СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ СВЯЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА Российский патент 2020 года по МПК E01C3/04 E02D3/12 

Изобретение относится к области строительства дорог, дорожных покрытий, спортивных площадок и т.п., а именно к способам и устройствам, предназначенным для укрепления грунта [E01C 3/04, E01C 21/00, E01C 23/10, E02D 3/12].

Техническая мелиорация грунтов (англ. soil improvement) - наука, занимающаяся разработкой теории и методов целенаправленного улучшения состава, физического состояния и физико-механических свойств грунтов в соответствии с запросами различных видов строительства с целью позитивного изменения качества определенных участков (объемов) геологической среды, испытавших техногенное воздействие различного профиля.

Из уровня техники известно ОБОРУДОВАНИЕ И ПРОЦЕСС СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЧВЫ [MD4494 (B1), Опубл.: 30.06.2017], которое содержит цилиндрический ротор (1) с корпусом (2), отбойный щит (3) и выравнивающий щит (4), образующие камеру для фрезерования, измельчения, введения стабилизатора на основе природных органических соединений в грунт и его гомогенизации. На роторе (1) закреплены со смещением зубья по винтовой линии с противоположными направлениями намотки. На корпусе (2), в верхней задней части камеры, закреплены под углом сопла (7, 8), соединенные с системой управления. Процесс стабилизации грунта включает измельчение грунта, его перемешивание и введение в грунт стабилизатора на основе природных органических соединений с последующей их гомогенизацией с использованием системы управления, обеспечивающей контроль и оптимизацию значений расхода, давления и степени измельчения стабилизатора на основе природных органических соединений.

Недостатком аналога является низкая эффективность укрепления грунта средней глубины и глубокого залегания, обусловленная особенностями в конструкции оборудования и процесса стабилизации.

Также известен СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ПОЧВЫ [JP 2010168809 (A), Опубл.: 05.08.2010], характеризующийся тем, что питающий материал формируется путем смешивания заполнителя, такого как гравий, щебень или тому подобное, с цементным молоком с заданным соотношением смешивания с помощью бункера 7, прикрепленного в верхней части обсадной трубы 4, с использованием строительной машины для улучшения почвы, предоставленной с обсадной трубой 4, которая может быть вставлена в землю. Затем питающий материал, который образуется путем смешивания заполнителя, такого как гравий, щебень или тому подобное, с цементным молоком с заданным соотношением смешивания, загружается из бункера 7 в обсадную трубу 4, и обсадная труба 4 вставляется в земля. Затем повторная вытяжка / обратная заливка повторяется при выгрузке материала подачи из вставленной обсадной трубы 4, и отвал затвердевания готовится в земле. Таким образом, мягкий грунт может быть улучшен до стабильного грунта с помощью метода улучшения почвы путем подготовки участка сваи затвердевания.

Недостатком аналога является высокая трудоемкость, обусловленная необходимостью закладки обсадной трубы для последующей заливки в нее затвердевающего раствора.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОГО ГРУНТА [JP 2003285044 (A), Опубл.: 07.10.2003], в котором перемешивающее устройство, содержащее тело 2 вала, поддерживаемое вертикально, лопасти 4, смонтированные вблизи нижней части тела 2 вала, почти вертикально проникает в грунт, загрязненную вредными веществами. Лопатки приводятся в движение двигателем 5 вокруг оси грунта, грунт 21 измельчается путем нагнетания воды под высоким давлением из отверстий в лопатках. Затем, грунт перемешивается и смешивается с обрабатывающей жидкостью, поступающей из сосуда 14 и, таким образом, загрязняющие вещества вступают в контакт с чистящим средством в обрабатывающей жидкости для очистки. После завершения очистительной обработки суспензию, содержащую фиксирующий агент, впрыскивают из установки 15 для смешивания суспензии для перемешивания, и устройство для перемешивания извлекают. Суспензия предварительно смешана с чистящим средством для вредных веществ. Затем суспензия фиксируется, тем самым предотвращается повторный приток вредных веществ из-за обстоятельств и усиливается опорная прочность грунта для улучшения грунта.

