способ забивания шпунтовых свай и устройство для закрытия и уплотнения внутренней полости замка шпунтовой сваи

Формула изобретения

1. Способ забивания в землю шпунтовой сваи, имеющей по меньшей мере один замок с внутренней полостью, в которую до забивания шпунтовой сваи в землю вставляют закрывающее устройство с трубой, предусматривающий последующее извлечение закрывающего устройства из внутренней полости замка и погружение в грунт следующей шпунтовой сваи с замком, отличающийся тем, что предварительно, до установки шпунтовой сваи в землю, трубу надувают и уплотняют открытую продольную щель внутренней полости замка, а для извлечения трубы из внутренней полости замка шпунтовой сваи трубу спускают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закрывающее устройство (16) содержит уплотнитель (22), который при надувании трубы (21) вдавливается в открытую продольную щель внутренней полости (20) замка.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что уплотнитель (22) имеет в поперечном сечении клиновидную форму.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что уплотнитель (22) представляет собой полужесткую деталь.

5. Способ по пп.2, 3 или 4, отличающийся тем, что надувная труба (21) и уплотнитель (22) соединены между собой.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что надувная труба (21) и уплотнитель (22) выполнены в виде одной детали.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что закрывающее устройство (16) содержит также гибкую трубку (23), которая проходит вдоль продольного края надувной трубы (21) и используется при извлечении надувной трубы (21) из внутренней полости (20) замка для заполнения этой полости песком.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что надувная труба (21) и гибкая трубка (23) соединены между собой.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что надувная труба (21) и гибкая трубка (23) выполнены в виде одной детали.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что закрывающее устройство (16) помещают во внутреннюю полость (20) переднего замка (14) первой шпунтовой сваи (10), в который после извлечения из его внутренней полости закрывающего устройства (16) вставляют задний замок (12') второй шпунтовой сваи (10').

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в нижний конец внутренней полости (20) переднего замка (14) первой шпунтовой сваи (10) до ее забивания в землю вставляют передний в направлении забивания сваи закрывающий элемент (24).

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что задний замок (12') второй шпунтовой сваи (10') до его соединения с передним замком (14) первой шпунтовой сваи (10) покрывают слоем связующего вещества (30).

13. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что задний замок (12') второй шпунтовой сваи (10') до его соединения с передним замком (14) первой шпунтовой сваи (10) покрывают слоем герметика.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что для нанесения на задний замок шпунтовой сваи слоя связующего вещества (30) и/или герметика используют распределитель (32).

15. Способ по любому из пп.10-14, отличающийся тем, что в передний замок (14) первой шпунтовой сваи (10) до его соединения с задним замком (12') второй шпунтовой сваи (10') вставляют скребок (36).

16. Устройство для закрытия и уплотнения внутренней полости замка шпунтовой сваи, имеющее помещаемую во внутреннюю полость замка трубу, отличающееся тем, что труба выполнена надувной, а устройство содержит взаимодействующий с трубой уплотнитель с клиновидным поперечным сечением, который отжимается трубой в открытую продольную щель внутренней полости замка шпунтовой сваи при надувании трубы.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что уплотнитель (22) с клиновидным поперечным сечением изготовлен из более прочного материала, чем надувная труба (21).

18. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что надувная труба (21) и уплотнитель (22) с клиновидным поперечным сечением выполнены в виде одной детали.

19. Устройство по любому из пп.16-18, отличающееся тем, что предусмотрена гибкая трубка (23), связанная с надувной трубой (21).

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что надувная труба (21) и гибкая трубка (23) выполнены в виде одной детали.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу забивания в землю шпунтовых свай.

Использование шпунтовых свай для сооружения подпорных стенок хорошо известно. Используемые для сооружения таких стенок шпунтовые сваи имеют расположенные вдоль их продольных краев замки, которые удерживают в собранном виде соединенные между собой их продольными краями шпунтовые сваи. Известные в настоящее время замки шпунтовых свай типа замков с двойными захватами (замки типа 1 согласно стандарту EN 10248) или замков типа LARSSEN выполнены в виде имеющих в поперечном сечении форму скобы или крюка элементов с внутренней полостью. При сооружении подпорной стенки в землю сначала забивают первую сваю, затем в верхний конец переднего в направлении длины подпорной стенки замка первой шпунтовой сваи вставляют нижний конец заднего замка второй шпунтовой сваи, которую затем забивают в землю, после чего таким же путем забивают третью, четвертую и все последующие шпунтовые сваи, образующие подпорную стенку.

