устройство для вытрамбовывания сыпучей смеси при возведении сваи

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТРАМБОВЫВАНИЯ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ СВАИ, включающее цилиндрический корпус и установленный в его нижней части составной ударный элемент, основная секция которого с центральным отверстием закреплена на корпусе, а другая установлена с возможностью вертикального перемещения и закреплена на пропущенном через центральное отверстие основной секции стержне, отличающееся тем, что подвижная секция ударного элемента выполнена с запорным клапаном, а корпус - с размещенным над ударным элементом резервуаром, заполненным водой и сообщенным через запорный клапан подвижной секции с центральным отверстием основной секции.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено камерой для накопления порции воды, размещенной между ударной частью и резервуаром и сообщенной через запорный клапан подвижной секции с отверстием основной секции ударной части и поршнем, связанным с корпусом через уплотнительное кольцо с возможностью вертикальных перемещений и имеющим отверстия, сообщенные с резервуаром, причем стержень подвижной секции выполнен с возможностью регулирования длины, а поршень соосно закреплен на его свободном конце.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к свайному фундаментостроению.

Известно устройство для втрамбовывания сыпучей бетонной смеси при возведении сваи, включающее корпус с нижней ударной частью [1].

Наиболее близким к предлагаемому является устройство [2], включающее корпус и установленный в нижней его части составной ударный элемент.

Недостатком этих устройств является сложность процесса возведения сваи, связанная с отсутствием возможности увлажнения сыпучей массы в процессе ее порционного втрамбовывания.

Целью изобретения является повышение несущей способности сваи по материалу и упрощение процесса возведения сваи.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для втрамбовывания сыпучей бетонной смеси ударная часть выполнена составной из неподвижно закрепленной на корпусе основной секции с центральным сквозным отверстием и сообщенным с ним уширенным пазом, открытым со стороны нижней поверхности, и размещенной в ее пазу с возможностью вертикального перемещения дополнительной секции, закрепленной на пропущенном через отверстие в основной секции стержне, на свободном конце которого установлен запорный клапан, причем корпус выполнен с расположенным над ударной частью, заполненным водой резервуаром, сообщенным через запорный клапан подвижной секции с отверстием основной секции.

В устройстве для втрамбовывания сыпучей бетонной смеси с целью повышения технологичности порционной подачи воды для увлажнения втрамбованной порции сыпучей бетонной смеси корпус дополнительно оснащен камерой для накопления порции воды, размещенной между ударной частью и резервуаром и сообщенной через запорный клапан подвижной секции с отверстием основной секции ударной части, и поршнем, связанным с корпусом через уплотнительное кольцо с возможностью вертикальных перемещений и имеющим отверстия, сообщенные с резервуаром, причем стержень дополнительной секции выполнен с возможностью регулирования длины, а поршень соосно закреплен на его свободном конце.

Известных технических решений, идентичных по отличительным признакам заявляемым объектам, по патентной и технической литературе не выявлено, что обеспечивает критерий новизны.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2-5 - схема работы устройства по первому варианту выполнения; на фиг. 6 и 7 - схема работы устройства по второму варианту выполнения.

Втрамбовывания сыпучей смеси при возведении сваи осуществляется следующим образом.

В грунте образуют скважину, например, забивкой обсадной трубы 1 с вставленным сердечником (не показан), поднимают сердечник и засыпают в пространство между стенками обсадной трубы и сердечником порцию сухой бетонной смеси 2, после чего ударной частью 3 устройства втрамбовывают ее в грунт, затем в устье обсадной трубы подают воду 4 и увлажняют втрамбованную смесь. Количество воды определяют по объему порции, составу бетонной смеси и влажности окружающего грунта. Например, для сухих грунтов и обычных тяжелых бетонов количество воды, подаваемой в порцию, может быть определено по теоретическому водоцементному отношению для этой порции (минимум В/Ц=0,2 см). После инфильтрации воды во втрамбованную в грунт порцию сыпучей бетонной смеси и образования увлажненного ядра в 5, в устье обсадной трубы подают следующую порцию сыпучей бетонной смеси и повторяют цикл.

Устройство для втрамбовывания сыпучей бетонной смеси по первому варианту выполнения включает цилиндрический корпус 6 с нижней ударной частью 3, выполненной составной из неподвижно закрепленной на корпусе 6 основной секции 7 с центральным сквозным отверстием 8 и сообщенным с ним уширенным пазом 9, открытым со стороны нижней поверхности, и размещенной в ее пазу с возможностью вертикального перемещения подвижной секции 10, закрепленной на пропущенном через отверстие 8 в основной секции 7 стержне 11, на свободном конце которого установлен запорный клапан 12. Корпус 6 выполнен с расположенным над ударной частью 3 заполненным водой 13 резервуаром 14, снабженным датчиком уровня 15, например, поплавкового типа и сообщенным через запорный клапан 12 подвижной секции 10 с отверстием 8 и пазом 9 основной секции 7. В верхней части корпуса 6 размещен патрубок 16 с негерметичной крышкой 17 и грузозахватное устройство, например проушина 18.

