一种灌砂法辅助挖洞装置及挖洞方法与流程

本发明属于现场土工试验技术领域，涉及一种挖洞装置及挖洞方法，尤其涉及一种灌砂法辅助挖洞装置及挖洞方法。

背景技术

公路工程中路基工程是整个工程项目的质量保证，当对路基进行充分压实才能保证路面面层的平整度。因此，路基工程质量的好坏关系到整条公路质量的成败，灌砂法是目前很多公路工程现场测定压实度的主要方法，然而灌砂法需要消耗较多的人力和时间，如何提高灌砂法效率就显得尤为重要。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可提高挖洞取土效率、结构简单、便于携带、加工成本低以及易于在生产和教学中推广应用的灌砂法辅助挖洞装置及挖洞方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种灌砂法辅助挖洞装置，其特征在于：所述灌砂法辅助挖洞装置包括横杆、搅拌器、搅拌器驱动装置、储土箱以及土方运输装置；所述搅拌器驱动装置以及储土箱自上而下依次设置在横杆上；所述储土箱的底部以及侧壁上分别设置有土方入口以及土方出口；所述土方入口通过储土箱的内腔与土方出口相贯通；所述搅拌器沿储土箱的轴向设置在储土箱内部并从储土箱底部的土方入口穿出；所述搅拌器驱动装置与搅拌器相连并驱动搅拌器绕搅拌器的轴向转动；所述土方运输装置置于储土箱侧壁上的土方出口处。

作为优选，本发明所采用的储土箱内部设置隔板，所述隔板将储土箱的内腔分割成土方运输通道；所述土方入口通过土方运输通道与土方出口相贯通。

作为优选，本发明所采用的隔板成对且对称设置储土箱内部；所述土方运输通道呈螺旋状。

作为优选，本发明所采用的隔板的长度是l1；所述储土箱的轴线到储土箱内壁之间的距离是l2；所述l1＜l2。

作为优选，本发明所采用的搅拌器驱动装置包括大电机以及旋转杆；所述大电机设置在横杆上；所述旋转杆贯穿储土箱顶部并与搅拌器相连；所述大电机与旋转杆相连并通过旋转杆驱动搅拌器绕搅拌器的轴向转动。

作为优选，本发明所采用的搅拌器驱动装置还包括设置在旋转杆和搅拌器之间的弹簧。

作为优选，本发明所采用的土方运输装置包括伸缩铁片、从动滑轮、皮带以及主动滑轮；所述主动滑轮通过皮带与从动滑轮相连并通过皮带带动从动滑轮转动；所述伸缩铁片的一端伸向储土箱侧壁上的土方出口，另一端伸向皮带上。

作为优选，本发明所采用的灌砂法辅助挖洞装置还包括设置在土方运输装置末端的铁盘。

一种基于如上所述的灌砂法辅助挖洞装置的灌砂法辅助挖洞方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)按灌砂法辅助挖洞装置安装仪器，使得灌砂法辅助挖洞装置的搅拌器对准路基表面洞口的位置，确保待挖试洞的中心与搅拌器的刀头所处的中心对齐，使得搅拌器的刀头与路基表面的土样顶面接触，并保证弹簧处于压缩状态；

2)启动电机，搅拌器从路基表面开始往路基表面的下部延伸，开始挖洞，待挖试洞中的土料不断从储土箱的土方入口进入储土箱，并经过储土箱内部的土方运输通道运输后到达储土箱侧壁上的土方出口；

3)启动设置在储土箱侧壁上的土方出口处的土方运输装置，由主动滑轮带动从动滑轮转动，经由储土箱侧壁上的土方出口的土方落在设置在主动滑轮和从动滑轮之间的皮带上，经皮带送出并被土方运输装置末端的铁盘收集。

