一种夯土墙夯筑过程中取样装置的制作方法

1.本发明涉及夯土墙夯筑技术领域，特别是一种夯土墙夯筑过程中取样装置。


背景技术：

2.现代夯土墙技术日新月异，经改良后的夯土墙，其强度较传统夯土墙大幅增加，其中对脚手架、模板工艺等的改进，不仅避免了夯土墙表面出现不良情形，而且增加了模板的稳定性与安全性。现代夯土墙夯筑步骤大概分为：先准备材料，然后墙体建设，墙体建造采用逐层夯造，具体的为支设模板、倒土、夯筑往复循环直至到达预设高度。在此过程中，对每层夯土层夯筑完成后，需要在该层上进行随机环刀取样，进行无侧限抗压强度试验、测湿密度与干密度。
3.现有的环刀取样一般使用的是传统的圆环筒体式的环刀，将其捶打如夯土层，然后再将环刀周围土质刨除，最后再取出环刀及其内的样品。由于，夯筑后得到的每层夯土的厚度为16-20cm，所以无侧限抗压试件取样时高度取15cm最为理想，但考虑到预制墙体厚度处于30cm-60cm居多，在环刀进入时的锥击力足以使刚夯筑的、较薄的墙体出现内部裂缝，尤其是墙的边角处，影响使用寿命，受限于此，现有技术只能采用尽可能小的尺寸的环刀，造成测量偏差；除此外，当需要取出环刀及其内的样品时，这时需要人工使用小铲子对环刀周围土质进行刨除，刨土量过大时会造成墙体损坏，影响下一层夯筑的密实度，刨土量过小，则环刀无法取出完整的样品，影响检测质量。除此外，还值得注意的是，环刀中所取出的土量较少，不利于后续的湿密度、干密度测量，测量效果偏差较大。
4.综上，现有的夯土墙夯筑中环刀取样技术严重滞后，没有针对墙体夯土层取样的专用工具，尤其是厚度较薄的墙体，环刀取样时的反复锤击易造成墙体内部缺陷或者裂缝，环刀取出过程中又需要刨除大量的土才能得到完整的样品，对下一层的夯筑造成质量隐患，整个过程需要人为操作，效率低下，操作繁琐。结合施工现场，夯筑层两侧的模板使得人员活动受限，也会对取样工作造成一定的不便之处。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种夯土墙夯筑过程中取样装置，有效的解决了现代夯土墙夯筑过程中的取样检测时，夯土层样品不方便取出，取样时的锤击会造成墙体内部裂缝，易造成墙体内部隐性破坏，整个过程需要人工操作，试件样品质量得不到保证，过程繁琐，不便操作的问题。
6.其解决的技术方案是，包括竖直的固定筒，固定筒下端外侧固定有环形板，环形板上贯穿有多个竖直的立轴，立轴上端固定有带轮，多个带轮由皮带传动，立轴中部有固定有水平状的挡板，立轴下半部分上固定有螺旋绞龙；固定筒内有能上下滑动的壳体，壳体不能转动；固定筒侧壁上贯穿有多个能转动的转筒，转筒与立轴一一对应，转筒与固定筒侧壁之间安装有扭簧，转筒内有能沿其滑动的销轴，转筒能带动销轴转动，销轴一端伸出转筒且置于固定筒内，销轴处于固定筒内的一端为楔形面，销轴另一端与转筒之间连接有压簧，壳体
侧壁上开设有多个与楔形面配合的卡孔，销轴上楔形面的朝向能够控制壳体向上或者向下移动，转筒置于固定筒外侧的一端上固定有不完全齿轮，立轴上端固定有与不完全齿轮啮合的伞齿轮；所述的壳体下侧有往复丝杠机构，其中丝杠竖直且上端与壳体下侧板转动连接，丝杠能主动转动，丝杠上的螺母能上下移动但不能转动，丝杠下端四周有多个竖直的第一弧形板，丝杠的下端转动连接有空心筒，第一弧形板上端经多个固定杆与空心筒固定在一起，相邻两个第一弧形板之间有第二弧形板，螺母下端固定有连接筒，第二弧形板与连接筒之间经多个连接杆固定在一起；第一弧形板、第二弧形板内侧壁上固定有多个楔形块，楔形块的内侧面下端向外倾斜，多个第一弧形板与多个第二弧形板能组成一个完成的圆环。
