一种便携式静力触探试验成套设备的制作方法

本发明涉及一种便携式静力触探试验成套设备，属于岩土工程勘察设备技术领域。

背景技术：

静力触探试验作为一种重要的原位测试手段，是获得土性参数较准确的方法之一，多年来受到岩土工程界的广泛重视，它具有速度快、数据连续、再现性好、操作省力等优点。该技术是通过将带有探头的锥杆匀速贯入土中，用传感器量测探头上的比贯入阻力p_s阻力（或锥尖阻力q_c、侧壁摩阻力f_s）、超孔隙水压力△u等参数。利用测试结果，可以进行土层划分、辨别土性、确定土的物理力学性质及确定地基土的承载力等，具有较高的精度。

目前静力触探技术在国内应用较为广泛，尤其在江苏及其周边地区，有履带式、车载式、分体式及适用于海洋勘探的平台式等种类，能够满足了一般的场地要求。但是，架空输电线路等类型工程具有勘察深度浅、孔位相距远等特点，现有的大吨位液压静探机，因设备笨重、贯入阻力大，在类似工程中应用时效率低下，需要的人工劳动强度高，大大限制了静力触探测试的功能，甚至有些特殊场地无法进入现场进行勘察工作。即使是目前市场上较轻便的CLD-3型手摇链式静探设备，其主机重量也达60kg，至少需要4个人才能完成测试，且由于链条有伸缩会产生反弹，安全性能差，全人工操作，劳动强度高。

鉴于输电线路等类型工程的特殊性、当前劳动力成本的提升和市场竞争的白热化，要求勘察设备向轻量化、便携式方向发展，节省成本、提高效率、增强市场竞争力，为弥补勘察领域这一空白具有深远意义。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种便携式静力触探试验成套设备，在保证测试精确度的同时，实现整套设备的轻量化和自动化，提高工作效率和安全性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种便携式静力触探试验成套设备，其特征在于：包括动力系统、操作系统和贯入系统；

所述动力系统包括汽油机和油泵；

所述操作系统包括油箱，所述油箱上部设置有调压阀，调压阀上设置有第一手动换向阀；

所述贯入系统包括双油缸、自动卡瓦装置和探杆；双油缸竖直连接设置在贯入底盘上，双油缸顶部两个活塞杆通过连接梁连接，连接梁中心设置自动卡瓦装置，所述探杆竖直固定在连接梁上并通过自动卡瓦装置向下触探贯入，所述探杆底端设置有微型探头；

油箱出油口与油泵进油口通过管道连通，油泵出油口与调压阀进油口通过管道连通，调压阀出油口与双油缸进油口通过管道连通。

所述的便携式静力触探试验成套设备，其特征在于：所述双油缸进油口处设置有手动换向阀，并通过快速接头与调压阀出油口相连通。

所述的便携式静力触探试验成套设备，其特征在于：还包括压力表，所述调压阀出油口处设置有压力表。

所述的便携式静力触探试验成套设备，其特征在于：所述动力系统和操作系统设置在同一平台上，所述油箱和汽油机底部固定在同一底座上。

作为优选方案，所述底座装设有便于移动或携带的滑轮、把手和背带。

作为优选方案，所述探杆的材质为45MnMoB合金，外径为25mm、内径为14mm，单节长为0.5m。

作为优选方案，所述微型探头的顶角为60°，底面积为5cm²。

所述探杆直径小于所述微型探头的锥底直径。

作为优选方案，油箱出油口与油泵进油口、油泵出油口与调压阀进油口、调压阀出油口与双油缸进油口分别通过高压软管连接。

作为优选方案，所述的便携式静力触探试验成套设备，其特征在于：所述油箱的两侧还设置有油箱提手。

所述的便携式静力触探试验成套设备，其特征在于：所述转动轴设置在光伏电池片的中心位置。

有益效果：本发明提供的一种便携式静力触探试验成套设备，实现了整机轻量化，搬动方便，操作容易等特点，以超小型液压操控系统代替了人力，双液压双油缸贯入起拔，保证了静探作业的稳定性、匀速性，并大大减轻了劳动强度，提高了自动化程度和工作效率。具有以下优点：（1）通过将小功率汽油机替换传统大功率柴油机，减小了动力系统的尺寸和重量。（2）使用轻型、高强45MnMoB合金材料作为探杆材质，缩小探杆的直径和节长。（3）将双油缸也进行了缩小尺寸设计，减小了贯入系统的尺寸和重量。（4）将动力系统和操作系统整合在一个平台上，增加了携带的便利性。（5）上述通过对整套设备的轻量化和便携式设计，大幅减轻了静力触探试验的劳动强度。（6）自动卡瓦装置替代传统插板式卡瓦装置，实现了贯入和起拔时抱杆的自动化，提高了工作效率。（7）轻量化和便携式设计后的静力触探试验设备，可实现2~3人携带和现场作业，缩短了设备搬迁时间，节省了人力成本，进一步提高了工作效率。（8）自动卡瓦装置降低了人为操作时存在的安全隐患，设备各边缘、角点均进行了圆弧过渡处理，降低了人工搬运及操作过程中碰撞受伤的风险。（9）在减小贯入动力的前提下，通过减小探头和探杆尺寸，保证了贯入深度，能够满足一般输电线路工程的勘察深度要求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中贯入系统的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明中动力系统与操作系统总成的结构示意图；

