Устройство для образования скважин в грунте Советский патент 1992 года по МПК E02D7/00 E02D7/20 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для образования скважин в грунтах под набивные конические или пирамидальные сваи.

Известно устройство для образования скважин в грунте, включающее базовую машину с мачтой, ударный механизм, механизм извлечения, выполненный в виде опорной площадки с жестко закрепленными на ней направляющими стойками и траверсой с гидроцилиндрами, забивные рабочие органы (пробойник и конический или пирамидальный штамп) с упорами, взаимодействующими с траверсой.

Недостатками данного устройства являются необходимость ведения работ в грунтах при устройстве скважин с использованием сначала пробойника для образования лидирующих скважин, а затем

конических или пирамидальных штампов, что связано с монтажем и демонтажем рабочих органов, следствием чего является низкая производительность.

Известен рабочий орган для образования скважин в грунте, содержащий составной полый корпус из верхней цилиндрической и нижней в виде обращенного вниз усеченного конуса частей и соеди- ненный с первой из них пружинный амортизатор, а часть корпуса в виде обращенного вниз усеченного конуса снабжена штампом из шарнирно соединенных секций на нижнем торце и выполнена с продольным глухим пазом на боковой поверхности и размещенной в нем съемной заглушкой, при этом отношение длины штампа к его ширине составляет 3-4,5, а отношение площади раскрытого штампа к площади попесу

е

Й

ч

СЛ Ч) 00

речного сечения цилиндрической части корпуса 0,5-1,2.

Недостатками указанного рабочего органа являются сложность конструкции и необходимость устройства лидирующих скважин пробойником для устройства набивных4 свай в плотных грунтах, что связано с повышением трудо- и энергозатрат, а также образование выпора грунта в устье скважины при ее пробивки без лидирующей скважины.

Цель изобретения - снижение трудо- и энергозатрат при одновременном повышений плотности стенок скважин, образуемых под набивные сваи в плотных грунтах, а также исключения выпора грунта.

Указанная цель достигается тем, что устройство для образования скважин в грунте, содержащее базовую машину, мачту, рабочий орган, ударный механизм для его погружения, извлекающее приспособление, рабочий орган снабжен соосно установленным внутри полым,1 пробойником с отверстием на его торце и установленным в его нижней части наружным упором, а рабочий орган выполнен с расположенным в нижней части на его внутренней поверхности выступом, взаимодействующим с упором пробойника, при этом радиус пробойника Rnp. определен зависимостью

И

а -рммсКрт рнт к ,g N

PC

где Rnp - радиус пробойника;

а - размер стороны корпуса рабочего органа в меньшем основании;

Рзу- радиус вписанной окружности зоны уплотнения;

Купл - коэффициент уплотнения грунта, принимаемый согласно рекомендаций Купл 0,95;

РО - плотность грунта в естественном состоянии;

Рмакс максимальная плотность грунта;

N - число граней корпуса рабочего органа.

На фиг. 1 показано устройство для образования скважин в грунте; на фиг.2 - рабочий орган; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. на фиг. 4 - технологическая схема образования скважин в грунтах под набивные сваи,

Устройство для пробивки скважин включает (фиг. 1) базовую машину 1 с мачтой 2 и раскосами 3, ударный механизм (например, дизель-молот С-1047)4, рабочий орган 5 (например, конический или пирамидальный), опорную площадку 6, подвижную траверсу 7, гидроцилиндры 8 извлечения рабочего органа 5.

Рабочий орган (фиг. 2) состоит из пирамидального корпуса 9, выполненного с расположением в нижней части на его внутренней поверхности выступом 10, и в верхней снаружи - упором 11, полого пробойника 12 с отверстием на его торце, со сменным наконечником 13 и установленным в его нижней части наружным упором 14, окном 15, отражением 16, лотком 17 для сбора грунта и наковальни 18. Корпус 9 и пробойник 12 соединены между собой фланцем 19. Пробойник 12 вставлен в корпус 9 и закреплен фланцем 19 с одновременной кинематической связью упора 14 с выступом 10 корпуса 9. Корпус 9 выполнен в меньшем сечении со стороной корпуса а рабочего органа, а пробойник 12 для образования лидирующей скважины - с радиусом Rnp. Для выполнения требований строительного производства к плотности грунтов, а именно к коэффициенту уплотнения Купл. 0,95 (1,2)Rnp и а связаны соотношением

.. /3 Лаке Куля N 02 ,, „ Т т,

/ -,iR3 V,-/},)-tgN N

э R ц„р-,-г

где Rnp - радиус пробойника;

а - размер стороны корпуса рабочего органа в меньшем основании;

R3y - радиус вписанной окружности зоны уплотнения;

РО , /Эмакс - соответственно плотность

грунта в естественном состоянии и при максимальном уплотнении;

N - число граней корпуса рабочего органа.

