устройство для возведения свай в грунте

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙ В ГРУНТЕ, включающее корпус с внутренним и внешними каналами для подачи рабочих агентов, радиальные боковые сопла в нижней и верхней частях корпуса, расположенные под углом к горизонтальной плоскости, сообщающиеся с внутренним продольным каналом и имеющие дополнительные соосно расположенные с ними сопла, сообщающиеся с внешним продольным каналом, при этом в нижней части корпуса размещен конический элемент, отличающееся тем, что радиальные боковые верхние и нижние сопла выполнены попарно на заданном расстоянии, причем верхняя их пара установлена жестко на корпусе под углом вниз, а нижняя пара установлена с возможностью вертикального перемещения под углом вверх и смещена в горизонтальной плоскости относительно верхней пары, конический элемент выполнен в виде штампа, расположен под углом к оси корпуса и соединен со шпинделем шарнирно, шпиндель снабжен пружиной, установленной в стакан корпуса и связан с нижней парой сопл тягами, а в качестве рабочего агента дополнительных сопл используют воздух.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может использоваться при возведении свайных фундаментов, "стен в грунте" и других несущих и ограждающих конструкций, устраиваемых по струйной технологии, как для нового строительства, так и при реконструкции существующих фундаментов.

Известно устройство для закрепления грунта [1] включающее корпус с боковыми соплами для подачи водовоздушной смеси, насадок с центральным соплом для закрепляющего агента и снабженное дополнительным соплом с фиксируемыми при помощи стопора кольцевыми выступами и впадинами в месте соединения его частей.

Недостатком указанного устройства является наличие стопорно-фиксирующего устройства и уплотнений, которые при работе с высокими давлениями снижают надежность работы устройства, заполнение скважины закрепляющим агентом осуществляется без должного уплотнения, что не обеспечивает необходимого качества заполнения скважины закрепляющим агентом.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является инъектор для закрепления рыхлых пород [2] включающий в себя корпус в виде двух коаксиально расположенных труб с боковыми радиальными двойными соплами в нижней и верхней частях корпуса, расположенные под углом к горизонтальной плоскости, сообщающиеся с внутренним продольным каналом и внешним продольным каналом. В нижней части наружной трубы инъектор имеет конический элемент (наконечник).

Недостатком указанного инъектора является, низкая несущая способность возводимой конструкции в грунте по "материалу" (низкие прочностные характеристики), большой расход вяжущего. Кроме того низкая несущая способность по "грунту" так как, грунт в нижней части скважины остается в неуплотненном состоянии, а при данном расположении сопел размыв приведет к нарушению устойчивости стенок скважины и уменьшению рабочего сечения сваи, что не обеспечивает необходимого качества заполнения скважины закрепляющим агентом.

Основной задачей на которое направлено изобретение, является повышение несущей способности изготавливаемой в грунте сваи, расширение технологических возможностей использования устройства и сокращение времени на изготовление за счет повышения эффективности размыва грунта и сокращение расхода вяжущего раствора при формировании материала сваи при заполнении скважины раствором. Кроме того, при использовании данного устройства значительно повышается надежность получения свай заданной несущей способности как по материалу, так и по грунту, так как диаметр получаемой сваи определяется положением сопел, а заполняющий раствор непрерывно уплотняется.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для возведения свай в грунте, включающем корпус с внутренним и внешними продольными каналами для подачи жидкости, заполняющего раствора, радиальные боковые сопла в нижней и верхней частях корпуса, расположенные под углом к горизонтальной плоскости, сообщающиеся с внутренним продольным каналом и имеющие дополнительные соосно расположенные сопла, сообщающиеся с внешним продольным каналом, радиальные боковые верхние и нижние сопла выполнены попарно на заданном расстоянии, причем верхняя пара сопел установлена жестко на корпусе под углом вниз, а нижняя пара сопел установлена возможностью вертикального перемещения, под углом вверх и смещена в горизонтальной плоскости относительно верхней пары сопел, при этом в нижней части корпуса размещен конический элемент в виде штампа и расположен под углом к оси корпуса и соединен со шпинделем шарнирно, шпиндель снабжен пружиной, вставленной в стакан корпуса и связан с нижней парой сопел тягами, проложенными в корпусе, а через дополнительные сопла подают воздух.

