СТЕНА В ГРУНТЕ И СПОСОБ ЕЕ ВОЗВЕДЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК E02D5/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу возведения в грунте изоляционной стены, а также к стене в грунте.

Уровень техники

К стенам, в грунте в особенности, относятся возведенные в грунте вертикальные экраны, которые препятствуют проникновению грунтовой воды на территорию, заключенную между ними. Стены возводят посредством того, что в грунте разрабатывают выемку в виде щели и в эту щель вводят суспензию, которая затвердевает и образует изоляционную стену. Такой способ известен, например, из патентного документа DE 4141629, МПК E02D 19/16, опубл. 24.06.93 г. Этот способ является наиболее близким к заявляемому и принят в качестве прототипа. В этом же документе описана и стена в грунте, возведенная этим способом, которая также принята качестве прототипа заявляемой стены.

Недостатком известного способа и известной стены является то, что если в грунте имеются препятствия, такие как коммуникации, трубы, цоколи или фундаменты опор, мачт и т.п., то, в соответствии с известным способом, для возведения известной стены они должны быть удалены и проложены в другом месте перед разработкой щели. Это требует значительных производственных и финансовых затрат.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа возведения стены в грунте, а также стены в грунте, в особенности экономичных даже при имеющихся в грунте препятствиях.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет способа, обладающего признаками пункта 1 формулы изобретения, и стены, обладающей признаками пункта 10 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изобретения защищены в зависимых пунктах.

Способ по изобретению предназначен для возведения в грунте стены, через которую проходит препятствие. Способ характеризуется тем, что по обеим сторонам от препятствия разрабатывают боковые выемки под стену, а под препятствием разрабатывают нижнюю выемку под стену посредством бокового перемещения разрабатывающего грунт устройства для возведения стены в грунте от по меньшей мере одной из двух боковых выемок под стену. Термином "выемки под стену" обозначены здесь выемки, например, в виде щели, в которых будет сформирована стена.

Основная идея изобретения состоит в том, чтобы при нахождении препятствия в области возводимой стены не производить дорогостоящие работы по его демонтажу и последующему монтажу, а интегрировать препятствие в стену при ее возведении. По сравнению с известным способом это дает экономию времени и средств.

В соответствии с изобретением стену возводят посредством того, что вокруг находящегося в грунте препятствия разрыхляют грунтовый материал. Для этого по обеим сторонам от препятствия разрабатывают с каждой стороны по меньшей мере одну боковую выемку под стену. Кроме того, разрыхляют находящийся под препятствием грунтовый материал и при этом формируют под препятствием нижнюю выемку под стену, которая соединяет между собой боковые выемки. Путем ввода затвердевающей суспензии в обе боковые, а также в нижнюю выемки под стену согласно изобретению может быть возведена стена, заключающая в себе препятствие.

Согласно изобретению грунтовый материал в нижней выемке под стену разрыхляют в особенности посредством того, что устройство для возведения стены в грунте перемещают вбок по меньшей мере от одной из двух боковых выемок, так что оно перемещается в область грунта под препятствием.

В принципе возможно выполнить разработку области грунта под препятствием, начиная только от одной боковой выемки под стену. В этом случае можно ввести устройство для возведения стены в грунте в одну из боковых выемок под стену и перемещать его под препятствием вбок до тех пор, пока оно не дойдет до второй боковой выемки или до той области, где эта вторая боковая выемка будет разработана впоследствии. Однако особенно предпочтительным является боковое перемещение устройства для возведения стены в грунте под препятствием от обеих боковых выемок под стену. В этом случае нижнюю выемку под препятствием разрабатывают, начиная от обеих боковых выемок под стену. При этом, начиная от одной из двух боковых выемок под стену, вначале разрыхляют грунтовый материал в первой частичной области под препятствием. После этого, начиная от другой боковой выемки, разрыхляют грунтовый материал во второй частичной области под препятствием, при этом для обеспечения непрерывности выемки разработку производят с заходом в первую частичную область. В таком примере осуществления размеры бокового перемещения особенно малы, что позволяет выполнить устройство для возведения стены в грунте простым и компактным. Принципиально возможно также производить одновременную разработку двумя отдельными устройствами для возведения стены в грунте с их боковым перемещением от двух боковых выемок под стену.

