一種淺層取土器鑽頭及其取土方法與流程
2023-08-09 00:19:56
本申請涉及巖土工程勘察技術領域的一種淺層取土器鑽頭及其取土方法。
背景技術：
隨著我國社會經濟的快速發展，基礎建設的加快，巖土工程勘察工作中，針對淺層的取土勘察越來越多，尤其是試驗需求、淺層固化工程的勘察等等，機械鑽機由於其使用費用較高，且在淺層鑽孔中，效率較低，取芯率不高，尤其是軟土地基。為了能夠進行便捷的淺層取土工作，目前市面上也相繼出現各種汽動和電動的動土土鑽取土器，但由於其鑽頭採用常規鑽頭，設計不夠合理，使得在軟土地基上，很難保證較高的取芯率。2016年9月28-29日，我們試驗人員針對計劃進行淺層真空排水的軟土場地，利用市面上的電動動力土鑽取土器進行取土作業，原計劃取土2m，現場通過多個點取土，表面0.5m的土可取出，但大於0.5m深度的土均沒有取出。
技術實現要素：
本申請的目的就是提供一種新型淺層取土器鑽頭及其取土方法，通過使用本發明的新型淺層取土器鑽頭及其取土方法，可以輕鬆取出深度在2-3m的淺層土體，取芯率均在90%以上，尤其是在軟土地區，相比傳統的淺層取土器鑽頭，它適用性更好，取芯率更高。
為了實現上述技術目的，本申請是通過以下技術方案實現的：
一種淺層取土器鑽頭，包括鑽頭本體及鑽杆接頭，所述鑽杆接頭一端與鑽杆連接，另一端與鑽頭本體連接，所述鑽頭本體一端開口，另一端封口，封口端上連接所述鑽杆接頭，所述開口端上設有用於切削土體的切削部，鑽頭本體內部設有用於盛土的空腔，在鑽頭本體的封口端上設有至少一個與鑽頭本體內部空腔相連通的排氣部件，所述排氣部件與鑽頭本體之間可拆卸連接；每個所述排氣部件均包括：排氣通道、設於排氣通道內的橡膠活塞，所述排氣通道內位於橡膠活塞的底部設有用於支撐所述橡膠活塞在排氣通道內上、下移動的彈性支撐體，排氣通道內位於橡膠活塞的上方設有用於對橡膠活塞進行限位的阻塞塊，阻塞塊上開有通氣孔。
所述排氣部件為螺杆，所述螺杆具有多邊形結構的非螺紋端，用於與扳手連接；螺杆內部沿螺杆軸向設有貫穿整個螺杆的所述排氣通道；所述鑽頭本體封口端上設有用於與所述螺杆螺紋配合的內螺紋孔。
所述螺杆螺紋端的底部開有與排氣通道相連通的第一排氣孔，所述多邊形非螺紋端上開有與排氣通道相連通的第二排氣孔。
所述第一排氣孔和第二排氣孔均為多個。
所述彈性支撐體包括彈簧、以及設置在彈簧外部的彈簧護筒。
所述切削部包括隔土環，所述隔土環呈環狀凸出於所述鑽頭本體的外壁。
所述第一排氣孔及第二排氣孔中均設有防堵紗網。
本發明還公開了所述淺層取土器鑽頭的取土方法，包括以下幾個步驟：
第一步：將動力裝置與鑽杆接頭連接，將鑽頭垂直地面，啟動動力裝置，將鑽頭均速打入土中，打入深度不能超過鑽頭的最大取土長度；
第二步：利用三腳架和定滑輪將鑽頭提起，提起過程保持垂直，防止造成洞壁土體的坍塌；
第三步：提出鑽頭後，平放地面，將排氣部件從鑽頭本體上拆卸下來，並將打氣筒出氣頭插入鑽頭本體，使打氣筒出氣頭與鑽頭本體內部盛土腔相連通，緩慢打氣，使鑽頭本體內土體擠出。
本申請採用上述技術方案具有如下優點：
