深孔、超深孔静力触探试验设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种深孔、超深孔静力触探试验设备。有2‑5个直径由大到小的套管接头，除最大直径套管以外，各套管有与之相匹配的套管接头。每个套管接头上有环形托盘，上下口内有丝扣。用本实用新型专利技术试验时，采用常规静力触探方法进行静力触探测试，探杆侧壁摩阻力过大无法有效传递至触探探头，影响触探深度时，用预钻方式将上覆土层预钻并加护本实用新型专利技术，根据触探深度和套管变径要求，选择套管直径配比和层数及埋置深度。最大直径套管埋设土层中，依靠土层摩阻力作为固定套管，相继下放各套管，由环形托盘悬挂于最外层套管上。清孔至预定深度，静力触探探头和探杆通过最小直径套管和合金钻头进行试验。用本设备可减小探头偏角，增大试验深度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种深孔、超深孔静力触探试验设备，具体是预钻并加护多重套管，以解除土体对触探探杆的摩阻力并提供侧向约束，可应用于深孔、超深孔静力触探。
技术介绍
静力触探作为一种理论、技术成熟的原位测试试验，在获取各项土工参数方面具有极大的优越性，已得到了广泛的应用。但由于静力触探探杆本身的刚度问题及反力系统的原因，在密实砂层中常规静力触探一次仅能完成25～35m的试验深度，超100m孔深静力触探国内鲜见报道。在我国长江中下游地区上覆覆盖层深厚，土层应力状态、强度特性、变形特性、应力历史、渗流与固结等与地表层岩土特性相去甚远，常规静力触探远不能满足勘察要求，甚至在具有卵砾石层或厚硬层时，常规静力触探已无能为力。对于深孔、超深孔静力触探，需要克服以下困难：(1)深孔、超深孔静力触探探杆长细比过大，土层无法提供有效的侧向约束，特别是在具有松软地层或软弱夹层土层中，探杆极易弯曲、折断；(2)水域勘探时，探杆悬空段过长，摆动受压，也容易导致其折断；(3)土层含有卵砾石夹层或者硬厚层时，锥头无法穿透地层；(4)深孔、超深孔静力触探，无论地面锥头安装如何垂直，贯入地层后具有一定偏角，且随深度增大而增大，据大量试验表明，触探超60m后，锥头偏角已大于15°；(5)深孔、超深孔静力触探，探杆与土体摩擦力过大，贯入设备极易达到贯入极限，需采取预钻方式，减小土体的摩阻力；(6)采取单层套管时，不仅不能提供有效侧向刚度，而且套管底部的“环箍”效应，使得套管底部的地层硬化，刚度极大，锥头难于穿过套管，进入地层。CN102261060公开了一种在土层浅部设置深孔静力触探试验静探护管的方法及设备，方法是在静力触探机的立轴下部设置卡瓦；将静探护管穿过卡瓦；提升静力触探机的立轴；用卡瓦将静探护管卡住；下压静力触探机的立轴。设备包括静力触探机以及用于卡住静探护管的卡瓦，静力触探机有一用于向土层贯入的动力机构，动力机构有传动立轴，卡瓦设于立轴下部。它利用静力触探机自身动力下压护管，将护管送入到土层中，这样，在深孔静力触探试验中，不再利用钻机进行护管设置,可以少运输一套设备到施工现场，也就不再需要两套设备的交替使用，大大提高了施工效率，并节约了成本。
技术实现思路
本技术目的是针对上述现状，旨在提供一种能适应深孔、超深孔的静力触探试验工艺，能大大减少探杆侧壁摩阻力及提供有效的侧向约束，进而提高触探深度的深孔、超深孔静力触探试验设备。本技术目的的实现方式为，深孔、超深孔静力触探试验设备，有2-5个直径由大到小的套管接头，除最大直径的套管以外，各套管有与之相匹配的套管接头。每个套管接头上有环形托盘，上、下口内有丝扣。各套管通过丝扣接在与之相配比的套管接头上，合金钻头通过丝扣接在最小直径的套管上。采用本技术，将上覆土层采用常规静力触探测试方法预钻，再加护本技术的多重套管，以消除土体对探杆的摩阻力和提供侧向约束。根据实际工况、触探深度和套管变径要求，选择套管直径配比和层数，以及各层套管的埋置深度。将最大直径套管打入土层中，依靠土层摩阻力支撑，作为固定套管及套管系统承重管；相继下放各直径套管，由环形托盘悬挂于最外层套管上。最小直径套管下端接合金钻头，清孔至预定深度，静力触探探头和探杆通过最小直径套管和合金钻头进行试验。采用本技术能大大减少探杆侧壁摩阻力及提供有效的侧向约束，减小了探头偏角，从而增大了试验深度。附图说明图1为本技术采用五个套管接头的结构示意图，图2为五个套管接头套接方式图，图3为套管接头放大图。具体实施方式下面参照附图，以五重套管为例详述本专利技术。参照图1、2、3，深孔、超深孔静力触探试验设备有5个直径由大到小的套管，除最大直径的套管以外，各套管有与之相匹配的套管接头，5个套管直径分别为180mm套管、146mm套管、127mm套管、110mm套管、63.5mm套管，与之相匹配的套管接头分别为146mm套管接头1、127mm套管接头2、110mm套管接头3、63.5mm套管接头4。φ63.5套管下部通过丝扣接合金钻头。每个套管接头上有环形托盘6，上、下口内有丝扣5。上、下口内的丝扣为方形丝扣，扣齿宽2mm。146mm套管接头的a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别为139mm、160mm、190mm、135mm、140.5mm、146mm、60mm、60mm、40mm、12mm、180mm。