可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环及安装方法与流程

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环，是一种在孔洞内安装测压管、测斜管、锚杆等管状仪器的安装定位装置。本发明还涉及这种定位环的安装方法。

本申请受国家自然科学基金项目（51379131）、国家自然科学基金项目（51579152）、国家自然科学基金项目（41401016）以及江苏省自然科学基金项目（BK20140998）的资助。

背景技术：

岩土工程领域经常会遇到钻孔安装埋设仪器的问题，例如：加固较为破碎的岩石坡面，需要钻孔埋设锚杆；测量坝基扬压力需要钻孔安装测压管；测量边坡、地基的稳定性，需要钻孔安装测斜管等（以下为表述方便起见，将类似以上的仪器统称为管状仪器）。这些管状仪器的安装埋设都有一个共同的特点，就是需要将仪器固定在孔的中心位置附近。

为了保证测斜管、锚杆等管状仪器能在安装结束后保持在孔的中心附近位置，传统的做法为：在施工现场预制混凝土垫块，即利用木条格栅做模板统一浇筑一批混凝土小块，并在每个小混凝土块中人工放置铅丝，以方便后期绑扎在仪器上，待混凝土垫块满足龄期要求后，即可在管状仪器安装时将混凝土垫块绑扎在仪器外壁上，并小心送入预先钻好的孔内，从而实现测斜管、锚杆等管状仪器在安装完毕后基本处于孔中心附近位置的目的。然而在实际工程中，由于钻孔区域内物质密度不一致（比如土体中夹杂着大块石头、岩石出现裂隙等），常常导致钻头方向发生微小偏移（向密度较低的地方偏移），从而造成孔壁出现台阶，孔的垂直度发生变化，孔壁不光滑等不利于仪器安装的情况。这时按照传统的安装方式进行安装时，往往会在孔壁内台阶处发生卡孔的情况，即绑扎在仪器上的混凝土块会卡在孔壁的台阶处；或者在孔的垂直度发生变化的位置发生卡住仪器的情况。出现这类情况时，要么就将仪器取出，用钻机对孔进行修复处理；要么就用蛮力硬将仪器塞进去（而这样做往往会导致混凝土垫块脱落或者损坏，这样就破坏了混凝土垫块的作用），当孔洞与垂直方向有一定倾角时，该类情况很容易发生。

近年来国家、行业规范对施工质量的要求不断提高，对仪器安装精度的控制越来越严，对仪器在孔洞内安装位置的精确性提出了更高的要求，工程界迫切需要一种操作简便，适用性广，成本低廉的定位装置。

技术实现要素：

为了克服现有的定位装置不足，本发明提供一种可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环，从而实现在具备精确定位的基本功能前提下，一种型号的定位环适应多种钻孔内径和仪器外径的目的，该定位环可以有效的降低工程的施工难度和采购成本，有效杜绝了工程施工的浪费。本发明还将提供这种定位环的安装方法。

本发明能够克服传统仪器安装方式中，仪器较难定位在孔的中心处、仪器上安装辅助定位装置后仪器较难安装等的弊端。该定位环基本解决了管状仪器在孔洞内定位的问题，且操作简便、适用范围广、利用率高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环，其特征在于：所述定位环由上、下两个加厚环组成，在该两个加厚环之间设有若干个向外侧弯曲的弹簧片、若干个长调节螺栓和固定螺母；每个加厚环上均设有若干个径向的安装螺杆。

通过长调节螺栓和固定螺母，可以实现对向外侧弯曲的弹簧片的拉伸和压缩，拉伸时弹簧片向外侧弯曲的幅度减少，相当于外径缩小；压缩时弹簧片向外侧弯曲的幅度加大，相当于外径扩大；达到了在一定范围内自由改变定位环外径的目的，从而使其具备了在一定范围内适应各种孔径的功能；