Согласно особенно предпочтительному примеру осуществления нижнюю выемку под стену и по меньшей мере одну, а в особенности обе боковые выемки под стену разрабатывают с помощью одного и того же устройства для возведения стены в грунте. В предпочтительном варианте для формирования нижней выемки под стену грунт под препятствием разрыхляют непосредственно вслед за разработкой одной из боковых выемок, то есть после разработки этой боковой выемки устройство для возведения стены в грунте остается в грунте и готово к боковому перемещению.

Однако для разработки боковых выемок и нижней выемки под стену могут быть также предусмотрены различные устройства для возведения стены в грунте.

В принципе возможно в качестве устройства для возведения стены в грунте использовать грейфер, который может быть снабжен, например, откидными резцами для захода под препятствие. Однако особенно предпочтительным является использование в качестве устройства для возведения стены в грунте фрезерного щелерезного устройства, предпочтительно установленного на жестком линейном направляющем устройстве. Такое фрезерное щелерезное устройство удобно тем, что оно содержит по меньшей мере одну, а предпочтительно две фрезы, которые расположены со стороны грунта и в особенности могут быть выполнены каждая в виде двух отдельных соосных фрез. Под жестким линейным направляющим устройством имеется в виду направляющее устройство, которое допускает осевую подачу и отвод устройства для возведения стены в грунте, однако препятствует его поперечным смещениям. Такое жесткое линейное направляющее устройство содержит, например, штангу фиксированной длины, направляемую для линейного перемещения по меньшей мере с помощью одной направляющей втулки. Однако жесткое линейное направляющее устройство может иметь также телескопическую штангу, на которой со стороны грунта расположено устройство для возведения стены в грунте.

Для особенно простого бокового перемещения под препятствие может быть предусмотрено, что в особенности для формирования нижней выемки под стену фрезерное щелерезное устройство вместе с линейным направляющим устройством перемещают посредством устройства перемещения вдоль стены, подлежащей возведению. Согласно этому примеру осуществления для поперечного (т.е. бокового) перемещения устройства для возведения стены в грунте линейное направляющее устройство перемещают поперечно, при этом данное поперечное движение передается посредством линейного направляющего устройства фрезерному щелерезному устройству. Таким образом, в этом случае поперечное перемещение устройства для возведения стены в грунте производится за счет перемещения линейного направляющего устройства, причем соответствующее устройство перемещения предпочтительно может быть расположено за пределами выемки под стену и/или может содержать подвижную тележку или каретку. При этом на самом устройстве для возведения стены в грунте не требуется никаких средств для его поперечного перемещения, так что оно может быть выполнено особенно простым по конструкции.

Для обеспечения возможности возведения плотных изоляционных стен при наличии особенно крупных препятствий в соответствии с изобретением может быть предусмотрено, что для формирования нижней выемки под стену фрезерное щелерезное устройство перемещают под препятствием под острым углом. При этом данный острый угол образован между направлением заглубления и по меньшей мере одной из двух боковых выемок под стену и/или вертикалью. Кроме того, заглубление с боковым перемещением под острым углом позволяет встраивать в стену препятствия угловатых форм.

Для заглубления с боковым перемещением под острым углом может быть в особенности предусмотрен наклон линейного направляющего устройства. Для этого может быть предусмотрено устройство наклона, например, на тележке, на которой расположено это линейное направляющее устройство. Альтернативно или дополнительно может обеспечиваться одновременное осевое и поперечное перемещение фрезерного щелерезного устройства, то есть оно может совершать боковое перемещение одновременно с заглублением или подъемом.

Для полного включения препятствия в стену согласно изобретению предпочтительным является выполнение над препятствием верхней выемки под стену.

Для этого целесообразно использовать то же устройство для возведения стены в грунте, которое используется при разработке других выемок под стену. Верхняя выемка под стену предусматривается в особенности в тех случаях, когда препятствие не доходит до поверхности грунта или не выступает над поверхностью.

Для предотвращения риска повреждения препятствия может быть предусмотрено, что по меньшей мере одну из выемок под стену разрабатывают на расстоянии от препятствия. При этом оставшаяся промежуточная область между выемкой под стену и препятствием может быть разработана с выносом грунта или укреплена на последующем рабочем этапе.

