УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВДАВЛИВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2000 года по МПК E02D7/20 

Заявляемое устройство относится к области строительства и может быть использовано при сооружении фундаментов из железобетонных свай в жилищном, промышленном и сельском строительстве, а также для вдавливания шпунтов и им подобных строительных конструкций. Наиболее эффективно использование заявляемого изобретения при погружении удлиненных сборных железобетонных конструкций преимущественно в стесненных условиях городского строительства или в зоне оползней, а также в местах, где недопустим высокий уровень динамических и шумовых воздействий.

Из источников научно-технической литературы выявлено техническое решение, наиболее близкое к заявляемому изобретению, выбранное в качестве прототипа (а.з. Японии N 2-3853, МКИ⁵ E 02 D 7/20, 1990 г.). Известное устройство для вдавливания строительных конструкций содержит анкерное полотно и систему вдавливания. Анкерное полотно содержит два горизонтальных продольных элемента - две продольные балки.

Система вдавливания состоит из вертикальных опор и механизма вдавливания, размещенного на поперечном элементе, соединяющем вертикальные опоры. Вертикальные опоры установлены на продольных элементах анкерного полотна подвижно с возможностью скольжения по продольным элементам благодаря П-образным окончаниям опор, охватывающим продольные элементы. Механизм вдавливания представляет собой два гидравлических цилиндра, установленных на поперечном элементе, охватывающем вдавливаемую конструкцию с боковых сторон и заглубляющем ее путем передачи усилия от гидравлических цилиндров на боковые поверхности конструкции.

Устройство имеет существенные недостатки, вызванные тем, что устройство не приспособлено для передачи больших усилий вдавливания. Развивать повышенные усилия вдавливания прототип не может по двум причинам. Во-первых, сила вдавливания прикладывается к вдавливаемой конструкции с боковых сторон, что при увеличении усилий вдавливания может привести к сколам и разрушению конструкции. Во-вторых, большие усилия вдавливания приводят к увеличению реактивной силы, возникающей при вдавливании, и действуют на вдавливаемое устройство, отрывая его от земли. Поэтому для повышения усилий вдавливания известное устройство требует введения дополнительной анкеровки. Устройство обладает небольшим коэффициентом полезного действия, поскольку сила P_к, действующая на вдавливаемую конструкцию, меньше силы P_м, которую развивает механизм вдавливания, и равняется P_к = P_м•k, где k - коэффициент трения.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать устройство для вдавливания строительных конструкций, в котором путем введения дополнительного анкерного приспособления создается возможность развивать увеличенные усилия вдавливания.

Поставленная задача решена тем, что устройство для вдавливания строительных конструкций, содержащее анкерное полотно, имеющее по меньшей мере два продольных элемента, и систему вдавливания, в состав которой входят вертикальные опоры и механизм вдавливания, размещенный на поперечном элементе, соединяющем вертикальные опоры, установленные подвижно на продольных элементах анкерного полотна с возможностью перемещения в продольном направлении, согласно изобретению, содержит вертикальные грунтовые анкерные элементы, установленные в зоне размещения горизонтальных продольных элементов, выполненных с возможностью взаимодействия с вертикальными грунтовыми анкерными элементами.

Согласно изобретению, горизонтальные продольные элементы содержат конструктивные элементы, соединенные с консольными элементами, на которых установлены балласты.

При этом, согласно изобретению, конструктивные элементы горизонтальных продольных элементов выполнены преимущественно на их концах.

Согласно изобретению, вертикальный грунтовой анкерный элемент представляет собой инвентарную сваю, на верхнем конце которой с двух противоположных сторон расположены консольные элементы, выполненные с возможностью опирания на продольные элементы.