7.进一步地，所述的转筒与销轴之间为花键结构配合。
8.进一步地，所述的固定筒为截面为多边形，壳体的外侧壁与固定筒相贴合。
9.进一步地，所述的螺母外侧固定有丝杠两侧固定有与其平行的导杆，导杆上端与壳体下侧板固定，导杆上套装有能沿其滑动的滑套，滑套与螺母固定在一起。
10.进一步地，所述的壳体内固定有横板，固定筒上端外侧固定有平板，横板与平板上均放置配重块。
11.进一步地，其中一个伞齿轮上连接有第一电机，第一电机经固定板固定在固定筒外侧。
12.进一步地，所述的丝杠上端连接有第二电机，第二电机固定在壳体腔内。
13.进一步地，所述的丝杠下端侧有水平状的圆板，圆板置于多个第一弧形板、第二弧形板组成圆环的腔内，圆板外缘与第一弧形板、第二弧形板贴合。
14.本发明结构巧妙，针对现代夯土墙夯造过程中的实际情况，对土质采样方法进行改良，采用分步交替插入的方式在采样区域取样，能够一次性拉拔出足量且可靠的土质样品，免去了反复锤击对墙体造成的质量安全隐患，也免去了人工刨土的步骤，大大提高了采样效率，省工省时省力，实用性强，便于推广。
附图说明
15.图1为本发明主视剖视图。
16.图2为图1中a-a剖视图。
17.图3为图1 中b-b剖视图。
18.图4为本发明中第一弧形板、第二弧形板、连接筒、丝杠、连接杆、固定杆的结构示意图。
19.图5为本发明中螺旋绞龙样式一。
20.图6为本发明中螺旋绞龙样式二。
21.图7为本发明使用状态图。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步详细说明。
23.由图1至图7给出，本发明包括竖直的固定筒1，固定筒1下端外侧固定有环形板2，环形板2上贯穿有多个竖直的立轴3，立轴3上端固定有带轮4，多个带轮4由皮带传动，立轴3
中部有固定有水平状的挡板5，立轴3下半部分上固定有螺旋绞龙6；固定筒1内有能上下滑动的壳体7，壳体7不能转动；固定筒1侧壁上贯穿有多个能转动的转筒8，转筒8与立轴3一一对应，转筒8与固定筒1侧壁之间安装有扭簧，转筒8内有能沿其滑动的销轴9，转筒8能带动销轴9转动，销轴9一端伸出转筒8且置于固定筒1内，销轴9处于固定筒1内的一端为楔形面，销轴9另一端与转筒8之间连接有压簧，壳体7侧壁上开设有多个与楔形面配合的卡孔，销轴9上楔形面的朝向能够控制壳体7向上或者向下移动，转筒8置于固定筒1外侧的一端上固定有不完全齿轮10，立轴3上端固定有与不完全齿轮10啮合的伞齿轮11；所述的壳体7下侧有往复丝杠12机构，其中丝杠12竖直且上端与壳体7下侧板转动连接，丝杠12能主动转动，丝杠12上的螺母13能上下移动但不能转动，丝杠12下端四周有多个竖直的第一弧形板14，丝杠12的下端转动连接有空心筒28，第一弧形板14上端经多个固定杆15与空心筒28固定在一起，相邻两个第一弧形板14之间有第二弧形板16，螺母13下端固定有连接筒17，第二弧形板16与连接筒17之间经多个连接杆18固定在一起；第一弧形板14、第二弧形板16内侧壁上固定有多个楔形块19，楔形块19的内侧面下端向外倾斜，多个第一弧形板14与多个第二弧形板16能组成一个完成的圆环。
24.为了实现转筒8能带动销轴9转动，所述的转筒8与销轴9之间为花键结构配合。
