Устройство для вытрамбовывания котлованов Советский патент 1985 года по МПК E02D3/46 

t 1

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для образования котлованов без выемки грунта под фундаменты зданий и сооружений.

Известно устройство для вытрамбовьгвания котлована, в котором трамовка выполнена с вертикальным отверстием, предназначенным для странения воздушной подушки и ликидации сил сцепления грунта под низом трамбовки Ll .

Это позволяет несколько увели ить размеры трамбовки, однако попадание в отверстие грунта CHiixaeT Э(М)Р-кт уплотнения основания. Кроме то-го, вертикальное отверстие не . уменьшает сил сцепления грунта по . боковым стенкам трамбовки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для вытрамб(эвывания котлованов, содержащее базовую машину со стрелой, вертикал ную направляющую тангу, шарнирно соединенную со стрелой, трамбовку в виде усеченного конуса с вертикальным централь- ным отверстием., установленную мень-1ШМ основанием книзу и с возможностью -возвратно-поступательного перемет ения вдоль направляющей штанги, и передакщую плиту, установленную под трамбовкой .. .

Недостатком устройства является его малая эффективность, так как оно не обеспечивает устранения сил сцепления по боковым поверхностям трамбовки и лишь частично устраняет эти силы под нижней ее частью. В связи с этим для работы даже с легкими трамбовками массой 5-6 т требуются краны или экскаваторы, грузоподъемностью порядка 20 т, что значительно увеличивает энергоемкость и стоимость возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах.

Цель изобретения - повьшение эффективности возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах путем снижения энергоемкости извлечения трамбовки из грунта..

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для вытрамбовывания котлованов, содержащем базовую машину со стрелой, вертикальную направляющую птангу, шарнирно соединен39798.1

ную со стрелой, трамбовку в виде усеченного конуса с вертикальным центральным отверстием, установленную менычим основанием книзу и с 5 возможностью возвратно-поступатель. ного перемещения вдоль направляющей штанги, и передаюрдую плиту, установленную под трамбовкой, трамбовка выполнена с цилиндрической открытой снизу полостью, ограниченной передающей плитой, которая имеет жестко соединенный с ней цилиндр, и снабжена опорно-поворотными , размещенными в полости цилиндра, и пружинами сжатия, установленными между плитами, причем в стенке цилиндра выполнены наклонные прорези с вертикальными участками по концам каждой из них и размещенными в них радиальными пальцами,

смонтированными в стенке трамбовки, а по боковой наружной поверхности трамбовка имеет продольные лопасти, нижняя кромка которых расположена

5 ниже основания трамбовки на величину осадки пружин и тол1№1ну передающей плиты, при этом ширину лопастей ,определяют по формуле

(1)

esin об ,

где q - гшрина лопасти, м;

- безразмерный коэффициент принимаемый равным от 2 до 3 в зависимости от характеристик грунта

е - величина кольцевого зазора между передающей плитой и основанием трамбовки, м; оС- угол наклона боковой поверхности трамбовки к вертикали,

град.

На фиг. 1 изображено устройство для вытрамбовывания котлованов, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, в начале удара трамбовки; на фиг о 3 - то же, в конце удара; |на фиг о4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - расчетная схема для определения параметров пружин сжатия.

Устройство для вытрамбовывания котлованов (фиг о 1) содержит базовую машину 1 со стрелой 2, вертикальную направляющую штангу 3, шарнирно соединенную со стрелой, трамбовку 4

