Предлагаемое изобретение касается приспособления для изготовления в грунте бетонных свай при помощи обсадных труб с использованием известного уже приема вытягивания из грунта обсадной трубы при посредстве находящегося в обсадной трубе бетона в качестве опоры и достижением тем самым уплотнения самого бетона.
На чертеже фиг. 1 представляет схематически в продольном разрезе скважину с обсадной трубой, бетонной сваей, поршнем и механизмом для уплотнения бетона и подъема трубы; фиг. 2 - поршень с сжатыми частями, плотно прикрывающий бетон; фиг. 3-схематический вид приспособления и поршневого штока сверху, отчасти в разрезе; фиг. 4- видоизменение приспособления с закрытым поршнем, опущенным на бетон, и фиг. 5 - то же, с приподнятым поршнем.
Для изготовления бетонных свай помощью предлагаемого приспособления предварительно делают скважину, для чего одним из известных способов опускают в грунт железную обсадную трубу, предпочтительно с воронкообразным уширением внизу. Затем скважину эту заполняют бетоном соответствующей консистенции. В трубу 1 опускается на длинном штоке поршень, который состоит из двух или нескольких отдельных частей 2 и 3 со сквозными отверстиями 4 и 5, расположенными таким образом, что отверстия части поршня 3 не совпадают с отверстиями части поршня 2. Между частями 2 и 3 поршня находится кожаная, резиновая и т.п. уплотняющая прокладка 7, прикрепленная к одной или к каждой из частей поршня по всей ее плоскости, с отверстиями, совпадающими с этой частью поршня. Сквозь эти отверстия и пространство между частями 2 и 3 поршня проходит воздух при опускании и подымании поршня. Нижняя часть 3 поршня, посредством болта 17, прикрепленного к ней неподвижно, и заплечиков 18, имеющихся у отверстия верхней части 2 поршня и задерживающих головку болта 17, связана с верхней частью поршня. Дойдя до бетона и встретив сопротивление, нижняя часть 3 поршня прижимается к верхней его части 2, при чем болт 17 входит в отверстие 19 части 2 поршня (фиг. 2). Таким образом закупориваются все отверстия, и поршень плотно покрывает бетон. Для герметического закрытия бетона могут быть применены кожаные, резиновые и т.п. манжеты цилиндрической формы, укрепленные на частях поршня.
Длинный шток 6 поршня снабжен по всей своей длине в одной диаметральной плоскости двумя зубчатыми рейками 8. На верхний конец обсадной трубы надевается прочно муфта 9, снабженная двумя ушками 10, к которым на шипах 11 подвешены развилки двух рычагов 12 (фиг. 1, 3). В каждой развилке свободно подвешена храповая собачка 13, обращенная к соответствующей рейке 8 и отжимаемая к последней действием пружины 14, обеспечивающей всегда сцепление собачки с рейкой. При нажатии рычагов 12 вниз, собачка 13, упираясь в зубцы реек 8, передает давление на поршень. По мере того, как уплотняется выходящий из трубы бетон, усилия реакции передаются через ушки 10 и муфту 9 на обсадную трубу 1, которая одновременно теми же усилиями извлекается из грунта. На штоке 6 поршня, на высоте несколько меньшей, чем длина трубы, сделана чека 15 (фиг. 1), которая удерживает поршень в трубе, и таким образом в трубе всегда остается определенное количество бетона. Благодаря этому, а также и тому, что труба подымается из грунта лишь при условии выхода бетона из трубы, исключается возможность перерыва сваи и образования в свае прослоек из грунта. По движению поршня можно следить за осадкой бетона и своевременно добавить его, если опущенной порции бетона окажется недостаточно, а также знать утолщения сваи, образовавшиеся вследствие слабого грунта. Жесткость поршня и штока дают возможность применить трамбование бетона. Удары в верхний конец штока 6 передаются на выжимаемый из трубы и прессуемый в грунт бетон. При этом достигается наибольшее уплотнение грунта и сцепление его со сваей. Кроме того, облегчается выход бетона из трубы и поднятие самой трубы.
При изготовлении свай значительной длины при помощи вышеописанного поршня встречается ряд явлений, значительно удлиняющих процесс бетонирования сваи и не благоприятствующих работе по ее изготовлению. Так, например: вследствие неодинаковой осадки бетона, по выходе его из трубы, в разных грунтах, трудно определить и загрузить сразу все потребное для сваи количество бетона, добавление же бетона вызывает необходимость извлечения поршня. Кроме того, трение высокого бетонного столба о стенки трубы оказывает большое сопротивление выходу бетона из трубы и требует применения больших усилий. В связи с подобными явлениями, тормозящими работы, целесообразно производить загрузку и уплотнение бетона порциями в несколько приемов. Применение в этом случае поршня, не требующего извлечения его из трубы, а пропускающего сквозь себя бетонную массу (фиг. 4 и 5), дает экономию во времени и рабочей силе и, ускоряя, таким образом, процесс бетонирования сваи, улучшает ее качества.