25.为了实现壳体7在固定筒1内只能上下移动不能转动，所述的固定筒1为截面为多边形，壳体7的外侧壁与固定筒1相贴合。
26.为了实现丝杠12上的螺母13能上下移动但不能转动，进而实现多个第一弧形板14与多个第二弧形板16交替向下移动，所述的螺母13外侧固定有丝杠12两侧固定有与其平行的导杆20，导杆20上端与壳体7下侧板固定，导杆20上套装有能沿其滑动的滑套21，滑套21与螺母13固定在一起。
27.为了在使用时立杆下端的螺旋绞龙6能够自主向下进入夯土层，所述的壳体7内固定有横板22，固定筒1上端外侧固定有平板23，横板22与平板23上均放置配重块24。
28.为了实现多个带轮4同时转动，其中一个伞齿轮11上连接有第一电机25，第一电机25经固定板固定在固定筒1外侧。
29.为了实现丝杠12主动转动，所述的丝杠12上端连接有第二电机26，第二电机26固定在壳体7腔内。
30.为了方便将取出的样品从第一弧形板14、第二弧形板16组成的圆环中取出，所述的丝杠12下端侧有水平状的圆板27，圆板27置于多个第一弧形板14、第二弧形板16组成圆环的腔内，圆板27外缘与第一弧形板14、第二弧形板16贴合。
31.如图所示，本装置中的螺旋绞龙6可以是多种样式的，本发明中之列举出其中两种实施例，本案中的螺旋绞龙6是为了实现将整个装置固定在夯土层上端，为第一弧形板14、第二弧形板16交替、逐步向下移动提供支持，省去锤击的麻烦。
32.所述的丝杠12与空心筒28之间安装有轴承，并设置卡簧使两者不脱离。
33.值得注意的是，本装置中的螺旋绞龙6是为了使得立轴3下端牢固的锚入夯土层中，且多个立轴3上的螺旋绞龙6同时转动能使得多个立轴3能将环形板2、固定筒1固定在夯土层上；当转筒8上的扭簧不受力时，此时的销轴9的楔形面是朝着前方或者后方，换言之，此时壳体7在固定筒1中既不能向上移动也不能向下移动，当第一电机25正转时，第一电机25经伞齿轮11带动不完全齿轮10转动90
°
，此时伞齿轮11与不完全齿轮10的无齿部分接触，
伞齿轮11继续转动但是不完全齿轮10不能转动，此时的销轴9的状态如图1所示，当第一电机25反转时，第一电机25经伞齿轮11带动不完全齿轮10反向转动，当伞齿轮11到达不完全齿轮10的无齿部分时，此时的销轴9状态如图7所示。
34.为了方便操作和灵活搬运，所述的多个第一弧形板14与多个第二弧形板16组成的圆环能够在固定筒1内上下自由通过。至此，本装置可以看成两个大部分，第一部分包含固定筒1、环形板2、立轴3、以及其上的部件，第二部分包含壳体7及其下端的往复丝杠12机构、第一弧形板14、第二弧形板16等，其中壳体7是可以从固定筒1中完全抽出的。当然，为了方便操作，可以在壳体7上端安装把手；立轴3下端呈尖锥状；第一弧形板14、第二弧形板16下端均为刀刃结构。
35.本装置中的第一电机25、第二电机26均为伺服电机，启动第一电机25一次，第一电机25带动立轴3转动固定的圈数，且刚好能使挡板5紧贴夯土层上表面，使用前，先启动第一电机25使销轴9处于如图1所示状态，此时双手抱持环形板2，并向上提起，将壳体7由上向下脱离固定筒1，关闭第一电机25，准备工作完成；使用时，将环形板2置于合适位置处，并将配重块24置于平板23上，此时在自身重力及配重块24作用下立轴3下端插入土层，此时启动第一电机25，第一电机25转动带动多个带轮4转动，带轮4转动立轴3转动，立轴3下端的螺旋绞龙6结构转动，多个螺旋