Основной технической проблемой прототипа является низкая эффективность укрепления грунтов, требующих замены (механическое укрепление), обусловленная невозможностью подачи сухих связующих веществ устройством, реализующим предложенный способ.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является уменьшение трудоемкости при обеспечении высокой эффективности технической мелиорации различных типов грунтов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ подачи связующего вещества для укрепления грунта, характеризующийся тем, что приводят в действие устройство подачи связующих веществ, измельчают грунт, подают связующие вещества и перемешивают их с грунтом, извлекают устройство подачи связующих веществ из грунта, отличающийся тем, что перед внесением связующих веществ рассчитывают их параметры и количество, в процессе измельчения грунта часть грунта извлекают из-под устройства подачи связующих веществ, для укрепления грунта подают сухие сыпучие вещества и вязкие суспензии с добавлением бурового шлама из разных емкостей по трубопроводам, соединенных с устройством подачи связующих веществ одной магистралью.

В частности, параметры и количество связующих веществ рассчитывают исходя из качества укрепляемого грунта и требуемой прочности.

В частности, частичное извлечение грунта выполняют с возможностью обеспечения равномерного смешения связующих веществ с грунтом.

В частности, при подаче вязких суспензий обеспечивают поддержание давления в магистрали.

В частности, подачу связующих веществ по трубопроводам и магистрали регулируют запорной арматурой.

В частности, смешение грунта и связующего вещества выполняют на глубине до 10 м.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство подачи связующих веществ для укрепления грунта, содержащее перемешивающее устройство с лопатками для рыхления и перемешивания грунта, подающее устройство и емкость для связующего вещества, отличающийся тем, что перемешивающее устройство содержит конические барабаны, смонтированные на подъемно-поворотном устройстве, на поверхности барабанов выполнены винтовые гребни шнеков вдоль гребней которых смонтированы лопатки для рыхления и перемешивания грунта, между коническими барабанами смонтирован трубопровод подачи связующих веществ, соединенный с подающим устройством, выполненным в виде блока шнекового насоса, внутри которого выполнены магистрали для шламов и сыпучих продуктов, соединенные на входе и выходе блока шнекового насоса в общую магистраль и отделенных друг от друга и от общей магистрали запорной арматурой, внутри магистрали для шламов смонтирован шнек, блок шнекового насоса соединен трубопроводами с параллельно расположенными блоками дозирования сыпучих веществ и буровых шламов, отделенных друг от друга запорной арматурой, блок дозирования сыпучих веществ соединен с силосом для хранения сыпучих веществ, блок дозирования буровых шламов соединен с емкостью с буровыми шламами.

В частности, подъемно-поворотное устройство выполнено в виде стрелы экскаватора.

В частности, конические барабаны смонтированы на валах гидромоторов.

В частности, лопатки для рыхления и перемешивания грунта выполнены Г-образными.

В частности, запорная арматура выполнена в виде задвижек.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 схематично показано устройство подачи связующих веществ для укрепления грунта.

На фиг. 2 схематично показан блок шнекового насоса.

На фиг. 3 показан общий вид конических барабанов на стреле экскаватора.

На фигурах обозначено: 1 - силос, 2 - инжекторный насос, 3 - блок дозирования сыпучих веществ, 4 - трубопровод высокого давления, 5 - блок шнекового насоса, 6 - установка с гидромоторами, 7 - экскаватор, 8 - общая магистраль, 9 - емкость с буровыми шламами, 10 - насос, 11 - блок дозирования буровых шламов, 12 - магистраль для шламов, 13 - шнековый механизм, 14 - задвижки, 15 - стрела экскаватора, 16 - конические барабаны, 17 - лопатки, 18 - шнек, 19 - магистраль для сыпучих веществ.

Осуществление изобретения.