При сооружении подпорных стенок часто возникает необходимость в уплотнении соединения между шпунтовыми сваями. Обычно для этого используют специальное уплотняющее или закрывающее устройство, расположенное в полости по меньшей мере одного из замков двух соединенных между собой шпунтовых свай. Для надежного уплотнения места соединения свай с помощью такого устройства очень важно, чтобы в полостях замков, соединяющих соседние шпунтовые сваи, не было грунта, который может попасть в них при забивании свай.

Иногда возникает также необходимость в создании соединения, исключающего возможность перемещения соединенных между собой замками шпунтовых свай друг относительно друга в продольном направлении. Для этого обычно используют связующее вещество, например клей или цемент, которое неподвижно фиксирует соединенные между собой замки соседних шпунтовых свай. Очевидно, что для надежного соединения свай в заполняемых клеем или цементом внутренних полостях замков не должно находиться грунта, который может попадать в них при забивании свай.

В настоящее время известно несколько способов, решающих проблему, связанную с попаданием грунта во внутренние полости замков соединяемых между собой шпунтовых свай.

В ЕР 0628662 во избежание попадания грунта во внутреннюю полость замка предлагается использовать стальную трубу, которая вставляется в полость переднего замка шпунтовой сваи, или заполняющую эту полость полиэтиленовую трубу. Очевидно, что для достижения необходимого эффекта такая труба должна плотно входить во внутреннюю полость замка. Перед забиванием следующей сваи такую трубу необходимо вытащить из внутренней полости замка, приложив к ней соответствующее усилие. Это усилие оказывается обычно достаточно большим из-за возможной деформации переднего замка, возникающей при забивании сваи, и из-за попадания грунта между трубой и стенкой замка сваи, увеличивающего трение между трубой и стенкой внутренней полости замка.

В ЕР 0341194 было предложено использовать калиброванную деталь, форма которой соответствует форме замка шпунтовой сваи и которая после ее соединения с передним замком сваи закрывает снаружи открытую продольную щель внутренней полости замка. После забивания сваи эту деталь извлекают из земли. Хотя использование такой специальной детали и позволяет воспрепятствовать попаданию грунта во внутреннюю полость замка, тем не менее ее перемещение по всей высоте забитой в землю сваи связано, как очевидно, с большими сложностями.

Аналогичные проблемы возникают и при использовании известного из GB 2322658 способа забивания в землю шпунтовой сваи, имеющей по меньшей мере один замок с внутренней полостью, в которую до забивания шпунтовой сваи в землю вставляют закрывающее устройство в виде трубы. В последующем известный способ предусматривает извлечение трубы из внутренней полости замка и погружение в грунт следующей шпунтовой сваи с замком. В известном способе труба выполнена стальной. К трубе крепится перекрывающая деталь, которая снаружи закрывает открытую продольную щель внутренней полости замка. Хотя такое решение и позволяет решить проблему, связанную с попаданием грунта внутрь замка, тем не менее, при этом требуется затрачивать исключительно большие усилия для того, чтобы после забивания сваи извлечь из внутренней полости замка имеющую большую длину жесткую трубу вместе с закрепленной на ней деталью, которая закрывает внутреннюю полость замка.

В ЕР 0722017 для защиты внутренней полости переднего замка шпунтовой сваи от попадания грунта было предложено использовать деформируемую полосу, один из продольных краев которой приваривают к свае, закрывая согнутой полосой открытую продольную щель внутренней полости замка. Основной недостаток такого решения заключается в том, что деформируемая полоса легко разрушается и может оторваться от сваи при ее забивании в землю.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ забивания в землю шпунтовой сваи, внутренняя полость замка которой защищается от попадания в нее грунта закрывающим устройством, которое можно легко вставить во внутреннюю полость замка и также легко извлечь из нее.

Эта задача решается с помощью способа забивания в землю шпунтовой сваи, имеющей по меньшей мере один замок с внутренней полостью, в которую до забивания шпунтовой сваи в землю вставляют закрывающее устройство в виде трубы, предусматривающего последующее извлечение трубы из внутренней полости замка и погружение в грунт следующей шпунтовой сваи с замком. Предлагаемый способ отличается от известного из GB 2322658 тем, что предварительно, до установки шпунтовой сваи в землю, трубу надувают и уплотняют открытую продольную щель внутренней полости замка, а для извлечения трубы из внутренней полости замка шпунтовой сваи трубу спускают.

