Устройство для образования скважин и нагнетания в грунт раствора

 

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению грунтов и образованию свай в основаниях зданий и сооружений, и направлено на повышение эффективности за счет ускорения проходки скважин и повышения надежности работы. Это достигается тем, что корпус имеет присоединенный к нему посредством крепежного приспособления удлинитель в виде соосно герметично соединенных трубчатых элементов. Днище последних выполнено в виде вертикально перемещаемого подпружиненного клапана с конусообразной наружной частью. Отходящий от золотникового распределителя к манометру трубопровод имеет перекрываемое запорным приспособлением отверстие. Диаметр корпуса превышает диаметр трубчатых элементов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) цр 4 Е 02 D 3/12у 7/00

gryppgQgg!!ЦИТО 1 4+

„-,.;E,.-!1,1Å ж Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTQPCKOIVtY СВИДЕТЕЛЬСТВУ корпус 1, соосно присоединенный к нему рабочий цилиндр 2 с поршнем 3 и штоком 4, привод поршня в виде силово- @. го гидроцилиндра 5, наконечник 6 с установленным в нем клапаном 7, напорными отверстиями 8 и каналами 9 и

10. Наконечник 6 присоединен к цилиндру 2, который соединен с корпусом 1 Об на резьбе или с помощью соединительной 4 втулки 11. Надпоршневая полость 12 цилиндра 2 перекрьгга диафрагмой 13 и сообщается через отверстие 14 в диафрагме 13, патрубок 15 и клапан 16 с распределительной камерой 17, которая образована в корпусе 1 нижней крышкой силового гидроцилиндра 5 и установленной в корпусе 1 диафрагмой 18. Кроме того, надпоршневая полость,2 через отверстие 14, патрубок !5, отвод

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1310478 (21) 4348114/29-33 (22) 23.12.87 (46) 07.10.89. Бюл. У 37 (71) Всесоюзный центральный научноисследовательский и проектный институт "I èïðонисельпром" (72) В.М.Нестеренко, П.Ф.Иваненко и Л.С.Чебанов (53) 624.138.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1310478, кл. E 02 D 3/12, 7/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН И НАГНЕТАНИЯ В ГРУНТ РАСТВОРА (57) Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению грунтов и образованию свай в основаИзобретение относится к строительству, в частности к укреплению грунтов и образованию свай в основаниях зданий и сооружений, и является усовершенствованием устройства по авт. св. h"- 1310478.

Цель изобретения — повышевие эффективности за счет ускорения проходки скважин и повышение надежности работы.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез на фиг. 2 — узел I на фиг. 1, на фиг 3— узел II на фиг. 1 (в положении нагнетания в грунтовый массив рабочей жидкости); на фиг. 4 — узел III на фиг.1, на фиг. 5 — узел IV на фиг. 1.

Устройство для образования скважин и нагнетания в грунт раствора содержит

2 ниях зданий и сооружении и направлено на повышение эффективности за счет ускорения проходки скважин и повышения надежности работы. Это достигается тем, что корпус имеет присоединенный к нему посредством крепежного приспособления удлинитель в виде соосно герметично соединенных трубчатых элементов. Днище последних выполнено в виде вертикально перемещаемого подпружиненного клапана с конусообразной наружной частью. Отходящий от золотникового распределителя к манометру трубопровод имеет перекрываемое запорным приспособлением отверстие ° Диаметр корпуса превышает диаметр трубчатых элемен- Я тов. 1 з п. ф лы, 5 ил.

3 1513087

19, клапан 20 и трубопровод 21 сообщается с каналом 9 и напорными отверстиями 8 наконечника 6. Подпоршневая полость 22 цилиндра 2 через канал 10, трубопровод 23 и патрубок 24 с клапаном 25 сообщается с распределительной камерой 17. Для поступления рабочей жидкости в камеру 17 предназначен боковой патрубок 26. На силовом гидроци10 линдре 5 установлен гидродинамометр

27 с нижней 28 и верхней 29 замкнутыми камерами, поршнем 30 и штоком 31 с закрепленным на нем оголовком 32.