В особенности экономичный способ достигается за счет того, что при разработке выемок под стену разрыхленный грунтовый материал внутри выемок под стену смешивают со связующим средством для образования схватывающейся суспензии. Согласно этому предпочтительному примеру осуществления затвердевающую суспензию приготовляют не за пределами выемки, а непосредственно в самой выемке, то есть "на месте". Для этого связующее средство соответствующим образом вводят в грунт и смешивают с грунтовым материалом, разработанным устройством для возведения стены, с образованием затвердевающей суспензии.

Далее в особенно предпочтительном примере осуществления вначале выполняют обе боковые выемки под стену, а затем верхнюю выемку под стену. За счет этого устраняется возможность увода фрезерного щелерезного устройства при его заглублении.

Стена в грунте в соответствии с изобретением может быть возведена, в частности, с использованием способа по изобретению с получением указанных выше преимуществ. Стена в грунте характеризуется тем, что она возведена вокруг препятствия, которое проходит через стену.

В этой стене по изобретению препятствие может оставаться в грунте во время возведения стены и не требуется его удаления, а затем сооружения вновь.

Перечень фигур чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения.

Фиг.1 и 2 изображают на виде сбоку фрезерное щелерезное устройство на различных этапах осуществления способа по изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1 и 2 показаны последовательные этапы I-V выполнения способа возведения в грунте стены в соответствии с изобретением. При этом на чертежах показано на виде сбоку устройство для возведения стены в грунте, занимающее различные положения вдоль разрабатываемых выемок под стену.

Устройство, используемое для возведения стены в грунте, выполнено в виде фрезерного щелерезного устройства 10. Оно содержит раму 13, на которой снизу, т.е. со стороны грунта, установлены две приводимые во вращение фрезы 20, 20'. Для разработки грунтового материала на периферии фрез 20, 20' предусмотрены держатели 23 с фрезерными зубьями 24. Каждая фреза 20, 20' выполнена в виде двух соосных фрез, расположенных друг за другом относительно плоскости чертежа.

Для заглубления и подъема фрезерного щелерезного устройства 10 его рама 13 расположена на нижнем конце фрезерной штанги 30. В показанном примере фрезерная штанга 30 выполнена в виде жесткого вала, который может перемещаться в направляющей втулке 32, схематично представленной на фиг.1 на этапе III. За счет этого создается жесткое линейное направляющее устройство, которое допускает перемещение фрезерной штанги 30 с фрезерным щелерезным устройством 10 только в осевом направлении фрезерной штанги и, следовательно, направляет фрезерное щелерезное устройство 10 вдоль оси. В данном примере осуществления осевое направление совпадает с вертикалью, так что под понятием поперечного перемещения подразумевается перемещение по горизонтали. Однако в принципе фрезерное щелерезное устройство может направляться также и наклонно, под углом к вертикали.

Для разработки грунта на большую глубину фрезерная штанга 30 может быть выполнена телескопической.

Рама 13 фрезерного щелерезного устройства 10 имеет поперечное сечение на всех участках меньше габаритной ширины по кромкам обеих фрез 20, 20'. При этом рама 13 сужается от расположенных снизу фрез 20, 20' вверх к фрезерной штанге 30, а направление сужения примерно перпендикулярно осям фрез 20, 20'. В принципе это сужение может быть выполнено и в других направлениях.

Между двумя фрезами 20, 20' расположено подающее устройство 40 для жидкости, с помощью которого жидкое связующее средство может подаваться в щель для непосредственного приготовления суспензии "на месте", то есть в ходе процесса возведения стены. Однако разработанный фрезами 20, 20' грунтовый материал может также выводиться из щели, а щель может заполняться затвердевающей или не затвердевающей создающей опору суспензией, приготавливаемой за пределами щели.

На чертежах показан способ возведения стены в грунте 3 при нахождении в грунте препятствия 1, в данном случае в виде трубы на пути стены. На первом этапе I способа обе фрезы 20, 20' приводят во вращение с помощью привода, расположенного на раме 13, и фрезерное щелерезное устройство 10 заглубляют с разработкой первой боковой выемки 51 под стену, как показано на фиг.1 слева. Эта первая боковая выемка 51 под стену проходит вертикально мимо препятствия 1 в непосредственной близости к нему.

