Устройство для образования скважин и нагнетания в грунт раствора Советский патент 1987 года по МПК E02D3/12 E02D7/00 

15

20

Изобретение относится к строительству, в частности к закреплению грунтов и устройству свай в основаниях зданий и сооружений.

Цель изобретения - повышение производительности и надежности.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Устройство для образования скважин и нагнетания в грунт раствора содержит корпус 1, соосно присоединенный к нему рабочий цилиндр 2 с поршнем 3 и штоком 4, привод поршня в виде силового гидроцилиндра 5, наконечник 6 с установленным в нем клапаном 7, напорными отверстиями 8 и каналами 9 и 10. Наконечник 6 присоединен к цилиндру 2, который соединен с корпусом 1 на резьбе или с помощью соединительной втулки 11. Надноршневая полость 12 цилиндра 2 перекрыта диафрагмой 13, сообщается через отверстие 14 в диафрагме 13, патрубок 15 и клапан 16 с распределительной камерой 17, которая образована в корпусе 1 нижней крышкой силового гидроцилиндра 5 25 и установленной в корпусе 1 диафрагмой 18. Кроме того, надпоршневая полость 12 через отверстие 14, патрубок 15, отвод 19, клапан 20 и трубопровод 21 сообщается с каналом 9 и напорными отверстиями 8 наконечника 6. Подпоршневая полость 22 цилиндра 2 через канал 10, трубопровод 23 и патрубок 24 с клапаном 25 сообщается с распределительной камерой 17. Для поступления рабочей жидкости в камеры 17 предназначен боковой патрубок 26. На силовом гидроцилиндре 5 установлен гидродинамометр 27 с нижней 28 и верхней 29 замкнутыми камерами, поршнем 30 и штоком 31 с закрепленным на нем оголовком 32. Нижняя 28 и верхняя 29 камеры через патрубки 33 и 34 сообщаются с маномет- Q рами 35 и 36. Надпорщневая 12 и под- поршневая 22 полости цилиндра 2 через трубки 37 и 38, заделанные соответственно в отвод 19 и патрубок 24, связаны с золотниковым распределителем 39, золотливанию, при этом давление в нижней камере 28 гидродинамометра 27 также изменяется и постоянно фиксируется манометром 35. Для определения физико-механических характеристик грунта естественного сло5 жения в определенной точке грунтового массива, в частности сопротивления грунта по острию сваи и трения по боковой поверхности, по манометру 35 в этой точке определяют общее усилие вдавливания. За10 тем вдавливание приостанавливают и осуществляют выдергивание устройства на 5-10 см, передавая усилие от базовой машины на оголовок 32 и шток 31. При этом давление поршня 30 передается жидкости, находящейся в верхней камере 29 гидродинамометра 27. Возникающее в камере 29 давление передается через патрубок 34 на манометр 36. По показаниям манометра 36 определяют выдергивающее усилие, равное трению по боковой поверхности устройства. Разность общего сопротивления, определенного по манометру 35, и трения по боковой поверхности, определенного по показаниям манометра 36, дает сопротивление но наконечнику устройства. Отнеся полученные величины трения и сопротивления по наконечнику к соответствующим площадям, получаем удельное трение по боковой поверхности и удельное сопротивление по острию, параметры, необходимые для определения несущей способности свай. При образовании лидерных скважин возможен рост общего усилия вдавливания до величины, когда погружение устройства затрудняется вплоть до полного отказа. Для облегчения образования лидерных скважин в плотных грунтах используют энергию высоконапорных тонких струй жидкости, разрущая и одновременно замачивая плотный грунт под наконечником 6. Для этого подключается в работу силовой гидроцилиндр 5, задействованный от гидросистемы базовой машины. При нодаче масла от гидросистемы базовой машины, например, в подпоршневую полость силового гидроцилиндра 5 начинается подъем штока 4 и поршня 3 в цилиндре 2. В надпоршневой полости 12 цилиндра 2 возникает давление, под действием которого клапан 16 закрывает доступ

30

35

ник 40 которого выполнен с плунжеро.м 41, 45 в распределительную камеру 17, а клапан 20

камерой 42 и продольными проточками 43. Плунжер 41 передает движение на механический счетчик 44 количества жидкости. Кроме того, золотниковый распределитель 39 имеет выход через трубку 45 и трехходовой кран 46 на манометр 36.