Нижняя 28 и верхняя 29 камеры через 15 патрубки 33 и 34 сообщаются с регистраторами давления — манометрами 35 и

36. Надпоршневая 12 и подпоршневая 22 полости цилиндра 2 через трубки 37 и 38, соединенные соответственно с 20 трубопроводом 20 и патрубком 24, связаны с золотниковым распределителем

39, золотник 40 которого выполнен с плунжером 41, камерой 42 и продольными проточками 43. Плунжер 41 передает движение на механический счетчик

44 количества жидкости. Золотниковый распределитель 39 имеет выход через трубку 45 с перекрываемым винтовым краном отверстием 46 и трехходовой кран 47 на манометр 36. Наконечник 6 удлиняется с помощью трубчатых элементов 48, которые прикрепляются к нему с помощью гильзы 49 и накидной резьбовой муфты 50. Удлинитель из элемен- 35 тов 48 в нижней части перекрыт днищем, состоящим из пустотелого усеченного конуса 51 и вертикально перемещаемого клапана 52 с конусообразной наружной частью, который соединен с неподвиж- 40 ной частью днища с помощью направляю-. щего штока 53 и перфорированной втулки

54 с отверстиями 55. Для удержания клапана 52 в верхнем положении в перфорированной втулке 54 устанавливается 45 пружина 56, которая под давлением рабочей жидкости сжимается, при этом в днище открывается щелевое круговое отверстие 57, величина которого регулируется в зависимости от состояния.-. грунтового массива с помощью гайки 58 на направляющем штоке 53.

Устройство работает следующим образом.

При образовании лидерных скважин погружение устройства в грунт производят силовым механизмом сваевдавливающего агрегата. Усилие вдавливания передается на оголовок 32. При заглублении устройства в грунт изменяется сопротивление грунта вдавливанию, при этом давление в нижней камере 28 гидродинамометра 27 также изменяется и постоянно фиксируется манометром

35. Для определения физико-механических характеристик грунта естественного сложения в определенной точке грунтового массива, в частности сопротивления грунта по острию сваи и трения по боковой поверхности, по манометру

35 в этой точке определяют общее усилие вдавливания. Затем вдавливание приостанавливают и, предварительно открыв отверстие 46 при левом крайнем положении золотника 40, осуществляют выдергивание устройства на 510 см, передавая усилие от базовой машины на оголовок 32 и шток 31, При извлечении устройства образующийся под ним вакуум уравновешивается атмосферным давлением через открытое отверстие 46, трубку 45, золотниковую камеру 42, трубку 38 и трубопровод

21, каналы 9 и 10, полость элементов

48, отверстие 57 в днище. Устранение вакуума повьппает точность замера сопротивления по боковой поверхности, которое определяется давлением поршня 30, передаваемым жидкости, находящейся в верхней камере 29 гидродинамометра 27. Возникающее в камере 29 давление передается через патрубок

34 на манометр 36. Разность общего сопротивления, определяемого но манометру 35, и сопротивления по боковой поверхности, определенного по показаниям манометра 36, дает сопротивление по нижнему концу устройства. Отнеся полученные величины трения и сопротивления по наконечнику к соответствующим площадям, получают удельное трение по боковой поверхности и удельное сопротивление по острию, необходимые для определения несущей способности сваи. При образовании лидерных скважин или скважин для локального замачивания просадочной толщи возможен рост общего усилия вдавливания до величины, когда погружение устройства затрудняется вплоть до полного отказа.

Для облегчения образования лидерных скважин в плотных грунтах используют энергию высоконапорных тонких струй жидкости, разрушая и одновременно замачивая плотный грунт под нижним концом устройства. Для этого

151308 подключается в работу силовой гидроципиндр 5, задействованный от гидросистемы базовой машины. При подаче

I масла от гидросистемы базовой машины, например, в подпоршневую полость силового гидроцилиндра 5 начинается подьем штока 4 и поршня 3 в цилиндре 2.

В надпоршневой полости f2 цилиндра 2. возникает давление, под действием ко- 10 торого клапан 16 закрывает доступ в распределительную камеру 17, а клапан

20 открывается и рабочая жидкость через отверстие 14 в диафрагме 13, патрубок 15, открытый отвод 19, трубопро-15 вод 21, канал 9, отверстие 8 в наконечнике 6, полость удлинителя, отверстия 55 перфорированной втулки 54 поступает в пустотелый конус 51, давит на клапан 52 днища и истекает в грунтовый массив в виде высоконапорной " струи через круговое щелевое отверстие

57, образовавшееся в результате перемещения клапана 52 под воздействием давления рабочей жидкости. 25

Одновременно небольшое количество рабочей жидкости через трубку 37 поступает в золотниковый распределитель

39 и через продольный паэ 43 перемещает золотник 40, открывая доступ в пат-30 рубок 45, из которого рабочая жидкость через трехходовой кран 47 передает давление на манометр 36, который в этом случае показывает избыточное давление рабочей жидкости в надпоршне-35 вой полости 12.

В то время, как происходит выталкивание рабочей жидкости из надпоршневой полости 12, в подпоршневой полости 22 образуется вакуум, под действи- 40 ем которого открывается клапан 25, и рабочая жидкость из распределительной камеры 17 через патрубок 24, трубопровод 23 высокого давления и канал

10 в наконечнике 6 заполняет подпорш- 45 невую полость 22. Одновременно рабочая жидкость из золотникового распределителя сливается через трубку 38 в подпоршневую полость 22. ! 50

При обратном воздействии силового гидроцилиндра 5 через шток 4 на поршень 3 цилиндра 2 в подпоршневой полости 22 образуется избыточное давление, под воздействием которого клапан 7 55 открывается, а клапан 25 закрывается.