После достижения предварительно определенной конечной глубины боковой выемки 51 под стену на этапе II фрезы 20, 20', которые продолжают вращаться, смещают поперечно в область грунта под препятствием 1. Это перемещение производят посредством поперечного смещения линейного направляющего устройства, в частности, путем перемещения направляющей втулки 32 на поверхности грунта. На этом этапе II посредством фрезы 20' разрабатывают первую частичную область 71 грунтового материала под препятствием 1 справа от фрезерного щелерезного устройства 10. При этом для увеличения первой частичной области 71 может быть предусмотрено, что смещенное фрезерное щелерезное устройство 10 производит разработку грунта при его неоднократном поперечном перемещении и при осевых перемещениях в грунте 3 несколько раз вверх и вниз. После разработки первой частичной области 71 фрезерное щелерезное устройство 10 перемещают обратно в первую боковую выемку 51 под стену и выводят из грунта 3.

Далее фрезерное щелерезное устройство 10 перемещают поперечно за пределами грунта 3 путем поперечного перемещения линейного направляющего устройства и на этапе III способа заглубляют с разработкой второй боковой выемки 52 под стену, которая проходит вертикально сбоку от препятствия 1. Эта вторая боковая выемка 52 под стену также проходит вертикально в непосредственной близости к препятствию 1, как показано на чертежах справа.

На следующем этапе IV способа фрезерное щелерезное устройство 10 смещают влево путем поперечного перемещения направляющего устройства линейного направления. Как и на этапе II, при этом разработка грунта может производиться путем подъема и опускания фрезерного щелерезного устройства 10 несколько раз. За счет этого производится разрыхление второй частичной области 72 под препятствием 1. Вторую частичную область 72 увеличивают до тех пор, пока не произойдет прорыв в соседнюю первую частичную область 71. Таким путем под препятствием 1 образуют нижнюю выемку 60 под стену, которая связывает между собой боковые выемки 51, 52 в области под препятствием 1. Для изоляционной стены особенно высокой плотности предпочтительно поперечно смещать фрезерное щелерезное устройство 10 после прорыва дальше, чтобы обеспечить перекрытие частичных областей 71, 72.

По окончании этапа IV фрезерное щелерезное устройство снова выводят из грунта, смещают поперечно и устанавливают над препятствием 1. В ходе этапа V фрезерное щелерезное устройство 10 при разработке верхней выемки 56 под стену вертикально заглубляют до тех пор, пока фрезы 20, 20' не подойдут вплотную к препятствию 1, не врезаясь в него. Этот этап может отсутствовать, когда препятствие 1 доходит до поверхности грунта. Для образования верхней выемки 56 фрезерное щелерезное устройство 10 может также заглубляться несколько раз с поперечными перемещениями.

Как видно на фиг.2, благодаря сужающейся конструкции рамы 13 можно производить фрезерование частичных областей 71, 72 и, следовательно, образование нижней выемки 60 под стену до непосредственной близости к препятствию 1. При этом чем круче сужение, тем дальше фрезерное щелерезное устройство 10 может быть перемещено вбок под препятствие 1. При необходимости остающийся под препятствием 1 грунтовый материал может быть удален и/или уплотнен в ходе дополнительного рабочего этапа.

Как показано на фиг.1, габаритные размеры по кромкам фрез фрезерного щелерезного устройства 10 и их поперечное перемещение при разработке выемок 51, 56, 52 под стену выбраны такими, что при разработке выемок 51, 56, 52 обеспечивается также заход фрез в соседние выемки 51, 56, 52, то есть с перекрытием областей разработки. За счет этого достигается получение изолирующей в поперечном направлении и особенно плотной стены также и над препятствием 1.

Для обеспечения возможности особенно быстрого формирования нижней выемки 60 под стену может быть целесообразно после окончания разработки боковой выемки 51 и/или 52 под стену вначале поднять фрезерное щелерезное устройство 10 на высоту препятствия 1 и затем направлять его с помощью рамы вдоль препятствия 1, то есть перемещать фрезерное щелерезное устройство 10 вдоль наружного контура препятствия 1 с одновременным поперечным и осевым перемещением. Как только разрабатываемая частичная область 71 и/или 72 достигает желаемой ширины, щелерезное фрезерное устройство 10 заглубляют дальше в осевом направлении до желаемой конечной глубины.

