本發明屬于巖土工程技術領域，涉及一種可在一定范圍內自由調節內徑和外徑的定位環，是一種在孔洞內安裝測壓管、測斜管、錨桿等管狀儀器的安裝定位裝置。本發明還涉及這種定位環的安裝方法。

本申請受國家自然科學基金項目（51379131）、國家自然科學基金項目（51579152）、國家自然科學基金項目（41401016）以及江蘇省自然科學基金項目（BK20140998）的資助。

背景技術：

巖土工程領域經常會遇到鉆孔安裝埋設儀器的問題，例如：加固較為破碎的巖石坡面，需要鉆孔埋設錨桿；測量壩基揚壓力需要鉆孔安裝測壓管；測量邊坡、地基的穩定性，需要鉆孔安裝測斜管等（以下為表述方便起見，將類似以上的儀器統稱為管狀儀器）。這些管狀儀器的安裝埋設都有一個共同的特點，就是需要將儀器固定在孔的中心位置附近。

為了保證測斜管、錨桿等管狀儀器能在安裝結束后保持在孔的中心附近位置，傳統的做法為：在施工現場預制混凝土墊塊，即利用木條格柵做模板統一澆筑一批混凝土小塊，并在每個小混凝土塊中人工放置鉛絲，以方便后期綁扎在儀器上，待混凝土墊塊滿足齡期要求后，即可在管狀儀器安裝時將混凝土墊塊綁扎在儀器外壁上，并小心送入預先鉆好的孔內，從而實現測斜管、錨桿等管狀儀器在安裝完畢后基本處于孔中心附近位置的目的。然而在實際工程中，由于鉆孔區域內物質密度不一致（比如土體中夾雜著大塊石頭、巖石出現裂隙等），常常導致鉆頭方向發生微小偏移（向密度較低的地方偏移），從而造成孔壁出現臺階，孔的垂直度發生變化，孔壁不光滑等不利于儀器安裝的情況。這時按照傳統的安裝方式進行安裝時，往往會在孔壁內臺階處發生卡孔的情況，即綁扎在儀器上的混凝土塊會卡在孔壁的臺階處；或者在孔的垂直度發生變化的位置發生卡住儀器的情況。出現這類情況時，要么就將儀器取出，用鉆機對孔進行修復處理；要么就用蠻力硬將儀器塞進去（而這樣做往往會導致混凝土墊塊脫落或者損壞，這樣就破壞了混凝土墊塊的作用），當孔洞與垂直方向有一定傾角時，該類情況很容易發生。

近年來國家、行業規范對施工質量的要求不斷提高，對儀器安裝精度的控制越來越嚴，對儀器在孔洞內安裝位置的精確性提出了更高的要求，工程界迫切需要一種操作簡便，適用性廣，成本低廉的定位裝置。

技術實現要素：

為了克服現有的定位裝置不足，本發明提供一種可在一定范圍內自由調節內徑和外徑的定位環，從而實現在具備精確定位的基本功能前提下，一種型號的定位環適應多種鉆孔內徑和儀器外徑的目的，該定位環可以有效的降低工程的施工難度和采購成本，有效杜絕了工程施工的浪費。本發明還將提供這種定位環的安裝方法。

本發明能夠克服傳統儀器安裝方式中，儀器較難定位在孔的中心處、儀器上安裝輔助定位裝置后儀器較難安裝等的弊端。該定位環基本解決了管狀儀器在孔洞內定位的問題，且操作簡便、適用范圍廣、利用率高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，一種可在一定范圍內自由調節內徑和外徑的定位環，其特征在于：所述定位環由上、下兩個加厚環組成，在該兩個加厚環之間設有若干個向外側彎曲的彈簧片、若干個長調節螺栓和固定螺母；每個加厚環上均設有若干個徑向的安裝螺桿。

通過長調節螺栓和固定螺母，可以實現對向外側彎曲的彈簧片的拉伸和壓縮，拉伸時彈簧片向外側彎曲的幅度減少，相當于外徑縮小；壓縮時彈簧片向外側彎曲的幅度加大，相當于外徑擴大；達到了在一定范圍內自由改變定位環外徑的目的，從而使其具備了在一定范圍內適應各種孔徑的功能；

