способ возведения в грунте несуще-ограждающих конструкций и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ возведения в грунте несуще–ограждающих конструкций, включающий последовательное вибрационное погружение в грунт инвентарных элементов, сопрягающихся между собой, и их последующее вибрационное извлечение с одновременным заполнением полости в грунте бетонной смесью, отличающийся тем, что используют инвентарные элементы, выполненные в виде профилированных элементов продольного ограждения и профилированных элементов вертикальных стоек, имеющих в нижней части створки, закрытые при погружении в грунт и открывающиеся при помощи гибких связей при извлечении элементов из грунта и подаче бетонной смеси, при этом профилированные элементы продольного ограждения имеют длину, меньшую, чем длина профилированных элементов вертикальных стоек, которые при погружении вдавливают на большую глубину, чем профилированные элементы продольного ограждения, причем вначале вибропогружают профилированный элемент продольного ограждения, а затем плотно сопрягают с ним при помощи направляющего кондуктора профилированный элемент вертикальной стойки и осуществляют его вибропогружение, после чего загружают бетонную смесь в профилированный элемент продольного ограждения с его виброизвлечением с раскрытыми створками и вибропогружают извлеченный элемент в следующую позицию с примыканием к предыдущему находящемуся в грунте профилированному элементу вертикальной стойки, после чего загружают бетонную смесь в профилированный элемент вертикальной стойки при его виброизвлечении с раскрытыми створками и вибропогружают извлеченный элемент в следующую позицию с одновременной стыковкой с предыдущим профилированным элементом продольного ограждения с использованием направляющего кондуктора, далее повторяют погружение инвентарных элементов.

2. Устройство для возведения в грунте несуще–ограждающих конструкций, включающее кран или копер с вертикальной направляющей, вибропогружатель и по меньшей мере два инвентарных полых элемента, отличающееся тем, что инвентарные элементы выполнены в виде профилированных элементов продольного ограждения и профилированных элементов вертикальных стоек, причем профилированные элементы продольного ограждения имеют длину, меньшую, чем длина профилированных элементов вертикальных стоек, которые выполнены из полых прямоугольных профилей, жестко соединенных между собой сплошным ребром вдоль поперечной оси по всей высоте элемента, причем вертикальная направляющая в нижней части снабжена направляющим кондуктором.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено кареткой, установленной с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей с помощью полиспастной системы и троса лебедки крана или копра.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ и устройство относятся к области строительства и могут быть использованы при возведении бетонных несуще-ограждающих конструкций в грунте, в частности при сооружении подпорной стенки.

Известен способ и устройство для возведения набивной сваи, включающее вибровозбудитель с погружаемым в грунт полым составным корпусом из двух продольных секций. Вибровозбудитель создает колебания вдоль продольной оси корпуса, а составляющие его продольные секции имеют возможность смещаться относительно друг друга (авт. свид. СССР №1236062, БИ №21 от 07.06.86 г., кл. Е 02 D 7/26).

Известен способ и устройство возведения набивной сваи, включающее вибровозбудитель, с помощью которого в грунт погружают обсадную трубу или короб, нижний торец которых перекрыт отделяемым башмаком. После погружения трубы или короба до требуемой глубины и заполнения их полости бетонной смесью, трубу или короб начинают извлекать и при этом отделяют от них башмак на фиксированное расстояние, не превышающее высоту слоя бетонной смеси, воспринимающего вертикальные вибрации башмака. Затем производят дальнейшее извлечение трубы или короба. Через образовавшееся пространство между башмаком и трубой (коробом) бетонная смесь вытекает из трубы или короба и заполняет полость в грунте. Таким образом, в грунте образуют одиночные цилиндрические или призматические опоры (авт. свид. РФ №1761868, БИ №34 от 15.09.92 г., кл. Е 02 D 5/38).

Недостатком указанных способов и устройств являются их ограниченные технологические возможности, т.е. невозможность создания в грунте цельной протяженной несуще-ограждающей конструкции.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ, при котором в грунт при помощи вибропогружателя последовательно погружают в замок, а затем с вибрированием извлекают инвентарные элементы с одновременным заполнением полости в грунте твердеющим материалом (Механизация строительства, №9, 2000 г. В.В.Верстов, Е.М.Перлей, И.В.Гольденштейн. Отечественный высокоэффективный вибропогружатель для выполнения специальных работ в грунтах. С. 2-5).

