一种在深层土体中埋设温度传感器的装置

1.本实用新型属于建筑监测技术领域，具体涉及一种在深层土体中埋设温度传感器的装置。


背景技术：

2.中国冻土分布十分广泛，季节性冻土和多年冻土影响的面积约占中国陆地总面积的70％。在我国东部地区、西北地区和青藏高原地区都有广泛的多年冻土和季节性冻土的分布。在冻土区最突出的两个问题是地基冻胀和融化下沉破坏，同时还伴有冷生过程中形成和演变的威胁工程稳定性的冻融灾害问题。随着社会经济发展，越来越多的基础设施项目将不可避免地涉及到寒区多年冻土或季节性冻土问题。目前，根据地下温度场的分布特征，可以推断冻土的发展演化趋势并评定建筑物和构筑物的稳定状况。因此，深层土体温度的监测资料对寒区冻土工程的建设具有重要意义。
3.目前在深层土体中埋设温度传感器的方法为：
①
利用钻机在埋设位置钻孔，同时将套管放入钻孔中形成对孔壁的保护；
②
将所有温度传感器按预定的埋设深度在水平地面排列好，将引线捆扎成一束并做好标记，然后竖直放入钻孔中，确保每个温度传感器埋设位置准确后，将引线束固定于三脚架顶端；
③
依次拔出并拆卸下每节套管；
④
将引线铺设至预定位置加以保护，并在钻孔中回填细砂。该方法在步骤
③
的过程中，每拔出并拆卸下一节套管，便需要松开固定于三脚架顶端的引线束，然后将引线束穿过该节套管，并重新定位温度传感器的埋设位置，确保准确后再将引线束重新固定于三脚架顶端，重复以上操作，直至所有套管全部拔出并拆除完毕。由于引线束比较长，套管数量比较多，在将引线束反复穿过套管的过程中，容易对引线束造成磨损，导致温度传感器失灵，而且反复将引线束穿过套管并重新定位，操作复杂效率低下，严重影响施工进度。若在将引线束穿过套管的过程中遇到塌孔现象，由于此时引线束处于未固定状态，更是难以保证每个温度传感器埋设位置的精准度。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种在深层土体中埋设温度传感器的装置，其目的是为了解决现有埋设方法拆卸套管过程中每拆卸一节套管便需要将温度传感器引线束穿过该节套管并重新定位温度传感器，容易对温度传感器引线造成磨损、操作复杂效率低下、施工进度缓慢和温度传感器埋设位置难以准确定位的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，包括三脚架、定滑轮、钢丝绳、套管、接头、钻机、温度传感器定位组件和竖向支撑杆；所述定滑轮悬挂于所述三脚架顶端；所述温度传感器定位组件、竖向支撑杆和露出地面的套管可分别通过钢丝绳绕过定滑轮与钻机连接；所述套管以螺纹的方式连接；所述温度传感器定位组件与所述竖向支撑杆以螺纹的方式连接直立于套管内；所述温度传感器定位组件包括吊环、引线束挂钩、竖向
连接管、伸缩杆固定套、伸缩杆和紧固件；所述吊环与所述竖向连接管的顶端连接；所述引线束挂钩水平插入所述竖向连接管中；所述伸缩杆固定套在同一水平面内呈十字交叉形与所述竖向连接管垂直连接；所述伸缩杆插入所述伸缩杆固定套中用所述紧固件固定；所述竖向支撑杆是由内外径相同的多根圆管通过螺纹连接组装而成的。
7.进一步地，所述竖向连接管在所述吊环与所述伸缩杆固定套之间的杆体上等间距开有若干水平向贯通的第一通孔，所述引线束挂钩可以根据需要选择合适的第一通孔水平插入并固定。
8.进一步地，所述伸缩杆固定套的外端开有一第二通孔。
9.进一步地，所述伸缩杆一端沿纵向设置有一列贯穿的第三通孔，另一端连接压入型钢珠滚轮，滚轮可360度旋转，减小伸缩杆与套管间的摩擦。
10.进一步地，所述紧固件贯穿所述伸缩杆固定套的第二通孔和伸缩杆的任一第三通孔，可实现所述伸缩杆在所述伸缩杆固定套中自由伸缩。
11.进一步地，所述引线束挂钩横断面为上圆下方形，可以防止其发生转动并避免磨损温度传感器引线束，其一端为180弯钩，另一端为销轴，可用开口销锁定。
12.进一步地，所述圆管外侧顶端附近设置有两个对称的挂钩，可与钢丝绳连接或悬挂于最顶端的套管上。
附图说明
13.图1为在深层土体中埋设温度传感器的装置的结构示意图；
14.图2为套管螺纹连接的示意图；
15.图3为温度传感器定位组件与竖向支撑杆螺纹连接的示意图；
16.图4为温度传感器定位组件与竖向支撑杆的结构示意图；
17.图5为圆管螺纹连接示意图；
18.图6为温度传感器定位组件的剖视图；
19.图7为图6的局部放大图；
20.图8为引线束挂钩的结构示意图；
21.附图标记说明：
22.1-三脚架；2-定滑轮；3-钢丝绳；4-套管；5-接头；6-钻机；7-温度传感器定位组件；71-吊环；72-引线束挂钩；721-销轴；722-开口销；73-竖向连接管；731-第一通孔；74-伸缩杆固定套；741第二通孔；75-伸缩杆；751-第三通孔；752-滚轮；76-紧固件；8-竖向支撑杆；81-圆管；811-挂钩；82-接箍；9-温度传感器；10-温度传感器引线束；11-土体。
具体实施方式
23.下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