通過調節安裝螺桿起到調節加厚環內徑和將定位環固定于管狀儀器表面的作用。即通過改變安裝螺桿伸入加厚環內的長度，起到改變加厚環內徑和安裝固定內部管狀儀器的目的。

換言之，本發明的方案是：一種可在一定范圍內自由調節內徑和外徑的定位環，該環上下為兩個工程塑料材質的加厚環（圖中4號部件）（為了便于精確的描述，在以下表述中將使用下列方向的說法：1、將加厚環面向加厚環圓心方向的一側定義為加厚環的內側面N，反之，定義為加厚環的外側面M；2、將兩個加厚環兩兩相對的面定義為加厚環的下側面B，反之，定義為加厚環的上側面A。以上定義均在附圖上有說明）；在該加厚環外側面M上垂直于外側面開有4個螺紋孔，孔內安裝有工程塑料材質的安裝螺桿（圖中2號部件）；在該加厚環的上側面上開有3個螺紋孔，安裝有金屬材質的長調節螺栓（圖中3號部件）和固定螺母；在該加厚環垂直方向安裝有4根加厚的鍍鋅半圓形彈簧片（圖中1號部件）；即，所述的定位環由上下兩個加厚環、安裝螺桿、長調節螺栓、固定螺母和彈簧片組成。

更優化和更具體地說，本發明的定位環結構是：

（1）所述加厚環由工程塑料加工而成，其垂直厚度為1~3公分，徑向厚度為0.5~2公分，根據加厚環的內徑可分為30mm、50mm和80mm等不同規格的定位環。

（2）加厚環外側面垂直于外側面方面開有4個對稱的5mm直徑左右的螺紋孔，孔內安裝有配套的工程塑料材質的安裝螺桿（螺桿的長度比（加厚環的半徑+加厚環的徑向厚度）多2公分），該安裝螺桿起到調節加厚環內徑和將定位環固定于管狀儀器表面的作用，即通過改變安裝螺桿伸出加厚環內側面的長度，起到改變加厚環內徑和固定于內部管狀儀器的目的。

（3）加厚環下側面安裝有4根加厚的鍍鋅半圓形彈簧片，該彈簧片采用膠水或者直接熔接的方式固定在加厚環上的，長度為20~30公分不等（不同的加厚環內徑對應不同的彈簧片長度），該彈簧片由扁鋼帶加工而成，鍍鋅后彈簧片的厚度為2~3mm，寬度為2~4cm。彈簧片表面光滑，其半圓形弧面朝外，可以實現定位環與孔壁的弧形接觸，這樣即便孔壁不光滑，有臺階出現，依然可以順暢的將安裝有定位環的管狀儀器推入到孔內。該彈簧片也可以采用彈簧鋼或不銹鋼等材質的彈簧片。

（4）加厚環上側面垂直于上側面方向開有3個5mm直徑左右的螺紋孔，孔內安裝有配套的金屬材質的長調節螺栓（螺栓的長度比整個定位環的長度略長一點，并配有一個固定螺母），通過擰緊或放松調節螺栓，可以帶動加厚環壓縮和拉伸彈簧片，實現改變定位環外徑的功能，從而達到定位環在一定范圍內適應各種鉆孔直徑的目的。

換而言之，本發明一種可在一定范圍內自由調節內徑和外徑的定位環，通過加厚環徑向的安裝螺桿，達到自由改變定位環內徑和固定管狀儀器的功能，實現在一定范圍內適應各種直徑的管狀儀器的目的；通過加厚環上下方向的長調節螺栓和固定螺母，達到壓縮和拉伸半圓形彈簧片的功能，實現在一定范圍內適應各種直徑的安裝孔的目的；半圓形的鍍鋅鋼制彈簧片弧形方向對著外面，由于彈簧片表面光滑，定位環與孔壁為點面接觸，即使孔壁不光滑，有臺階，也不會卡到定位環，定位環可以很順暢的在孔內滑動。通過以上的各個部件，達到了在一定范圍內適應各種直徑的管狀儀器和各種鉆孔直徑的功能，使得該定位環具有很強的工程適應性，能有效減低工程的采購成本，避免工程浪費。

配合該定位環的安裝方法，其特征在于，步驟如下：

（1）確定即將安裝的鉆孔直徑；

（2）將定位環套到管狀儀器需要安裝的位置，擰緊加厚環外側面的安裝螺桿，將定位環固定到儀器上，在安裝螺桿與加厚環接觸的部位涂抹專用的工程塑料膠水；

（3）根據定位環現在的外徑與鉆孔直徑的關系，通過加厚環上側面的調節螺栓拉升或者壓縮彈簧片來改變定位環的外徑，最終將定位環的外徑調節到略小于鉆孔直徑的程度即可；

（4）用鋼鋸將加厚環外側面多余的安裝螺桿鋸掉，以防止定位環卡住孔壁；

（5）重復以上步驟，直至將所有定位環安裝完畢。

本發明針對傳統的管狀儀器定位方式的不足，發明了一種可在一定范圍內自由調節內徑和外徑的定位環，具有以下特點：

（1）通過外側面的安裝螺桿，實現了在一定范圍內適應各種直徑的管狀儀器的功能，并利用安裝螺桿能牢固的將定位環固定在管狀儀器任何我們希望固定的位置；

（2）通過加厚環上側面的調節螺栓和固定螺母，實現了對半圓形彈簧片的拉伸和壓縮，達到了在一定范圍內自由改變定位環外徑的目的，從而使其具備了在一定范圍內適應各種孔徑的功能；

