Способ глубинного виброуплотнения грунтов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E02D3/12 

1

1элементов, воздействия на грунт передаваемыми от уплотняющего устройства вибрационными колебаниями при неподвижном и последующем подъеме м опускании приспособления,. Пои эгом п процессе поздсйствин Ешбрационных коле- G.jHinr изменяю г угол наклона ппастин- чатых. элементов п вертикальной плос «ости и их плоскостей - a горизонтальной, у/гол наклона плоскмг и каждого с лемента определяют по зависи- г . :

мости с,- У .-.ТГУ - JV

ригмчРскос.: ускорение г., ; - угон внутреннего рения, грал; fl коэффициент Пуассона; ДЬ - пмотность

ОЛ, I .-.М . ;. ,.Ь.;;от л СЛОГ. riVvH K j

, v - vi, I1 i .- 3 - коэффициент, определяемый экспериментально, с2/см3.г. Уплотняющее устройство 2 для глубинного уплотнения грунтов выполнено в виде трубы 3 с присоединенными к ней ярусами пластинчатых элементов k вдоль нос и установленным на трубе 3 вибратором 1„ Труба 3 снабжена расположенной в ней вертикально перемещаемой поворотной штангой с ярусно закрепленными на последней кронштейнами. Каждый пластинчатый элемент k снабжен хвостовиком и фланцем с фигурным пазом, контактирующими с. соответствуюt, щи ми кронштейнами штанги, Соединение каждого пластинчатого элемента k трубой 3 выполнено в виде пространственного шарнира 2 с,п„ ф-лы, 7 ил„

Изобретение относится к строительству, в частности к глубинному виброуплотнению крупных массивов на- нипных грунтов. Изобретение направлено на повышение эффективности уплотнения грунта Достигается это путем погружения в грунт вибрированием на заданную глубину уплотняющего устройства в виде трубы с ярусами пластинчатых о J со 1

И .-.ч. стони- : относигсп к строитель- :р.у. о частности к глубинному вибро- Mj f : ,-(спию крупных массивов намывных

f VIITOB.,

Мсгъ )Пгкч г е- :i : - повышение эффективное : упгчугнения грунта,

На иг. 1 изображено упл.-нняющее ус тройс., оЬщий вид; нз фиг, 2 - ...роз Л--М мч Фи( ,, 1; на фиг, 3 у:- ,.л ил Фиг. 1; HJ Фиг. - узел II м-э фиг.. 1; на фиг.. 5 - разрез на фиг 3; на .Ьиг Ь - вид 6 на фиг,. 5; нл фиг- 7 - аид Г на Фиг„

Способ глубинного виброуплот о.ния грунто осуществляют следующим оОра:юм,

В гоунт но заданную глубину погружают при непрерывной работе tinfi- уплотняющее устройство в виде с. ярусами пластинчатых эпсмен- т, 1ч, которые при этом устанавливают а пслчжении минимального сопротивление грунте ьнепрс:нию, т.е; в зерти- КПЛ1.ЧОС положение „

заглубления уплотняющего устчойстра : ляс7инчоты-:г элементы прмЗОДЯТ в ГОрИЗОН ЭЛЬНС С i «/.; НИ б И

устансколипают под у-, лом сх ;; горизонту. Угол к, определяют по

К

Л .а : p i

/K.

крит ич.- CM/I:- ;

. ГС .П QH

рад:

кое у Of r Mt ,

,, - рСНИС ГО Tp- -H:/l, i

5

0

5

45

50

- коэффициент Пуассона; &Ь - плотность г.)оды, г/см7; h - высота слоя грунта, м; ,П15-0,03 - коэффициент, определяемый эксперимента пьно,

C.VCM3 Г .

При таком положении горизонталь- нкч элементов производят уплотнение на проектной отметке, после чего при непрерывной работе вибратора уплотняющее устройство поднимают на определенную высоту с одновременным уменьшением угла (х, и ПОР. тор но опускают при постоянном значении угла Х- . При этом уплотняющее устройство опускают до отметки, превышающей проектную на величину, примерно равную половине высоты подъема устройства,, Лалее процесс повторяют, т.е. производят очередной подъем (при чепрерывнсй работе (Ъ;. гора) уплотняющего устройства на определенную сысоту с одновременным уменьшением угла наклона плоскости горизонтальных элементов к горизонту и повторите очередное опускание при неизменном ,н чении угла об „

Устройство гп г .рубинного вибро- уплотнения i py-о --.ц г.пючает вибратор , например ,, ружатель типа i Л с нрисс лли.енным к неМу уплот- няющмм ус г()ойс. . 1 /„ Устройство 2 состоит из поло о rar-ртикального элемента 3, е .,Н1огнег1Н )го, например, из труг-ы определенного диаметра и крепленного к рему ярусами горизонта .- чласт Ч1 -, si;- элементов k u

