способ и устройство для изготовления элементов оснований и фундаментов

Формула изобретения

1. Способ изготовления элемента основания в грунте (5), при котором в грунтовую область (6) вводят устройство (10) для разработки грунта, посредством которого разрыхляют грунт, разрыхленный грунтовой материал в грунтовой области (6) смешивают с жидкостью с получением затвердевающей суспензии (20), при этом суспензия (20) затвердевает в грунтовой области (6), отличающийся тем, что перед затвердеванием суспензию (20) отводят из первого участка грунтовой области (6), расположенного над вторым участком грунтовой области, причем, по меньшей мере, часть отведенной суспензии (20) подают обратно во второй участок грунтовой области (6).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отведенную суспензию (20) перед обратной подачей подвергают обогащению.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отвод и обратную подачу суспензии (20) производят непрерывно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрыхление и смешивание грунтового материала производят одновременно с помощью устройства (10) для разработки грунта.

5. Устройство для изготовления элемента основания в грунте (5), в частности, для осуществления способа, заявленного в любом из пп.1-5, содержащее устройство (10) для разработки грунта, предназначенное для разрыхления грунтового материала в грунтовой области (6), подающее устройство для подачи жидкости к разрыхленному грунтовому материалу и смесительное устройство для смешивания разрыхленного грунтового материала в грунтовой области (6) с жидкостью с получением затвердевающей суспензии (20), отличающееся тем, что оно снабжено отводящим устройством для отвода суспензии (20) из первого участка грунтовой области (6) и устройством обратной подачи для обратной подачи, по меньшей мере, части отведенной суспензии (20) во второй участок грунтовой области (6).

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что отводящее устройство содержит всасывающий трубопровод (31), который расположен в верхнем участке грунтовой области (6).

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство обратной подачи выполнено заодно с подающим устройством.

8. Устройство по любому из пп.5-7, отличающееся тем, что в нем предусмотрено обогатительное устройство (40) для обогащения суспензии (20) перед ее обратной подачей.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство (10) для разработки грунта содержит, по меньшей мере, одну буровую колонну (14) с буровым шнеком (12), а смесительное устройство содержит смесительную лопасть (18), расположенную на буровой колонне (14).

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу изготовления элемента основания или фундамента в грунте в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. При таком способе в грунтовую область вводят устройство для разработки грунта, посредством которого разрыхляют грунт, разрыхленный грунтовый материал в грунтовой области смешивают с жидкостью с получением затвердевающей суспензии, при этом суспензия затвердевает в грунтовой области.

Изобретение относится также к устройству для изготовления элемента основания или фундамента в грунте в соответствии с ограничительной частью пункта 6 формулы изобретения. Такое устройство содержит устройство для разработки грунта, предназначенное для разрыхления грунтового материала в грунтовой области, подающее устройство для подачи жидкости к разрыхленному грунтовому материалу и смесительное устройство для смешивания разрыхленного грунтового материала в грунтовой области с жидкостью с получением затвердевающей суспензии.

Уровень техники

Способ изготовления элемента основания в грунте известен из патентного документа ФРГ №4219150 С1. При этом известном способе буровой шнек завинчивают в грунт наподобие штопора. На определенной глубине подачу шнека останавливают, однако буровой шнек продолжают приводить во вращение. За счет этого производят резание и измельчение грунта. Одновременно в грунт подают затвердевающую жидкость. Под действием бурового шнека измельченный грунтовый материал смешивается с жидкостью с получением затвердевающей суспензии, которая после заключительного удаления бурового шнека остается в грунте и затвердевает в нем с образованием сваи.

Из патентного документа ФРГ №19825169 С2 известно устройство для замешивания в грунт затвердевающего связующего средства. Это известное устройство содержит укрепленную на валу смесительную лопасть для резания грунтового материала и смешивания грунтового материала с затвердевающей связующим средством.

В других известных способах грунтовый материал отводят с помощью нескольких параллельных расположенных рядом друг с другом буровых шнеков и смешивают со связующим средством на месте строительства с получением суспензии грунтового материала и ее последующим затвердеванием и получением изолирующей стенки.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа и устройства для изготовления элемента основания или фундамента в грунте, позволяющих изготавливать особенно высококачественные элементы оснований и фундаментов.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается, с одной стороны, за счет способа изготовления элемента основания в грунте, обладающего признаками по пункту 1 формулы изобретения, и с другой стороны, за счет устройства для изготовления элемента основания в грунте, обладающего признаками по пункту 6 формулы изобретения. Предпочтительные примеры выполнения изобретения изложены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Способ по изобретению отличается тем, что перед затвердеванием суспензию отводят из первого участка грунтовой области, при этом по меньшей мере часть отведенной суспензии подают обратно во второй участок грунтовой области.

