一种用于软土复合地层的伞形阶梯式多点位移计锚头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多点位移计锚头，更具体涉及一种用于软土复合地层的伞形阶梯式多点位移计锚头。
【背景技术】
[0002]近年来，随着经济的快速发展，我国沿海软土地区出现了许多特大城市，如上海、广州、深圳、天津等，这些城市在发展的过程中，均会聚焦城市的再发展，会大力推进交通基础设施项目与新型城镇化项目的建设，因而又会迎来我国特大城市工程建设的“黄金季”。但这些处于沿海软土地区的特大城市，其在工程建设过程中，均面临许多与内陆特大城市不同的工程问题，如土体含水量大、压缩性高、承载力低等，因而其在工程建设过程中，将不可避免地导致土体产生较大的变形，会危及周边的建筑群、地下管道以及已运行的地铁、高铁等生命线工程。因此，为确保这些重要建(构)筑物的安全建设，工程技术人员必须全过程实时掌握土体的变形情况，并及时将现场监测获得的土体变形信息进行反馈以指导工程的安全施工。目前在单一软土地区较常用的土体位移计锚头有爪钩式点接触锚固、水膨胀压缩木锚固以及注浆或锚固剂锚固，但这些土体位移计锚头都是单点位移计锚头，而相比这些传统的单点土体位移计锚头，目前有关软土地区的多点位移计锚头有气胀式、叶片式、刀片式等，这些用于软土地区的多点位移计锚头具有较好的锚固效果，不会造成锚固土体周边土体结构的破坏，使土体塌陷，获得不准确的量测数据。但是这些多点位移计锚头在应用过程中，如果碰到“上软下硬”或“软硬交替”的软土复合地层时，其锚爪入土的深度与锚固的效果将会受到一定程度的限制。因此，相比上述用于单一软土地层的单点土体位移计锚头以及多点位移计锚头，有关软土复合地层的多点位移计锚头能获得更好的锚固效果，具有土层适用性强、施工方便、成本低、性能可靠、通用性好、量测结果稳定可靠等优点。
[0003]中国专利CN 103835277 A —种用于软土地层的气胀式多点位移计锚头，该锚头包括多个气胀式锚固头、一个中空中心管及与气胀式锚固头数量等同的高压充气管，气胀式锚固头内设有气囊，气胀式锚固头的外面设有三角形锚爪，每个气胀式锚固头的上下两端分别设有上连接套管与下连接套管，中空中心管依次贯穿每个气胀式锚固头，并分别与每个气胀式锚固头上的上连接套管及下连接套管连接，高压充气管的一端与地面高压充气装置连接，另一端穿透中空中心管分别深入每个气胀式锚固头内的气囊内部，但上述气胀式锚头用于粉细砂层、砂卵石地层等组合而成的软土复合地层时对气囊的安全性要求更高，使其使用受到一定程度的限制。
[0004]专利CN 102953365 B用于软土地层的多层叶片式多点位移计锚头和中国专利CN102953364 B用于软土地层的多层刀片式多点位移计锚头，这两个多层多点位移计锚头都包括安置于待测土体的钻孔内的若干测点锚固头单元，各测点锚固头单元依次垂直放置且相互之间首末皆通过套管连接，每个测点锚固头单元固定钻孔纵向的一个测点，且每个测点锚固头单元均包括主锚固头和锚头保护罩，主锚固头和锚头保护罩之间是螺纹连接，但其不同的是中国专利CN 102953365 B用于软土地层的多层叶片式多点位移计锚头主要是利用三只弹簧同步带动三片叶片式锚爪完成锚固，而中国专利CN 102953364 B用于软土地层的多层刀片式多点位移计锚头主要是利用三只弹簧同步带动三片刀片式锚爪完成锚固。以上专利适用于单纯的软土地层，如果面对饱和含水软土、粉细砂层、砂卵石地层等组合的非单纯的软土复合地层时，上述多点位移计锚头切入土体的效果将会在一定程度上受到限制。
