专利名称：静力触探设备及静力触探试验方法
技术领域：
本发明涉及岩土工程勘察，具体地说，涉及一种静力触探设备及使用该种设备的 静力触探试验方法。
背景技术：
在深孔静力触探试验贯入过程中，往往会发生探杆偏斜甚至断杆现象。这主要是 由于随着贯入深度增加探头易发生偏斜；若下压过程中遇硬土，则贯入阻力增大，探杆发生 弯曲，最终导致断杆。目前为解决探杆偏斜和断杆的主要方法在静力触探试验孔浅部设置 静探护管，即在浅部一定深度范围内送入静探护管，护管一方面起到导向作用，防止偏斜； 另一方面限制护管内探杆的弯曲程度，防止探杆断裂，从而起到对探杆的保护作用。当前设置静探护管是通过钻探设备完成，在实施过程中，需要另一套钻探设备进 场施工。具体实施步骤先用静探机进行上部土层试验，一般至30m左右，然后将静探机撤 出，再用钻机将上部已经试验过的土层清除，在钻孔内下放护管，然后钻机撤出，再将静探 机放回原位，进行以下土层的试验。这种方法须要静探机和钻机两套设备进场，且要交替使 用，这样费时又费力，效率低下。因此，本领域的技术人员一直致力于开发一种既能进行静力触探试验又能完成设 置护管的静力触探设备及静力触探试验方法。
发明内容
针对现有的上述缺陷，本发明要解决的技术问题在于提供一种既能进行静力触探 试验又能完成设置护管的静力触探设备及静力触探试验方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种静力触探设备，包括静力触 探机，所述静力触探机上设置有横梁；所述静力触探设备还包括护管设置装置，所述护管设 置装置包括护管组件；护管帽；固定在所述横梁上的驱动装置，所述驱动装置上设置有转 动部件；钻杆，所述钻杆的下端通过所述护管帽与所述护管组件的上端相连接，所述钻杆可 受所述转动部件作用而转动并沿所述钻杆的轴线向下移动。本发明的静力触探设备，在进 行静力触探试验时，将探杆与静力触探机相连接可进行静力触探试验，静力触探试验之后， 从试验孔中拔出探杆，将护管组件、钻杆与驱动装置相连接，利用驱动装置将护管钻入到试 验孔中，完成护管设置工作。在本发明的静力触探设备中，作为技术方案的进一步改进，所述护管组件包括多 节护管，所述多节护管依次连接；优选地，第一节所述护管的底端设置有齿牙，可加快护管 钻入的速度，提高工作效率。在本发明的静力触探设备中，作为技术方案的进一步改进，钻杆的下端与护管组 件的上端之间的连接为可拆卸连接，方便了护管组件与钻杆连接。在本发明的静力触探设备中，作为技术方案的进一步改进，所述转动部件的中心 位置设置有套接所述钻杆的通孔，所述通孔的横截面为非圆形；优选地，所述通孔的横截面为正六边形；进一步地，所述钻杆具有与所述通孔横截面相匹配的横截面。通孔和钻杆之间 的非圆形横截面配合，不需要在钻杆与驱动装置之间另外施加夹紧力即可使钻杆跟随驱动 装置转动，可简化装配程序。在本发明的静力触探设备中，作为技术方案的进一步改进，所述钻杆的顶部设置 有进水口，向护管中引入水，可在护管钻入试验孔时对护管进行冷却和润滑，提高钻入速度 并防止护管温度过高。在本发明的静力触探设备中，作为技术方案的进一步改进，驱动装置为液压马达。在本发明的静力触探设备中，作为技术方案的进一步改进，所述静力触探机架包 括地梁、设置在地梁上的液压油缸，所述横梁设置在所述液压油缸的上面。本发明解决其技术问题的技术方案还提供一种利用上述的静力触探设备进行静 力触探的试验方法，该方法包括如下步骤Sl 安置静力触探机；S2 将探杆安装在静力触探机上，进行静力触探试验；S3 将探杆拔出并将其从静力触探机上移除；S4 将钻杆安装在转动部件上，并利用护管帽将钻杆的下端与护管组件的上端连 接；启动驱动装置，钻杆受转动部件作用而转动并带动护管组件转动，从而使护管组件钻入 到前次静力触探试验所形成的试验孔中；S5:断开护管组件与钻杆的连接，并将钻杆从转动部件上移除，从护管组件的顶部 放入探杆，再次进行静力触探试验；S6 重复步骤S3至S5直到静力触探试验达到预定深度。使用该方法在进行静力触探试验和设置护管时仅需一套设备，避免了传统方法需 要两套设备进场轮换使用的弊端。在本发明的静力触探试验方法中，作为技术方案的进一步改进，在所述步骤S4 中，护管组件转动时，通过钻杆的顶端向护管组件中引入冷却水，并使冷却水经首节护管后 从护管外侧与土体之间的间隙流出。冷却水可对护管进行冷却，防止护管在钻入的过程中 温度过高，同时冷却水从护管与土体之间的间隙流出，可在护管与土体之间起到润滑的作 用，降低护管与土体之间的摩擦力。