Вышеуказанная задача также решается устройством для закрытия и уплотнения внутренней полости замка шпунтовой сваи, имеющим помещаемую во внутреннюю полость замка трубу. Предлагаемое устройство отличается от известного из ЕР-0628662 тем, что труба выполнена надувной, а устройство содержит взаимодействующий с трубой уплотнитель с клиновидным поперечным сечением, который отжимается трубой в открытую продольную щель внутренней полости замка шпунтовой сваи при надувании трубы.

Предлагаемый в изобретении способ основан на использовании закрывающего устройства с надувной трубой, которая вставляется во внутреннюю полость защищаемого от попадания грунта замка шпунтовой сваи. После установки закрывающего устройства внутрь замка трубу надувают, благодаря чему закрывающее устройство надежно закрывает и уплотняет открытую щель внутренней полости замка. Наличие в замке такого закрывающего устройства препятствует попаданию грунта во внутреннюю полость замка во время забивания сваи. После забивания сваи воздух из трубы можно выпустить и легко извлечь закрывающее устройство из внутренней полости замка. Иными словами, при надутой трубе закрывающее устройство надежно защищает внутреннюю полость замка от попадания в нее грунта, в который забивают сваю, а когда труба спущена, закрывающее устройство можно легко вставить во внутреннюю полость замка и также легко извлечь из нее.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения используют предлагаемое закрывающее устройство, которое помимо надувной трубы содержит взаимодействующий с ней уплотнитель, который при надувании трубы отжимается и вдавливается в открытую продольную щель внутренней полости замка. Такой уплотнитель надежно закрывает открытую продольную щель внутренней полости замка. Необходимо отметить, что уплотнитель можно выполнить более прочным, чем надувную трубу, и поэтому менее подверженным повреждению при забивании сваи. Уплотнитель предпочтительно выполнить в виде полужесткой детали, которую можно сравнительно легко вставить в замок и также сравнительно легко извлечь из замка. Предпочтительно, кроме того, чтобы в поперечном сечении уплотнитель имел клиновидную форму с отжимаемым в открытую продольную щель внутренней полости замка суженным краем. Имеющий в поперечном сечении клиновидную форму уплотнитель при надувании трубы легко центрируется в продольной щели внутренней полости замка и надежно уплотняет ее изнутри. Уплотнитель можно выполнить и в виде отдельной детали или, что более предпочтительно, в виде одной детали, состоящей из уплотнителя и прочно соединенной с ним надувной трубы. Выполнение надувной трубы и прочно соединенного с ней уплотнителя в виде одной детали создает определенные удобства в работе непосредственно на месте их использования во время сооружения подпорной стенки.

Предлагаемое в изобретении закрывающее устройство может содержать гибкую трубку с открытым передним концом, которая проходит параллельно надувной трубе, имеющей закрытый передний конец. Такую гибкую трубку можно использовать во время извлечения закрывающего устройства из внутренней полости замка для ее заполнения песком или пенопластом (например, пенополиуретаном). Необходимость в заполнении внутренней полости замка песком или пенопластом обычно возникает при забивании шпунтовых свай в легкие сыпучие (текучие) породы или илистый грунт, который не должен попадать внутрь замка после извлечения из него закрывающего устройства. Гибкую трубку можно выполнить и в виде отдельной детали или, что более предпочтительно, в виде одной детали, состоящей из гибкой трубки и прочно соединенной с ней надувной трубой.

При сооружении подпорной стенки из шпунтовых свай закрывающее устройство сначала вставляют во внутреннюю полость переднего в направлении длины подпорной стенки замка первой шпунтовой сваи. Надувную трубу накачивают, например, сжатым воздухом, после чего первую сваю забивают в землю. После забивания сваи воздух из надувной трубы выпускают и закрывающее устройство извлекают из внутренней полости замка. Необходимо особо подчеркнуть, что после извлечения закрывающего устройства внутренняя полость замка остается совершенно чистой без всяких следов грунта, в который забита свая. Закрывающее устройство затем вставляют внутрь переднего замка второй сваи и накачивают воздухом его надувную трубу. Затем нижний конец заднего замка второй шпунтовой сваи вставляют и соединяют с верхним концом переднего замка первой, уже забитой, сваи. При забивании второй шпунтовой сваи ее задний замок опускается вниз и скользит по чистой внутренней поверхности соединенного с ним переднего замка первой сваи. После забивания второй сваи закрывающее устройство извлекают из ее переднего замка, выпуская для этого воздух из надувной трубы. Таким же путем забивают третью, четвертую, пятую и все последующие шпунтовые сваи. Очевидно, что при этом каждый раз задний замок забиваемой сваи вставляют и соединяют с чистым передним замком уже забитой сваи.