Наиболее близким к изобретению является устройство для возведения в грунте несуще-ограждающих конструкций, включающее вибровозбудитель и как минимум два полых корпуса, внутри каждого из которых с возможностью продольного перемещения размещены тяги, соединенные в нижней части с башмаком и имеющие упоры. На наружных сторонах стенок каждого корпуса жестко установлены направляющие выступы и пазы, позволяющие корпусам соединяться между собой как в продольной, так и в поперечной плоскостях. Путем последовательного вибропогружения, заполнения бетонной смесью и виброизвлечения полых корпусов, соединяющихся между собой с помощью направляющих выступов и пазов, в грунте образуют непрерывную бетонную стену равномерного прямолинейного сечения, заглубленную в грунт на постоянную величину (патент РФ №2173373, БИ №25 от 10.09.2001 г., кл. Е 02 D 5/34).

Недостатком указанных способа и устройства являются их ограниченные технологические возможности, т.е. создание в грунте бетонной стены, сечение которой по всей длине имеет незначительную площадь, что уменьшает способность стены воспринимать крутящий момент от действия сил отпора грунта при работе стены в качестве подпорной стенки, а также отрицательное влияние при производстве работ динамического воздействия на близстоящие здания и сооружения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей и повышение эффективности способа и устройства путем увеличения момента сопротивления сечения стены и повышения способности ее воспринимать крутящий момент от действия сил отпора грунта, а также снижение динамического воздействия на грунт основания при погружении элементов.

Способ возведения в грунте несуще–ограждающих конструкций включает последовательное вибрационное погружение в грунт инвентарных элементов, сопрягающихся между собой, и их последующее вибрационное извлечение с одновременным заполнением полости в грунте бетонной смесью. Используют инвентарные элементы, выполненные в виде профилированных элементов продольного ограждения и профилированных элементов вертикальных стоек, имеющих в нижней части створки, закрытые при погружении в грунт и открывающиеся при помощи гибких связей при извлечении элементов из грунта и подаче бетонной смеси. Профилированные элементы продольного ограждения имеют длину меньшую, чем длина профилированных элементов вертикальных стоек, которые при погружении вдавливают на большую глубину, чем профилированные элементы продольного ограждения. Вначале вибропогружают профилированный элемент продольного ограждения, а затем плотно сопрягают с ним при помощи направляющего кондуктора профилированный элемент вертикальной стойки и осуществляют его вибропогружение. После этого загружают бетонную смесь в профилированный элемент продольного ограждения и его виброизвлекают с раскрытыми створками. Извлеченный элемент вибропогружают в следующую позицию с примыканием к предыдущему находящемуся в грунте профилированному элементу вертикальной стойки. Затем загружают бетонную смесь в профилированный элемент вертикальной стойки, его виброизвлекают с раскрытыми створками и вибропогружают извлеченный элемент в следующую позицию с одновременной стыковкой с предыдущим профилированным элементом продольного ограждения с использованием направляющего кондуктора. Далее повторяют погружение инвентарных элементов.

Устройство для возведения в грунте несуще–ограждающих конструкций включает кран или копер с вертикальной направляющей, вибропогружатель и по меньшей мере два инвентарных полых элемента. Инвентарные элементы выполнены в виде профилированных элементов продольного ограждения и профилированных элементов вертикальных стоек, причем профилированные элементы продольного ограждения имеют длину меньшую, чем длина профилированных элементов вертикальных стоек, которые выполнены из полых прямоугольных профилей, жестко соединенных между собой сплошным ребром вдоль поперечной оси по всей высоте элемента. Вертикальная направляющая в нижней части снабжена направляющим кондуктором.

Устройство снабжено кареткой, установленной с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей с помощью полиспастной системы и троса лебедки крана или копра.

Способ возведения в грунте несуще-ограждающих конструкций и устройство для его осуществления поясняются чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - поперечный разрез сооружаемой подпорной стенки; на фиг.3 - разрез котлована, закрепленного возведенной бетонной стеной, выполняющей роль подпорной стенки; на фиг.4 - продольный разрез профилированного элемента продольного ограждения; на фиг.5 - поперечный разрез А-А профилированного элемента продольного ограждения; на фиг.6 - продольный разрез профилированного элемента вертикальной стойки; на фиг.7 - поперечный разрез Б-Б профилированного элемента вертикальной стойки; на фиг.8 - сопряжение нескольких профилированных элементов в разрезе; на фиг.9 - процесс вибрационного извлечения профилированного элемента продольного ограждения с одновременным заполнением грунтовой полости бетонной смесью; на фиг.10 - вибрационное вдавливание профилированного элемента продольного ограждения; на фиг.11 - вибрационное вдавливание профилированного элемента вертикальной стойки; на фиг.12 - вибрационное извлечение профилированного элемента продольного ограждения с одновременным бетонированием полости в грунте; на фиг.13 - вибрационное вдавливание профилированного элемента продольного ограждения в следующую позицию.

