一体化的静力触探系统能够适应恶劣环境,并可以在多种条件下开展静力触探试验。欧美大地带大家了解一下陆上静力触探设备的结构和工作过程。
组成结构详解
图1 平板拖车上的Panther-200
说明:上图来自2016年7月向山西省交通科学研究院顺利交付现场拍摄
Panther 200的设计合理,与其他静力触探设备相比,具有诸多优点:
01
Panther 200的外部结构
Panther 200履带式静力触探车主要由两部分组成:下部是底盘,上部是工作舱(图2)。
底盘上有两条钢履带,控制着履带车的行走、爬坡、转弯等。Panther-200自重20.6吨,底盘上有配重块,占据了履带车的大部分重量。底盘的前后共有三个液压千斤顶,前面两个后面一个,用于将履带车升起、调平,充分提供反力。千斤顶的升降是通过工作舱内控制台上的手柄进行控制的。
工作舱前部有一个门,操作人员可以进入;工作舱的墙壁上有4个窗户,可以透光;工作舱的顶部有一个风箱,可以伸缩,试验时升起,试验结束后缩回。
图2 履带车的底盘和工作舱
工作舱后部是履带车的动力部分,里面有发动机、液压油箱、柴油箱、冷却器(图3)。
图3 履带车的后部以及发动机和液压油箱
02
Panther 200工作舱内部结构
打开工作舱的门,就可以进入到工作舱内部(图4)。
图4 Panther-200工作舱内部照片
2.1 贯入架
工作舱内部,天花板上有6盏灯,墙壁上开关,可以在光线不足时点亮灯光。工作舱的中间,是静力触探试验的贯入架,贯入架上有夹具、接近开关以及深度编码器。试验过程中,往下贯入探杆时,夹具会自动夹紧探杆,接近开关自动接通,采集仪开始记录数据。往上提贯入架时,夹具会自动松开,接近开关自动断开,采集仪停止数据记录。如此,实现了数据的自动采集。回收探杆时,自动夹具的功能又是反过来的。往上提时夹紧,往下降时松开。国产的贯入设备是没有自动夹具的,需要人工去插拔,费时费力。深度编码器是用来自动记录探头贯入的深度的。
2.2 遥控器
工作舱的右边有一个桌子,桌子上安装有台钳,现场可以在桌子上进行一些工作。桌子上挂有一个遥控器,遥控器上各个按钮的功能如图5所示。履带车的移动是通过这个遥控器进行控制的。它可以通过WIFI与履带车的动力控制系统连接,也可以通过有线的方式进行连接。主要的两个按钮,分别控制履带车两侧的履带前进和后退。同时向上按,履带车前进;同时向下按,履带车后退;一个向上按一个向下按,履带车转弯。履带车的行进速度也是可以选择的,“兔子”是快速,“乌龟”是慢速。遇到紧急情况,可以按下红色紧急开关,履带车立刻停止移动。
图5 履带车的遥控器
2.3 探杆架与储物柜
工作舱的右边还有一个探杆架,探杆全部头对尾、尾对头整齐地排列在架子上。探杆架下方有一个储物柜,可以存放物品(图6)。
图6 Panther-200的探杆架和储物柜
2.4 控制台
工作舱的左边是履带车的控制台,这个控制台控制着全车的动力系统、液压系统、电力系统、数据采集系统。
控制台的顶部是一个平面,试验过程中,可以将计算机摆放在这里,可以方便地实时查看探头的状态,以便对贯入过程进行控制。
控制台的中部有很多手柄,通过这些手柄实现对静力触探车各个部分的控制。左上角是一个功能选择手柄。往上时,液压系统用于履带车的调平。这时可以通过右上角的三个手柄对履带车进行调平。右上角的三个手柄依次控制左前方、后方、右前方三个液压千斤顶。试验之前,要将三个液压千斤顶完全伸出,以便充分提供静力触探试验所需的200KN反力。通过观看水平调节气泡居中,可以将履带车调平。功能选择手柄向下时,液压系统用于操作履带车的贯入架。右下角有两个手柄,一个手柄是控制贯入架的升降。这个手柄主要是用来控制探杆以20mm/s的速度匀速贯入的。如果速度过快或者过慢,可以旋转左侧的压力或速度旋钮进行调节。另一个手柄是控制探杆保持锁的开闭。向上时,探杆保持锁打开,探杆被锁住,无法移动,可以防止探杆掉入到钻孔内。向下时,探杆保持锁关闭,探杆可以自由移动。左下角的这个手柄是控制贯入架升降的。贯入架向下移动时可以以20mm/s的速度匀速下降,上升时,可以升起。
控制台的下部控制履带车的电源、动力和数据采集。左上角是遥控器的电池充电器,如果遥控器的电池没电了,可以插在这里充电。充电器的下面是整个履带车电力系统的开关,打开这个开关后,履带车内的发动机、顶灯、警示灯、电源线路才会通电。中间的这个按钮是履带车警示灯的开关,按下以后,履带车外面四个角的警示灯会闪烁,提醒工作舱外面的人员注意安全。这个按钮的下面是履带车的油箱油量表,该履带车使用的燃料是柴油。右边是履带车的电子启动器,通过旋转钥匙,可以启动履带车的发动机。旁边有一个小摇杆,可以上下调节发动机的转速。发动机的实时转速会在电子启动器的显示屏上显示出来。启动后,发动机的转速为750rpm,行进时,要将发动机的转速增大到1200rpm左右,试验过程中转速为900rpm左右。最下面是一台嵌入式静力触探数据采集仪,控制着静力触探试验的数据采集。采集仪的面板上只有三个按钮:一个开关,一个复位键,一个深度记录选择键。正常工作情况下,设置为AUTO即可。
控制台上各个部分的说明如图7所示。
图7工作舱内的控制台
2.5 工作舱的地板
工作舱的地面上有两块盖板:一块小盖板和一块大盖板。打开小盖板,可以看到一个金属格网(图8),可以通过这个金属格网查看探头是否接触地面。打开大盖板,可以看到里面有几个蓄电池,它们为履带车供电。
图8 工作舱内的地板
工作过程
01
优先做探头饱和
做孔压静力触探试验时,首先要将探头进行饱和。将探头的锥尖穿过饱和器,倒入硅油,保证透水石在硅油液面以下(图13)。接上真空泵,抽真空至少12小时。然后在液面以下组装好探头,给探头戴上一个橡胶套。将硅油倒出来,然后将探头从饱和器底部完全穿过,即可。
图13 正在进行饱和的探头
02
现场试验步骤
图14 履带车的升起和调平
图15 探头零值读取界面
图16 开始贯入探头
图17 正在进行静力触探试验的履带车
图18 试验过程中的电脑界面
操作过程流程化,使用简单,相信通过此文您对Panther200静力触探车的结构和操作已有基本概念。
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