Устройство подачи связующих веществ для укрепления грунта содержит конические барабаны 16 (см. Фиг. 3), смонтированные на стреле экскаватора 15 в ее нижней части и соединенные валами с гидромоторами 6 (см. Фиг. 1). На поверхности конических барабанов 16 выполнены винтовые гребни шнеков 18. Вдоль шнеков 18 смонтированы Г-образные лопатки 17. На стреле экскаватора 15 с гидромоторами 6 между коническими барабанами 16 смонтирован трубопровод, соединенный с блоком шнекового насоса 5.

Блок шнекового насоса 5 (см. Фиг. 2) содержит корпус (на фигурах не показан) внутри которого выполнены магистраль для шламов 12 и магистраль для сыпучих продуктов 19, соединенные между собой на входе и на выходе блока шнекового насоса 5 в общую магистраль 8, при этом магистраль для шламов 12 и магистраль для сыпучих продуктов 19 отделены от общей магистрали 8 на входе и выходе блока шнекового насоса 5 задвижками 14. Внутри магистрали для шламов 12 смонтирован шнековый механизм 13.

Общая магистраль 8 на входе блока шнекового насоса 5 соединена магистралью высокого давления 4 (см. Фиг. 1) через задвижку 14 с блоком дозирования сыпучих веществ 3. К магистрали высокого давления 4 через магистраль для шламов 12 подключен блок дозирования буровых шламов 11.

Блок дозирования сыпучих веществ 3 соединен трубопроводом с силосом 1 для хранения сыпучих веществ и с инжекторным насосом 2.

Блок дозирования буровых шламов 11 через задвижку 14 соединен трубопроводом с насосом 10, который в свою очередь через задвижку 14 соединен с емкостью с буровыми шламами 9.

Подачу связующих веществ для укрепления грунта осуществляют следующим образом.

Основным насосом экскаватора, через дополнительную секцию, маслопроводы и редуктора (на фигурах не показаны) приводят в действие гидромоторы с коническими барабанами 16 (см. Рис. 3) и опускают стрелу экскаватора 15 в грунт. Г-образными лопатками 17, смонтированными вдоль шнеков 18 разбивают и измельчают грунт, а шнеками 18 извлекают часть грунта из-под конических барабанов 16 по мере заглубления в грунт.

Одновременно, по мере углубления, в зону интенсивного смешения между барабанами 16 из бункера компрессором через трубопровод высокого давления 4 подают связующие вещества и равномерно смешивают их с грунтом. Подачу связующих веществ осуществляют дозированно в зависимости от характеристик стабилизируемого грунта, при этом параметры внесения связующих веществ и их количество рассчитывают до проведения работ.

Для подачи сухих сыпучих веществ с силоса 1 (см. Рис. 1) для хранения сыпучих материалов, при помощи инжекторного насоса 2 и блока дозирования 3 вещества для стабилизации грунтов перекачивают по трубопроводу высокого давления 4 через блок шнекового насоса 5 на установку с гидромоторами 6. Блок шнекового насоса 5 работает в холостом режиме, т.е. сыпучие смеси по общей магистрали 8, без участия шнекового механизма, подаются к установке с гидромоторами 6.

Для подачи вязких суспензий с добавлением бурового шлама из емкости с буровыми шламами 9 насосом 10, через блок дозирования буровых шламов 11 суспензию подают по трубопроводу высокого давления 4 через блок шнекового насоса 5 к установке с гидромоторами 6. Блок шнекового насоса 5 работает в нагруженном режиме, т.е. суспензию через общую магистраль 8, подают в магистраль для шламов 12 (см. Рис. 2), в шнековый механизм 13 и далее к установке с гидромоторами 6, при этом шнековым механизмом 13 обеспечивают поддержание давления в трубопроводе высокого давления 4 в связи с более вязкими характеристиками суспензии и добавленного бурового шлама.

Подачей связующих вещества из силоса 1 и емкости с буровыми шламами 9 по трубопроводу высокого давления 4, магистрали для шламов 12 и в блоке шнекового насоса 5 управляют задвижками 14.