在本发明的静力触探试验方法中，作为技术方案的进一步改进，所述步骤S4还包 括增加护管组件长度的步骤，该步骤包括暂停驱动装置，断开护管帽与护管组件的连接，将 新增护管的下端连接在已钻入静力触探试验孔的护管组件的上端，将新增护管的上端与护 管帽连接。在本发明的静力触探试验方法中，作为技术方案的进一步改进，在步骤S4中，护 管组件所达到的深度不大于前次静力触探试验所形成试验孔的深度。这是为了避免护管组 件中形成的土芯影响在其后的静力触探试验。在本发明的静力触探试验方法中，作为技术方案的进一步改进，在进行所述步骤 S5时，在将探杆放入护管组件中之前，清理护管中的泥土。这是为了避免护管钻入过程中， 护管中存积的泥土过多影响其后的静力触探试验。在本发明所述的静力触探试验方法中，作为技术方案的进一步改进，在所述步骤 S2中，静力触探试验的深度为20-30米。
与传统设备及方法相比，本发明具有以下有益效果进行深孔静力触探试验时，仅 需一套设备，在该设备上交替使用静触探杆和驱动护管组件设置护管，简化了工序，提高了 工作效率，同时由于减少设备也节省设备成本。下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明静力触探设备的结构示意图；图2是图1中横梁与驱动装置的俯视具体实施例方式如图1所示，为本发明静力触探设备的结构示意图。该静力触探设备包括静力触 探机架，静力触探机架设置有地梁7，在地梁7上安装的两个液压油缸3，在两个液压油缸3 的顶部之间固定连接有横梁6，在横梁6上固定设置有两根向下伸出的立柱4，在两立柱4 的末端之间连接有稳定梁13，横梁6的上面设置有驱动装置2，驱动装置2为一种液压马 达，液压马达设置有两个油管51，转盘21为液压马达的转动部件。在转盘21的中心设置有 六方形的通孔11 (见图2)。护管组件1包括若干节护管，通过增加护管节数来增加长度，其 中首节护管的底端设置有齿牙12，护管组件的顶端通过护管帽8与六方钻杆10之间形成可 拆卸连接，在六方钻杆10的顶端设置有进水口 9，在六方钻杆10与护管帽8中设置有从进 水口 9到护管组件的水道。六方钻杆10的横截面形状与六边形通孔11的形状相匹配。六 方探杆10插在通孔11中，可自由上下滑动并可随着转盘21的转动而转动并带动护管组件 1转动。应用上述静力触探设备进行静力触探的试验方法如下将静力触探机固定在静力 触探试验地点，并将液压油缸3的油路5与一油泵相连接；将探杆插入通孔11进行首次静 力触探试验，即开启动力设备驱动油泵，使液压油缸3回缩带动横梁6下移，从而将探杆压 入土中，在液压油缸3回缩到极限位置后，断开油泵使横梁6升起后再开动油泵使液压油缸 回缩将探杆贯入土中。如此往复并增加探杆的节数直到探杆的深度达到首次静力触探试验 的预定深度20至30米之间为止。之后将探杆逐节拔出并将探杆从静力触探机架上移除。在将探杆从静力触探机架上移除后，将六方钻杆10插入转盘21中心的通孔11 中，并在六方钻杆10的下端连接护管帽8，将护管组件1的首节护管置于首次静力触探试验 所形成的试验孔的上方，将护管组件1与护管帽8相连接，将驱动装置2的油管51与油泵 的油路相连接。开动油泵使转动部件21转动并带动六方探杆10与护管组件1转动，护管 组件1在自身重力下钻入到首次静力触探试验所形成的试验孔中，在护管组件1转动钻入 的过程中，稳定梁13能够防止护管晃动和弯曲变形。另外，在转动的过程中还通过水泵从 六方钻杆10的顶部进水口 9向护管组件内输入冷却水，冷却水对护管进行冷却而防止护管 过热，冷却水并通过护管组件1的首节护管与试验孔土壁之间的间隙流出，对护管起到润 滑的作用，减小护管与土体之间的摩擦力。当首节护管即将完全没入土中时，暂停转盘的转 动，进行增加护管节数的步骤，即断开护管帽8与护管组件1首节护管的连接，提升六方钻 杆10和护管帽8，将新增护管放置在首节护管与护管帽8之间，将护管帽8与新增护管连接 后，开动转动部件21继续将护管钻入到试验孔中，此后每当末节护管即将没入土中时就在末节护管的顶部连接新增护管，并将护管逐节钻入到前次静力触探试验所形成静触试验孔 中，直到护管组件1的设置深度稍浅于前次静力触探试验所形成试验孔的深度为止。在首次护管组件1的设置深度达到该阶段预定深度后，将护管帽8与六方钻杆10、 护管组件1断开连接，并移除六方钻杆10。在利用泥浆泵将护管中的泥土清除后，在护管组 件1的顶部放入探杆，进行第二次静力触探试验。在到达第二次静力触探试验的预定深度 后，取出探杆，在上次设置的护管组件1顶端增加护管再进行第二次护管设置及其后的第 三次静力触探试验，如此循环直到探杆的触探总深度达到试验设计深度。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡技术领域中技术人员依 本发明的构思、现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案， 皆应在本发明的权利要求保护范围内。