Устройство работает следующим образом.

Забивной рабочий орган 5 (фиг. 4-1) устанавливается при помощи базовой машины 1 в точку пробивки скважин под

набивную сваю. Потом запускают в работу дизель-молот 4, который поршнем- бойком (не показано) наносит удары по наковальне 18 рабочего органа 5. В процессе погружения рабочего органа 5 (фиг. 4-Н) происходит образование скважины под набивную сваю

с одновременной гфобивкой лидирующей скважины и выходом грунта в виде керна 20 внутри пробойника 12. После этого комбинированный рабочий орган б извлекается из скважины гидроцилиндрами 8 при воздействии подвижной траверсы 7 на упоры 11. В образовавшуюся скважину 21 (фиг. 4-III) опускают арматурный каркас 22, а затем (фиг. 4-IV) укладывают бетонную смесь 23.

На фиг. 4-IV показана готовая свая. При помощи базовой машины 1 рабочий орган 5 устанавливается на новое место пробивки скважины (фиг. 4-V), На новом месте снова погружают комбинированный рабочий орган 5, путем забивки (фиг. 4-VI) до проект- ной отметки с одновременным выходом керна 24 через окна 15 в пробойнике 12. Далее снова производят извлечение рабочего органа 5 из скважины 21 (фиг. 4-VII) и устраивают сваю (фиг. 4-VIII), Далее техно- логический цикл повторяется.

Применение предлагаемого устройства для образования скважин в плотных грунтах под набивные сваи на уплотненном основании путем одновременной проходки лиди- рующей скважины и скважины под набивную сваю позволит снизить энергоемкость процесса образования скважины иск- лючить выпор грунта и повысить производительность оборудования, приме- няемого в данном технологическом цикле, снизить материальные затраты на изготовление скважины.

В рабочем органе соотношение между размером стороны корпуса рабочего органа в меньшем основании а и радиусом пробойника Rnp.

Rnp2

Pt

позволяет гарантированно обеспечить требуемую плотность грунта в стенках скважи- ны, удовлетворяющую строительным нормам (Купл, 5: 0,95} при одновременной пробивке лидирующей скважины и скважины под набивную сваю.

Выполнение пирамидального рабочего органа в виде корпуса с установленным внутри соосно полым пробойником с отвер- стием на его торце, выполненным с наружным упором в нижней части, имеющим возможность взаимодействия с выступом внутри нижней части /корпуса, позволяет производить одновременно пробивку лиди- рующей скважины и скважины под набивную сваю, т.е. образование скважины с одновременным уплотнением стенок сква0

5 0

5

0

5

0 5

жины, что позволит исключить выпор грунта, повысить производительность оборудование за счет уменьшения количества операций, исключения монтажа и демонтажа сменных рабочих органов при производстве работ на строительной площадке, а следовательно, - эффективность производства работ по устройству набивных свай. Формула изобретения Устройство для образования скважин в грунте, содержащее базовую машину, смонтированные на ней пирамидальный рабочий орган с ударным механизмом и извлекающее приспособление, отличающееся тем. что, с целью снижения труда и энергозатрат при одновременном повышении плотности стенок скважины, образуемых под набивные сваи в плотных грунтах, а также исключения выпора грунта, пирамидальный рабочий орган снабжен соосно установленным внутри полым пробойником с упором на наружной поверхности в нижней его части и сменным наконечником, поверхность пробойника, обращенная к наконечнику, выполнена с отверстием, а на внутренней поверхности пирамидального рабочего органа выполнен выступ, взаимодействующий с упором пробойника, при этом радиус пробойника Rnp определен зависимостью

-RSvftWc-Kyn.-ftj-tgrc-N R l

Кпр Мя.р

где Rnp - радиус пробойника;

а - размер стороны корпуса рабочего органа в меньшем основании;

R3y - радиус вписанной окружности зоны уплотнения;

Купл - коэффициент уплотнения грунта, i принимаемый согласно рекомендаций --/ Купл 0,95;

РО - плотность грунта в естественном состоянии;

/Змакс - максимальная плотность грунта;

N - чидло граней корпуса рабочего органа.

Использование: в строительстве, в частности для пробивки скважин в грунтах под набивные конические или пирамидальные сваи. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем базовую машину и смонтированные на ней пирамидальный рабочий орган с ударным механизмом и извлекающее приспособление, пирамидальный рабочий орган снабжен соосно установленным внутри полым пробойником с упором на наружной поверхности в нижней его части и сменным наконечником, при этом поверхность пробойника, обращенная к наконечнику, выполнена с отверстием, а на внутренней поверхности пирамидального рабочего органа выполнен выступ, взаимодействующий с упором пробойника. 4 ил.

869АШ

V

91

I -гпф v . к

Ј1

//

869Ш. L

I

s