50

открывается, и рабочая жидкость через отверстие 14 в диафрагме 13, патрубок 15, открытый отвод 19, трубопровод 21 и канал 9 в наконечнике 6 поступает в отверстия 8, из которых истекает в виде высоконапорных струй. Одновременно небольшое количество рабочей жидкости через трубку 37 поступает в золотниковый распределитель 39 и через продольный паз 43 перемещает золотник 40, открывая доступ в патрубок 45, из которого рабочая жидкость через трехходовой кран 46 передает давление на манометр 36, который в этом случае показывает избыточное давление рабочей жидУстройство работает следующим образом.

При образовании лидерных скважин погружение устройства в грунт производят силовым механизмом сваевдавливающего агрегата. Усилие вдавливания передается на оголовок 32. При заглублении устройства в грунт изменяется сопротивление грунта вдав5

0

5 Q

ливанию, при этом давление в нижней камере 28 гидродинамометра 27 также изменяется и постоянно фиксируется манометром 35. Для определения физико-механических характеристик грунта естественного сложения в определенной точке грунтового массива, в частности сопротивления грунта по острию сваи и трения по боковой поверхности, по манометру 35 в этой точке определяют общее усилие вдавливания. За0 тем вдавливание приостанавливают и осуществляют выдергивание устройства на 5-10 см, передавая усилие от базовой машины на оголовок 32 и шток 31. При этом давление поршня 30 передается жидкости, находящейся в верхней камере 29 гидродинамометра 27. Возникающее в камере 29 давление передается через патрубок 34 на манометр 36. По показаниям манометра 36 определяют выдергивающее усилие, равное трению по боковой поверхности устройства. Разность общего сопротивления, определенного по манометру 35, и трения по боковой поверхности, определенного по показаниям манометра 36, дает сопротивление но наконечнику устройства. Отнеся полученные величины трения и сопротивления по наконечнику к соответствующим площадям, получаем удельное трение по боковой поверхности и удельное сопротивление по острию, параметры, необходимые для определения несущей способности свай. При образовании лидерных скважин возможен рост общего усилия вдавливания до величины, когда погружение устройства затрудняется вплоть до полного отказа. Для облегчения образования лидерных скважин в плотных грунтах используют энергию высоконапорных тонких струй жидкости, разрущая и одновременно замачивая плотный грунт под наконечником 6. Для этого подключается в работу силовой гидроцилиндр 5, задействованный от гидросистемы базовой машины. При нодаче масла от гидросистемы базовой машины, например, в подпоршневую полость силового гидроцилиндра 5 начинается подъем штока 4 и поршня 3 в цилиндре 2. В надпоршневой полости 12 цилиндра 2 возникает давление, под действием которого клапан 16 закрывает доступ

0

в распределительную камеру 17, а клапан 20

открывается, и рабочая жидкость через отверстие 14 в диафрагме 13, патрубок 15, открытый отвод 19, трубопровод 21 и канал 9 в наконечнике 6 поступает в отверстия 8, из которых истекает в виде высоконапорных струй. Одновременно небольшое количество рабочей жидкости через трубку 37 поступает в золотниковый распределитель 39 и через продольный паз 43 перемещает золотник 40, открывая доступ в патрубок 45, из которого рабочая жидкость через трехходовой кран 46 передает давление на манометр 36, который в этом случае показывает избыточное давление рабочей жидкости в надпоршневой полости 12. В то время, как происходит выталкивание рабочей жидкости из надпоршневой полости 12, в под- поршневой полости 22 образуется вакуум, под действием которого открывается клапан 25 и рабочая жидкость из распределительной камеры 16 через патрубок 24, трубопровод 23 высокого давления и канал 10 в наконечнике б заполняет подпоршневую полость 22. Одновременно рабочая жидкость из золотникового распределителя сливается через трубку 38 в подпоршневую полость 22. При обратном воздействии силового гидроцилиндра 5 через шток 4 на поршень 3 цилиндра 2 в подпоршневой полости 22 образуется избыточное давление, под действием которого клапан 7 открывается, а-клапан 25 закрывается. Рабочая жидкость через открытый клапан 7 поступает в отверстия 8 наконечника 6, из которых истекает под большим давлением, разрушает и замачивает грунт. Избыточное давление в подпоршневой полости 22 перемешает золотник 40 в другое положение, что позволяет рабочей жидкости через трубку 38 передать давление на манометр 36. В процессе выталкивания рабочей жидкости из под- поршневой полости 22 перемешением поршня 3 вниз в надпоршневой полости образуется вакуум, под действем которого клапан 16 открывается, а клапан 20 закрывается (клапан -20 закрывается также под действием давления в подпоршневой полости 22), в результате чего рабочая жидкость из распределительной камеры 17 через патрубок 15 и отверстие 14 в диафрагме 13 поступает в надпоршневую полость 12.