Рабочая жидкость через открытый клапан 7, отверстия 8, полость удлинителя, отверстия 55 перфорированной втулки 54 поступает в круговое щелевое отверстие 57, иэ которого истекает под большим давлением, разрушая и эамачивая грунт. Избыточное давление в по.лпоршневой полости 22 перемещает золотник 40 в другое положение, что позволяет рабочей жидкости через трубку

38 передать давление на манометр 36.

В процессе выталкивания рабочей жидкости из подпоршневой полости 22 перемещением поршня 3 вниз в надпоршневой полости образуется вакуум, под воздействием которого клапан

16 открывается, а клапан 20 закрывается (клапан 20 закрывается также под действием давления в подпоршневой полости 22), в результате чего рабочая жидкость из распределительной камеры 17 через патрубок 15 и отверстие 14 в диафрагме 13 поступает в надпоршневую полость 12 °

При производстве работ, особенно в начальной стадии, или наращивании удлинителя возможно попадание воздуха в элементы 48, подводящие коммуникации 21 и 23, подпоршневую 22 и надпоршневую 12 полости рабочего цилиндра. Это приводит к снижению давления в рабочей жидкости, скорости истечения и ее разрушающей способности, что снижает эффективность устройства. Для удаления воздуха необходимо открыть отверстие 46 и нагнетать рабочую жидкость до ее истечения через него без пузырьков воздуха. После того, как воздух из устройства удален, отверстие 46 закрывают, и наступает нормальная работа устройства.

Количество размывающей жидкости или закрепляющего раствора, поступающих в грунт за один или несколько циклов, фиксируется механическим счетчиком

44, который приводится в движение плунжером 41 и протарирован на расход жидкости.

Таким образом, за несколько циклов подъема и опускания поршня 3 с помощью силового гидроцилиндра 5 осуществляется проходка скважины до проект- ной отметки. После этого устройство извлекают и в образованную скважину погружают сваю. В слабых грунтах одновременно с проходкой скважины осуществляют закрепление грунта нагнетанием растворов.

При извлечении устройства следует открывать отверстие 46 для устранения

1513087 образования вакуума. в скважине и, таким образом, дпя снижения затрат энергии иа выдергивание. После извлечения устройства из скважины подпружиненный клапан 52 закрывает круговое щелевое отверстие 57, что препятствует самоизлиянию остатков рабочей жидкости из устройства при перемещении на другую точку производства работ. 10

Устройство в отдельных случаях может эксплуатироваться и без удлинитеЛя. При этом днище, состоящее из конуса 51 и клапана 52, соединенного с неподвижной частью через подпружиненный 15 шток 53 и перфорированную втулку 54, подсоединяется непосредственно к наконечнику 6 с помощью .гильзы 49 и на» кидной муфты 50. При вдавливании устройства в грунт в таком виде исключа- 20 ется закупорка грунтом отверстий 8 в наконечнике 6, что повышает его надежность и равномерность истечения жидкости под высоким давлением. Принцип работы устройства без удлинителя ана- 25 логичен описанному.

Предлагаемое устройство в комплексе с одной базовой вдавливающей машиной позволяет осуществлять одновременно проходку скважин, закрепление 30 или локальное эамачивание грунта, а также. определение прочностных свойс гв грунта в процессе проходки скважин практически любой глубины, что обеспечивает повышение производительности труда.

Кроме того, предлагаемое устройство характеризуется повышенной надежностью и точностью определения прочностных характеристик rрунтовых оснананий.

Формула изобретения

1. Устройство для образования скважин и нагнетания в грунт раствора по авт. св. Р 1310478, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет ускорения проходки скважин и повышения надежности, корпус снабжен присоединенным к нему посредством крепежного приспособления удлинителем в виде соосно герметично соединенных трубчатых элементов с перекрытым нижним концом днищем, а отходящий от золотникового распределителя к регистратору давления трубопровод имеет перекрываемое запорным приспособлением отверстие, причем диаметр корпуса превышает диаметр трубчатых элементов.

2. Устройство по п. I о т л и — . ч а ю щ е е с я тем, что днище удлинителя выполнено в виде вертикально перемещаемого подпружиненного клапана с конусообразной наружной частью.

15!3087

Составитель А.Прямков

Редактор Н.Тупица Техред М.Дидык Корректор M.Âàñèëüåâà

Заказ 6049/30 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101