一种地下管线挖探装置及方法与流程

1.本发明涉及市政施工技术领域，具体涉及一种地下管线挖探装置及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.由于城市地下管线越来越复杂，盲目开展地下工程建设容易造成损失和危险。目前，针对地下管线情况不明确时的探挖施工，主要包括人工挖探和物探两种方法。包括电测法、地震法及雷达法等在内的物探方法只能确定管线的大体位置，无法精确探测管线的位置和坐标，仍然存在安全隐患。因此，工程中目前主要采用人工挖探的方法进行地下管线探查。
4.为了避免机械钻孔破坏地下管线，人工挖探通常不能使用钻孔机械，只能采用洛阳铲施工。然而，人工挖探的作业空间窄小，挖孔作业人员处于孔内，容易失稳发生坠落。同时，人工挖孔直径小，遇到无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土、含少量的砂、砂卵石、黄土层等地层，挖孔难度大，进度慢，效率低。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种地下管线挖探装置及方法，实现了对地下管线的精确探测，提高了地下管线人工挖探的效率和精确度，且不会对地下管线造成损伤。
6.根据一些实施例，本发明的第一方面，提供了一种地下管线挖探装置，包括：
7.钻探掘进机构，包括螺旋掘进器，所述钻探掘进机构采用螺旋掘进的方式向地下掘进；
8.掘进压力监测机构，所述掘进压力监测机构设置在所述钻探掘进机构上，用于实时监测向地下掘进时的压力，判断是否遭遇地下管线；
9.渣土清除机构，所述渣土清除机构与所述钻探掘进机构相连，用于清除钻探掘进机构排出的渣土；
10.装置固定机构，所述装置固定机构固定在地面上，并与所述钻探掘进机构相连，用于将地下管线挖探装置固定在地面上。
11.优选的，所述钻探掘进机构包括螺旋掘进器、钢制护筒、钻进连接杆、旋转绞盘减力器和掘进固定盘；所述螺旋掘进器包括螺旋轴和设置在螺旋轴上的螺旋叶，所述螺旋掘进器的上端通过所述钻进连接杆与所述旋转绞盘减力器连接，所述螺旋掘进器和所述钻进连接杆之间通过螺纹连接；所述旋转绞盘减力器上设置有旋转手柄，用于旋转带动旋转绞盘减力器转动，进而使钻进连接杆旋转带动螺旋掘进器向下旋转掘进；所述钢制护筒设置在所述螺旋掘进器和所述钻进连接杆的外侧，且所述钢制护筒的上端和所述钻进连接杆的上端均固定在掘进固定盘上，所述钢制护筒下端与所述螺旋掘进器的下端高度相同；所述
掘进固定盘与所述装置固定机构相连。
12.优选的，所述钻进连接杆的数量为一根或多根；当所述钻进连接杆的数量为多根时，多根钻进连接杆通过螺纹连接，根据钻探深度调节钻进连接杆的数量。
13.优选的，所述钢制护筒的数量为一个或多个，当所述钢制护筒的数量为多个时，相邻钢制护筒通过卯榫结构拼接，并通过高强螺栓连接固定。
14.优选的，所述掘进压力监测机构包括掘进压力监测元件和压力监测系统；所述掘进压力监测元件设置于所述钻进连接杆的顶端，并与所述旋转绞盘减力器的底部连接杆相连；所述压力监测系统与掘进压力监测元件相连，实时显示、储存、分析压力监测元件监测到的掘进压力。
15.优选的，当掘进压力发生异常时，所述压力监测系统发出报警，停止地下管线挖探装置的工作，然后排查掘进过程中螺旋掘进器的顶端是否碰到管线。
16.优选的，所述渣土清除机构包括空气压力机、注气管、排渣管和渣土箱；所述注气管的一端与空气压力机相连，另一端伸入所述钻探掘进机构内；所述排渣管的一端与渣土箱相连，另一端伸入所述钻探掘进机构内。
17.优选的，所述装置固定机构包括固定杆、三角固定器和固定挡块；所述三角固定器位于所述固定杆的底部，所述固定杆的顶端设置有固定挡块，所述钻探掘进机构滑动设置在所述三角固定器和所述固定挡块之间的固定杆上。
18.优选的，所述装置固定机构包括固定杆、三角固定器和固定挡块；所述三角固定器位于所述固定杆的底部，所述固定杆的顶端设置有固定挡块，所述掘进固定盘上开设有穿越孔，所述固定杆穿过所述穿越孔，所述钻探掘进机构通过所述穿越孔滑动设置在所述三角固定器和所述固定挡块之间的固定杆上。
19.本发明的第二方面，提供了一种地下管线挖探方法，基于上述提供的一种地下管线挖探装置，包括：
20.将地下管线挖探装置垂直置于挖探点位上方；
21.将装置固定机构的三角固定器置于地层中，固定整个装置；
22.转动旋转手柄，带动螺旋掘进器工作，向地下掘进；