权利要求
1.一种静力触探设备，包括静力触探机，所述静力触探机上设置有横梁，其特征在于 所述静力触探设备还包括护管设置装置，所述护管设置装置包括护管组件；护管帽；固定 在所述横梁上的驱动装置，所述驱动装置上设置有转动部件；钻杆，所述钻杆的下端通过所 述护管帽与所述护管组件的上端相连接，所述钻杆可受所述转动部件作用而转动并沿所述 钻杆的轴线向下移动。
2.根据权利要求1所述的静力触探设备，其特征在于所述护管组件包括多节护管，所 述多节护管依次连接。
3.根据权利要求2所述的静力触探设备，其特征在于在所述护管组件中，第一节所述 护管的底端设置有齿牙。
4.根据权利要求1所述的静力触探设备，其特征在于所述钻杆的下端与所述护管组 件的上端之间的连接为可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的静力触探设备，其特征在于所述转动部件的中心位置设置 有套接所述钻杆的通孔。
6.根据权利要求5所述的静力触探设备，其特征在于所述通孔的横截面为非圆形
7.根据权利要求6所述的静力触探设备，其特征在于所述通孔的横截面为正六边形。
8.根据权利要求6或7所述的静力触探设备，其特征在于所述钻杆具有与所述通孔 横截面相匹配的横截面。
9.根据权利要求1所述的静力触探设备，其特征在于所述钻杆的顶部设置有进水口。
10.根据权利要求1所述的静力触探设备，其特征在于所述驱动装置为液压马达。
11.根据权利要求1所述的静力触探设备，其特征在于所述静力触探机还包括地梁、 设置在地梁上的液压油缸，所述横梁设置在所述液压油缸上面。
12.一种利用权利要求1所述的静力触探设备进行静力触探的试验方法，包括如下步骤S1安置静力触探机；S2将探杆安装在静力触探机上，进行静力触探试验；S3将探杆拔出并将其从静力触探机上移除；S4将钻杆安装在转动部件上，并利用护管帽将钻杆的下端与护管组件的上端连接； 启动驱动装置，钻杆受转动部件作用而转动并带动护管组件转动，从而使护管钻入到前次 静力触探试验所形成的试验孔中；S5断开护管组件与钻杆的连接，并将钻杆从转动部件上移除，从护管组件的顶部放入 探杆，再次进行静力触探试验；S6重复步骤S3至S5直到静力触探试验达到预定深度。
13.根据权利要求12所述的静力触探试验方法，其特征在于在所述步骤S4中，护管 组件转动时，通过钻杆的顶端引入冷却水。
14.根据权利要求12所述的静力触探试验方法，其特征在于所述步骤S4还包括增加 护管组件长度的步骤，该步骤包括暂停驱动装置，断开护管帽与护管组件的连接，将新增护 管的下端连接在已钻入静力触探试验孔中护管组件的上端，将新增护管的上端与护管帽连 接。
15.根据权利要求12所述的静力触探试验方法，其特征在于在步骤S4中，护管组件所达到的深度不大于前次静力触探试验所形成试验孔的深度。
16.根据权利要求12所述的静力触探试验方法，其特征在于在进行所述步骤S5时， 在将探杆放入护管组件中之前，清理护管组件中的泥土。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的静力触探试验方法，其特征在于在所述步 骤S2中，静力触探试验的深度为20-30米。
全文摘要
本发明公开了一种静力触探设备，该静力触探设备包括静力触探机，静力触探机上设置有横梁；该静力触探设备还包括护管设置装置，护管设置装置包括护管组件；护管帽；固定在横梁上的驱动装置，驱动装置上设置有转动部件；钻杆，钻杆的下端通过护管帽与护管组件的上端相连接，钻杆可受转动部件作用而转动并沿钻杆的轴线向下移动。本发明还公开了一种利用该静力触探设备进行静力触探的试验方法。本发明解决了进行深层静力触探试验需要交替使用静力触探机和用于设置护管的钻机两台设备的缺点，仅利用一套设备即可完成静力触探试验，提高了效率，节省了设备成本。
文档编号G01N33/24GK102002932SQ20101028408
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者徐敏生, 沈日庚, 蒋燕 申请人:上海市城市建设设计研究院