До забивания сваи в землю в нижнюю часть внутренней полости ее переднего замка рекомендуется вставить передний в направлении забивания сваи закрывающий элемент. В этом случае при забивании сваи упирающийся в грунт передний закрывающий элемент, закрывающий в осевом направлении внутреннюю полость замка, будет препятствовать возможному попаданию грунта снизу внутрь замка. В этом отношении следует отметить, что передний закрывающий элемент можно выполнить, например, в виде простого болта. Более предпочтительно, однако, передний закрывающий элемент выполнить в виде штыря с конической головкой. Передний закрывающий элемент предпочтительно выполнить в виде не соединенной со сваей отдельной вставляемой внутрь замка детали, которую можно легко выдавить из внутренней полости замка задним замком следующей забиваемой сваи. Использование закрывающего устройства с выполненным в виде отдельной детали передним закрывающим элементом оказывается особенно эффективным при забивании сваи на большую по сравнению с забитой до этого сваей глубину.

На задний замок второй шпунтовой сваи до его соединения с передним замком первой шпунтовой сваи предпочтительно нанести слой связующего вещества. Наличие такого связующего вещества исключает возможность смещения соединенных между собой замками свай друг относительно друга в продольном направлении. Для нанесения слоя связующего вещества на задний замок сваи можно использовать специальное приспособление, распределяющее связующее вещество по поверхности стенок замка. Использование такого приспособления позволяет равномерно нанести связующее вещество на стенки заднего замка шпунтовой сваи по всей длине сваи.

На стенки заднего замка второй шпунтовой сваи до его соединения с передним замком первой шпунтовой сваи также можно нанести слой герметика. Использование такого герметика позволяет уплотнить место соединения двух свай и соответственно повысить водонепроницаемость подпорной стенки. Очевидно, что отсутствие грунта во внутренних полостях соединяемых замков позволяет эффективно и надежно уплотнить стык между соседними сваями.

Для очистки переднего замка первой шпунтовой сваи до соединения с ним заднего замка второй сваи можно использовать специальный короткий скребок, который вставляется в передний замок первой сваи. При забивании второй сваи ее задний замок упирается в скребок и перемещает его вдоль переднего замка первой сваи. Такой скребок можно выполнить, например, в виде короткого куска замка сваи, который не только вставляется внутрь замка, но и охватывает его снаружи, и использовать не только для очистки от грунта внутренних стенок переднего замка сваи, но и для смещения в сторону от сваи грунта, прилегающего к ее наружным стенкам. Использование такого скребка позволяет полностью очистить от грунта все внутренние поверхности переднего замка сваи и отжать грунт от его внешних поверхностей, с которыми соприкасаются соответствующие поверхности заднего замка следующей забиваемой сваи. Наибольший эффект от использования такого скребка можно получить при сооружении подпорной стенки в песчаном грунте, когда при извлечении из замка закрывающего устройства, уплотняющего открытую продольную щель внутренней полости замка, в эту полость попадает песок.

В настоящем изобретении предлагается также закрывающее устройство для уплотнения открытой продольной щели внутренней полости замка шпунтовой сваи, которое используется при забивании свай описанным выше способом. Такое предлагаемое в изобретении устройство имеет надувную трубу, помещенную во внутреннюю полость замка, и связанный с надувной трубой уплотнитель, имеющий в поперечном сечении форму клина.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - аксонометрическая проекция трех шпунтовых свай, лежащих на земле в горизонтальном положении,

на фиг.2 - поперечное сечение расположенного в замке шпунтовой сваи не надутого закрывающего устройства, предназначенного для уплотнения открытой продольной щели внутренней полости замка,

на фиг.3 - поперечное сечение расположенного в замке шпунтовой сваи надутого закрывающего устройства, уплотняющего открытую продольную щель внутренней полости замка,

на фиг.4 - поперечное сечение расположенного в замке шпунтовой сваи надутого закрывающего устройства с гибкой трубкой,

на фиг.5 - аксонометрическая проекция переднего закрывающего элемента, уплотняющего снизу внутреннюю полость замка,

на фиг.6 - вид снизу вставленного в замок шпунтовой сваи показанного на фиг.5 переднего закрывающего элемента, уплотняющего снизу внутреннюю полость замка,

на фиг.7 - поперечное сечение замка шпунтовой сваи в процессе нанесения на него слоя связующего вещества и

на фиг.8 - аксонометрическая проекция двух соединяемых между собой замками шпунтовых свай.