23.当固定盘接触到地面时，停止掘进工作，将钢制护筒从固定盘上拆除，将钻探掘进机构从钢制护筒内提出；
24.在进入地层的钢制护筒顶部再安装钢制护筒，螺旋掘进器顶端安装钻进连接杆，组装好钻探掘进机构；
25.继续开展掘进工作，当压力监测系统报警后停止工作，将钻探掘进机构提出地面，观测引起压力异常的物体；
26.如果观测到地下管线，则停止工作，如果引起压力异常的物体不是管线，则继续掘进工作。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.本发明提供的一种地下管线挖探装置，实现了地下管线的精确探查；钻探掘进机构能够通过旋转向地下掘进探测，旋转绞盘减力器可以实现人工操作旋转；掘进压力监测机构能够实时监测掘进过程中的压力，有效保护地下管线；该装置制作成本低廉，具有经济优势；该装置构造简单、操作方便，可适用于不同地层结构；能够有效探清地下管线，为地下
工程的安全建设奠定基础。
29.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
30.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
31.图1为本发明实施例一中的地下管线挖探装置整体结构的示意图；
32.图2(a)为本发明实施例一中的钻探掘进机构的示意图；
33.图2(b)为本发明实施例一中的螺旋掘进器和钻进连接杆的连接关系示意图；
34.图2(c)为本发明实施例一中的相邻钢制护筒间连接关系的示意图；
35.图3为本发明实施例一中的掘进压力监测机构的示意图；
36.图4为本发明实施例一中的渣土清除机构的示意图；
37.图5为本发明实施例一中的装置固定机构的示意图；
38.图6为本发明实施例二中的地下管线挖探方法的流程图；
39.图7为本发明实施例二中挖探过程的示意图。
40.其中，1、钻探掘进机构，2、掘进压力监测机构，3、渣土清除机构，4、装置固定机构，5、螺旋掘进器，6、钢制护筒，7、钻进连接杆，8、旋转手柄，9、旋转绞盘减力器，10、掘进固定盘，11、高强螺栓，12、掘进压力监测元件，13、压力监测系统，14、空气压力机，15、注气管，16、排渣管，17、渣土箱，18、固定杆，19、三角固定器，20、固定挡块，21、穿越孔。
具体实施方式
41.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
42.实施例一
43.如图1所示，本发明的实施例一，提供了一种地下管线挖探装置，包括钻探掘进机构1、掘进压力监测机构2、渣土清除机构3和装置固定机构4。
44.具体的，钻探掘进机构1，包括螺旋掘进器，钻探掘进机构1采用螺旋掘进的方式向地下掘进；
45.掘进压力监测机构2，设置在钻探掘进机构1上，用于实时监测向地下掘进时的压力，判断是否遭遇地下管线；
46.渣土清除机构3，与钻探掘进机构1相连，用于清除钻探掘进机构1排出的渣土；
47.装置固定机构4，固定在地面上，并与钻探掘进机构1相连，用于将地下管线挖探装置固定在地面上。
48.如图2(a)所示，钻探掘进机构1用于挖探旋转掘进，包括螺旋掘进器5、钢制护筒6、钻进连接杆7、旋转绞盘减力器9和掘进固定盘10。螺旋掘进器5在地层中旋转掘进，并粉碎底层材料，包括螺旋轴和设置在螺旋轴上的螺旋叶。螺旋掘进器5的上端通过钻进连接杆7与旋转绞盘减力器9连接，螺旋掘进器5和钻进连接杆7之间通过螺纹连接，如图2(b)所示。此外，旋转绞盘减力器9上设置有旋转手柄8，旋转手柄8通过旋转带动旋转绞盘减力器9转动，进而使钻进连接杆7旋转带动螺旋掘进器5向下旋转掘进。钢制护筒6设置在螺旋掘进器
5和钻进连接杆7的外侧，钢制护筒6的下端与螺旋掘进器5的下端高度相同，用于实现对螺旋掘进器5和钻进连接杆7的保护，同时方便实现对地下管线的探测。钢制护筒6的上端和钻进连接杆7的上端均固定在掘进固定盘10上，钻进连接杆7向地下转进带动掘进固定盘10向地面移动，从而带动钢制护筒6进入地面。此外，掘进固定盘还与装置固定机构4相连，通过装置固定机构4的导向作用，实现在挖探点位上的垂直掘进。
49.由于每次挖探不同，为了方便装置使用，钻进连接杆7的数量可以为一根或多根，相应的，钢制护筒6的数量也可以为一个或多个，钻进连接杆和钢制护筒的长度与数量均可根据实际挖探需求确定。
50.当钻进连接杆7的数量为多根时，多根钻进连接杆7通过螺纹连接，根据钻探深度调节钻进连接杆的数量。