24.如图1所示的在深层土体中埋设温度传感器的装置，包括三脚架1、定滑轮2、钢丝绳3、套管4、接头5、钻机6、温度传感器定位组件7和竖向支撑杆8；所述定滑轮2悬挂于所述三脚架1顶端；所述温度传感器定位组件7、竖向支撑杆8和露出地面的套管4可分别通过钢丝绳3绕过定滑轮2与钻机6连接；所述套管4以螺纹的方式连接，螺纹连接方式优选地如图2所示；所述温度传感器定位组件7与所述竖向支撑杆8以螺纹的方式连接直立于套管4内，螺
纹连接方式优选地如图3所示。
25.使用时，首先将所有温度传感器9按预定的埋设深度在水平地面排列好，温度传感器引线捆扎成一束，并做好标记，本实施例中温度传感器9引线长度为30～50m；其次架设三脚架1，安装定滑轮2，利用钻机6在预定位置钻孔至设计深度，同时放入套管4形成对孔壁的保护，本实施例中，钻孔深度为19.6m，共放置10节长度为2m的套管4；再次将竖向支撑杆8和温度传感器定位组件7安装到位，把温度传感器9以及温度传感器引线束10竖直放入套管4中，准确定位每个温度传感器9的埋设位置后将温度传感器引线束10悬挂于引线束挂钩72上并固定；然后拔出并拆除全部套管4，将温度传感器引线束10从引线束挂钩72上取下并铺设至预定位置加以保护；最后拔出并拆除温度传感器定位组件7和竖向支撑杆8，并在钻孔中回填细砂。
26.如图4所示，所述温度传感器定位组件7包括吊环71、引线束挂钩72、竖向连接管73、伸缩杆固定套74、伸缩杆75和紧固件76；所述吊环71与所述竖向连接管73的顶端连接；所述引线束挂钩72水平插入所述竖向连接管73中；所述伸缩杆固定套74在同一水平面内呈十字交叉形与所述竖向连接管73垂直连接；所述伸缩杆75插入所述伸缩杆固定套74中用所述紧固件76固定；所述竖向支撑杆8是由内外径相同的多根圆管81通过螺纹连接组装而成的，螺纹连接方式优选地如图5所示，根据钻孔深度，确定竖向支撑杆8优选地是由6根长度为3m和1根长度为2m的圆管81组成，圆管81优选地采用不锈钢管，每根圆管81外侧顶端附近设置有两个对称的挂钩811，可与钢丝绳3连接或悬挂于最顶端的套管4上。
27.如图6～7所示，所述竖向连接管73在所述吊环71与所述伸缩杆固定套74之间的杆体上等间距开有若干水平向贯通的第一通孔731，所述竖向连接管73优选地长1m，开有4个水平向贯通的第一通孔731，所述引线束挂钩72可以根据需要选择合适的第一通孔731水平插入并固定，使得所述竖向支撑杆8和温度传感器定位组件7安装到位后，所述引线束挂钩72的位置高于地面0.5～1.0m，方便后期拆除；所述伸缩杆固定套74的外端开有一第二通孔741；所述伸缩杆75一端沿纵向设置有一列贯穿的第三通孔751，另一端连接压入型钢珠滚轮752，滚轮752可360度旋转，减小伸缩杆75与套管4间的摩擦；所述紧固件76贯穿所述伸缩杆固定套74的第二通孔741和伸缩杆75的任一第三通孔751，可实现所述伸缩杆75在所述伸缩杆固定套74中自由伸缩，使得滚轮752与套管4内壁之间留有1～2cm的空隙，能够保证竖向支撑杆8与温度传感器定位组件7始终直立于套管4内，从而防止拔出套管4时温度传感器9及温度传感器引线束10与套管4内壁间的摩擦。
28.如图8所示，所述引线束挂钩72横断面为上圆下方形，可以防止其发生转动并避免磨损温度传感器引线束10，其一端为180弯钩，另一端为销轴721，可用开口销722锁定。
29.安装竖向支撑杆8与温度传感器定位组件7时，可根据三脚架1的高度，提前将竖向支撑杆8与温度传感器定位组件7在水平地面分段连接好，各分段的长度优选地为三脚架1高度的2倍左右，然后利用钻机6和钢丝绳3将各分段依次吊入套管4内并连接，直至竖向支撑杆8底端接触钻孔底部。在吊入的过程中，可利用挂钩811将已连接好的部分暂时悬挂于最顶端套管4的内壁上，方便钢丝绳3与挂钩811连接点的上移以及各分段之间的连接。
30.将温度传感器9以及温度传感器引线束10悬挂于引线束挂钩72时，先将温度传感器9及温度传感器引线束10竖直放入套管4中，温度传感器引线束10绕过引线束挂钩72后向下弯折并下垂，调整温度传感器引线束10下弯点的位置，确保每个温度传感器9埋设位置正
确后，用胶带将温度传感器引线束10缠绕固定于引线束挂钩72上。
31.拔出套管4时，先将钢丝绳3一端缠绕于最上面一节套管4外壁，另一端绕过定滑轮2与钻机6相连，然后利用钻机6将该节套管4拔出地面后使用拧卸工具将其拆卸，重复以上操作，将剩余套管4依次拔出并拆除。
32.将温度传感器引线束10从引线束挂钩72上取下并铺设至预定位置加以保护后，先将钢丝绳3一端与吊环71或圆管81上的挂钩811连接，另一端绕过定滑轮2与钻机6连接，然后利用钻机6依次分段拔出并拆下温度传感器定位组件7和竖向支撑杆8，在拔出过程中，可在钻孔位置地面水平放一根金属管，将未拔出地面部分的竖向支撑杆8利用挂钩811暂时悬挂与金属管上，方便温度传感器定位组件7和已拔出地面部分的竖向支撑杆8的拆除。