Основная идея изобретения состоит в том, чтобы отводить из одного места отбора часть суспензии, смешанной в грунтовой области, и по меньшей мере частично вводить ее обратно в грунтовую область в другом месте. За счет этого можно противодействовать осаждению и обеспечивать точный состав смешанной суспензии. При этом получают особенно высококачественный элемент основания или фундамента.

В общем случае возможно отведенную суспензию подавать непосредственно обратно во второй участок грунтовой области без дополнительной обработки. Однако особенно предпочтительно, чтобы отведенная суспензия была обогащена до обратной подачи. Такое обогащение, в частности, может содержать отделение твердой фазы и/или ввод в суспензию различных веществ. В оптимальном варианте при обогащении производят удаление песка. В зависимости от желаемой консистенции элемента основания может быть предпочтительно отделять частицы твердой фазы крупнее или мельче определенного размера частиц. Отделенная твердая фаза может накапливаться для использования в других строительных целях.

В общем случае подвергаться обогащению может только та часть отведенной суспензии, которую вводят обратно в грунтовую область. Однако особенно предпочтительно обогащать полностью всю отведенную суспензию. Это особенно выгодно в тех случаях, когда выделяемые при обогащении материалы представляют ценность. С другой стороны, может быть выгодно, чтобы обогащению подвергалась только та часть суспензии, которую подают обратно в грунтовую область.

В особенно предпочтительном примере осуществления способа ввод и обратную подачу суспензии производят непрерывно, в особенности одновременно. За счет этого отпадает необходимость в хранилищах отведенной суспензии, требующих дополнительных затрат места и средств. Отвод и/или обратная подача суспензии может производиться во время подачи вниз устройства для разработки грунта, однако предпочтительно эти операции выполняют также и во время его обратного движения вверх. Дополнительно может быть целесообразно производить отвод и/или обратную подачу суспензии также и при неподвижном состоянии устройства для разработки грунта.

Предпочтительно способ по изобретению выполняют таким образом, что высотный уровень суспензии в грунтовой области поддерживается по меньшей мере приблизительно постоянным. За счет этого может предотвращаться переполнение суспензией грунтовой области. Для этого способ осуществляют таким образом, что объемная подача потока отводимой суспензии по меньшей мере примерно соответствует сумме объемной подачи в грунтовую область потоков обратно подаваемой суспензии и жидкости с учетом изменения объема грунтовой области в результате погружения или удаления устройства для разработки грунта. Предпочтительно уровень суспензии в грунтовой области определяют с помощью известного измерительного устройства и отвод суспензии, а также обратную подачу суспензии и жидкости регулируют с помощью электронных средств регулирования для поддержания постоянного уровня.

В общем случае возможно осуществлять разрыхление грунтового материала и его смешивание с жидкостью посредством устройства для разработки грунта в ходе раздельных этапов способа, при определенных обстоятельствах поочередно. Однако особенно предпочтительно, чтобы разрыхление и смешивание с жидкостью грунтового материала посредством устройства для разработки грунта производилось одновременно. Также одновременно с этими операциями может производиться отвод и обратная подача суспензии. Это дает возможность изготавливать с большой экономией по времени элементы основания, такие как фундаменты, опорные или изоляционные стенки.

В общем случае первый и второй участки грунтовой области могут быть расположены любым образом. Однако особенно предпочтительно, чтобы первый участок грунтовой области был расположен над вторым участком. За счет этого достигается особенно эффективное перемешивание суспензии в грунтовой области. При этом особенно предпочтительно отводить суспензию от участка непосредственно под ее верхним уровнем стояния в грунтовой области. Далее, целесообразно подаваемую обратно суспензию смешивать с жидкостью и полученную смесь подавать во второй участок грунтовой области. За счет такого решения может быть значительно снижена сложность устройства в отношении подводящих и отводящих трубопроводов.