作为优选，本发明所采用的方法在步骤3)之后还包括：

4)移动横杆改变搅拌器的位置，重复步骤，完成待挖试洞在不同位置的挖洞工作，待到达规定深度后，关闭电机，移开灌砂法辅助挖洞装置，形成测压实度所需的试洞。

本发明的优点是：

本发明提供了一种灌砂法辅助挖洞装置及挖洞方法，该灌砂法辅助挖洞装置包括横杆、搅拌器、搅拌器驱动装置、储土箱以及土方运输装置；搅拌器驱动装置以及储土箱自上而下依次设置在横杆上；储土箱的底部以及侧壁上分别设置有土方入口以及土方出口；土方入口通过储土箱的内腔与土方出口相贯通；搅拌器沿储土箱的轴向设置在储土箱内部并从储土箱底部的土方入口穿出；搅拌器驱动装置与搅拌器相连并驱动搅拌器绕搅拌器的轴向转动；土方运输装置置于储土箱侧壁上的土方出口处。本发明解决了现有的灌砂法测定压实度过程过多需人力的问题，从提高灌砂法效率出发，配合公路工程现场压实度测定，可在灌砂法测压实度试验中辅助挖洞，可提高挖洞取土效率，提高试验效率；该装置结构设计合理，具有快速高效的特点。同时，本发明所提供的这种灌砂法辅助挖洞装置通过钻进叶片及储土、运土部件的布设，实现了快速挖试洞的目的，为后续的灌砂法高效测压实度奠定基础，对路基土体压实度测试研究具有重要的意义，且结构简单，便于携带，加工成本低，易于在生产和教学中推广应用。本发明通过设置钻进叶片，实现了待挖试洞的取土工作；通过设置弹簧，缓冲搅拌器的振动，保护大电机；通过设置储土箱，方便存土及出土；通过设置伸缩铁片可保证出土口实时对准皮带，及时运送挖出的土料；装置结构简单，加工成本低，易于在生产和教学中推广应用；测量装置及方法提高了试验挖洞效率，节省人力成本；该测量装置及方法对于路基压实度测试研究具有重要的实践意义和科研意义；

附图说明

图1是本发明所提供的灌砂法辅助挖洞装置的结构示意图；

图中：

1-横杆；2-大电机；3-旋转杆；4-储土箱；5-弹簧；6-路基表面；7-搅拌器；8-试洞；9-伸缩铁片；10-从动滑轮；11-皮带；12-主动滑轮；13-铁盘。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种灌砂法辅助挖洞装置，灌砂法辅助挖洞装置包括横杆1、搅拌器7、搅拌器驱动装置、储土箱4以及土方运输装置；搅拌器驱动装置以及储土箱4自上而下依次设置在横杆1上；储土箱4的底部以及侧壁上分别设置有土方入口以及土方出口；土方入口通过储土箱4的内腔与土方出口相贯通；搅拌器7沿储土箱4的轴向设置在储土箱4内部并从储土箱4底部的土方入口穿出；搅拌器驱动装置与搅拌器7相连并驱动搅拌器7绕搅拌器7的轴向转动；土方运输装置置于储土箱4侧壁上的土方出口处。

储土箱4内部设置隔板，隔板将储土箱4的内腔分割成土方运输通道；土方入口通过土方运输通道与土方出口相贯通；隔板成对且对称设置储土箱4内部；土方运输通道呈螺旋状；隔板的长度是l1；储土箱4的轴线到储土箱4内壁之间的距离是l2；l1＜l2。

搅拌器驱动装置包括大电机2以及旋转杆3；大电机2设置在横杆1上；旋转杆3贯穿储土箱4顶部并与搅拌器7相连；大电机2与旋转杆3相连并通过旋转杆3驱动搅拌器7绕搅拌器7的轴向转动。

搅拌器驱动装置还包括设置在旋转杆3和搅拌器7之间的弹簧5。

土方运输装置包括伸缩铁片9、从动滑轮10、皮带11以及主动滑轮12；主动滑轮12通过皮带11与从动滑轮10相连并通过皮带11带动从动滑轮10转动；伸缩铁片9的一端伸向储土箱4侧壁上的土方出口，另一端伸向皮带11上。灌砂法辅助挖洞装置还包括设置在土方运输装置末端的铁盘13。

本发明在提供灌砂法辅助挖洞装置的同时，还提供了一种基于该灌砂法辅助挖洞装置的灌砂法辅助挖洞方法，该方法包括以下步骤：

1)按灌砂法辅助挖洞装置安装仪器，使得灌砂法辅助挖洞装置的搅拌器7对准路基表面6洞口的位置，确保待挖试洞8的中心与搅拌器7的刀头所处的中心对齐，使得搅拌器7的刀头与路基表面6的土样顶面接触，并保证弹簧5处于压缩状态；

