[發明專利]一種旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測裝置及其檢測方法

在審

• 申請號: 202211630890.5
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115875024A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 柏晶晶;何旭飛;陳健;蘭其平;李艷哲;郭波;劉鄧杰;雷楗;張世盟;孫任;劉健輝;段夢理;李飛
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團第五工程有限公司
• 主分類號: E21B47/02
• 分類號: E21B47/02;G01C5/00;G01C9/00
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 張文

1.一種旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測裝置，其特征在于：包括中間鉸鏈式附著桿、左鉸鏈式附著桿、限位銷軸、嵌入式磁鐵、L型小棱鏡和右鉸鏈式附著桿，中間鉸鏈式附著桿與設在中間鉸鏈式附著桿左右兩端的左鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿形狀、結構均相同，左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿的形狀均為長條形，且在左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿上均設有向上開口、內凹的預留槽，中間鉸鏈式附著桿的左右兩端分別通過限位銷軸與左鉸鏈式附著桿的右端、右鉸鏈式附著桿的左端連接，在中間鉸鏈式附著桿的前側壁中間設有L型小棱鏡，棱鏡固定螺栓從前向后穿過L型小棱鏡的根部預留螺絲孔和左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿的附著桿中心預留螺絲孔后，與棱鏡固定螺帽一齊將三個L型小棱鏡分別緊固在左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿的前側壁外部中間；在左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿的預留槽中均設有嵌入式磁鐵，磁鐵固定螺栓從上向下穿過嵌入式磁鐵的中間預留螺絲孔和左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿的預留槽的預留槽中心預留螺絲孔后，與磁鐵固定螺帽一齊將三個嵌入式磁鐵分別緊固在左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿的預留槽中。

2.根據權利要求1所述的旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測裝置，其特征在于：中間鉸鏈式附著桿是兩端帶有圓弧形鉸鏈的連接頭的方形桿件，在連接頭中設有用于放置限位銷軸的中間貫穿式銷軸孔。

3.根據權利要求1所述的旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測裝置，其特征在于：左鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿是一端設有槽口的方形桿件，在槽口的上、下槽壁設有用于放置限位銷軸的側貫穿式銷軸孔。

4.根據權利要求1所述的旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測裝置，其特征在于：左鉸鏈式附著桿與中間鉸鏈式附著桿之間、中間鉸鏈式附著桿與右鉸鏈式附著桿之間均能繞限位銷軸進行水平轉動。

5.根據權利要求1所述的旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測裝置，其特征在于：嵌入式磁鐵是頂部設有螺絲孔的長條形磁鐵，通過嵌入式磁鐵的有磁物理特性，能把左鉸鏈式附著桿、中間鉸鏈式附著桿、右鉸鏈式附著桿吸附在鉆桿上。

6.一種旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測方法，其特征在于：具體步驟如下：

A、在旋挖鉆的鉆桿處于橫臥狀態時，在鉆桿的根部以上1.5米、頂部以下1.5米處刻各畫一條全斷面定位線，在每條全斷面定位線上各安裝有一套旋挖鉆鉆桿空間姿態無接觸檢測裝置，得到頂層裝置和底層裝置；

B、通過全站儀放樣出待開鉆孔位中心，引導步履式大孔徑的旋挖鉆就位，通過鉆機自身傳感系統對鉆桿進行粗定位；

C、采用全站儀極坐標法測量獲得頂層裝置和底層裝置上共計6個L型小棱鏡的三維坐標；求得頂層裝置和底層裝置的中心平面坐標(X1,Y1）和(X2,Y2），即鉆桿在兩個高程面的中心平面坐標；通過兩個中心平面坐標與樁位中心設計坐標的差值(ΔX1,ΔY1）和(ΔX2,ΔY2），再通過差值求差，求得頂層裝置和底層裝置的鉆桿中心的相對偏差（ΔX,ΔY）,結合頂層裝置和底層裝置的高差ΔZ，通過（ΔX/ΔZ）和（ΔY/ΔZ）比值即可求得鉆桿在縱方向的垂直度、橫方向的垂直度；

D、如果縱方向的垂直度、橫方向的垂直度滿足設計規范要求，再通過底層裝置的鉆桿中心偏差指導鉆機走位，將鉆頭精確定位；

E、如果縱方向的垂直度、橫方向的垂直度不滿足設計規范要求，通過頂層裝置和底層裝置的鉆桿中心的相對偏差（ΔX,ΔY），指導鉆桿調整空間姿態，重復步驟C的操作過程，當縱方向的垂直度、橫方向的垂直度滿足設計規范要求，施工完成。