В соответствии с изобретением устройство для изготовления элемента основания в грунте отличается тем, что в нем предусмотрено отводящее устройство для отвода суспензии из первого участка грунтовой области и устройство обратной подачи для обратной подачи по меньшей мере части отведенной суспензии во второй участок грунтовой области. За счет отводящего устройства по изобретению и устройства обратной подачи по изобретению может достигаться циркуляция суспензии в грунтовой области, что дает в результате особенно хорошее перемешивание суспензии. Устройство по изобретению может использоваться, в частности, для осуществления описанного выше способа.

В особенно предпочтительном примере выполнения устройство отличается тем, что отводящее устройство содержит всасывающий трубопровод, который расположен в верхнем участке грунтовой области. За счет этого может достигаться особенно эффективная циркуляция суспензии в грунтовой области при небольших затратах на трубопроводы. Предпочтительно всасывающий трубопровод имеет всасывающее отверстие, которое расположено непосредственно под верхним уровнем суспензии в грунтовой области. Однако отводящее устройство может также содержать переливные канавки, в которые при переполнении грунтовой области суспензия стекает естественным образом под действием силы тяжести.

Далее, в особенно предпочтительном примере выполнения устройство обратной подачи выполнено заодно с подающим устройством. При этом, в частности, может быть предусмотрено смесительное устройство для смешивания обратно подаваемой суспензии с подаваемой жидкостью, а также общий подающий трубопровод для подачи получаемой смеси во второй участок грунтовой области.

Смесительное устройство предпочтительно расположено за пределами грунтовой области. За счет этого могут быть дополнительно снижены затраты на подающие трубопроводы.

В дальнейшем примере выполнения в устройстве предусмотрено обогатительное устройство для обогащения суспензии перед ее обратной подачей.

Такое обогатительное устройство может содержать, в частности, фильтрующие, просеивающие или осаждающие устройства для отделения из суспензии твердой фазы и/или устройство ввода добавок.

В общем случае устройство для разработки грунта может быть любым устройством типа "перемешивания на месте". Однако в особенно предпочтительном примере выполнения устройство по изобретению отличается тем, что устройство для разработки грунта содержит по меньшей мере одну буровую колонну с буровым шнеком, а смесительное устройство содержит смесительную лопасть, расположенную на буровой колонне. Предпочтительно несколько, в частности, три такие буровые колонны расположены параллельно друг другу. Такое устройство обеспечивает особенно простое, быстрое и экономичное изготовление элементов оснований. Предпочтительно подающее устройство имеет расположенное в области бурового шнека и/или в области смесительной лопасти выпускное отверстие для суспензии и/или жидкости или их смеси. Далее, предпочтительно за пределами грунтовой области предусмотрен привод для вращательного привода буровой колонны. Однако привод устройства для разработки грунта может быть предусмотрен также и в грунтовой области. Устройство для разработки грунта может быть оснащено приводимыми во вращение скребковыми дисками со скребковыми элементами на их периферии.

Далее со ссылками на прилагаемый чертеж будет описан пример осуществления изобретения, где схематично изображено устройство по изобретению на виде сбоку.

Осуществление изобретения

На чертеже показано устройство 10 для разработки грунта, содержащее буровой шнек 12 и смесительную лопасть 18, укрепленные на буровой колонне 14. Устройство 10 для разработки грунта разрыхляет грунт в пределах цилиндрической области 6 грунта 5. За счет смешивания разрыхленного грунтового материала с затвердевающей жидкостью с помощью смесительной лопасти 18 непосредственно в грунтовой области 6 на месте строительства создается суспензия 20, которая заполняет область 6 до уровня 21.

Для отвода суспензии 20 из грунтовой области 6 предусмотрен всасывающий трубопровод 31, который заглублен в участок области 6, находящийся вблизи верхней поверхности. Отводимый материал подается в обогатительное устройство 40.

Из обогатительного устройства 40 выходит отводящий трубопровод 41 для отвода отделенной твердой фазы и/или жидкости, а также трубопровод 35 обратной подачи обогащенной суспензии в грунтовую область 6. Трубопровод 35 обратной подачи соединен с трубопроводом 37 для жидкости для подачи жидкости к подающему трубопроводу 33. Подающий трубопровод 33 проходит внутри буровой колонны 14 и сообщается с выпускным отверстием на нижнем конце буровой колонны 14. Объемная подача потоков отводимой суспензии, обогащенной суспензии и жидкости может регулироваться с помощью кранов 32, 36 или 38 или непосредственно с помощью регулирования соответствующих насосов. Направления потоков в трубопроводах 31, 10 35, 37 и 41 показано на чертеже стрелками.