（3）半圓形彈簧片，可以有效的改善定位環與孔壁的接觸狀態，使得定位環具備在不光滑的孔壁上順暢滑動的能力。

本發明具有以下效果：本發明設計合理、工藝簡單、易于加工、主要配件價格低廉，從而使得本定位環具備較高的成本優勢，本定位環在具備精確定位的基本功能下，可以在一定范圍內自由改變定位環的內徑和外徑，從而使其具備施工簡單、安裝方便、適用性強、易于推廣等特點，能有效的降低施工單位的施工難度和采購成本，該定位環特殊的外觀形態可以使其順暢的在各種復雜的孔壁情況下自由滑動。

附圖說明

圖1是本發明定位環的俯視圖；

圖2是本發明定位環的立面圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施案例，對本發明方法作進一步詳細說明。此處所描述的具體實施案例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1，可在一定范圍內自由調節內徑和外徑的定位環及其安裝方法。參照圖1、圖2：定位環由上、下兩個加厚環4組成，在該兩個加厚環4之間設有若干個向外側彎曲的半圓形鍍鋅彈簧片1；三個長調節螺栓3和固定螺母；每個加厚環上均設有四個徑向的安裝螺桿2。將加厚環面向加厚環4圓心方向的一側定義為加厚環的內側面N，反之，定義為加厚環的外側面M；將兩個加厚環兩兩相對的面定義為加厚環的下側面B，反之，定義為加厚環的上側面A。

（1）定位環安裝前，先要測量即將安裝的孔的直徑，并做好記錄。

（2）將加厚環外側面的安裝螺桿向外擰出，以保證有足夠的空間可以使得定位環套到管狀儀器上，套入儀器上后，將定位環移動到儀器需要定位的位置（一般沿儀器方向每隔2~3米，需要安裝一個定位環）。到達安裝位置后，用螺栓刀均勻的將4根安裝螺桿向內擰入，當4根安裝螺桿均接觸到管狀儀器表面后，用鋼尺測量4根安裝螺桿從加厚環內側面中伸出的長度，要保證4根安裝螺桿伸出的長度一致，當不一致時要對4根安裝螺桿進行微調。當4根安裝螺桿從加厚環內側面中伸出的長度調節到一致后，用力擰緊螺桿（建議對稱方向上兩根安裝螺桿同時擰緊，這樣可有效的降低擰緊螺桿時將對向方向的安裝螺桿頂出的風險）。將工程塑料專用粘合膠水涂抹在安裝螺桿與加厚環的結合處。

（3）測量固定好的定位環外徑，與第（1）步中所測量的直徑做對比，如果定位環的外徑比孔的直徑小，則均勻的擰緊三根調節螺栓，使得兩個加厚環逐漸的相互靠近，這時兩個加厚環將不斷擠壓半圓形鍍鋅彈簧片，使得彈簧片的弧度不斷的增加（使得彈簧片不斷的向外突出），這樣就實現了增大定位環外徑的目的。如果定位環的外徑比孔的直徑大，則要均勻的擰松三根螺栓，使得兩個加厚環逐漸的相互遠離，于是加厚環將不斷拉伸彈簧片，使得彈簧片的弧度不斷的減少（使得彈簧片突出的部分逐漸的拉平），這樣就實現了減少定位環外徑的目的。

（4）當定位環的直徑略小于步驟（1）中測量的直徑時，停止擰緊螺栓，并用鋼尺測量兩個加厚環之間的螺栓長度是否一致，如果不一致，要進行微調，以保證四根彈簧片所壓縮的量一致。將固定螺母擰緊，實現鎖止三根螺栓的目的。

（5）用鋼鋸將步驟（2）中的安裝螺桿伸出加厚環外側面的部分鋸掉，以防止定位環在孔內滑動的時候卡到孔壁。

（6）重復以上步驟，直至將所有定位環都安裝在管狀儀器上。