Вертикальные анкерные элементы дополнительно прижимают анкерное полотно к грунту строительной площадки и воспринимают усилия от реактивной силы вместе с анкерным полотном. В случае необходимости устройство можно дополнительно снабдить балластным грузом, благодаря указанным конструктивным элементам, выполненным на продольных элементах. При нагружении концов продольных элементов эффективность действия балластов наилучшая, поскольку в этом случае уравновешивающий момент при вдавливании конструкции будет максимальным в любом месте строительной площадки.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично представлен внешний вид устройства в плане, на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из анкерного полотна и системы вдавливания. Анкерное полотно содержит четыре горизонтальных продольных элемента - рельсы 1, которые установлены вдоль направления вдавливания строительных конструкций. Рельсов в устройстве может быть два и больше, в зависимости от наличия и размера строительной площадки. Система вдавливания состоит из вертикальных опор 2 и механизма 3 вдавливания, который представляет собой гидроцилиндр на тележке и размещен на поперечном элементе 4, который соединяет опоры 2. Опоры 2 установлены подвижно с возможностью передвижения рельсов в упорах 5. Упоры 5 закреплены на верхних поверхностях рельсов 1 и конструктивно выполнены так, что опоры 2 имеют возможность перемещаться только в продольном направлении, исключая возможность перемещения в поперечном и вертикальном направлениях. Для этого в нижних торцевых поверхностях опор 2 выполнены отверстия, в которых установлены элементы соединения упоров 5 с опорами 2 - винты 6. Упоры при этом выполнены с возможностью заведения в них винтов 6. Для этого каждый упор 5 выполнен в виде двух непрерывных, повернутых один к одному консолями консольных элементов 5₁ и 5₂, которые закреплены на рельсах 1 на расстоянии, несколько большем величины диаметра стержня винта 6. Винты 6 на своем нижнем конце имеют расширения, выполненные в одной плоскости. Размер этих расширений значительно превышает расстояние между консольными элементами упоров. Верхний конец винтов 6 выполнен в виде разъемного винтового соединения, т.е. стержня с резьбой, на который навинчена гайка 7.

Продольные рельсы 1 соединены между собою парами поперечных элементов 8, размещенных между собой на расстоянии, между которыми с возможностью взаимодействия с ними установлены вертикальные грунтовые анкерные элементы 9. Вместо пар поперечных элементов 8 можно применить поперечные металлические пластины с отверстием для грунтового анкерного элемента 9. Конструктивое выполнение поперечных элементов 8 и анкерных элементов 9 может быть разнообразным. Главное, чтобы анкерные элементы 9 были размещены вблизи горизонтальных продольных элементов и имели возможность взаимодействия с ними. Грунтовые анкерные элементы 9 могут быть выполнены в виде инвентарных свай, на верхнем конце которых с двух противоположных сторон закреплены консольные элементы 10, длина которых превышает половину расстояния между поперечными элементами 8, для осуществления возможности опирания на них.

Количество пар поперечных элементов 8 и грунтовых анкерных элементов 9 зависит от усилий вдавливания, которое должно развивать заявляемое устройство, и определяется путем вычислений или экспериментов.

Рельсы 1 имеют конструктивные элементы 11, к которым в случае необходимости присоединяются кронштейны 12, предназначенные для установления на них балластов 13. Конструктивные элементы 11 имеют вид упоров, параллельно размещенных на рельсах 1. В случае, приведенном на фигурах чертежей, когда рельсы 1 выполнены из двутавров, роль упоров выполняют полки двутавра. Кронштейны 12 могут быть выполнены из швеллера, к полкам которого приварены два выступа 14, имеющие такую длину, чтобы при заведении в двутавр стенка швеллера своей внешней поверхностью соприкасалась с внутренней поверхностью нижней полки двутавра, а выступы 14 опирались во внутреннюю поверхность верхней полки двутавра.

Конструктивные элементы 11 выполняют преимущественно на концах балок 1. Количество пригрузов зависит от вдавливаемых усилий, определяется экспериментально. На опорах 2 выполнены конструктивные элементы (на фигурах чертежей не приведены), на которых может быть установлена площадка 15 обслуживания. Площадка длиной, равной длине поперечного элемента 4, имеет настил и боковые перила для безопасности обслуживания механизма 3 вдавливания при установлении его над вдавливаемой конструкцией 16.

Устройство монтируется и работает следующим образом.