通过调节安装螺杆起到调节加厚环内径和将定位环固定于管状仪器表面的作用。即通过改变安装螺杆伸入加厚环内的长度，起到改变加厚环内径和安装固定内部管状仪器的目的。

换言之，本发明的方案是：一种可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环，该环上下为两个工程塑料材质的加厚环（图中4号部件）（为了便于精确的描述，在以下表述中将使用下列方向的说法：1、将加厚环面向加厚环圆心方向的一侧定义为加厚环的内侧面N，反之，定义为加厚环的外侧面M；2、将两个加厚环两两相对的面定义为加厚环的下侧面B，反之，定义为加厚环的上侧面A。以上定义均在附图上有说明）；在该加厚环外侧面M上垂直于外侧面开有4个螺纹孔，孔内安装有工程塑料材质的安装螺杆（图中2号部件）；在该加厚环的上侧面上开有3个螺纹孔，安装有金属材质的长调节螺栓（图中3号部件）和固定螺母；在该加厚环垂直方向安装有4根加厚的镀锌半圆形弹簧片（图中1号部件）；即，所述的定位环由上下两个加厚环、安装螺杆、长调节螺栓、固定螺母和弹簧片组成。

更优化和更具体地说，本发明的定位环结构是：

（1）所述加厚环由工程塑料加工而成，其垂直厚度为1~3公分，径向厚度为0.5~2公分，根据加厚环的内径可分为30mm、50mm和80mm等不同规格的定位环。

（2）加厚环外侧面垂直于外侧面方面开有4个对称的5mm直径左右的螺纹孔，孔内安装有配套的工程塑料材质的安装螺杆（螺杆的长度比（加厚环的半径+加厚环的径向厚度）多2公分），该安装螺杆起到调节加厚环内径和将定位环固定于管状仪器表面的作用，即通过改变安装螺杆伸出加厚环内侧面的长度，起到改变加厚环内径和固定于内部管状仪器的目的。

（3）加厚环下侧面安装有4根加厚的镀锌半圆形弹簧片，该弹簧片采用胶水或者直接熔接的方式固定在加厚环上的，长度为20~30公分不等（不同的加厚环内径对应不同的弹簧片长度），该弹簧片由扁钢带加工而成，镀锌后弹簧片的厚度为2~3mm，宽度为2~4cm。弹簧片表面光滑，其半圆形弧面朝外，可以实现定位环与孔壁的弧形接触，这样即便孔壁不光滑，有台阶出现，依然可以顺畅的将安装有定位环的管状仪器推入到孔内。该弹簧片也可以采用弹簧钢或不锈钢等材质的弹簧片。

（4）加厚环上侧面垂直于上侧面方向开有3个5mm直径左右的螺纹孔，孔内安装有配套的金属材质的长调节螺栓（螺栓的长度比整个定位环的长度略长一点，并配有一个固定螺母），通过拧紧或放松调节螺栓，可以带动加厚环压缩和拉伸弹簧片，实现改变定位环外径的功能，从而达到定位环在一定范围内适应各种钻孔直径的目的。

换而言之，本发明一种可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环，通过加厚环径向的安装螺杆，达到自由改变定位环内径和固定管状仪器的功能，实现在一定范围内适应各种直径的管状仪器的目的；通过加厚环上下方向的长调节螺栓和固定螺母，达到压缩和拉伸半圆形弹簧片的功能，实现在一定范围内适应各种直径的安装孔的目的；半圆形的镀锌钢制弹簧片弧形方向对着外面，由于弹簧片表面光滑，定位环与孔壁为点面接触，即使孔壁不光滑，有台阶，也不会卡到定位环，定位环可以很顺畅的在孔内滑动。通过以上的各个部件，达到了在一定范围内适应各种直径的管状仪器和各种钻孔直径的功能，使得该定位环具有很强的工程适应性，能有效减低工程的采购成本，避免工程浪费。

配合该定位环的安装方法，其特征在于，步骤如下：

（1）确定即将安装的钻孔直径；

（2）将定位环套到管状仪器需要安装的位置，拧紧加厚环外侧面的安装螺杆，将定位环固定到仪器上，在安装螺杆与加厚环接触的部位涂抹专用的工程塑料胶水；

（3）根据定位环现在的外径与钻孔直径的关系，通过加厚环上侧面的调节螺栓拉升或者压缩弹簧片来改变定位环的外径，最终将定位环的外径调节到略小于钻孔直径的程度即可；

（4）用钢锯将加厚环外侧面多余的安装螺杆锯掉，以防止定位环卡住孔壁；

（5）重复以上步骤，直至将所有定位环安装完毕。

本发明针对传统的管状仪器定位方式的不足，发明了一种可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环，具有以下特点：