Способ возведения в грунте несуще-ограждающих конструкций состоит в следующем. На крюк полиспастной системы крана 1 или копра подвешивают вибропогружатель 2, который жестко скрепляют с подвижной кареткой 3, находящейся на вертикальной направляющей 4. При помощи гидравлического захвата профилированный элемент продольного ограждения 5 скрепляют с вибропогружателем 2. Под действием вибрации и вдавливающего усилия профилированный элемент продольного ограждения погружают в грунт до проектной отметки через направляющий кондуктор 6. После этого профилированный элемент вертикальной стойки 7 сопрягают с находящимся в грунте профилированным элементом продольного ограждения 5 при помощи направляющего кондуктора 6 и повторяют погружение аналогично первому, но на большую глубину. Затем гибкую связь 8 в профилированном элементе продольного ограждения 5 освобождают, зацепляют ее за верхнюю петлю 9 и тем самым дают возможность открываться створке 10, в профилированный элемент продольного ограждения сверху загружают бетонную смесь и начинают с вибрацией извлекать его из грунта. При этом под действием силы тяжести бетонной смеси происходит открытие створок 10 и 11, бетонная смесь вытекает из элемента и заполняет образовавшуюся при погружении полость в грунте. После извлечения профилированного элемента продольного ограждения 5 на поверхность его погружают в следующую позицию с одновременным примыканием к предыдущему находящемуся в грунте профилированному элементу вертикальной стойки 7 при помощи направляющего кондуктора 6. Затем гибкие связи 12 профилированного элемента вертикальной стойки освобождают и зацепляют за верхние петли 13 и производят вибрационное извлечение профилированного элемента вертикальной стойки с одновременным бетонированием полости в грунте. После извлечения профилированного элемента вертикальной стойки 7 на поверхность его погружают в следующую позицию с одновременной стыковкой с предыдущим находящимся в грунте профилированным элементом продольного ограждения 5 с использованием направляющего кондуктора 6. Затем бетонную конструкцию армируют путем вибропогружения вибратором малой мощности в свежеуложенную бетонную смесь арматурных каркасов или сеток 14. Таким образом, в грунте образуют непрерывную несуще-ограждающую бетонную стену, способную выполнять роль подпорной стенки, элементы которой имеют разную глубину погружения и увеличенную в локальных зонах площадь поперечного сечения.

Устройство для возведения несуще-ограждающих конструкций включает профилированный элемент продольного ограждения 5 со створками 10 и 11 в нижней части, установленными на поперечных стенках и упирающиеся в упоры 15. Створка 10 имеет г-образную форму и соединена с верхней частью профилированного элемента продольного ограждения при помощи гибкой связи 8. Гибкая связь представляет собой трос с двумя петлями 9 на конце. Профилированный элемент вертикальной стойки состоит из прямоугольных профилей 16, жестко соединенных между собой сплошным ребром 17 вдоль поперечной оси по всей высоте элемента. В нижней части каждого прямоугольного профиля на поперечных стенках установлены две створки 18 и 19, упирающиеся в упоры 20. Створка 19 имеет г-образную форму и соединена с верхней частью полого прямоугольного профиля при помощи гибкой связи 12 с двумя петлями 13 на конце.

На вертикальной направляющей 4 крана 1 или копра в нижней части смонтирован направляющий кондуктор 6, а в верхней части - подвижная каретка 3, на которой закреплен трос 21, идущий через систему неподвижных блоков 22, установленных на вертикальной направляющей 4, на лебедку крана 1 или копра.

Предлагаемые способ и устройство обладают следующими преимуществами перед известными решениями аналогичного назначения:

- сокращается расход бетона и металла за счет того, что требуемая способность подпорной стенки воспринимать усилия от отпора грунта обеспечивается вертикальными стойками, которые погружены в грунт на глубину, превышающую заглубление основного продольного ограждения;

- достигается снижение уровня вредного динамического воздействия на окружающие здания и сооружения за счет того, что при дополнительном статическом нагружении профилированных элементов (их вдавливании) резко уменьшается упругая составляющая колебаний массива грунта, возникающих при вибрационном воздействии на них.