51.当钢制护筒6的数量为多个时，相邻两个钢制护筒6通过卯榫结构拼接，并通过高强螺栓连接固定，如图2(c)所示。
52.如图3所示，掘进压力监测机构2包括掘进压力监测元件12和压力监测系统13。掘进压力监测元件12位于钻进连接杆7的顶端，并与旋转绞盘减力器9底部连接杆相连，用于监测螺旋掘进器5掘进过程中的压力变化。压力监测系统13连接掘进压力监测元件12，实时显示、储存和分析压力监测元件12监测到的掘进压力，当掘进压力发生异常时，及时发出报警，从而指导技术人员停止掘进工作。
53.在一些实施方式中，可以定义δ为预警值，为上一时刻t1下的掘进压力，为当前时刻t2下的掘进压力，当掘进压力差值时，压力监测系统13报警，停止掘进工作，然后排查掘进过程中螺旋掘进器5顶端是否碰到管线。如果观测到地下管线，则停止工作，如果不是管线，则继续掘进工作。
54.如图4所示，渣土清除机构3包括空气压力机14、注气管15、排渣管16和渣土箱17。注气管15的一端与空气压力机14相连，另一端(出气口)伸入钻探掘进机构1内；排渣管16的一端与渣土箱17相连，另一端(进渣口)伸入钻探掘进机构1内。
55.空气压力机14通过注气管15向钢制护筒6内注入高压空气，从而将掘进出的渣土吹入排渣管16，进而排入渣土箱17内。这里，注气管15的出气口和排渣管16的进渣口都固定在掘进固定盘10上，随固定盘10共同运动。
56.如图5所示，装置固定机构4包括固定杆18、三角固定器19和固定挡块20。三角固定器19位于固定杆18底部，插入地层中固定整个装置；固定杆18的顶端设置有固定挡块20，钻探掘进机构1滑动设置在三角固定器19和固定挡块20之间的固定杆18上。
57.具体而言，在本实施例中，掘进固定盘10上开设有穿越孔21，固定杆18穿过掘进固定盘10上的穿越孔21，且固定杆18顶端安装有固定挡块20。固定杆18穿过掘进固定盘10可以上下移动，但不能脱离，从而实现在掘进作业中，固定杆18能够对整个装置起到导向作用，确保实现垂直作业。
58.本实施例提供的一种地下管线挖探装置，实现了地下管线的精确探查；钻探掘进机构能够通过旋转向地下掘进探测，旋转绞盘减力器可以实现人工操作旋转；掘进压力监测机构能够实时监测掘进过程中的压力，有效保护地下管线；装置制作成本低廉，具有经济优势；构造简单、操作方便，可适用于不同地层结构；能够有效探清地下管线，为地下工程的安全建设奠定基础。
59.实施例二
60.在实施例一提供的一种地下管线挖探装置的基础上，本实施例进一步提供了一种地下管线挖探方法。
61.图6展示了地下管线挖探方法的流程图，图7则展示了上述地下管线挖探方法的具体挖探过程。
62.如图6-图7所示，一种地下管线挖探方法，基于实施例一提供的一种地下管线挖探装置，包括：
63.将整个地下管线挖探装置垂直置于挖探点位上方；
64.将装置固定机构的三角固定器置于地层中，固定整个装置；
65.转动旋转手柄，带动螺旋掘进器工作，向地下掘进；
66.当固定盘接触到地面时，停止掘进工作，将钢制护筒从固定盘上拆除，将钻探掘进机构从钢制护筒内提出；
67.在进入地层的钢制护筒顶部再安装钢制护筒，螺旋掘进器顶端安装钻进连接杆，组装好钻探掘进机构；
68.继续开展掘进工作，当压力监测系统报警后停止工作，将钻探掘进机构提出地面，观测引起压力异常的物体；
69.如果观测到地下管线，则停止工作，如果引起压力异常的物体不是管线，则继续掘进工作。
70.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种地下管线挖探装置，其特征在于，包括：钻探掘进机构，包括螺旋掘进器，所述钻探掘进机构采用螺旋掘进的方式向地下掘进；掘进压力监测机构，所述掘进压力监测机构设置在所述钻探掘进机构上，用于实时监测向地下掘进时的压力，判断是否遭遇地下管线；渣土清除机构，所述渣土清除机构与所述钻探掘进机构相连，用于清除钻探掘进机构排出的渣土；装置固定机构，所述装置固定机构固定在地面上，并与所述钻探掘进机构相连，用于将地下管线挖探装置固定在地面上。2.如权利要求1所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，所述钻探掘进机构包括螺旋掘进器、钢制护筒、钻进连接杆、旋转绞盘减力器和掘进固定盘；所述螺旋掘进器包括螺旋轴和设置在螺旋轴上的螺旋叶，所述螺旋掘进器的上端通过所述钻进连接杆与所述旋转绞盘减力器连接，所述螺旋掘进器和所述钻进连接杆之间通过螺纹连接；所述旋转绞盘减力器上设置有旋转手柄，用于旋转带动旋转绞盘减力器转动，进而使钻进连接杆旋转带动螺旋掘进器向下旋转掘进；所述钢制护筒设置在所述螺旋掘进器和所述钻进连接杆的外侧，且所述钢制护筒的上端和所述钻进连接杆的上端均固定在掘进固定盘上，所述钢制护筒下端与所述螺旋掘进器的下端高度相同；所述掘进固定盘与所述装置固定机构相连。