В этом случае, как и раньше, в скважину, сделанную одним из известных способов при помощи обсадных труб, опускают на дно порцию бетона. Затем в трубу 1 опускают трубчатый поршень 2 с таким же штоком 3. По окружности поршня 2 прикрепляются кожаные, резиновые и т.п. манжеты 4, плотно прилегающие к стенкам трубы и поршня. Клапанообразный поршень 5, служащий дном трубы 3 и укрепленный на шарнире к одной стороне, имеет отверстия 6 для прохода воздуха при опускании и подымании поршня с закрытым клапаном. Пластинка 7, укрепленная подвижно на болте, служит для защиты отверстия 6 от попадания снизу бетона. Такая же пластинка 7-а, прикрепленная на шарнире с внутренней стороны поршня 5, защищает отверстия его от попадания в них сверху загружаемого бетона. Щиток 8 направляет загружаемые порции бетона и защищает шарнир клапана от попадания бетона. Тяга 9 соединена одним концом с поршнем 5 и проходит сквозь имеющееся в стенке трубы 3 отверстие 10, а другим концом свободно укреплена у верхнего конца поршневого штока и служит для поднятия поршня. Дойдя до бетона и встретив сопротивление, пластинка 7 прижимается к поршню 5, закрывает отверстия 6, и поршень плотно покрывает бетон.
Длинный шток 3 поршня, как и раньше, снабжен с двух сторон зубчатыми рейками 11. На верхний конец обсадной трубы надета прочно муфта 12, снабженная двумя ушками 13, к которым на шипах 14 подвешены развилки двух рычагов 15. В каждой развилке свободно подвешена храповая собачка 16, обращенная к соответствующей рейке 11 и отжимаемая к последней действием пружины 17, обеспечивающей всегда сцепление собачки с рейкой. При нажатии рычагов 15 вниз, собачки 16, упираясь в зубцы реек 11, передают давление на поршень 2. По мере того как уплотняется выходящий из трубы бетон, усилия реакции передаются через ушки 13 и муфту 12 на обсадную трубу 1, которая одновременно теми же усилиями извлекается из грунта.
На штоке поршня, на высоте несколько меньшей, чем длина трубы, сделана чека 18, которая удерживает поршень в трубе, и таким образом в трубе всегда остается определенное количество бетона.
Когда чека 18 дойдет до упора в трубу и опущенная вначале порция бетона будет выжата из трубы и уплотнена в грунт, отводятся пружины 17, прижимающие собачки 16, и последние, освобождаясь, принимают положение, указанное на фиг. 5. Откидные пластинки 20, укрепленные на шарнире к развилкам рычагов 15 и играющие роль собачек, ставятся в наклонное положение к штоку поршня 3 (фиг. 5). При поднятии рычагов 15 вверх пластинки 20, упираясь в зубцы реек 11, передают давление на поршень, который, таким образом, поднимается вверх. В это время пластинки 19, укрепленные на шарнире к муфте 12, ставятся в наклонное положение к штоку поршня и, упираясь в зубчатые рейки 11, поддерживают поршень. Последний приподымается настолько, чтобы дать место вновь загружаемой порции бетона. Затем, ослабляя тягу 9, опускают поршень 5 и сквозь образовавшийся сквозной проход загружают в трубу новую порцию бетона.
Затем, натягивая тягу 9, поднимают поршень 5 и опускают поршень 2 до бетона. При помощи рычагов 15 приводят в действие стяжной механизм, выжимают из трубы и прессуют в грунт опущенную порцию бетона, при одновременном извлечении теми же усилиями трубы из грунта. Таким же образом вводят следующую порцию бетона, уплотняют се в грунт и т.д. Жесткость поршня и штока дают возможность и в этом случае применить попутно с прессованием также и трамбование бетона. Удары в верхний конец штока 3 передаются на выжимаемый из трубы и прессуемый в грунт бетон. При этом достигается наибольшее уплотнение грунта и сцепление его со сваей.
1. Приспособление для изготовления в грунте бетонных свай при помощи обсадных труб с использованием находящегося в обсадной трубе бетона в качестве опоры при вытягивании обсадной трубы и достижением тем самым уплотнения самого бетона, отличающееся тем, что, с целью возможности выпуска воздуха из-под давящего на бетон поршня, последний устроен наподобие клапана из двух или нескольких отдельных частей 2, 3 с неприходящимися друг против друга сквозными отверстиями 4, 5 и с уплотняющими прокладками 7, свободно связанных болтом 17.
2. При приспособлении по п. 1 применение для подъема обсадной трубы механизма, указанного в патенте №12990.
3. Видоизменение приспособления согласно п. 1, отличающееся тем, что, с целью возможности подачи бетона отдельными порциями под поршень без вынимания последнего из обсадной трубы, шток поршня исполнен в виде трубы 3, предназначенной для подачи по ней бетона и снабженной на нижнем конце уплотняющими манжетами 4, а клапанообразный поршень 5, служащий дном трубы 3, сделан откидным на шарнире и для его поднятия предназначена тяга, пропущенная через отверстие 10 в стенке трубы 3.
4. При приспособлении по п. 3, снабжение муфты 12 обсадной трубы, а равно и рычагов 15 откидными на шарнирах пластинками 19, 20, предназначенными, при упоре их в зубья 11 трубы 3, для поднятия и поддерживания последней в приподнятом положении во время подачи бетона.
