Устройство для погружения в грунт длинномерных строительных элементов

 

Использование: для погружения в грунт длинномерных строительных конструкций. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем базовую машину с рамой, летательный аппарат и направляющие в виде гибких тяг, рама базовой машины снабжена приспособлением фиксации вертикального положения строительного элемента, гибкие тяги направляющих скреплены попарно между собой элементами жесткости по всей длине, при этом базовая машина снабжена трособлочным приводом подъема строительного элемента, а выпуски арматуры размещены между попарно объединенными гибкими тягами.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 02 0 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4729209/33 (22) 07.08,89 (46) 30.12.92. Бюл. ¹ 48 (71) Брестский инженерно-строите,ьный институт (72) В.Н.Пчелин, H.È,Çàõàðo, В.П.Чернюк, А,К,Хвалюк и Н.В,Гришкевич (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 721504, кл. Е 02 D 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1002457, кл. Е 02 D 7/09, 1983.

Патент Великобритании ¹ 862350, кл. Е 02 О, 1959. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ 8

ГРУНТ ДЛИННОМЕРНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение.относится к строительству и может быть использовано для погружения в грунт длинномерных строительных конструкций, например свай при возведении свайных фундаментов.

Известно устройство для погружения в грунт строительных элементов, включающее базовую машину с опорной рамой, установленный на раме погружающий орган в виде пушкй со.снарядом-носителем и трособлочный привод для извлечения снаряданосител я.

Использование в известном устройстве заряда взрывчатого вещества.из условия техники безопасности ограничивает область его применения о определяет низкий

КПД. Кроме того, известное устройство может быть использовано для погружения свай с небольшой массой и габаритными

„,5U,, 1784716 А1

2 (57) Использование: для погружения в грунт длинномерных строительных конструкций.

Сущность изобретения: в устройстве, содержащем базовую машину с рамой, летательный аппарат и направляющие в виде гибких тяг, рама базовой машины снабжена приспособлением фиксаций вертикального по-, ложения строительного элемента, гибкие тяги направляющих скреплены попарно между собой элементами жесткости по всей длине, при этом базовая машина снабжена трособлочным приводом подъема строительного элемента, а выпуски арматуры размещены между попарно объединенными гибкими тягами. размерами вследствие значительной отдачи при каждом выстреле..

Известно устройство для погружения в грунт длинномерных строительных конструкций, включающее базовую машину с рамой и мачтой, ударную часть, трособлочный привод подъема ударной части в виде лебедки, троса, отводного блока и захвата и скрепленные через мачту с рамой направляющие.

Погружение в известном устройстве свай ударной (динамической) нагрузкой, вследствие низкого КПД (за счет значительных затрат энергии при каждом ударе на преодоление сил трения покоя, на пластические деформации оголовка сваи и подскок ударной части) обуславливает высокие энергозатраты на погружение. Низкий КПД и незначительная энергия одного удара определяют, кроме того, необходимость в

1784716 большом количестве ударов для погружения одной сваи, т,е. большую продолжительность погружения сваи в грунт, Дийамическое воздействие на сваю вызывает возникновение в последней высоких напря. жений, часто приводящих к разрушению . сваи еще до погружения ее на проектную отметку..Для предотвращения пре>кдевременйого разрушения:сваи изготавливают с повь шенной по сравнению с несущей способностью йо "грунту основания прочностью; что приводйт М перерасходу цемента и арматуры, т,е. определяет высокую матерйэлоемкость возводимых свайных фундаментов. Кроме того известное устройство характеризуется передачей на землю значительных йагрузок, обуславливая необходимость в предварительной планировке стройтельной площадки и невозможность использования на заболоченных участках стройтельства, т,е. ограничеййе области применения устройства. Иэ-за крепления направляющих к опорной раме через мачту, особенно при большой длине свай, йзвестное устройство обладает также значительной материал0емкостью.