В показанных примерах осуществления при опускании или подъеме фрезерного щелерезного устройства 10 посредством подающего устройства 40 подают затвердевающую жидкость. Грунтовый материал, разрыхляемый при разработке выемок 51, 52, 56, 60 под стену, за счет работы фрез 20, 20' смешивается с этой жидкостью непосредственно в выемках 51, 52, 56, 60 под стену с образованием затвердевающей суспензии, которая после затвердевания формирует готовую изоляционную стену.

В принципе показанные на чертежах этапы I-V способа могут выполняться в любой последовательности. Так, возможен вариант осуществления, когда вначале разрабатывают обе боковые выемки 51, 52 под стену и верхнюю выемку 56 под стену, а затем разрабатывают фрезерованием обе частичные области 71, 72 для формирования нижней выемки 60 под стену. Для тех случаев, когда разработанный фрезами 20, 20' грунтовый материал должен удаляться из выемок, в особенности предпочтительно произвести разработку верхней выемки 56 под стену перед разработкой обеих частичных областей 71, 72, иначе при разработке верхней выемки 56 под стену грунтовый материал может просыпаться на дно частичных областей 71, 72, и его придется удалять дополнительно.

Изобретение относится к способу возведения в грунте изоляционной стены, а также к стене в грунте. Способ возведения в грунте (3) стены, через которую проходит препятствие (1), в котором по обеим сторонам от препятствия (1) разрабатывают боковые выемки (51, 52) под стену, а под препятствием (1) разрабатывают нижнюю выемку (60) под стену посредством бокового перемещения разрабатывающего грунт устройства, по меньшей мере, от одной из боковых выемок (51, 52). При разработке выемок (51, 52, 60) разрыхленный грунтовый материал смешивают внутри выемок (51, 52, 60) или за пределами выемок со связующим средством для образования схватывающейся суспензии. В качестве разрабатывающего грунт устройства используют фрезерное щелерезное устройство (10). Стена в грунте, возведенная способом, заявленным выше, возведена вокруг препятствия (1), которое проходит через стену. Технический результат состоит в снижении экономических и временных затрат при строительстве стены в грунте, через которую проходит препятствие. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ возведения в грунте (3) стены, через которую проходит препятствие (1), причем по обеим сторонам от препятствия (1) разрабатывают боковые выемки (51, 52) под стену, а под препятствием (1) разрабатывают нижнюю выемку (60) под стену посредством бокового перемещения разрабатывающего грунт устройства, по меньшей мере, от одной из боковых выемок (51, 52), при этом при разработке выемок (51, 52, 60) разрыхленный грунтовый материал смешивают внутри выемок (51, 52, 60) или за пределами выемок со связующим средством для образования схватывающейся суспензии, а в качестве разрабатывающего грунт устройства используют фрезерное щелерезное устройство (10).2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство для возведения стены в грунте перемещают от обеих боковых выемок (51, 52) под препятствием (1).3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фрезерное щелерезное устройство (10) устанавливают на жестком линейном направляющем устройстве.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для формирования нижней выемки (60) под стену фрезерное щелерезное устройство (10) вместе с жестким линейным направляющим устройством перемещают вдоль стены, подлежащей возведению, посредством устройства перемещения.5. Способ по п.3, отличающийся тем, что для формирования нижней выемки (60) под стену фрезерное щелерезное устройство (10) перемещают под препятствием (1) под острым углом.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что над препятствием (1) выполняют верхнюю выемку (56) под стену.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при разработке верхней выемки (56) под стену разрыхленный грунтовый материал внутри выемки смешивают со связующим средством для образования схватывающейся суспензии.8. Способ по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере одну из выемок (51, 52, 56, 60) под стену разрабатывают на расстоянии от препятствия (1).9. Способ по п.1, отличающийся тем, что вначале выполняют обе боковые выемки (51, 52) под стену, а затем верхнюю выемку (56) под стену.10. Стена в грунте, в частности, возведенная способом, заявленным в любом из пп.1-9, отличающаяся тем, что стена возведена вокруг препятствия (1), которое проходит через стену.