Технический результат - уменьшение трудоемкости при обеспечении высокой эффективности технической мелиорации различных типов грунтов достигается за счет обеспечения возможности одновременной подачи в стабилизируемые грунты средней глубины и глубокого залегания в зависимости от их качеств сухих сыпучих веществ и/или вязких суспензий с добавлением бурового шлама без применения дополнительных приемов и способов путем заглубления и равномерного перемешивания грунта коническими барабанами 16 со шнеками 18 и Г-образными лопатками 17 и дозированной подачи связующих веществ из силоса для хранения сыпучих веществ 1 и/или емкости с буровыми шламами 9 по общей магистрали 8 через блок шнекового насоса 5, при этом дозированную подачу связующих веществ обеспечивают блоками дозирования сыпучих веществ 3 и буровых шламов 11.

Изобретение относится к области строительства дорог, дорожных покрытий, спортивных площадок и т.п., а в частности к укреплению грунта. Способ подачи связующего вещества для укрепления грунта характеризуется тем, что приводят в действие устройство подачи связующих веществ, измельчают грунт, подают связующие вещества и перемешивают их с грунтом, извлекают устройство подачи связующих веществ из грунта. Перед внесением связующих веществ рассчитывают их параметры и количество, в процессе измельчения грунта часть грунта извлекают из-под устройства подачи связующих веществ, для укрепления грунта подают сухие сыпучие вещества и вязкие суспензии с добавлением бурового шлама из разных емкостей по трубопроводам, соединенных с устройством подачи связующих веществ одной магистралью. Технический результат состоит в снижении трудоемкости при обеспечении высокой эффективности технической мелиорации различных типов грунтов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ подачи связующего вещества для укрепления грунта, характеризующийся тем, что приводят в действие устройство подачи связующих веществ, измельчают грунт, подают связующие вещества и перемешивают их с грунтом, извлекают устройство подачи связующих веществ из грунта, отличающийся тем, что перед внесением связующих веществ рассчитывают их параметры и количество, в процессе измельчения грунта часть грунта извлекают из-под устройства подачи связующих веществ, для укрепления грунта подают сухие сыпучие вещества и вязкие суспензии с добавлением бурового шлама из разных емкостей по трубопроводам, соединенных с устройством подачи связующих веществ одной магистралью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры и количество связующих веществ рассчитывают исходя из качества укрепляемого грунта и требуемой прочности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичное извлечение грунта выполняют с возможностью обеспечения равномерного смешения связующих веществ с грунтом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при подаче вязких суспензий обеспечивают поддержание давления в магистрали.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу связующих веществ по трубопроводам и магистрали регулируют запорной арматурой.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение грунта и связующего вещества выполняют на глубине до 10 м.

7. Устройство подачи связующих веществ для укрепления грунта, содержащее перемешивающее устройство с лопатками для рыхления и перемешивания грунта, подающее устройство и емкость для связующего вещества, отличающееся тем, что перемешивающее устройство содержит конические барабаны, смонтированные на подъемно-поворотном устройстве, на поверхности барабанов выполнены винтовые гребни шнеков, вдоль гребней которых смонтированы лопатки для рыхления и перемешивания грунта, между коническими барабанами смонтирован трубопровод подачи связующих веществ, соединенный с подающим устройством, выполненным в виде блока шнекового насоса, внутри которого выполнены магистрали для шламов и сыпучих продуктов, соединенные на входе и выходе блока шнекового насоса в общую магистраль и отделенные друг от друга и от общей магистрали запорной арматурой, внутри магистрали для шламов смонтирован шнек, блок шнекового насоса соединен трубопроводами с параллельно расположенными блоками дозирования сыпучих веществ и буровых шламов, отделенных друг от друга запорной арматурой, блок дозирования сыпучих веществ соединен с силосом для хранения сыпучих веществ, блок дозирования буровых шламов соединен с емкостью с буровыми шламами.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что подъемно-поворотное устройство выполнено в виде стрелы экскаватора.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что конические барабаны смонтированы на валах гидромоторов.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что лопатки для рыхления и перемешивания грунта выполнены Г-образными.

11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что запорная арматура выполнена в виде задвижек.