Наиболее близким известным техниче- ским решением к предлагаемому, выбранным в качестве прототипа, является устройство для погружейия в грунт длинномерных сгроительных элементов, соДержащее базовую машину с рамой, летательный айпарат и направляющие в виде гибки тяг, натянутых между рамой базовой машины и летательным аппаратам, В известном техническом решении после отсоединения от летательного аппарата сбрасываемых строительных элементов могут возникнуть отклонения последних в процессе падения от вертикальной оси, например, йз-за ветрового воздействия как на направляющие канаты, так и нэ сами сбрасываемые строительные элементы. В результате в момент погружения в грунт возникает действующая на погружаемый элемент пара сил, стремящаяся повернуть его в вертикальной плоскости, что приводит к недопогружению и даже поломке погружаемого элемента (сваи), а в конечном итоге определяет снижение эффективности погружения. Кроме того в известном техническом решении каждый цикл погружения сопровождается отсоединением направляющих от рамы базовой машины, перемещением летательного аппарата к месту складирования, погружаемых строительных элементов и обратной последовательностью операций, что существенно увеличивает время цикла и приводит к снижению производительности устройства.

Целью изобретения является повышение эффективйости погружения и производительности устройства.

На фиг.1 изображен общий вид устрой5 ства для погружения в грунт длинномерных строительных элементов, например свай, в процессе подъема сваи для погружения; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3— разрез  — В на фиг.2; на фиг,4- разрез С-С

10 на фиг.2 в момент входа погружаемой сваи в приспособление для фиксации вертикального положения сваи; на фиг.5 — разрез Д вЂ” Д на фиг.2 s момент заведения сваи в направляющйе; на фиг.б — сечение Š— Е на фиг.1; на

15 фиг.7 — узел! на фиг.1; на фиг.8 — автоматический расцепляющийся захват, общий вид; на фиг.9 — дополнительный падающий груз, общий вид.

Устройство для погружения в грунт

20 длинномерных строительных элементов, например свай; состоит из базовой машины

1 с опорной рамой 2 и трособлочным приводом 3 подъема сваи в виде лебедки 4, троса

5, отводного блока 6 и автоматически рассти 14, которые закреплены болтами 15 посредством гибких пластин 16 на направляющих, Лебедка 4 трособлочного привода 3 может быть установлена на базо40 вой машине 1 или непосредственно на отдельно выполненной площадке (на чертежах не показано), Горизонтальное и вертикальное перемещение аэростата 8 над территорией площадки обеспечивается путем изменения длины расчалок 11, например с помощью закрепленных на площадке в грунте концевых лебедок 17. Для обеспечейия перемещения аэростата 8 над всем свайным полем необходимо не менее трех

50 расчэлок 11, а концевые лебедки 17 должны быть расположены за пределами свайного поля. Изменение длины гибких тяг 12 производят наматыванием их на бухты 18 (сматыванием с бухт 18) после ослабления крепления 19 к раме 2 болтами. На подвесной раме 10, связанной с аэростатом 8 вин55 тами 20, монтирован отводной блок 6, через который переброшен пропущенный через отверстие 21 трос 5 трособлочного привода

3. Размер отверстия 21 определяется из ус25 цепляющегося захвата 7, летательного аппарата в виде аэростата 8 с подвесной рамой 10, укрепленного на расчалках 11 с возможностью горизонтального и вертикального перемещения. Между опорной 1 и

30 подвесной 10 рамами натянуты направляющие, выполненные из четырех гибких тяг 12.

Рама 2 оборудована приспособлением 13 для фиксации вертикального положения сваи 9. Гибкие тяги 12 скреплены попарно

35 между собой по высоте элементами жестко5 1784716 6 ловия исключения касания тросом 5 его кра- направляющие в верхней части опорной раев при раскачивании аэростата 8 под дейст-: мы 2 предусмотрены упоры 38 с валиком 39. вием ветра. Свободный конец Опорная рама 2 передней частью крепится трособлочного привода 3 пропущен между через форкоп 40 к базовой машине 1 и соегибкими тягами 12 и оборудован автомати- 5 дийена посредством шарниров 41 с ее гидчески расцепляющимся захватом 7. Захват. роцилиндрами 42 . Хвостовая часть. опорной : ., 7 состоит из двух шарнирно соединенных рамы 2 в случае необходимости может быть щек 22, страховочной петли 23 и фиксатора . оборудована винтбвым анкером 43; который