2)启动电机，搅拌器7从路基表面6开始往路基表面6的下部延伸，开始挖洞，待挖试洞8中的土料不断从储土箱4的土方入口进入储土箱4，并经过储土箱4内部的土方运输通道运输后到达储土箱4侧壁上的土方出口；

3)启动设置在储土箱4侧壁上的土方出口处的土方运输装置，由主动滑轮12带动从动滑轮10转动，经由储土箱4侧壁上的土方出口的土方落在设置在主动滑轮12和从动滑轮10之间的皮带11上，经皮带11送出并被土方运输装置末端的铁盘13收集。

4)移动横杆1改变搅拌器7的位置，重复步骤3，完成待挖试洞8在不同位置的挖洞工作，待到达规定深度后，关闭电机，移开灌砂法辅助挖洞装置，形成测压实度所需的试洞8。

本发明所采用的横杆用于固定大电机，大电机用于带动旋转杆转动，储土箱为圆柱体，右上方开口，用于出土，固定于旋转杆上，与搅拌器保持合适的距离，方便挖出的土料存放，土料最终会涌入到出口位置被送出，弹簧固定于旋转杆正下方，用于实时缓冲搅拌器的振动，保护大电机，搅拌器由两块铁质叶片焊接而成，其焊接于弹簧下端，用于挖土，伸缩铁片可保证出土口实时对准皮带，及时运送挖出的土料，皮带通过主动滑轮带动进行运动，其表面较宽，用于运送土料，主动滑轮通过低速电机带动，可实现滑轮的低速运转，铁盘用于存放土料，试验时，使得该装置的搅拌器对准路基表面洞口的位置，启动电机，开始挖洞，土料不断进入储土箱，到达一定高度后，从出口进入到皮带被送出，最终下落进入铁盘被收集。

下面结合附图和具体的实施例对本发明的结构及其操作方法做进一步的详细说明：

实施例1：

参见图1，一种灌砂法辅助挖洞装置，包括横杆1、大电机2、旋转杆3、储土箱4、弹簧5、搅拌器7、伸缩铁片9、从动滑轮10、皮带11、主动滑轮12以及铁盘13。横杆1长20cm，直径2.4cm，用于固定大电机2。大电机2通过外接电池进行驱动，用于带动旋转杆3转动。旋转杆3长9.3cm，为实心钢棒，强度较高，直径1cm，用于带动搅拌器7转动。储土箱4为圆柱体，内设对称隔板，方便存土，右上方开口，用于出土，固定于旋转杆3上，与搅拌器7保持合适的距离，方便挖出的土料存放，土料最终会涌入到出口位置被送出。弹簧5固定于旋转杆3正下方，用于缓冲搅拌器7的振动，保护大电机2。搅拌器7由两块铁质叶片焊接而成，其焊接于弹簧5下端，用于挖土。伸缩铁片9可保证出土口实时对准皮带11，及时运送挖出的土料。皮带11通过主动滑轮12带动进行运动，其表面较宽，用于运送土料。主动滑轮12直径为1.9cm，通过低速电机带动，可实现滑轮的低速运转。

上述灌砂法辅助挖洞装置的操作方法，其步骤如下：

a、按照图1所示安装仪器，使得该装置的搅拌器7对准路基表面6洞口的位置，保证待挖试洞8中心与叶片中心对齐，使得叶片与土样顶面接触，并保证弹簧5处于压缩状态；

b、试验开始后，启动电机，开始挖洞，移动横杆1可改变搅拌器7的位置，完成不同位置的挖洞工作，土料不断进入储土箱4，到达一定高度后，从出口进入到皮带11被送出，最终下落进入铁盘13被收集，到达规定深度后，关闭电机，移开装置，形成测压实度所需的试洞8；

c、试洞8形成后，倒掉铁盘13里的余土，清洗弹簧5、叶片、储土箱4，确保表面上没有附着物，以进行下次试验。

这种灌砂法辅助挖洞装置通过钻进叶片及储土、运土部件的布设，实现了快速挖试洞8的目的，为后续的灌砂法高效测压实度奠定基础，对路基土体压实度测试研究具有重要的意义，通过该辅助挖洞装置的设计及操作方法的创新，有助于提高挖洞的效率，可提高灌砂法测压实度的效率。