第一、本申請所述的新型淺層取土器鑽頭包括鑽杆接頭、排氣部件、鑽頭本體和隔土環。通過排氣部件只排氣不進氣的特點，隔土環將鑽頭本體周圍土體與鑽頭本體之間隔出一定的間隙，可使大氣較快進入孔底，在鑽頭本體內土柱上、下面形成氣壓差，在大氣壓的作用下，土柱能夠輕易的隨鑽頭本體一起提出，此外其間隙可有效減小孔徑收縮對後續深部鑽孔的影響，從而很好的解決了傳統淺層取土器鑽頭取芯率不高，效率較低，適應性不好的缺點，尤其是在軟土地基上，本新型淺層取土器鑽頭更是具有優越的適應性。
第二、相對於傳統使用水衝出土體的方法，本申請取土方法採用氣衝出，能夠避免影響土體含水率、更易成型，可以更大程度的保持土體原狀特性。
附圖說明
圖1為本發明淺層取土器鑽頭的結構示意圖；
圖2為排氣部件的內部結構示意圖；
圖3為多邊形結構非螺紋端第二排氣孔的結構示意圖；
圖4為螺杆底部第一排氣孔的結構示意圖；
圖5為本發明取土方法的步驟圖；
圖中：1-鑽杆接頭；2-排氣部件；3-鑽頭本體；4-隔土環；5-多邊形結構的非螺紋端；6-螺杆；7-彈簧；8-彈簧護筒；9-第一排氣孔；（10，14）-防堵紗網；11-排氣通道；12-橡膠活塞；13-第二排氣孔；15-阻塞塊；16-通氣孔；17-三腳架；18-定滑輪；19-打氣筒。
具體實施方式
如圖1所示，一種新型淺層取土器鑽頭，主要包括有：鑽杆接頭1、排氣部件2、鑽頭本體3、隔土環4，所述排氣部件位於鑽肩處，由多邊形結構的非螺紋端和螺杆組成，通過在鑽肩預留螺紋孔與鑽頭連接；所述隔土環4是位於鑽頭本體底部切削部處，俯視圖呈環狀凸出鑽頭本體的器壁，剖面圖呈倒立的直角三角形凸出鑽頭本體的器壁，與鑽頭本體的器壁連為一體。
如圖2所示，排氣部件2的內部結構包括彈簧7、彈簧護筒8、第一排氣孔9、排氣通道11、橡膠活塞12、第二排氣孔13、阻塞塊15和通氣孔16，當鑽頭在動力裝置作用下向下壓入土中時，鑽頭本體器壁內的氣體受壓，通過排氣通道11，頂開排氣部件2內的橡膠活塞12，向外排氣，同時橡膠活塞12上部的阻塞塊15可以防止活塞脫離原來位置，通氣孔16是為了防止橡膠活塞12被吸在阻塞塊15上；
當向上提鑽頭取土時，外部氣體不能通過排氣部件2進入鑽頭本體器壁內部，故在鑽頭內土柱上下面形成氣壓差，在大氣壓的作用下，土柱能夠輕易的隨鑽頭提出。
如圖3-4所示，分別為排氣部件2的上、下面結構示意圖，多邊形結構的非螺紋端5為六邊形結構，第二排氣孔13分別等間距呈環形分布在六邊形結構的非螺紋端上，第一排氣孔9直徑較第二排氣孔大，按照內外排氣孔總面積相等的原則確定排氣孔的直徑，為了防止土體堵塞了排氣孔，排氣孔上設置防堵紗網。
如圖5所示，一種淺層取土器鑽頭的取土方法，可按如下步驟實現：
第一步：；將排氣部件2的螺杆上纏上密封帶，然後將其擰入鑽肩上預留的螺紋孔；
第二步：將動力裝置與鑽杆接頭1連接，將鑽頭垂直地面，啟動動力裝置，將鑽頭均速打入土中，打入深度不能超過鑽頭的最大取土長度；
第三步：利用三腳架17和定滑輪18將鑽頭提起，提起過程保持垂直，防止造成洞壁土體的坍塌；
第四步：提出鑽頭後，平放地面，將排氣部件2從鑽頭本體上擰下，插入打氣筒19出氣頭，緩慢打氣，使鑽頭內土體擠出。