ГРУНТОНАСОС Российский патент 2004 года по МПК E02D35/00 F04B15/02 

Изобретение относится к оборудованию по регулированию осадки и крена фундамента.

Известны обычные ступенчатые фундаменты [1]. Недостатки этих фундаментов - невозможность регулирования осадки и крена, так как отсутствуют какие-либо устройства, обеспечивающие такую регулировку.

Известен полый конусный фундамент с полостью, заполненной щебнем [2]. Известен бетононасос [3] для нагнетания цементно-песчаного раствора в полость фундамента.

Известные бетононасосы не обеспечивают подачу в полость фундамента грунта, имеющего малую пластичность и текучесть.

Задачей изобретения является обеспечение импульсного впрессовывания грунтонасосом в сопло, размещенное в теле фундамента и расширяющееся к его подошве, достаточно жесткой грунтовой смеси, обеспечивающей выдавливание и выдергивание фундамента из грунтового основания вверх на заданную величину.

Задача решается за счет того, что используется грунтонасос для импульсного впрессовывания пластифицированного грунта в полости фундамента или трубчатые сваи, который согласно изобретению содержит импульсный домкрат с консольными выступами на корпусе и бункеры для пластифицированного грунта и пластификатора, причем импульсный домкрат установлен над соплом, расширяющимся книзу, снабженным снизу фланцем, сверху консольными выступами и входными отверстиями с боков, причем на консольные выступы сопла сверху оперты пружины, упирающиеся другими концами в консольные выступы корпуса импульсного домкрата, при этом поршень импульсного домкрата упирается снизу в опорную балку по ее центру, концы опорной балки соединены тягами, проходящими сквозь консольные выступы корпуса импульсного домкрата, сквозь пружины, сквозь консольные выступы сопла и соединены с последними, а боковые отверстия сопла соединены трубопроводами с бункером для пластифицированного грунта и бункером для пластификатора.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в обеспечении импульсного впрессовывания грунтонасосом в сопла достаточно жесткой грунтовой смеси, обеспечивающей выдавливание и выдергивание фундамента из грунтовой смеси на заданную величину.

Сопоставление грунтонасоса с бетононасосом показывает следующие существенные отличия, а именно:

- грунтонасос обеспечивает импульсное впрессовывание в сопло фундамента пластифицированной грунтовой смеси (песок, щебень, кирпичный бой, шлак и т.п.);

- пластичность грунтовой смеси может быть повышена каким-либо пластификатором, например, глиняным раствором;

- грунтонасос компактен и в нем использовано стандартное оборудование;

- грунтонасос создает давление на грунтовое основание в 30-20 раз большее, чем под подошвой фундамента, и этим обеспечивается уплотнение и упрочнение грунта под подошвой на большую глубину, чем от бетононасоса;

- оснащение фундамента с соплами грунтонасосами превращает фундаменты в макрорегуляторы, позволяющие регулировать осадку и крен фундаментов в любой момент времени как в процессе строительства, так и при эксплуатации здания;

- зданию, построенному на фундаментах, имеющих сопла и оснащенных грунтонасосами, не страшны неравномерные осадки грунтового основания, так как неравномерность осадки здания периодически исправляется фундаментами-макрорегуляторами.

На фиг.1 показан грунтонасос для импульсного вспрессовывания пластифицированного грунта в полости и трубчатые сваи; на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид на фундамент сверху.

Грунтонасос состоит из импульсного домкрата 1 циклического действия, применяемого в пульсаторах [4, с.260, фиг.173]. Масло в домкрат подается от специальной импульсной насосной станции. Корпус импульсного домкрата 1 размещен над верхним малым входным отверстием сопла 2. На нижнем широком конце сопла 2 имеется фланец 3, окаймляющий большое выходное отверстие сопла 2. На сопле 2 имеются консольные выступы 4, на которые сверху оперты пружины 5. Пружины 5 уперты снизу в консольные выступы 6, соединенные с корпусом домкрата 1. Поршень 7 импульсного домкрата 1 уперт снизу по центру в опорную балку 8, концы которой соединены тягами 9 с консольными выступами 4 сопла 2. Тяги 9 пропущены сквозь опорную балку 8, консольные выступы 6 импульсного домкрата, пружины 5 и консольные выступы 4 сопла 2. Входные боковые отверстия 10 сопла имеют патрубки с фланцами и предназначены для подачи в него пластифицированного грунта через одно отверстие и пластификатора через другое. Пластифицированный грунт подается в сопло 2 из бункера. Грунт может применяться различный, например: песок, щебень, галька, бой кирпича и т.п. В качестве пластификатора может быть применен глиняный раствор необходимой пластичности.

Работа грунтонасоса

Грунтонасос в первую очередь предназначен для полых фундаментов с регулируемой осадкой [2]. Фундамент оснащен одним или несколькими соплами, расширяющимися книзу. Сверху на каждом входном сопле фундамента установлен патрубок с фланцем, соответствующим фланцу 3 грунтонасоса. Полость фундамента обычно заранее заполнена грунтом (песком, щебнем, шлаком, кирпичным боем и т.п.). Исключаются пучинистые грунты и грунты, дающие осадку при замачивании. Для регулирования не только осадки, но и крена фундамента в нем должно быть четыре сопла. В этом случае колонна здания размещается по центру фундамента, а четыре сопла - симметрично относительно колонны.

