Устройство для рыхления мерзлого грунта перед экскавацией

 

Использование: строительная техника. Сущность изобретения: устройство имеет воздухонагревательное и уплотнительное приспособления, сообщенные с воздухопроводом через задвижки, защитную решетку для ограждения грунтозаборного органа, сопла, размещенные на корпусе, расположенные под углом к продольной оси, направленным вверх. Уплотнительное и воздухонагревательное приспособления могут быть выполнены в виде надувной колесной камеры и электрического муфельного нагревателя. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, .3.: Йъ

1Gq ! со фь

C) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711666/03 (22) 27.06.89 (46) 07.07.92, Бюл. М 25 (72) В.А. Масчев, Д.А. Масчев и Е.В. Медведева (53) 624.154.34(088.8) (56) Рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов,— М,:

НИИОСП, 1974, с. 85 — 87.

Авторское свидетельство СССР . N 1004598, кл. Е 21 В 7/28, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ МЕР3ЛОГО ГРУНТА ПЕРЕД ЭКСКАВАЦИЕЙ

Изобретение относится к строительной технике, используемой в строительстве различных ведомств для разрыхления и ослабления структуры мерзлых грунтов в.суровых. климатических условиях перед их экскавацией землеройными машинами в надводных условиях и оборудованием гидромеханизации в подводных при разработке различных траншей, дноуглубительных прорезей, выемок, геологических разрезов, карьеров полезных ископаемых, нерудных материалов и т,п.

Известно устройство, вращаемое в скважине при ее уширении, состоящее.из двух соосных (один внутри другого) цилиндров с боковыми и торцовыми гидравлическими и окружающими их пневматическими соплами, двух трубопроводов, подводящих к ним поток очищенной высоконапорной воды (под напором 30-70 МПа) и сжатого воздуха (под напором 0,5 — 0,7 МПа). В процессе уширения скважины до требуемого диаметра производится подьем вращаемого устройства. При этом мерзлый грунт вокруг

„„ Д2„„1745840 А1 (я)5 Е 02 F 5/20, E 21 В 7/28 (57) Использование: строительная техника.

Сущность изобретения: устройство имеет воздухонагревательное и уплотнительное приспособления, сообщенные с воздухопроводом через задвижки, защитную решетку для ограждения грунтозаборного органа, сопла, размещенные на корпусе, расположенные под углом к продольной оси, направленным вверх. Уплотнительное и воздухонагревательное приспособления могут быть выполнены в виде надувной колесной камеры и электрического муфельного нагревателя, 1 э.п.ф-лы, 1 ил. скважины разрыхляется водяными струями, смешивается с водой и вытесняется наружу в виде пульпы выходящим в атмосферу сжатым воздухом.

Недостатки данного устройства- значительная энергоемкость и сложность конструкции, требующей для работы механизмов вращения, подьема, подвода к вращаемым соплам очищенной высоконапорной воды и сжатого воздуха. Это снижает его надежность, усложняет эксплуатацию, удорожает стоимость разработки мерзлого грунта.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для расширения скважины, включающее механизм вращения, две закрытые снизу соосные трубы, одна внутри другой, из которых наружная является корпусом, несущим сверху выкидной патрубок, а внутренняя соединена с источником рабочей среды и на нескольких интервалах — с сопловой головкой, имеющей форму полого коль- . ца, размещенного в полости корпуса, причем сопла ориентированы перпендикулярно боковой поверхности скважины, а в

1745840 грунтовым насосом, Указанная цель достигается тем, что ус- 25 тройство для расширения скважин, включа30

40

50 стенках корпуса выполнены отверстия, расположенные по обе стороны сопел. УстройсТВо разрыхляет грунт вокруг скважины, смешивает его с рабочей средой, которая действием остаточного напора вытесняет образующуюся смесь из скважины через отверстия в полость корпуса с выбросным патрубком.

Недостатки этого устройства — сложность, низкая надежность конструкции, высокая энергоемкость, связанная с необходимостью его вращения, с использованием высоконапорной рабочей среды для питания сопловых головок. Это обусловливает низкую эффективность и высокую стоимость разрыхления и удаления мерзлого грунта при расширении скважин.

Цель изобретения — повышение эффективности рыхления мерзлого грунта путем воздействия на стен ки скважин ы. нагретых воздушных струй, вызывающих образование в грунтах раковин-пустот, трещин и водопневмогрунтовой смеси, удаляемой ющее цилиндрический, закрытый с торца корпус, на внешней поверхности которого через равные промежутки по высоте на длине параметра, перпендикулярно продольной оси расположены сопла, внутреннюю трубу. размещенную соосно корпусу внутри него, воздухопровод, сообщенный с полостями корпуса и сопел, и криволинейный патрубок для отвода пульпы, дополнительно снабжено воздухонагревательным и уплотнительным приспособлениями, защитной решеткой и грунтовым насосом, полость которого сообщена через задвижку с воздухопроводом и внутренней трубой, а грунтозаборный орган размещен на торце внутренней трубы; расположенном ниже торца корпуса и огражденном защитной решеткой, размещенной концентрично выступающему концу внутренней трубы. При этом сопла верхних рядов направлены под углом к продольной оси, направленным вверх, а воздухонагревательное и уплотнительное приспособления размещены на верхнем конце корпуса, сообщенном, как и уплотнительное устройство, через задвижку с воздуховодом.

На чертеже показан вид сбоку в разрезе устройства для рыхления мерзлого грунта.