技术特征：
1.一种在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，包括三脚架、定滑轮、钢丝绳、套管、接头、钻机、温度传感器定位组件和竖向支撑杆；所述定滑轮悬挂于所述三脚架顶端；所述温度传感器定位组件、竖向支撑杆和露出地面的套管可分别通过钢丝绳绕过定滑轮与钻机连接；所述套管以螺纹的方式连接；所述温度传感器定位组件与所述竖向支撑杆以螺纹的方式连接直立于套管内；所述温度传感器定位组件包括吊环、引线束挂钩、竖向连接管、伸缩杆固定套、伸缩杆和紧固件；所述吊环与所述竖向连接管的顶端连接；所述引线束挂钩水平插入所述竖向连接管中；所述伸缩杆固定套在同一水平面内呈十字交叉形与所述竖向连接管垂直连接；所述伸缩杆插入所述伸缩杆固定套中用所述紧固件固定；所述竖向支撑杆是由内外径相同的多根圆管通过螺纹连接组装而成的。2.根据权利要求1所述的在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，所述竖向连接管在所述吊环与所述伸缩杆固定套之间的杆体上等间距开有若干水平向贯通的第一通孔。3.根据权利要求1所述的在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，所述伸缩杆固定套的外端开有一第二通孔。4.根据权利要求1所述的在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，所述伸缩杆一端沿纵向设置有一列贯穿的第三通孔，另一端连接压入型钢珠滚轮，滚轮可360度旋转，减小伸缩杆与套管间的摩擦。5.根据权利要求1所述的在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，所述紧固件贯穿所述伸缩杆固定套的第二通孔和伸缩杆的任一第三通孔，可实现所述伸缩杆在所述伸缩杆固定套中自由伸缩。6.根据权利要求1所述的在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，所述引线束挂钩横断面为上圆下方形，可以防止其发生转动并避免磨损温度传感器引线束，其一端为180弯钩，另一端为销轴，可用开口销锁定。7.根据权利要求1所述的在深层土体中埋设温度传感器的装置，其特征在于，所述圆管外侧顶端附近设置有两个对称的挂钩，可与钢丝绳连接或悬挂于最顶端的套管上。

技术总结
一种在深层土体中埋设温度传感器的装置，包括三脚架、定滑轮、钢丝绳、套管、接头、钻机、温度传感器定位组件和竖向支撑杆。所述温度传感器定位组件包括吊环、引线束挂钩、竖向连接管、伸缩杆固定套、伸缩杆和紧固件；所述竖向支撑杆是由内外径相同的多根圆管通过螺纹连接组装而成的。通过设置温度传感器定位组件及竖向支撑杆，将温度传感器及温度传感器引线束准确悬挂于钻孔内，可实现在深层土体中埋设温度传感器时，快速拔出并拆卸下每节套管，避免了每拆卸一节套管便需要将温度传感器引线束穿过该节套管并重新定位温度传感器，不仅提高了工作效率，更好的保护温度传感器引线束不被磨损，而且使温度传感器的埋设位置更加精准。而且使温度传感器的埋设位置更加精准。而且使温度传感器的埋设位置更加精准。


技术研发人员：郭国梁 樊育英 吕春
受保护的技术使用者：齐齐哈尔大学
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2022/5/25