в виде усеченного конуса с отверстиями 5, причем с одним вертикальным центральным 6 (фиг. 2 и 3), передаю1щую плиту 7, выполненную, например, j ,Е виде круга с центральным отверсiтием, и продольные лопасти 8, закрепленные с наружной стороны трамбовки 4. В нижней части трамбовки 4 вьшол нена круглая вертикальная открытая снизу цилиндрическая полость 9, с торцом которой при помощи оси 10 I соединена через шаровые опоры 11 i опорно-поворотная перфорированная плита 12, а к ней через пружину 13 Сжатия прикреплена промежуточная опорно-поворотная плита 14, соединенная через шаровые опоры 15 с передающей плитой 7 с возможностью поворота вокруг оси 16. Передаюй4а плита 7 установлена с таким расчетом, чтет между ней и основанием трамбовки 4 имеется кольцевой зазор 17, равный величине осадки пружин 13, при .этом диаметр передающей пли ты 7 больше диаметра цилиндрической полости 9. Для осуществления поворота передающей плиты 7 вокруг оси 16 на ней коаксиально цилиндрической полости 9 установлен цилиндр .|18 с наклонными прорезями 19, закан чивакмдимися с обеих сторон вертикальньпуш участками. В эти прорези вставлены с возможностью свободного в них перемещения радиальные пальцы 20, закрепленные на стенках цилиндр ческой полости 9 трамбовки 4. Для создания нормальных условий работы пружин 13 необходимо обеспечить, чтобы при повороте одной из плит 12 и 14, например нижней 14, одновременно, синхронно с ней, пово рачивалась бы и другая, верхняя, плита 12. С этой целью каждая пружи 13 помимо внутреннего направляющего ;Стержня 21 имеет по два охватывающих ее полых цилиндра 22 и 23, закрепртенных соответственно за перфориро|ванную и промежуточную плиты 12 и 114, цричем нарзга:ный диаметр одного из цилиндров, например веррснего 22, равен внутреннему диаметру другого, нижнего 23 и, таким образом, верхНИИ цилиндр может входить в нижний и перемещаться внутри его, создавая кольцевое зацепление, которое и обеспечивает синхронный поворот обеих плит вокруг центральной оси 10 трамбовки. Высота цилиндров 22 и 23 равна расстоянию между плитами 12 и 14 за вычетом величины осадки ,пружин 13. 7984 I Устройство для вытрамбовывания котлованов работает следуюгщ:м образом. С помощью лебедки базовой машины 1 трамбовка 4 поднимается по направляющей штанге 3 и сбрасывается вниз. В момент удара происходит сжатие пружин/13 и перемещение ци- , линдра 18 вверх относительно цилиндрической полости 9 на величину кольцевого зазора 17с одновременным поворотом его вокруг оси 10 за счет перемещения радиальных пальцев 20 вдоль наклонных прорезей 19,, Одновременно с поворотом цилиндра 18 поворачивается и соединенная с ним передающая плита 7. По окончании сжатия 13 трамбовка 4 наносит удар по передающей .плите 7 (фиг.З). Затем пружины 13 разжимаются, толкают трамбовку 4 вверх и пальцы 20 вновь поворачивают цилиндр 18 и пе-; редакяцую плиту 7 вокруг оси 10, только уже в другую сторону, срезая грунт под низом передающей плиты 7 (фиг. 2). Таким образом, введение в трамбовку 4 пружин 13 и поворотной опорной плиты 7 обеспечивает снятие сил сцепления грунта как по ее боковым поверхностям, так и в основании за счет среза грунта под низом передающей плиты 7 и одновременного выталкивания трамбовки пружинами 13 вверх. Устранение воздушной подушки, образующейся во время вытрамбовывания котлована под низом трамбовки 4, осуществляется путем вывода воздуха через кольцевой зазор 17, наклонные прорези 19, отверстия перфорированной плиты 12 и отверстия 5. Нарзгжные продольные лопасти 8 предназначены для передачи на грунт крутящего момента, возникающего при повороте передающей плиты 7, В противном случае момент будет передаваться на направляющую штангу 3 базовой машины 1 и закручивать ее продольной оси. С целью передачи момента на грунт при ударах трамбовки, когда глубина котлована незначительна, лопасти В продлеваются вниз за пределы основания трамбовки 4 на величину осадки пружин tS и ТОЛ1ЧИНЫ передаклцей плиты 7, Лопасти 8 располагаются равномерно по периметру трамбовки 4. Количество их должно быть не менее двух. Ширина лопасти рассчитывает по формуле (1), выведенной из усло вия, что лопасть не должна выходить из зацепления с грунтом даже при полном разжатии пружин 13. Наклонные прорези 19 и перемещающиеся в них пальцы 20 располагаются равномерно соответственно по окружности цилиндра 18 и цилиндрической полости 9 (фиг. 4). Количество их должно быть не менее трех Концы наклонных прорезей 19 плавно переходят в вертикальные участки, которые предназначаются для вьшолнения нескольких функций. Во-первых они осуществляют плавную остановку вращения передающей плиты 7, во-вто рых, нижний участок позволяет зафик сировать неподвижное, положение передаю1чей плиты 7 в момент нанесения по ней удара, в-третьих, сочетание нижнего вертикального и наклонного участков дает возможность разделить во времени усилие Р, необходимое пружинам 13 для преодоления сил сцепления грунта с трамбовкой 4 на две составляго1тих Р и Pj, где Р усилие одной пружины 13, необходимо для выталкивания трамбовки 4 изкотлована, равное PI -(5), а РЗ усилие пружины, необходимое для поворота передающей плиты 7 (среза грунта) и уравновешивания ма сы трамбовки 4, определяемое по фор ,муле р ||.((.1р2). 1(1 5 h . (Ь 4- К количество пружин 13; где п - масса трамбовки 4, TJ площадь боковой поверхности трамбовки 4, соприкасаюшейся с грунтом, м , радиус передающей п-питы 7,-М5 радиус цилиндра 18, м-, %- сцепление грунта, МПа; угол внутреннего трения грунК - коэффициент трения поверхностей пальца 20 и кромки наклонных прорезей 19-, /i - угол наклона прорези 19 к вертикали, град. Расчет пружин 13 производится на большее из значений Р и Р . Вывод формулы (3) поясняется расчетной схемой пальца 20 с наклонной прорезью 19 (фиг. 5). Суммарное горизонтальное усилие Н от среза грунта, действующее по касательной к цилиндру 18, равно |(&4V) „.. .рЧ). (Qt г- Необходимо отметить, что расход кинетической знергии, подающей трамбовки на сжатие пружин незначителен i не превьшает 5%. Предлагаемое устройство в несколько раз снижает энергетические затраты при вытрамбовывании котлованов, так как введение пружин сжатия и поворотной опорной плиты полностью снимают силы сцепления грунта во всех поверхностях трамбовки, что дает возможность применять базовые машины с грузоподъемностью, соизмеримой с массой трамбовки.