На фиг.1 показано несколько шпунтовых свай 10, лежащих в горизонтальном положении на земле в месте сооружения подпорной стенки. Продольные края шпунтовой сваи 10 выполнены в виде заднего в направлении длины подпорной стенки и переднего замков 12 и 14 соответственно. В передний замок 14 шпунтовой сваи вставлено закрывающее устройство 16, которое при подаче в него из баллона 18 сжатого воздуха надувается и уплотняет открытую продольную щель внутренней полости замка.

Подробно конструкция такого закрывающего устройства 16 описана ниже со ссылкой на фиг.2 и 3. Выполненный в поперечном сечении в виде скобы или крюка передний замок 14 шпунтовой сваи имеет внутреннюю полость 20, в которой размещается закрывающее устройство 16. Закрывающее внутреннюю полость замка устройство 16 состоит из надувной трубы 21 и выполненного в поперечном сечении в виде клина уплотнителя 22. На фиг.2 и 3 надувная труба 21 показана соответственно в не надутом и в надутом состояниях. Когда надувная труба 21 находится в надутом состоянии, уплотнитель 22 плотно входит в открытую продольную щель внутренней полости 20 замка. Иными словами, при подаче в трубу сжатого воздуха уплотнитель, взаимодействуя с трубой 21, закрывает и уплотняет открытую продольную щель внутренней полости 20 замка и исключает возможность попадания грунта внутрь замка через эту щель.

На фиг.4 показано закрывающее устройство 16 с гибкой трубкой 23, которая проходит вдоль надувной трубы 21. Гибкая трубка 23 имеет открытый передний конец и используется для постепенного заполнения песком внутренней полости 20 замка по мере извлечения из замка закрывающего устройства 16. Песок, заполняющий внутреннюю полость 20, препятствует попаданию в нее через открытую продольную щель текучего или илистого грунта.

Необходимо отметить, что в предпочтительном варианте осуществления изобретения показанное на фиг.2 и 3, а также на фиг.4 закрывающее внутреннюю полость замка шпунтовой сваи устройство 16 представляет собой полужесткую деталь, изготовленную из резины. Для увеличения прочности на растяжение резину можно армировать пластмассовыми волокнами или металлической проволокой или лентами. Снаружи на соприкасающиеся со стенками замка шпунтовой сваи поверхности резины можно нанести антифрикционное покрытие.

Во избежание попадания грунта из-под сваи 10 во время ее забивания во внутреннюю полость 20 замка ее закрывают в осевом направлении вставленным в ее нижний конец передним в направлении забивания сваи закрывающим элементом 24. Такой закрывающий и уплотняющий снизу передний замок забиваемой сваи элемент 24, показанный на фиг.5 и 6, состоит из цилиндрического стержня 26 и конической головки 28.

На фиг.7 показан задний замок 12 шпунтовой сваи, на который наносится слой связующего вещества 30. Связующее вещество 30 наносят на поверхность замка через распределитель 32 с помощью соответствующего шприца 34. Распределитель имеет внутреннюю полость, форма которой в поперечном сечении по существу совпадает с формой головки 35 замка, но имеет при этом несколько большие размеры, и позволяет нанести на головку 35 заднего замка 12 шпунтовой сваи по всей ее длине равномерный слой связующего вещества.

На фиг.8 показана первая забитая в землю шпунтовая свая 10 с задним и передним замками 12 и 14 соответственно. Задний замок 12 второй шпунтовой сваи 10' покрыт слоем связующего вещества 30, а внутренняя полость ее переднего замка 14' по всей высоте замка закрыта расположенным в нем закрывающим устройством 16, а снизу в осевом направлении закрыта вставленным в нижний конец замка передним в направлении забивания сваи закрывающим элементом 24. До соединения замков первой и второй сваи 10 и 10' соответственно и до забивания второй сваи в передний замок 14 первой сваи 10 вставляют короткий скребок 36, который очищает от грунта внутренние стенки замка. Показанный на фиг.8 скребок 38 охватывает наружные стенки переднего замка 14 первой сваи и имеет заостренный передний в направлении движения конец 38. При забивании второй сваи 10' ее задний замок 12' упирается и перемещает по первой свае надетый на ее передний замок 14 скребок, который при этом упирается в грунт и сдвигает его в сторону от наружных стенок переднего замка 14 первой сваи.