Размечают места вдавливания строительных конструкций. Бурят грунт, образуя в нем скважины, и устанавливают конструкции в образованные скважины. Потом устанавливают вдоль площадки вдавливания два рельса 1 с упорами 5 на них параллельно между собой на необходимом расстоянии. Устанавливают на каждый упор 5 опору 2 таким образом, чтобы отверстия в торцевой поверхности совпадали со щелью между консолями 5₁ и 5₂ упоров 5. Заводят в отверстия винты 6, после чего поворачивают их на угол приблизительно 90^o, заводя расширения винтов под нижнюю поверхность консолей упоров (угол 90^o обеспечивает максимальную надежность удерживания винтов в упорах). Потом закручивают гайки 7, закрепляя винты 6 в указанном положении. Устанавливают на опоры поперечный элемент 4 на высоте, которая превышает длину вдавливаемой конструкции перед началом вдавливания, тоже фиксируют его в необходимом положении. Параллельно поперечному элементу 4 на том же уровне от земли устанавливают площадку обслуживания 15. Помещают на элемент 4 гидроцилиндр на тележке, установленный штоком вниз, и подключают к насосу (на фигурах чертежей не показан). Устанавливают в необходимых местах между поперечными элементами 8 грунтовые анкерные элементы 9 таким образом, чтобы консольные элементы 10 были ориентированы вдоль рельсов 1, и заглубляют их в грунт так, чтобы стержни 10 опирались на поперечные элементы 8 рельсов 1. В случае необходимости устанавливают дополнительно балласты 13. Для этого заводят под полки двутавров, из которых выполнены балки 1, кронштейны 12 таким образом, чтобы они упирались во внутренние поверхности полок двутавров, и нагружают полученные таким образом площадки балластом 13. Кронштейны могут быть установлены в любом месте балки, в любом количестве. Чаще всего их монтируют на концевых частях балок 1. Установление и анкеровка устройства на этом завершены.

Перемещают опоры 2 по рельсам с помощью электролебедки, тали или другого подобного оборудования до тех пор, пока поперечный элемент 4 не окажется над вдавливаемой конструкцией. Опоры фиксируют в таком положении и перемещают гидроцилиндр по поперечному элементу 4, устанавливая его над конструкцией. Установление гидроцилиндра над конструкцией контролирует рабочий. Включают насос, шток гидроцилиндра опускается на конструкцию 16. Нагрузка от гидроцилиндра передается через оголовок, который распределяет усилия по всей поверхности сваи равномерно. Оголовок предотвращает случайное разрушение сваи во время вдавливания. Сила реакции вдавливаемой конструкции воспринимается опорами 2 и передается через расширения винтов 6 на всю длину рельсов 1, на вертикальные грунтовые анкерные элементы 9 и балласт 13. Дополнительная анкеровка позволяет развивать повышенные усилия вдавливания, достигающие 200 тонн. Кроме того, сила вдавливания прикладывается к вдавливаемой конструкции сверху, а не с боков, как в прототипе, что предотвращает образование сколов и разрушение конструкции и позволяет развивать большие усилие вдавливания. При этом усилие передается на вдавливаемую конструкцию практически полностью без потерь. После того как конструкцию вдавят на глубину, равную длине высовывания штока гидроцилиндра, поперечный элемент 4 с гидроцилиндром и площадкой обслуживания переставляют ниже и снова прикладывают усилие вдавливания. В случае, когда поперечный элемент 4 не имеет возможности вертикального перемещения, между штоком гидроцилиндра и оголовком размещают промежуточную конструкцию, компенсирующую необходимое вертикальное перемещение.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении фундаментов из железобетонных свай в жилищном, промышленном и сельском строительстве, а также для вдавливания шпунтов и им подобных строительных конструкций в грунт любой плотности. Устройство для вдавливания строительных конструкций, включая горизонтальные продольные элементы и систему вдавливания, состоящую из вертикальных опор и механизма вдавливания, дополнительно содержит вертикальные грунтовые анкерные элементы, установленные в зоне размещения горизонтальных продольных элементов и выполненные с возможностью взаимодействия с последними. При этом устройство имеет возможность дополнительного оснащения балластами. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в возможности приложения к вдавливаемой конструкции повышенных усилий вдавливания за счет введения дополнительной анкеровки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для вдавливания строительных конструкций, содержащее анкерное полотно, имеющее по меньшей мере два продольных элемента, и систему вдавливания, в состав которой входят вертикальные опоры и механизм вдавливания, размещенный на поперечном элементе, соединяющем вертикальные опоры, установленные подвижно на продольных элементах анкерного полотна с возможностью перемещения в продольном направлении, отличающееся тем, что оно содержит вертикальные грунтовые анкерные элементы, установленные в зоне размещения горизонтальных продольных элементов, выполненных с возможностью взаимодействия с вертикальными грунтовыми анкерными элементами. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что горизонтальные продольные элементы содержат конструктивные элементы, соединенные с консольными элементами, на которых установлены балласты. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конструктивные элементы горизонтальных продольных элементов выполнены преимущественно на их концах. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вертикальный грунтовой анкерный элемент представляет собой инвентарную сваю, на верхнем конце которой с двух противоположных сторон расположены консольные элементы, выполненные с возможностью опирания на продольные элементы.