7

А

сри.Т

фиг.

6-6

н

фаг. S

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТРАМВОВЫВАНИЯ КОТЛОВАНОВ, содержащее базовую машину со стрелой, вертикальную направляющую штангу, шарнирно соединенную со стрелой, трамбовку в виде усеченного конуса с вертикальным центральным отверстием, установленную меньшим основанием книзу и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющей штанги, и передающую шшту, установленную под трамбовкой, о т л и ч а ю щ ее с. я тем, что, с целью повышения эффективности возведения фун|даментов в вытрамбованных котловаj нах путем снижения энергоемкости извлечения трамбовки из грунта. «« III 3 ;« трамбовка вьшолнена с цилиндрической открытой снизу полостью, ограниченной передающей плитой, которая имеет жестко соединенный с ней цилиндр, и снабжена опорно-поворотными плитами, размещенными в полости 1щлиндра, и- пружинами сжатия, установленными между плитами, причем в стенке цилицдра вьшолнены наклонные прорези с вертикальными участками , по концам какдой из них, и размещенными в них радиальными пальцами, смонтированными в стенке трамбовки, а по боковой наружной поверхности трамбовка имеет продольные лопасти, нижняя кромка которых расположена ниже основания трамбовки на величину осадки пружин и толщину передашр ей плиты, при этом гшрнну лопастей определяют по формуле « oL , где « - ширина лопасти, м; - безразмерный коэффициент, (Х) пpиRИмae lый равньм от 2 до Q& М О 3 в зависимости от характеристик грунта; е- величина кольцевого зазора 00 между передающей плитой и основанием трамбовки, MJ оС - угол наклона боковой поверхности трамбовки к вертика- , ли, град.