517

Каждый из элементов прикреплен к элементу 3 с помощью сферического шарнира, состоящего из сферического элемента 5, заключенного в составную обойму 60 Последняя может быть выполнена из двух частей 7 и 8, каждая из которых имеет сферическое углубление 9 и вертикальный паз 10„ Наружная часть 7 обоймы 6 жестко соединена с накладкой 11, которая в свою очередь соединена с трубой 3. К каждому из сферических элементов 5 жестко прикреплены два хвостовика - наружный 12 и внутренний 13. К наружному хвосто- вику 12 прикреплен пластинчатый элемент Ц, а к внутреннему хвостовику 13 - фланец 1 t. При этом фланец 14 и элемент k соединены с хвостовиками 13 и с хвостовиком 12 посредством разъемного соединения (например,резьбового) . Фланец 1А выполнен с фигурным пазом 15U Противоположная пазу

15 поверхность Фланца 1 имеет лекальное образование. В полости вертикального элемента 3 смонтирована штанга

16 с жестко прикрепленными к ней ярусами кронштейнами 17, на конце каждого из которых закреплен сферический элемент 18, который в рабочем положе- нии введен а фигурный паз 15 фланца 1k. На верхнем конце штанги 16 закреплен хвостовик 19, поперечное сечение которого имеет, например, форму квадрата „ Хвостовик 19 с одной стороны имеет выемку 20, в которой смонтирована зубчатая рейка 21. Лля обеспечения возможности поворота штанги 16 относительно собственной оси и поступательного перемещения ее вдогь своей оси, уплотняющее приспособление 2 снабжено механизмом поворота и низмом поступательного перемещения. Механизм поворота может быть выполнен например, в виде установленного в трубе 3 с помощью втулки 22 вала 23 с конической шестерней 2 и шкивом 25. Шестерня 2А введена в зацепление с конической шестерней 26, которая закреплена на нижнем конце вала 27 и смонтированная в крышке 28 трубы 3, при этом крышка 28 прикреплена к трубе 3 на болтах через жестко связанный с трубой 3 фланец 29. На палу 27 закреплена также цилиндрическая шестерня 30, которая введена в зацепление с цилиндрической зубчатой шестерней 31, установленной на хвостовике 19 штанги 1б„ Шестерня 31 снабжена объем

71

, „ л

5

-,„ jgз п 5

376 ным упорным сектором 32, Вращение вала 23 осуществляется посредством намотанных на шкив 25 навстречу один к другому тросов 33 о Механизм осевого перемещения штанги 16 может быть выполнен в виде смонтированного на упорном секторе 32 вала 3 со шкивом 35 и цилиндрической шестерней 36, которая введена в зацепление с зубчатой рейкой 21 , Вращение вала jk может быть осуществлено, например, с по мощьк} двух тросов 37, намотанных на- встоему друг другу на шкив 35„ Для исключения напредусмотренного перемещения штанги 16 механизм перемещения снабжен фиксатором, который может быть выполнен, например, в виде закрепленного на крышке 28 подпружиненного фиксатора (пальца) 38, конец которого введен в одно из отверстий (не показано) в шкиве 37U Палец 38 снабжен тягой 39. Крышка 28 имеет на наружной плоскости паз 0 типа ласточкин хвост с уширениями 41 по концам, В пазу 0 размещен жестко связанный с сектором 32 ползун k.t жестко связанный с сектором 32,

Устройство для глубинного виброуплотнения работает следующим образом,,

1л Р приведения устройства в рабочее состояние к трубе 3 прикрепляют элементы 4., Для этого вначале, в обоймы 6 вводят сферические элементы 5 с прикрепленными к ним хвостовиками 12 и 13s Затем в хвсстоаикам 12 и 13 прикрепляют элементы k и фланцы 1А соответственно. пос: е чего они прикрепляются к трубе J0 Все пластинчатые элементы h устанавливают под одинаковыми углами как относительно оси вертмкальього элемента 3, так и относительно собственной продольной оси„ В полость трубы 3 вводят штангу 16 с прикрепленными к ней кронштейнами 17, при этом кронштейны 17 должны занимать положение, показанное на фиг, 2 пунктиром, что обеспечит свободное перемещение штанги 16 в требуемое положение.. Крышку 28 размещают на трубе 3 так, чтобы шестерни 26 и 2k вошли в зацепление, после чего крышку 28 с помощью болтов (шпилек) жестко прикрепляют к фланцу 29о Для приведения в действие механизма вертикального перемещения с помощью троса 39 выводят фиксатор 33 из отверстия (не показано) в шкиае 35, после чего с помощью тросов 37 приводят во вращение вал 3 и связанную с ним шестерню 36, посредством чего обеспечивают перемещение штанги 16 относительно трубы 3 до тех пор, пока кронштейны 17 не будут установлены напротив пазов 15 фланцев С помощью тросов 33 приводят во вращение вал 23, связанную с ним коническую шестерню и закрепI„г- о-,

ленную с ней на оощем валу I/ цилиндрическую шестерню 30„ От шестерни 30 вращение передается на шестерню 31, благодаря чему осуществляется поворот штанги 16 относительно ее продольной оси „