127mm套管接头的a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别为120mm、140mm、190mm、116mm、121.5mm、127mm、60mm、60mm、40mm、12mm、180mm。110mm套管接头的a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别为101mm、120mm、190mm、95mm、103mm、110mm、60mm、60mm、40mm、12mm、180mm。63.5mm套管接头的a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别为55mm、100mm、150mm、47.5mm、56.5mm、80mm、60mm、60mm、40mm、12mm、180mm。其中a-各套管接头的内壁的内径,b-环形托盘以上部分的直径，c-环形托盘外端直径，d-下丝扣以上部分的内径，e下丝扣外径，f-环形托盘以下部分的直径，g-上丝扣长度、h-下丝扣长度，i-环形托盘以上部分高，j-环形托盘厚度，k-环形托盘以下部分高。采用本技术试验时，将上覆土层采用常规静力触探测试方法并预钻，再加护多重套管；根据实际工况、触探深度和套管变径要求，选择套管直径配比和层数，以及各层套管的埋置深度，将φ180mm套管打入土层，作为固定套管，并起承重作用。采用地质钻孔方式将φ146mm套管范围内的土层钻掉，打入φ146mm套管,接上φ146mm套管接头1，φ146mm套管接头1的环形托盘悬挂在φ180mm套管管口上，采用地质钻孔方式将依次将φ127mm、φ110mm范围内的土层钻掉，打入φ127mm套管、φ110mm套管,通过方形丝扣接φ127mm套管接头2、φ110mm套管接头3。在φ63.5mm套管下端接合金钻头7，合金钻头与φ63.5mm套管下放至预钻孔底，连接钻机设备，配合泥浆和合金钻头，对孔底沉渣、浮渣进行清洗。清洗完毕，将钻探用套管接头卸下，并换上φ63.5mm套管接头4，通过环形托盘叠加在φ110套管接头的环形托盘上。将探杆和探头穿过φ63.5mm套管和φ63.5mm套管合金钻头，继续静力触探测试。本技术成功应用与孟加拉国帕德玛多用途大桥施工阶段勘察，静力触探孔深在80～120m之间，最大孔深126m，探头偏角小于5°，探头穿透间隔约20m，厚度分别约为25m、10m的两层中、粗砂夹卵砾石层，试验结果成功应用于试桩和主桥桩的施工，得到了业主和监理的一致好评。通过大量试验总结，多重套管方法也推广至深圳至中山通道海域段初步勘察和详细勘察，资料结果为设计和施工提供了充足的依据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
深孔、超深孔静力触探试验设备，其特征在于：有2‑5个直径由大到小的套管，除最大直径的套管以外，各套管有与之相匹配的套管接头；每个套管接头上有环形托盘，上、下口内有丝扣；各套管通过丝扣接在与之相配比的套管接头上，合金钻头通过丝扣接在最小直径的套管上。

【技术特征摘要】
1.深孔、超深孔静力触探试验设备，其特征在于：有2-5个直径由大到小的套管，除最大直径的套管以外，各套管有与之相匹配的套管接头；每个套管接头上有环形托盘，上、下口内有丝扣；各套管通过丝扣接在与之相配比的套管接头上，合金钻头通过丝扣接在最小直径的套管上。2.根据权利要求1所述的深孔、超深孔静力触探试验设备，其特征在于：5个直径由大到小的套管分别为直径180mm套管、146mm套管、127mm套管、110mm套管、63.5mm套管，与之相匹配的套管接头分别为直径146mm套管接头、127mm套管接头、110mm套管接头、63.5mm套管接头；φ63.5套管下部通过丝扣接合金钻头。3.根据权利要求1所述的深孔、超深孔静力触探试验设备，其特征在于：上、下口内的丝扣为方形丝扣，扣齿宽2mm。4.根据权利要求1所述的深孔、超深孔静力触探试验设备，其特征在于：146mm套管接头的a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别为139mm、160mm、190mm、135mm、140.5mm、146mm、60mm、60mm、40mm、12mm、180mm；其中a-套管接头的内壁的内径,b-环形托盘以上部分的直径，c-环形托盘外端直径，d-下丝扣以上部分的内径，e下丝扣外径，f-环形托盘以下部分的直径，g-上丝扣长度、h-下丝扣长度，i-环形托盘以上部分高，j-环形托盘厚度，k-环形托盘以下部分高。5.根据权利要求1或4所述的深孔、超深孔静力触探试验设备，其特征在于：127mm套管接头的a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别为120mm、140mm、1...

【专利技术属性】
技术研发人员：任士房，王侨，郭建波，曾洪贤，李光辉，杨永波，刘世东，冷胜强，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42