Количество размываюшей жидкости или закрепляюшего раствора, поступаюш,их в грунт за один или несколько циклов, фиксируется механическим счетчиком 44, который приводится в движение плунжером 41 и протарирован на расход жидкости. Таким образом, за несколько циклов подъема и опускания поршня 3 с помошью силового гидроцилиндра 5 осуш,ествляется проходка скважины до проектной отметки. После этого устройство извлекают и

в образованную скважину погружают сваю. В слабых грунтах одновременно с проходкой скважины осуш,ествляют закрепление грунта нагнетанием растворов.

Предлагаемое устройство в комплексе

с одной базовой вдавливаюш,ей машиной позволяет осушествлять одновременно проходку скважин, закрепление грунта, а также определение прочностных свойств грунта в процессе проходки скважин, что обеспечивает повышение производительности труда. Кроме того, предлагаемое устройство характеризуется повышенной надежностью работы.

15

Формула изобретения

. Устройство для образования скважин и нагнетания в грунт раствора, содержа- шее трубчатый корпус с боковым патрубком и присоединенными к корпусу снизу

рабочим и сверху силовым цилиндрами с поршнями и соединяюшим их штоком, наконечник с отверстиями и обратным клапаном, размещенную в корпусе диафрагму с обратным клапаном и присоединенным

5 к нему патрубком, подводяшие коммуникации к наконечнику, кадпоршневой и подпоршневой полостям рабочего цилиндра, ог- личающееся тем, что, с целью повышения производительности и надежности, оно снабжено золотниковым распределителем с ре0 гистраторами расхода и давления, подводяшие коммуникации к наконечнику и подпоршневой полости рабочего цилиндра выполнены из труб, продольно присоединенных к наружной поверхности корпуса и рабочего цилиндра, причем трубы через обратные клапаны сообшены с полостью корпуса над диафрагмой, присоединенный к диафрагме патрубок - с надпоршневой полостью рабочего цилиндра, а золотниковый распределитель - с трубами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся т-ем, что оно снабжено присоединенным к верхнему торцу силового цилиндра двухкамерным гидродинамометром с выходяшим вверх штоком.

..28 От гадросистемь дазобой машины

От емкости с у И /paSoueu -жидкостью

Изобретение относится к строительству, в частности к закреплению грунтов и устройству свай в основаниях зданий и сооружений. Цель изобретения - повышение производительности и надежности. Достигается это тем, что устройство, имеющее трубчатый корпус, рабочий и силовой цилиндры, снабжено золотниковым распределителем и счетчиком расхода рабочей жидкости, а трубы для подвода рабочей жидкости к наконечнику и рабочему цилиндру закреплены снаружи корпуса. Устройство снабжено также двухкамерным гидродинамометром для измерения прочностных свойств грунта. В комплекте с одной базовой сваевдавливающей машиной устройство позволяет ос.ушествлять одновременно проходку скважин, закрепление грунта и определение его прочностных свойств. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л о 4 оо

К золотникобому рослределите/ ю

/А/УУ/// /////Л

||лШ

{///л1 // // //7А

2 2J /5

А-А

37

2J

6-6

Фи.з

Редактор А. Лежнина Заказ 1756/28

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

сригА

Корректор А. Зимокосов Подписное