图5为图4的左视图；

图中：微型探头1、探杆2、双油缸3、自动卡瓦装置4、手动换向阀5、快速接头6、高压软管7、油箱11、调压阀10、第一手动换向阀9、压力表8、油箱提手12；汽油机13、油泵14、贯入底盘15、活塞杆16、连接梁17、底座18。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种便携式静力触探试验成套设备，包括动力系统、操作系统和贯入系统；

所述动力系统包括汽油机13和油泵14；

所述操作系统包括油箱11，所述油箱11上部设置有调压阀10，调压阀10上设置有第一手动换向阀9，所述调压阀10出油口处设置有压力表8。

所述贯入系统包括双油缸3、自动卡瓦装置4和探杆2；双油缸3竖直连接设置在贯入底盘15上，双油缸3顶部两个活塞杆16通过连接梁17连接，连接梁17中心设置自动卡瓦装置4，所述探杆2竖直固定在连接梁上并通过自动卡瓦装置4向下触探贯入，所述探杆2底端设置有微型探头1；

油箱出油口与油泵进油口、油泵出油口与调压阀进油口、调压阀出油口与双油缸进油口分别通过高压软管7连接。

作为优选方案，所述双油缸3侧面设置有手动换向阀5和快速接头6；所述双油缸3进油口处设置有手动换向阀5，并通过快速接头6与调压阀出油口相连通。

所述动力系统和操作系统设置在同一平台上，所述油箱11和所述汽油机13均固定在同一底座18上，所述底座18装设有便于移动或携带的滑轮、把手和背带。

作为优选方案，所述油箱11的两侧还设置有油箱提手12。

所述探杆2进行了轻量化设计后的外径为25mm、内径为14mm，单节长为0.5m，材质为45MnMoB合金材料。

所述微型探头1的顶角为60°，底面积为5cm²。

所述探杆2直径小于所述微型探头1的锥底直径。

实际应用中，所述汽油机13的功率可根据对贯入力大小的需求进行选装。

图2、图3是本发明中贯入系统的前视及侧视图，在贯入及起拔时，探杆2通过自动卡瓦装置4与双油缸3顶部连接梁固定在一起，手动换向阀5共有A、B、C三个档位。

图4、图5是本发明中动力系统与操作系统总成的前视及侧视图，汽油机13和油箱11固定在同一底座18上，并通过快速接头6和高压软管7连接。

本发明的工作过程如下：

1.试验前准备：了解现场条件，估计地层性质，按勘察要求，确定下锚数量；清除有碍于触探的杂物，将液压动力安放在距触探点5 m内的平坦地方；检查工具是否平整，油箱油液是否加到需要位置；连接进出油管，将油箱出油口与油泵进油口，油泵出油口与阀进油口分别用二根高压软管连接保证密封好并检查其是否接牢，若未接牢可能导致油泵憋爆；在新机始用时须将屏蔽电缆贯串在探杆中，穿过时自由松动，电缆前端通过密封装置与探头连接，须保证密封防水性能；电缆尾端用万用表检查探头桥路是否正确，然后连接上测量仪表，并开启仪表，校对至正常状态。

2.下锚与安机：在液压动力油箱操纵台上的组合阀快速接口处，引二根高压软管与下锚器顶上的两快速接头连接根据孔位要求和贯入缸压梁的距离，择定锚点，将下锚器套在地锚头上；两个人握住各自下锚加长杆，使下锚进行顺时针旋转下锚；下好地锚后，将贯入部件抬入场地对准触探孔位，在支承脚下垫厚横木，将横担套入地锚中并压机座梁上，旋入锚头螺母。调整支承脚使主机架垂直于地面，再旋紧锚头螺母，固定好主机架。

3.贯入及起拔：将5 m高压软管与贯入系统主机连接，并保证密封完好；检查各操纵阀，须处于空档，然后发动汽油机13；先将双油缸上手动换向阀5手柄处于C位置，然后把油箱上第一手动换向阀9也扳到C点位置，调节系统油压至8-9 MPa，再扳动油箱上第一手动换向阀9使活塞杆慢速上升至上止点，然后再下降；将已与探头、电缆连接好的探杆，依次穿过双油缸的卡杆体，在探头没到地面前处于悬空时夹紧卡杆体；把测量仪表放置在平衡处，接上电缆，按仪表说明书装好其所有附件并进行校调，视正常即可正式进行触探贯入；扳双油缸上的手动换向阀5手柄至C档位，等一次贯入完毕后松开自动卡瓦装置4，把双油缸升起，夹紧自动卡瓦装置4再贯入，如此反复；在贯入时若发现地锚有抬起现象，应及时予旋紧，否则会造成探杆2在贯入中产生倾斜从而断杆，若抬起现象严重应及时终止触探；当贯入要求深度后，应及时起拔探杆，耽搁时间过长，会造成土体抱紧力倍增，拔杆困难，甚至出现埋杆事故；在初期起拔力较大时可将手柄位置处于慢速起拔即A档位，当起拔力减小时可选用B档位；探杆全部起拔完毕后，应连同探头及时清洗，并上油，为下次触探做好准备，活塞杆应位于下止点；卸掉系统压力，将双油缸上的手动换向阀5手柄位于空档B处。

4.起锚：卸掉地锚锚头上的地锚螺母，取下横担，拨下高压软管抬去贯入主机；按下锚方法，逆时针旋转起锚；地锚全部启出后，整个触探工作完毕。

本发明实现了整机轻量化，搬动方便，操作容易等特点，以超小型液压操控系统代替了人力，双液压双油缸贯入起拔，保证了静探作业的稳定性、匀速性，并大大减轻了劳动强度，提高了自动化程度和工作效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。