必须垂直其夹角为90°；(如图8所示)

4、重锤3牵引测绳8下放至预测孔深后，如钻孔出现偏斜则测绳通过孔口中心的位置将随之改变，以万能量角器或十字架为参照物测量测绳在孔口的X与Y轴距离，即X2与Y2为钻孔出现偏斜后的空间坐标点B。

5、将钻孔出现偏斜后的(X2，Y2)与孔口中心原点(X1，Y1)相比较，计算得出相应X与Y轴的偏距，即ΔX＝X2-X1、ΔY＝Y2-Y1，由此计算孔口综合偏距a，根据“重锤式”测斜原理，从而计算钻孔偏斜率及孔底偏距(如图9所示)。

Claims (7)

1.一种重锤式测斜仪，包括测斜仪底座(2)和重锤(3)，其特征是测斜仪底座(2)下端连接护壁套管(1)，测斜仪底座(2)上端安装平衡支架(5)，平衡支架(5)上端安装对中圆盘(7)，在对中圆盘(7)中心开有中心孔(6)，中心孔(6)有测绳(8)穿过，测绳(8)一端缠绕在卷扬机(9)上，另一端系在重锤(3)的顶端中心，重锤(3)位于测斜仪内。

2.根据权利要求1所述重锤式测斜仪，其特征是对中圆盘(7)的直径为130-150mm，厚度为8-10mm，对中圆盘(7)的直径与护壁套管(1)及测斜仪底座(2)的外径一致。

3.根据权利要求1所述重锤式测斜仪，其特征是测绳(8)为直径1-2mm的细小钢绳。

4.根据权利要求1所述重锤式测斜仪，其特征是平衡支架(5)由六根长短相等的圆钢组成，分为三组，每组分上下两部分，由调平螺母(4)将上下两部分连接，调平螺母(4)两端设有丝扣(10)。

5.根据权利要求1所述重锤式测斜仪，其特征是重锤(3)为对称中空式模块铸件，顶端设4个对称的透气孔(11)，透气孔直径15-25mm。

6.根据权利要求1所述重锤式测斜仪，其特征是重锤(3)的长度为150-170mm，重锤内径70-80mm，重锤壁厚20-25mm。

7.根据权利要求1所述重锤式测斜仪，其特征是测斜仪底座(2)的下端内腔设有内丝口(12)，护壁套管(1)上端外壁设有外丝口(13)，内丝口(12)与外丝口(13)相匹配。

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