绞龙6带动立轴3向土层中钻进，当挡板5到达地面并贴紧夯土面时，第一电机25停止转动；然后将壳体7由上向下置于固定筒1内，当第一弧形板14、第二弧形板16下端接触的土层后，不能继续向下移动，此时启动第二电机26，第二电机26转动带动丝杠12转动，丝杠12转动带动其上的螺母13向下移动，此时的螺母13与壳体7之间的距离再增大，但是由于销轴9的原因，壳体7不能向上移动，造成螺母13下侧的连接筒17经连接杆18带动多个第二弧形板16向下移动率先扎入土层；当螺母13运动到丝杠12下端时螺母13要向壳体7靠近，即螺母13与壳体7之间的距离缩小，，此时由于第二弧形板16内侧有楔形块19，楔形块19使得第二弧形板16不能向上移动，并且壳体7腔内还有众多配重块24，此时第二弧形板16使得螺母13不动，相对的，丝杠12带着壳体7、第一弧形板14向下移动；当螺母13到达丝杠12上端时，又进入下一个循环，直至第一弧形板14与第二弧形板16插入到合适的深度为止，断开第二电机26。至此，夯土层样品置于众多第一弧形板14与第二弧形板16组成的圆环内，此时需要将样品原封不动从夯土层中拉拔取出，具体的：启动第一电机25使其反转，多个伞齿轮11带动多个不完全齿轮10转动使得销轴9处于图7所示状态，同时多个立轴3带着其下端的多个螺旋绞龙6反转，多个立轴3经环形板2带动固定筒1向上移动，此时，固定筒1经销轴9带动壳体7向上移动，壳体7向上移动经往复丝杠12机构带动其下方的众多第一弧形板14、第二弧形板16同时向上移动，第一弧形板14、第二弧形板16内侧的楔形结构使得样品牢牢控制于第一弧形板14与第二弧形板16组成的圆环中，至此，采样完成。
36.当需要做无侧限抗压时，按压第一弧形板14第二弧形板16组成圆环的腔内的圆板27向下按压一小段，然后沿着水平面将样品的下端削平，取一开口向上的圆柱形容器，容器的内直径要与样品直径相仿，将样品置于容器正上方并按压圆板27，圆板27使得整个样品进入到容器内，此时，取出标准环刀进行正常测量采样工作。
37.当然，若多个第一弧形板14、第二弧形板16组成的圆环与标准的环刀内外直径大小一致，则只需将样品底部削平，上部去掉浮土并削平，使得厚度与环刀厚度一致，则可以
直接进行测量工作，如此可以免去上段中所述的容器。
38.众所周知，无侧限抗压试验中，试件的尺寸太小且硬度本身不大时，测得的误差较大，准确度大打折扣，所以，本装置在保证原夯土层样品不受扰动的情况下，尽可能的取出多的样品，并且过程中免去了传统取样中锤击对墙体所带来的不利影响，操作简单，并且容易实现。
39.本发明中结合现代夯土墙的建造需要，针对传统的采样方式的弊端，提出一种新的取样思路：先将夯土层的足量的土样从夯土层中拉拔出来，此时土样与夯土层中的各项数据保持一致，然后将取出的土样进行修形整理，置于合适的容器内，此时再实施各种取样工作。如此，一是可以免除墙体遭受锤击的伤害，二是不需要人力在墙体中刨土，避免了下一层的夯筑密实度，三是能一次性取出足量足额的土质样品，足以保证各项测量工作，四是操作简单，不需要人员在模板之间狭小的空间内繁琐的操作。
40.本发明结构巧妙，针对现代夯土墙夯造过程中的实际情况，对土质采样方法进行改良，采用分步交替插入的方式在采样区域取样，能够一次性拉拔出足量且可靠的土质样品，免去了反复锤击对墙体造成的质量安全隐患，也免去了人工刨土的步骤，大大提高了采样效率，省工省时省力，实用性强，便于推广。