В устройстве по второму варианту выполнения цилиндрический корпус 6 оснащен камерой 19 для накопления порции воды, размещенной между ударной частью 3 и резервуаром 14 и сообщенной через запорный клапан 12 подвижной секции 10 с отверстием 8 и пазом 9 основной секции 7 ударной части 3, и поршнем 20, связанным с корпусом 6 через уплотнительное кольцо 21 с возможностью вертикальных перемещений и имеющим отверстия 22, сообщенные с резервуаром 14 и через запорные клапаны 23 обратного хода, например, лепесткового типа с камерой 19 для накопления порции воды. Стержень 11 подвижной секции 10 выполнен с возможностью регулирования длины, а поршень 20 соосно закреплен на его свободном конце.

Устройство по первому варианту выполнения работает следующим образом.

Резервуар 14 через патрубок 16 заполняется водой 13 и через проушину 18 крепится к грузоподъемному устройству, например к экскаватору-драглайну. В поднятом над устьем скважины устройстве (фиг. 4) клапан 12 под действием собственного веса закрыт, в это время в обсадную трубу 1 подается порция сыпучей бетонной смеси 2. При ударе по сыпучей смеси 2 ударной частью 3 устройства клапан 12 открывается мгновенно и вода из резервуара 14 в смесь практически не поступает (фиг. 2). При подъеме устройства для выполнения следующего удара возможно регулирование скорости подъема: пока подвижная секция 10 ударной части 3 опирается на втрамбованную порцию сыпучей смеси 2, открыт клапан 12 и через отверстие 8 подается вода (фиг. 3). При этом количество подаваемой воды контролируется по датчику уровня 15.

Устройство по второму варианту выполнения позволяет избежать контроля объема подаваемой порции воды по датчику уровня 15 и может быть использовано, когда по технологическим причинам такой контроль затруднен. Оно работает следующим образом. При ударе ударной частью 3 по вновь засыпанной порции сыпучей бетонной смеси 2 подвижная секция 10 смещается вверх и приводит в движение поршень 20 посредством стержня 11 с заданной по требуемому объему порции воды длиной. При этом клапаны 23 открыты и вода 13 из резервуара 14 через отверстия 22 в поршне 20 заполняет камеру 19 (фиг. 6). Для выполнения следующего удара корпус 6 поднимают над устьем скважины, в результате чего подвижная секция 10 смещается вниз под действием собственного веса и давления столба воды на поршень 20 (фиг. 7). При этом отверстия 22 заперты клапанами 23 обратного хода, а порция воды 4, ограниченная объемом камеры 19, под давлением вытесняется через отверстие 8 и паз 9 основной секции 7 ударной части 3, увлажняя втрамбованную порцию бетонной смеси. По истечении порции воды из камеры 19 отверстие 8 запирается клапаном 12 подвижной секции 10. Порция воды 4 инфильтруется в объем втрамбованной порции бетонной смеси 2, образуя увлажненное ядро 5, после чего в устье обсадной трубы подают новую порцию сыпучей бетонной смеси и повторяют цикл.

Таким образом, в процессе трамбования осуществляется подача влаги в тело возводимого уширения и ствола сваи в количестве, обеспечивающем гидратацию всего цемента в объеме втрамбованной сыпучей бетонной смеси.

П р и м е р. В суглинистом грунте мягкой консистенции со следующими физико-механическими характеристиками: s = 26,8 кН/м³; ск = 14,6 кН/м³; W = 31,31% ; W = 39,17%; W_p = 22,24%; J_p = 16,9%; J = 0,54; е = 0,82; S_r = 1,0; С = 20 кПа; Е = 7,0 мПа, с помощью обсадной трубы 100 мм и размещенного в ней сердечника с наружным диаметром 80 мм была пробита скважина глубиной 1,0 м.

Корпус устройства для втрамбовывания сухой смеси был выполнен из стальной трубы с наружным диаметром 80 мм и оснащен составной нижней ударной частью, включающей неподвижно закрепленную на корпусе основную секцию диаметром 80 мм с центральным сквозным отверстием диаметром 30 мм и сообщенным с ним уширенным книзу пазом с наибольшим диаметром 40 мм, подвижную секцию в виде конической, сужающейся кверху заглушки с наибольшим диаметром 40 мм, закрепленной на стержне диаметром 20 мм, пропущенном сквозь отверстие в основной секции и имеющем на свободном конце в корпусе запорный клапан в виде конической, сужающейся книзу заглушки с закрепленным на ней грузом массой 5 кг и ответного ей воронкообразного гнезда на внутренней поверхности основной секции. При этом подвижная секция ударной части была прикреплена к основной секции с возможностью ограниченных длиной стержня вертикальных смещений относительно корпуса устройства, полость корпуса использовалась как резервуар для расходуемой в процессе возведения сваи воды и имела в верхней части отверстия для заливки воды и выпуска воздуха.

Для образования набивных уширений свай использовалась сухая бетонная смесь следующего состава, мас.ч.: Песок с модулем крупности 1,1 8 Цемент марки 300 1

Расчетный объем сухой бетонной смеси для устройства уширения диаметром 240 мм составил 11000 см³ в насыпном состоянии. Она втрамбовалась порциями по 500 см³. Расчетный по минимуму В/Ц объем воды, необходимый для гидратации цемента по всему объему уширения, составил 2,6 л и был залит в полость корпуса устройства. Вода подавалась порциями по 120 см³ после втрамбовывания каждой порции смеси. Через 28 суток свая была откопана, при этом установлено, что наибольший диаметр уширения составил 130 мм, гидратация цемента произошла по всему объему уширения, прочность на сжатие образовавшегося бетона, определенная путем испытания кубика размерами 100х100х100 мм, вырезанного из уширения, составила 44,8 кгс/см².