24, выполненного в виде рычага, укреплен -: norpyxается в грунт двигателем 44 через ного шарнйрно на одной из щек 22 и пре- 10 редуктор 45. Свая 9, для обеспечения воз- пятствующегб их перемещению под: .: " можности"перемещения-по направляющим действием пружины 25, причем свободное .12, выполнена с выпущенной арматурой 46. плечо рычага выполнено с роликом 26. Из- На боковой поверхности для повышения эфменение грузоподъемной силы аэростата 8:. фективности погружению свай 9 в грунт предостигается йзвестными путями (балласти- 15 дусмотрено:.:-:: .:: использование ровкой, выполнеНием аэростата с двумя ем-: дополнительного падающего груза 47, котокостями и т.д,), ":.....:: - - .:::: ": рый соединяют со сваей 9 через строповочПриспособленйе 13 для фиксаций вер- ную петлю 48, заведенную в углубление 49 тикального положения свай 9 выполнено в.- : - груэа 47, посредством вставляемого в отвиде горизонтальных радиальйо" располо- 20 верстие 50 стержня, концы которого одноженных выдвижных штанг 27; подпружи- временнослужатнаправляющейарматурой: ненйых относительно рамй 2 в трубчатых, 46 для перемещения сваи 9 в гибких тягах направляющих 28 пружинами 29; и устано- .. 12. вочных элементов 30. Каждый усгайовоч-: Устройство для погружения в" груйт ный элемент 30 изготовлен в:виде 25 длинномерныхстроительныхэлементоврадвуплечего рычага 31, шарнирно связанно- . ботает следующим образом. го одним концом в вертикальной плоскости: . На строительной площаДке подготавлис соответствующей штангой 27.:,::.::;:: вают-к работе аэростат 8 с подвесной рамой

Наиболее рационально- для обеспече-... 10, предварительно заанкерив концевые ления равнопрочности располагать точКу 30 бедки 17 расчалок 11 в грунте. К подвесной крепления в центре двуплечего рычага 31.. раме 10крепят свободные концы гибкихтяг .

Свободные концы рычага 31, взаимодейст- . 12 и перебрасывают-через блок 6 трос 5. вую@ие со сваей 9, оборудованы роликами заводя его в отверстие 21. После этого пбд: 32, установленными с возможностью взаи- нимают аэростат 8 над территорией строимодействия со сваей 9. Рычаги 31 удержива- 35 тельной площадкй; стравливая с лебедок 17 ются пружинами 33 в верхнем положении, в;:-., тросы расчалок 11 и сматывая тяги 12 с бухт когором верхние ролики 32 смещены в пла ":. 18. Высота подъема аэростата 8 onределяне относительно нижних в радиальном на- ется в зависимости от прочностныххарактеправлении .наружу, что позволяет ристик грунта основания исходя из условия предотвратить поломку установочных эле- 40 достаточности ее для погружения сваи 9 на ментов 30 при входе сваи 9 в приспособле- проектную отметку за один прием, После ние 13, Штанги 27 расположены в подъема аэростата на расчетную высотузаприспособлении 13 ярусами, в каждом из крепляют гибкие тяги 12 в опорной раме 2 которых не менее трех пар роликов 32 для креплением 19 и базовая машина 1 с рамой круглых и четырех пар — для квадратнйх 45 2 перемещается к месту погружения сваи 9. свай 9. Штайги 27 снабжены ограничителя-: Гидроцилиндрами 42 и анкером 43 or орную ми 34 их выдвижения, пропущенными через:: .раму 2 устанавливают в рабочее положение, отверстия 35 в штанге 27 и пр6дольные от- При этом центр пространства, ограниченно- верстия 36 в направляющих 28. Штанга,27 . готягами12, наводят на отмеченнуюнапломожет иметь несколько отверстий 35, и в. 50 щадке точку погружения сваи, а ось зависимости 0Т того, какое у них использо-.. приспособления 13 устанавливают в вертивано для ограничителя 34, меняется ее вы-: - кальное положение, Далее цэпляют захвалет; чем достигается регулйровка том 7 сваю 9 на петлю 48, поднимают ее приспособления в зависимости от размера трособлочным приводам 4 и, раздвинув тяги поперечного сечения сваи 9. На боковой 55 12 при помощи оттягивающих рычагов 37, поверхности рамы 2 укреплены оттягиваю-: .заводят сваю 9 в направляющие, как покащие рычаги 37 для разведения тяг 12 перед зано на фиг.5. При этом свая 9 перемещаетзаведением сваи 9 в направляющие. Для ся без трения боковой поверхностью на исключения повреждения сваи 9 и направ-. валике 38, а упоры 39 удерживают ее в заленного поступления ее при заведении в данном направлейии. Заведенная в направ1784716