[0005]中国专利CN 103015389 B用于富水软弱地层的多层伸缩式多点位移计锚头，纵向相继共有若干个孔内测点锚固头单元。钻孔内测点锚固头单元设计为面接触式，每个测点锚固头单元均包括主锚固头和锚头保护罩，所述主锚固头和锚头保护罩之间通过定位孔连接。主锚固头包括铟钢丝及定滑轮装置、外力转化装置和锚爪执行机构，铟钢丝及定滑轮装置接受外力并通过外力转化装置的转化和驱动，使得锚爪执行机构实现收缩动作，所述外力转化装置包括一个拉伸弹簧装置和若干异形弹簧，所述锚爪执行机构为若干三角形刀片式锚爪，所述异形弹簧数量和锚爪数量一致，该三角形刀片式锚爪能较好地切入富水软弱地层，但面对粉细砂层、砂卵石地层等组合的非单纯的软土复合地层时，三角形刀片式锚爪入土的深度会受到一定程度的限制。
[0006]中国专利CN 2078375U岩土钻孔多点位移计，主要自锚头、外伸型或凸起状弹簧片和测尺组成，锚头是由中间口径较大，两端口径小的三段开缝的异径管固定连接。该专利适用于松软岩层、煤体及土层测量，但是不适用于软土复合地层，易导致锚固体周边土体的结构破坏，影响锚固效果。
【发明内容】
[0007]为了克服已有多点位移计锚头的锚固效果较差、抗滑能力较弱、土层适应性较差、成本较高、量测结果可靠性较差的不足，本发明提供了一种锚固效果好、抗滑能力强、土层适应性广、成本低、量测结果稳定可靠的用于软土复合地层的伞形阶梯式多点位移计锚头。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0009]一种用于软土复合地层的伞形阶梯式多点位移计锚头，所述伞形阶梯式多点位移计锚头包括主锚固头、上连接套管、下连接套管、伞形锚固系统、异形多层组合式弹簧系统、主铟钢丝和钻孔；在钻孔内，所述主锚固头的上端通过第一紧固锁卡与上连接套管连接，所述主锚固头的下端通过第二紧固锁卡与下连接套管连接；主铟钢丝通过异形多层组合式弹簧系统与伞形锚固系统连接；
[0010]所述伞形锚固系统包括至少三个活动式锚固臂，所述活动式锚固臂的上端均铰接在双向活动锚臂铰支座上，至少三个活动式锚固臂呈等圆弧间隔布置，所述双向活动锚臂铰支座与上连接定位受力架铰接连接；各个活动式锚固臂外壁上自上而下依次设有至少两个阶梯伸缩式锚爪，阶梯伸缩式锚爪的长度自上而下依次变小，各个活动式锚固臂的内壁之间设置所述异形多层组合式弹簧系统。
[0011]进一步，所述阶梯伸缩式锚爪包括主伸缩锚针和副伸缩锚针，所述主伸缩锚针固定在所述活动式锚固臂外壁，所述主伸缩锚针上套装副伸缩锚针弹簧，所述副伸缩锚针弹簧的上端连接所述副伸缩锚针。
[0012]再进一步，所述阶梯伸缩式锚爪与所述活动式锚固臂呈90°夹角。
[0013]更进一步，所述伞形锚固系统包括四个活动式锚固臂，即第一活动式锚固臂、第二活动式锚固臂、第三活动式锚固臂和第四活动式锚固臂，所述第一活动式锚固臂的外壁设有第一活动式锚固臂第一阶梯伸缩式锚爪、第一活动式锚固臂第二阶梯伸缩式锚爪、第一活动式锚固臂第三阶梯伸缩式锚爪、第一活动式锚固臂第四阶梯伸缩式锚爪，所述第二活动式锚固臂的外壁设有第二活动式锚固臂第一阶梯伸缩式锚爪、第二活动式锚固臂第二阶梯伸缩式锚爪、第二活动式锚固臂第三阶梯伸缩式锚爪和第二活动式锚固臂第四阶梯伸缩式锚爪，所述第三活动式锚固臂的外壁设有第三活动式锚固臂第一阶梯伸缩式锚爪、第三活动式锚固臂第二阶梯伸缩式锚爪、第三活动式锚固臂第三阶梯伸缩式锚爪、第三活动式锚固臂第四阶梯伸缩式锚爪，所述第四活动式锚固臂的外壁设有第四活动式锚固臂第一阶梯伸缩式锚爪、第四活动式锚固臂第二阶梯伸缩式锚爪、第四活动式锚固臂第三阶梯伸缩式锚爪和第四活动式锚固臂第四阶梯伸缩式锚爪。
[0014]与第一活动式锚固臂、第二活动式锚固臂、第三活动式锚固臂、第四活动式锚固臂分别连接的各第一阶梯伸缩式锚爪、第二阶梯伸缩式锚爪、第三阶梯伸缩式锚爪、第四阶梯伸缩式锚爪内设的主伸缩锚针的长度布设比例为:5:3:2:1，第一阶梯伸缩式锚爪、第二阶梯伸缩式锚爪、第三阶梯伸缩式锚爪、第四阶梯伸缩式锚爪内设的副伸缩锚针的长度相等。
[0015]副铟钢丝一端利用