3.如权利要求2所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，所述钻进连接杆的数量为一根或多根；当所述钻进连接杆的数量为多根时，多根钻进连接杆通过螺纹连接，根据钻探深度调节钻进连接杆的数量。4.如权利要求2所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，所述钢制护筒的数量为一个或多个，当所述钢制护筒的数量为多个时，相邻钢制护筒通过卯榫结构拼接，并通过高强螺栓连接固定。5.如权利要求2所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，所述掘进压力监测机构包括掘进压力监测元件和压力监测系统；所述掘进压力监测元件设置于所述钻进连接杆的顶端，并与所述旋转绞盘减力器的底部连接杆相连；所述压力监测系统与掘进压力监测元件相连，实时显示、储存、分析压力监测元件监测到的掘进压力。6.如权利要求5所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，当掘进压力发生异常时，所述压力监测系统发出报警，停止地下管线挖探装置的工作，然后排查掘进过程中螺旋掘进器的顶端是否碰到管线。7.如权利要求1所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，所述渣土清除机构包括空气压力机、注气管、排渣管和渣土箱；所述注气管的一端与空气压力机相连，另一端伸入所述钻探掘进机构内；所述排渣管的一端与渣土箱相连，另一端伸入所述钻探掘进机构内。8.如权利要求1所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，所述装置固定机构包括固定杆、三角固定器和固定挡块；所述三角固定器位于所述固定杆的底部，所述固定杆的顶端设置有固定挡块，所述钻探掘进机构滑动设置在所述三角固定器和所述固定挡块之间的固定杆上。9.如权利要求2所述的一种地下管线挖探装置，其特征在于，所述装置固定机构包括固定杆、三角固定器和固定挡块；所述三角固定器位于所述固定杆的底部，所述固定杆的顶端设置有固定挡块，所述掘进固定盘上开设有穿越孔，所述固定杆穿过所述穿越孔，所述钻探
掘进机构通过所述穿越孔滑动设置在所述三角固定器和所述固定挡块之间的固定杆上。10.一种地下管线挖探方法，其特征在于，采用了如权利要求1-9任一项所述的一种地下管线挖探装置，包括：将地下管线挖探装置垂直置于挖探点位上方；将装置固定机构的三角固定器置于地层中，固定整个装置；转动旋转手柄，带动螺旋掘进器工作，向地下掘进；当固定盘接触到地面时，停止掘进工作，将钢制护筒从固定盘上拆除，将钻探掘进机构从钢制护筒内提出；在进入地层的钢制护筒顶部再安装钢制护筒，螺旋掘进器顶端安装钻进连接杆，组装好钻探掘进机构；继续开展掘进工作，当压力监测系统报警后停止工作，将钻探掘进机构提出地面，观测引起压力异常的物体；如果观测到地下管线，则停止工作，如果引起压力异常的物体不是管线，则继续掘进工作。

技术总结
本发明提供了一种地下管线挖探装置及方法，涉及市政施工技术领域，所述装置包括：钻探掘进机构，采用螺旋掘进的方式向地下掘进；掘进压力监测机构，设置在所述钻探掘进机构上，用于实时监测向地下掘进时的压力，判断是否遭遇地下管线；渣土清除机构，与所述钻探掘进机构相连，用于清除钻探掘进机构排出的渣土；装置固定机构，固定在地面上，并与所述钻探掘进机构相连，用于将地下管线挖探装置固定在地面上。本发明实现了对地下管线的精确探测，提高了地下管线人工挖探的效率和精确度，且不会对地下管线造成损伤。地下管线造成损伤。地下管线造成损伤。


技术研发人员：张振杰 周鹏娜 胡韬 吴瑞雪 陈伟 黄薛 侯晶晶 徐文磊 孙殿军
受保护的技术使用者：山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队（山东省地矿工程勘察院）
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/16