7 . 8 ляющие свая находится при этом между па- ликами 32 и незначительной инерции порами гибких тяг 12, а концы арматуры 46 следних, Прибольшйхотклоненияхосисваи располагаются в зазорах между тягами 12 9отвертйкали в элементах приспособления каждой иэ пар; как показано на фиг.6, Затем 13 возникают значительные усилия, с целью . производят натяжение гибких тяг 12 путем 5 уменьшения которых выдвижные штанги 27 частичного стравливания тросов расчалок подпружинены относительно опорной рамы

11 с концевых лебедок 17 и передачи части 2 в направляющих 28 пружинами 29. Измеусилия нгатяжейия с расчалок 11 на направ- нение вылета штанг 27 осуществляют путем ляющие, благодаря чему убирается слабина - перестановки ограничителя 34 в отверстиях тяг 12, возникновенйе которой возможно в 10 35. Для сохранения при этом жесткости прупроцессе перемещения базовой машины 1 жйн 29 в торцах направляющих 28 под пруи аэростата 8. После этого сваю 9 поднима- жины 29 подкладывают вкладыши (на

Ют трОСОбЛ1ОЧНЫМгМЕХаййЗМОМ 4 дО ПОдВЕС- ЧЕртЕжаХ НЕ ПОКаэаНО). ШтаНГИ 27 С уСтаНОной рамы 10. В момент контакта захвата 7 . вочными элемейтами 30 располагают в прироликом.26 подвесной рамы фиксатор 24 15:способлении 13 в несколько ярусов, освобождает щеки 22; которые под действи- благодаря чему достигается точность фиксаем пружины 25раскрываются, и происходит ции вертикального положения оси сваи 9, расстроповка поднимаемойсваи9. Поддей- что существенно влияет на эффективность ствием силы тяжести свая 9 своббдно пада- ее погружения в грунт, т.к. при незначительет в"- направляющих и входит в 20 номотклоненийотвертикалиоси впадающей приспособление 13 для фиксации верти- сваи 9 в момент контакта с поверхностью кального "положения, где ликвидируются грунта ее цЕйтр тяжести смещается относивозййкающие в процессе падения незначи- тельно точкй контакта и образуется пара тельные отклонения оси сваи 9 от вертика- сил, приводящая к повороту сваи в верти ли. В йриспособлении 13 падающая свая 9 25 кальной плоскости. При этом свая 9 соверотклоняет по направлению движения уста-. шает .. поСтупательно-вращательйой новочные элементы 30, преодолевая сопро- " движение, которое вызывает значительное .тигвленйя пружин 33. В результате оба конца сопротивление погружению со стороны двуплечих рычагов 31 установочных элемен- грунта, а на практике выражается, как покатов 30, оборудованные; роликами 32, уста- 30. зывают опыты, в недопогружении, эначинавливаются на одной линии- образующей . тельном отклонении от вертикали ствола сваи 9, как показано на фиг.4. Дейст- погруженной сваи 9 или поломке ее ствЬла, вие приспособления 13 основано на том, что Таким образом, пройдя приспособление 13 максимальное расстояние иЬ" между пара-- ось сваи 9 приобретает вертикальное поло-: ми радиально расположенййх роликов 32 35 жение и свая погружаетСя в грунт, исполь-достигается в вертикальном положен ии ли- . зуя накопленную за время падения ний, соединяющих центры пары роликов 32, кинетйческую энергию на преодоление со- . принадлежащей одному двуплечему рычагу противления грунта. После чего производят