（1）通过外侧面的安装螺杆，实现了在一定范围内适应各种直径的管状仪器的功能，并利用安装螺杆能牢固的将定位环固定在管状仪器任何我们希望固定的位置；

（2）通过加厚环上侧面的调节螺栓和固定螺母，实现了对半圆形弹簧片的拉伸和压缩，达到了在一定范围内自由改变定位环外径的目的，从而使其具备了在一定范围内适应各种孔径的功能；

（3）半圆形弹簧片，可以有效的改善定位环与孔壁的接触状态，使得定位环具备在不光滑的孔壁上顺畅滑动的能力。

本发明具有以下效果：本发明设计合理、工艺简单、易于加工、主要配件价格低廉，从而使得本定位环具备较高的成本优势，本定位环在具备精确定位的基本功能下，可以在一定范围内自由改变定位环的内径和外径，从而使其具备施工简单、安装方便、适用性强、易于推广等特点，能有效的降低施工单位的施工难度和采购成本，该定位环特殊的外观形态可以使其顺畅的在各种复杂的孔壁情况下自由滑动。

附图说明

图1是本发明定位环的俯视图；

图2是本发明定位环的立面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明方法作进一步详细说明。此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，可在一定范围内自由调节内径和外径的定位环及其安装方法。参照图1、图2：定位环由上、下两个加厚环4组成，在该两个加厚环4之间设有若干个向外侧弯曲的半圆形镀锌弹簧片1；三个长调节螺栓3和固定螺母；每个加厚环上均设有四个径向的安装螺杆2。将加厚环面向加厚环4圆心方向的一侧定义为加厚环的内侧面N，反之，定义为加厚环的外侧面M；将两个加厚环两两相对的面定义为加厚环的下侧面B，反之，定义为加厚环的上侧面A。

（1）定位环安装前，先要测量即将安装的孔的直径，并做好记录。

（2）将加厚环外侧面的安装螺杆向外拧出，以保证有足够的空间可以使得定位环套到管状仪器上，套入仪器上后，将定位环移动到仪器需要定位的位置（一般沿仪器方向每隔2~3米，需要安装一个定位环）。到达安装位置后，用螺栓刀均匀的将4根安装螺杆向内拧入，当4根安装螺杆均接触到管状仪器表面后，用钢尺测量4根安装螺杆从加厚环内侧面中伸出的长度，要保证4根安装螺杆伸出的长度一致，当不一致时要对4根安装螺杆进行微调。当4根安装螺杆从加厚环内侧面中伸出的长度调节到一致后，用力拧紧螺杆（建议对称方向上两根安装螺杆同时拧紧，这样可有效的降低拧紧螺杆时将对向方向的安装螺杆顶出的风险）。将工程塑料专用粘合胶水涂抹在安装螺杆与加厚环的结合处。

（3）测量固定好的定位环外径，与第（1）步中所测量的直径做对比，如果定位环的外径比孔的直径小，则均匀的拧紧三根调节螺栓，使得两个加厚环逐渐的相互靠近，这时两个加厚环将不断挤压半圆形镀锌弹簧片，使得弹簧片的弧度不断的增加（使得弹簧片不断的向外突出），这样就实现了增大定位环外径的目的。如果定位环的外径比孔的直径大，则要均匀的拧松三根螺栓，使得两个加厚环逐渐的相互远离，于是加厚环将不断拉伸弹簧片，使得弹簧片的弧度不断的减少（使得弹簧片突出的部分逐渐的拉平），这样就实现了减少定位环外径的目的。

（4）当定位环的直径略小于步骤（1）中测量的直径时，停止拧紧螺栓，并用钢尺测量两个加厚环之间的螺栓长度是否一致，如果不一致，要进行微调，以保证四根弹簧片所压缩的量一致。将固定螺母拧紧，实现锁止三根螺栓的目的。

（5）用钢锯将步骤（2）中的安装螺杆伸出加厚环外侧面的部分锯掉，以防止定位环在孔内滑动的时候卡到孔壁。

（6）重复以上步骤，直至将所有定位环都安装在管状仪器上。