Фундаменты возводят обычным образом и производят предварительную стабилизацию грунтового основания под фундаменты и регулирование их осадки и крена. Эти работы сопровождаются контролем осадки и крена каждого из фундаментов по отношению к неподвижным стационарным реперам, например, с использованием лазерных нивелиров [5]. На каждое из сопел устанавливают грунтонасосы. Из бункеров в сопло 2 через отверстия 10 по шлангам подают нужной консистенции пластифицированный грунт и пластификатор. После полного заполнения сопла 2 включают импульсную насосную станцию. Если крен фундамента (фиг.4) отсутствует, то все четыре грунтонасоса на соплах 11, 12, 13, 14 начинают работать синхронно.

Поршень 7 каждого из грунтонасосов импульсно развивает усилие и упирается в несущую балку 8. Корпус импульсного домкрата 1 соответствует входному отверстию сопла 2 и импульсно давит на пластифицированный грунт, вдавливая его в сопло 2 и далее в сопло фундамента. Одновременно консоли 6 корпуса импульсного домкрата сжимают пружины 5. Поршень 7 выдвигается на свой ход и цикл впрессовывания пластифицированного грунта заканчивается. Подача масла под давлением заканчивается и пружины 5 возвращают импульсный домкрат 1 в исходное положение. Циклы продолжаются, пластифицированный грунт впрессовывается под подошву фундамента и образует ядро упрочненного грунта. Циклы продолжаются до заданной величины давления р₀ масла под поршнем импульсного домкрата 1 и уплотнения и упрочнения грунта под подошвой до соответствующей величины. После этого суммарные силы сцепления фундамента с грунтом по подошве и по боковым поверхностям фундамента и сила, передаваемая на фундамент от колонны или стены сооружения, преодолеваются, равновесие фундамента нарушается и последний выдавливается и выдергивается из грунта до тех пор, пока не будет достигнута первоначальная проектная отметка фундамента и устранен его крен. Изобретение обеспечивает:

- полную механизацию процесса восстановления проектной отметки фундамента и устранения его крена, возникших при неравномерной осадке здания;

- работу фундамента как макрорегулятора для регулирования осадки и крена фундамента и управления посредством этого напряженным состоянием сооружения, опирающегося на фундаменты с регулируемой осадкой;

- уменьшение расхода материала при строительстве на просадочных грунтах, так как не требуется заранее устраивать мощные материалоемкие фундаменты;

- выполнение фундаментов со значительным снижением материалоемкости, а также поддержание стабильности напряженного состояния сооружения периодической регулировкой осадки и крена фундаментов.

Источники информации

1. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. / М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичев, В.И. Круглов и др./ Под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

2. RU 2123091 С1, Е 02 D 27/00, 27/50, 10.12.1998.

3. Справочник мастера строителя под ред. А.Д.Коротеева. - М.: Стройиздат, 1989.

4. Серенсен С.В., Гарф М.Э., Козлов Л.А. Машины для испытаний на усталость. Расчет и конструирование. / Под ред. С.В. Серенсена. - М.: Машгиз, 1957, 404 с.

5. Инженерная геодезия. / Д.А. Кулешов и др. - М.: Недра, 1990, с. 281-282.

Изобретение относится к оборудованию для регулирования осадки и крена фундамента. Грунтонасос для импульсного впрессовывания пластифицированного грунта в полости фундамента или трубчатые сваи содержит импульсный домкрат с консольными выступами на корпусе и бункеры для пластифицированного грунта и пластификатора, причем импульсный домкрат установлен над соплом, расширяющимся книзу, снабженным снизу фланцем, сверху консольными выступами и входными отверстиями с боков, причем на консольные выступы сопла сверху оперты пружины, упирающиеся другими концами в консольные выступы корпуса импульсного домкрата, при этом поршень импульсного домкрата упирается снизу в опорную балку по ее центру, концы опорной балки соединены тягами, проходящими сквозь консольные выступы корпуса импульсного домкрата, сквозь пружины, сквозь консольные выступы сопла и соединены с последними, а боковые отверстия сопла соединены трубопроводами с бункером для пластифицированного грунта и бункером для пластификатора. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в обеспечении импульсного впрессовывания грунтонасосом в сопла достаточно жесткой грунтовой смеси, обеспечивающей выдавливание и выдергивание фундамента из грунтовой смеси на заданную величину. 4 ил.

Грунтонасос для импульсного впрессовывания пластифицированного грунта в полости фундамента или трубчатые сваи, характеризующийся тем, что он содержит импульсный домкрат с консольными выступами на корпусе и бункеры для пластифицированного грунта и пластификатора, причем импульсный домкрат установлен над соплом, расширяющимся книзу, снабженным снизу фланцем, сверху консольными выступами и входными отверстиями с боков, причем на консольные выступы сопла сверху оперты пружины, упирающиеся другими концами в консольные выступы корпуса импульсного домкрата, при этом поршень импульсного домкрата упирается снизу в опорную балку по ее центру, концы опорной балки соединены тягами, проходящими сквозь консольные выступы корпуса импульсного домкрата, сквозь пружины, сквозь консольные выступы сопла и соединены с последними, а боковые отверстия сопла соединены трубопроводами с бункером для пластифицированного грунта и бункером для пластификатора.