Устройство выполнено s виде двух соосно размещенных патрубков-труб наружного 1 и внутреннего 2. Патрубок 1 соединен через задвижку 3 с воздухопроводом 4 компрессора, Ha его верхнем конце смонтиро5

20 ваны два приспособления: уплотнительное

5 и воздухонагревательное 6, например, резиновая камера авиаколеса и электрический кольцевой муфельный нагреватель. Перед нагревателем к патрубку 1 присоединены трубопровод 7 с задвижкой 8 и трубопровод

9 с задвижкой 10, которые соединяют уплотнительное устройство 5 и рабочее сопло 11 пневмоэжектора 12 с воздухопроводом 4.

Нижний конец патрубка 1 заглушен и через него пропущена концевая часть патрубка 2 с открытым торцом длиной 0 1-0,2 м, огражденная защитной решеткой 13. Снаружи на патрубке1, начиная от низа, через заданные промежутки по высоте на длине периметра смонтированы под углом к продольной оси, направленным вверх, сменные сопла 14 с одинаковой либо различной площадью и формой выходного отверстия, позволяющей изменять расход воздуха между отдельными соплами и зону их действия.

Верхний конец патрубка 2 соединен с приемным патрубком приемной камеры пневмоэжектора 12. Напорный рукав 15 соединяет пневмоэжектор 12 с местом складирования грунта, Работает устройство следующим образом.

На месте предстоящей экскавации в зависимости от ширины участка разработки бурят скважины с превышением проектной отметки дна создаваемого сооружения на

0,2 — 0,3 м в один или несколько симметричных рядов. Расстояние между рядами и скважинами в рядах устанавливают одинаковыми, Для разрыхления структуры мерзлого грунта на месте экскавации создают вокруг каждой скважины раковины-пустоты длиной не менее половины расстояния между рядами и скважинами, и трещин, образуемых действием на нескольких уровнях радиальных горячих струй, истекающих из сопел 14 патрубка 1, на стенки скважины и удалением с ее дна через торец патрубка 2 пневмоэжектором 12 в отвал стекающей талой воды от растаявшего льда с частью оттаявших фракций грунта и охлажденным воздухом. Для этого устройство поочередно опускают в каждую скважину до касания защитной решеткой 13 ее дна. Соединяют воздухопроводом 4 открытый торец патрубка I с компрессором, а воздухонагревательное приспособление 6 подсоединяют кабелем к источнику электроэнергии. Затем включают в работу воздухонагревательное приспособление 6 и компрессор, ;; .жатый воздух из воздухопровода 4 через открытые задвижки 3, 8 и 10 направляют, после нагрева воздухонагревательным приспособлением 6, в патрубок 1, и трубо:,, оводы 7 и 9, 1745840 питающие холодным сжатым воздухом уплотнительное приспособление 5, перекрывающее устье скважины, и пневмоэжектор

12.

Нагретый воздухонагревательным приспособлением б сжатый воздух выпускают иэ патрубка 1 через сопла 14 на стенки скважины, Под действием нагретых струй воздуха в мерэлом грунте вокруг скважины образуются наклонные раковины-пустоты в виде вытянутых в направлении их действия диффузоров, и трещины от растягивающих усилий, возникающих от перепада температур на границах действия струй, Таким образом происходит разрыхление и ослабление структуры мерзлого грунта, достаточные для последующей экскавации, Образующаяся от растаявшего льда вода с частью смываемых ею мелких и крупных фракций и охлажденным воздухом стекает на дно скважины, где фракции, размеры которых превышают входное отвер стие патрубка 2, задерживаются защитной решеткой 13, а прошедшая через нее пневмогрунтовая смесь всасывается через торец патрубка 2 эжектором 12 и направляется по рукаву 15 на место складывания грунта.

Раэрыхление структуры мерзлого грунта вокруг каждой скважины продолжают до образования в нем радиальных раковин-пустот длиной не менее половины расстояния между скважинами и их рядами и трещин.

В надводных условиях для полного обезвоживания раковин-пустот откачку из скважин пульпы продолжают некоторое время после прекращения подачи горячего сжатого воздуха. В случаях, когда экскавация производится через значительное время, скважины сверху изолируют, например, засыпкой снега.

Формула изобретения

5 1. Устройство для рыхления мерзлого грунта перед экскавацией, включающее цилиндрический закрытый с торца корпус, на внешней поверхности которого через равные промежутки по высоте перпендикуляр10 но продольной оси располоЖены сопла, внутреннюю трубу, размещенную соосно корпусу внутри него, воэдухопровод, сообщенный с полостями корпуса и сопел, и криволинейный патрубок для отвода пуль15 пы, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности рыхления мерзлого грунта, оно снабжено воздухонагревательным и уплотнительным приспособлениями, защитной решеткой и

20 грунтовым насосом, полость которого сообщена через задвижку с воздухопроводом и внутренней трубой, а грунтозаборный орган размещен на торце внутренней трубы, раСположенном ниже торца корпуса и ог25 ражденном защитной решеткой,. расположенной концентрично выступающему концу внутренней трубы, при этом сопла верхних рядов расположены под углом к продольной оси; направленным вверх, а воздухонагре30 вательное и уплотнительное приспособления размещены на верхнем конце трубы корпуса и сообщены через задвижку с воздухопроводом.

2. Устройство но и. 1, о т л и ч а ю щ е е35 с я тем, что уплотнитвльное и воздухонагревательное приспособления выполнены в виде надувной колесной камеры и электрического кольцевого муфельного нагревателя.

1745840

Заказ 2МУ Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Петен-", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор ЕФедотов

Составитель В.Масчев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор B.Ãèðíÿê