Отличительные признаки предлагаемого устройства заключаются в следующем:

во-первых, радиально расположенные сопла установлены попарно в нижней и верхней части корпуса, два нижних сопла смонтированы под углом вверх с возможностью вертикального перемещения, а два верхних сопла установлены под углом вниз жестко в корпусе на заданном от нижних расстоянии со смещением в горизонтальной плоскости;

во-вторых, в нижней части корпуса под углом к его оси размещен конический штамп, шарнирно соединенный со шпинделем, снабженным пружиной, таким образом, что может производить возвратно-поступательные движения.

в-третьих, конический штамп через шпиндель соединен тягами с нижними подвижными соплами, так что дает возможность регулировать угол наклона нижних сопел по отношению к верхним в зависимости от прочностных свойств грунта и необходимого диаметра сваи. Так, при более прочных грунтах основания угол наклона сопел уменьшается, что позволяет повысить эффективность разрушения грунта;

в-четвертых, корпус снабжен наружными сквозными продольными каналами для подачи заполняющего раствора снизу скважины вверх.

На фиг.1 показано устройство для возведения свай в грунте; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез В-В на фиг.2; на фиг.4 разрез С-C на фиг. 2.

Устройство для возведения свай в грунте включает в себя: цилиндрический корпус 1 с продольными каналами для подачи жидкости 2, воздуха 3, сквозные каналы для подачи заполняющего раствора 4. В устройстве верхние сопла 5 жестко закреплены в корпусе 1 под определенным углом ₁ от 0 до 45^о вниз к горизонту, в зависимости от прочностных свойств грунтов и характеристик используемого оборудования. Нижние сопла 6 установлены под углом ₁ вверх со смещением в плане на угол по отношению к верхним соплам 5 с возможностью вертикального перемещения сопел 6 на угол ₂. Устройство имеет дополнительные соосные с соплами 5 и 6 воздушные сопла 7 и 8 для подачи сжатого воздуха. Конический штамп 9 шарнирно соединен в стакане 10 одним концом подпружиненного шпинделя 11 и служит для уплотнения как разрыхленного грунта в забое скважины, так и для оказания непрерывного уплотняющего воздействия на заполняющий скважину раствор. Шпиндель 11 имеет на другом конце уплотнитель 12 и закреплен в корпусе 1 посредством крышки 13. Шпиндель 11 подпружинен пружиной 14 и может совершать возвратно-поступательные движения, а также соединен кинематическими тягами 15. Изменение положения конического штампа 9 приводит к изменению угла наклона нижних сопел 6.

Устройство для возведения свай в грунте работает следующим образом: в предварительно изготовленную лидерную скважину до забоя погружают данное устройство. Устройству придают вращение при непрерывной подаче по продольным каналам 2 и 3 жидкости и воздуха к соплам 5 и 6 и дополнительным соплам 7 и 8 соответственно, при этом конический штамп 9, вращаясь с корпусом 1, уплотняет весь разрыхленный грунт внизу скважины и при этом в зависимости от прочностных свойств грунта угол наклона ₁ нижних сопел 6 может быть изменен по отношению к верхним 5 посредством тяг 15, проложенным в каналах 16 от верхнего конца подпружиненного шпинделя 11. Жидкость, подаваемая по каналу 2, проходя через сопла 5 и 6, при вращении корпуса 1 образует врубовую полость, ограниченную точкой пересечения осей верхних 5 и нижних 6 сопел. Благодаря смещению в плане верхних сопел 5 по отношению к нижним 6, они не оказывают гасящего влияния друг на друга до точки пересечения осей сопел. Таким образом, устраивается полость заданного диаметра. Далее после образования врубовой полости начинается подъем устройства вверх с непрерывным вращением, при этом жидкость, истекаемая из верхних неподвижных сопел 5, разрушает "стружку" грунта, а нижние сопла 6 подрезают грунт скважины до образования заданного диаметра. Одновременно с началом подъема устройства осуществляется подача заполняющего раствора по каналам 4 в образующуюся цилиндрическую полость с определенным расходом и давлением. Конический штамп 9, вращаясь вместе с корпусом 1, непрерывно уплотняет заполняющий раствор вниз и в стенки скважины, формируя, таким образом, тело сваи. Непрерывный подъем устройства может осуществляться до устья скважины, в результате чего изготавливается свая определенных геометрических размеров в грунте, не требующая других технологических операций (опрессовки, вибрирования и т.д.).