Одновременно с поворотом штанги 16 вращается и смонтированный на крышке 28 сектор 32, а также закрепленный на секторе механизм вертикального сме щения штанги 16. При этом ползун 42, ., р.стко связанный с сектором 32, перемещается по круговому пазу 0, что исключает возможность переноса и зак- тинизания сектора 32. Благодаря враще нию штанги 16 сферические элементы 3, перемещаясь по фигурным пазам 15 фланцев 1, вовлекают фланцы Ik во вращение относительно оси, проходящей через центр сферического элемента 5о В результате пластинчатые элементы Ц устанавливаются под требуемым углом к горизонту

После этого посредством механизма вертикального перемещения штангу 16 смещают вниз, при этом кронштейны 17 своими сферическими элементами 18, воздействуя на фланцы 1 , смещают их вниз, поворачивая тем самым пластинчатые элементы Ц относительно центров сферических элементов 5, вследствие чего элементы и расположены в требуемом вертикальном положении под заданным углом к оси трубы 3 После этого включают в работу вибратор 1 и осуще- ствляют заглубление устройства на проектную глубину. После достижения проектной отметки с помощью механизма вертикального перемещения штангу 16 вместе с кронштейнами 17 и введенными с ними в зацепление фланцами 1А перемещают вверх, в результате чего пластинчатые элементы разворачиваются до горизонтального положения. С помощью механизма поворота пластинчатые, элементы

разворачиваются в положение, при котором их плоскость будет наклонена к горизонту под требуемым углом об Величина этого углл может меняться

ч Q

5

при непрерывной работе вибратора, может быть изменен также и угол между осью пластинчатого элемента k и осью трубы 3..

Предлагаемым способом производят глубинное виброуплотнение массива грунта, сложенного мелким намывным грунтом в рыхлом водонасыщенном состоянии с плотностью р 1,2 г/см3. Глубина слоя уплотняемого грунта 0 м. Виброуплотнение производят уплотняющим устройством, выполненным из трубы ф 159 мм, длиной 5,0 м, снабженной пластинчатыми элементами с шагом 0,5 м Длина каждого из пластинчатых элементов 0,5 м, ширина. 0,15 м. Заглубление уплотняющего устройства до проектной глубины производят при угле наклона плоскости пластинчатых элементов к вертикали, равном нулю, и угле наклона их продольных осей к вертикали, равном 22 0 После заглубления пластинчатые элементы разворачивают до горизонтального положения (при работе вибратора), их плоскости устанавливают под углом,

,0

ровным i5 . При данном положении производят вибрирование в течение 5 мин, а затем при непрерывной работе вибратора уплотняющее устройство поднимают на высоту h 0,5 м с одновременным уменьшением угла наклона плоскостей пластинчатых элементов до величины М 2°,. Далее производят уплотнение грунта с одновременным опусканием уплотняющего устройства на глубину около 0,25 м. После вибрирования 3 мин вновь поднимают уплотняющее устройство на высоту около 0,5 м с одновременным уменьшением на 2° угла u Далее процесс повторяют, т.е„ производят подъем и уменьшение угло toL и повторное опускание уплотняющего устройства на глубину, примерно равную половине высоты очередного подъема при постоянном значении угла Ы „ Процесс уплотнения заканчивают на глубине 0,5 м и при значении угла наклона плоскостей пластинчатых элементов (X. 28. Плотность грунта, полученная после уплотнения доставляет 2,3 г/см3, что превышает плотность грунта в исходном состоянии почти в 2 раза. Формула изобретения

в грунт вибрированием на заданную глубину уплотняющего устройства в виде трубы с ярусами пластинчатых элементов, воздействие на грунт передаваемыми от уплотняющего устройства - вибрационными колебаниями при неподвижном и последующем подъеме и опускании устройства, отличающий с.я тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения грунта, в процессе воздействия вибрационных колебаний осуществляют изменение угла наклона пластинчатых элементов в вертикальной плоскости и их плоскостей - в горизонтальной, при этом угол наклона плоскости каждого элемента определяют по зависимости

KP-fi

,11. (1 + ДЪ-h)

к

где f кр - критическое ускорение,см/м2; ( - угол внутреннего трения, град; ft - коэффициент Пуассона;

5

0

ЛЬ - плотность воды, г/см3; h - высота слоя грунта, м; ,015-0,03 - коэффициент, определяемый экспериментально, с2/см3.г.

20 Устройство для глубинного виброуплотнения грунтов, включающее трубу с присоединенными к ней ярусами пластинчатых элементов вдоль нее и установленный на трубе вибратор, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения грунта, труба снабжена расположенной в ней вертикально перемещаемой поворотной штангой с ярусно закрепленными на последней кронштейнами, а каждый пластинчатый элемент - хвостовиком и фланцем с фигурным пазом, контактирующими с соответствующими кронштейнами штанги, при этом соединение каждого пластинчатого элемента с трубой выполнено в виде пространственного шарнира.

Фиг. 2

39

Фиг,

MB

L U

-f

Фигб

19

Вид Г

П 25

21

W

Фие.7