31. Перед началом работы выдвйжные извлечениеизгрунтаанкера43иперемеще-. штанги 27 устанавливают с таким вылетом, 40 ние базовой машины 1 к месту забивки очепри котором максимальное расстояние "Ь" редной сваи и повторяется новый цикл между парами радиально расположенных . работы устройства. B случае недопогруже= роликов 32 равно диаметру погружаемой ния сваи 9 до:проектной отметки произвосваи 9. Свая 9 с отклоненной от вертикали дят ее добивку, для чего используют центральной осью, попадай в приспособле- 45 дойолнительный груз 47, который как и сваю ние 13, ориентирует пары радиально распо- заводят в направляющие 12 и сбрасывают с

- ложенных. роликов,32-. по своим определенной высоты(1-3 м). При этом рас обраэующим. При эгтом.расстояние "0" меж-: стройовку захвата 7 можно. осуществлять ду парами роликов 32 меньше диаметра вручную прикрепленным к фиксатору 24 ка-. сваи 9, что не позволяет последйей пройти 50 натом (на чертежах не показано). Дополниприспособление 13 без изменения положе- тельный груз 47 используют также при ния продольной оси под действйем устано- погружении свай 9, обладающих малой собвочных элементов 30 посредством роликов: ственной массой, недостаточной для приоб32. Вертикально падающие сваи 9 с незна- ретения в результате падения энергии, чительным отклонением продольной оси от 55 необходимой для погружения сваи в грунт вертикали при прохождении приспособле- на проектную отметку. В этом случае дополйия 13 практически не испытывают сопро- нительный груз 47 предварительно соедитивления в силу. отсутствия трения между няют со сваей 9 стержнем, вставленным в установочными элементами 30 за счет обо- отверстие 50 через строповочную петлю 48, рудованил концов двуплечих рычагов 31 ро- заваленную в углубпение 49. Кроме того, к

1784716

10 дополнительный груз 47 можно использовать для определения отказа погруженной сваи 9 при полевых испытаниях.

Обеспечейие вертикальности погружае- . мйх свай в процессе их падения со сбрасы- 5 ваемой высоты и. вхождейия в грунт позволяет предотвратить недопогружение или поломку свай, а в конечном итоге определяет повышение эффективности погружения длинномерных строительйых 10 элементов. Снижение же времени цикла, затрачиваемого устройством на его переСтановку и завЕдение свай в направляющие определяет повышение на 80 — 90% производительности устройства..:.:- -.:. 15

Формула изобретения

1, Устройство для погружения в грунт длинномерных строительных элементов, преимущественно свай, содержащее базо- 20 вую машину с рамой, летательный аппарат и направляющие в виде гибких тяг, натянутых между рамой базовой машины и лета--,: тельным аппаратом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективно- 25 сти погружения и производительности устройства, рама базовой машины снабжена приспособлением фиксации вертикального положения строительного элемента, выполненного с выпущенной арматурой на боко- 30 вой поверхности, гибкие тяги направляющих скрепЛены попарно между собой элементами жесткости по всей длине, при этом базовая машйна снабжена трособлочным приводом подъема строительного элемента, отводной блок которого монтирован на летательном аппарате, свободный конец троса снабжен автоматически расщепляющимся захватом, а выпуски арматуры размещены между попарно объединенными гибкими тя- гами.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что присйособление фиксации вертикального положения строительного эле- : мента выполнено в виде горизонтальных радиально расположенных выдвижных штанг, подпружиненных относительно рамы базовой машины, и установочных элементов, каждый из которых выполнен в виде двуплечего рычага„шарнирно связанного одним концом в вертикальной плоскости с соответствующей штангой, а свободные его концы снабжены роликами, установленными с возможностью взаимодействия с погружаемым строительным элементом, при этом штанги снабжены ограничителями их выдвижения относительно рамы базовой машины, а верхние ролики смещены в плане относительно"нижних в радиальном направлении от строительного элемента.

1784716

1784716

1784716

1784716

Составитель А.Хвалюк

Техред М.Моргентал Корректор Л.Лукач

Редактор Н.Егоров

Ь

Заказ 4352 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

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

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