Способ возведения стены в грунте, щелерезное фрезерное устройство и щелерезная фрезерная установка
Изобретение относится к способу возведения стены в грунте. Техническим результатом является упрощение способа возведения стены в грунте. Для этого в способе, при котором с помощью привода приводят во вращение, по меньшей мере, две фрезы, расположенные на раме щелерезного фрезерного устройства, щелерезное фрезерное устройство с рамой, выполненной с размером поперечного сечения меньше, чем внутренние размеры поперечного сечения прорезанной щели, опускают в грунт посредством направляющей штанги и удерживают раму без контакта со стенками прорезанной щели для образования свободного пространства. При этом разрабатывают находящийся под фрезой грунтовый материал и формируют прорезанную щель, разработанный грунтовый материал целенаправленно транспортируют посредством фрезы через свободное пространство между рамой и стенкой прорезанной щели в заднюю область прорезанной щели, прорезанную щель заполняют затвердевающей жидкостью, которую вводят через раму, разработанный грунтовый материал в прорезанной щели перемешивают с затвердевающей жидкостью и, по меньшей мере, частично оставляют в прорезанной щели для образования стены и частично вместе с затвердевающей жидкостью отводят из прорезанной щели при помощи отводящего устройства, предусмотренного на щелерезном фрезерном устройстве или на дневной поверхности у края прорезанной щели. Установка для осуществления способа содержит несущий агрегат и щелерезное фрезерное устройство, расположенное на несущем агрегате с возможностью вертикального перемещения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу возведения стены в грунте в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, при котором с помощью привода приводят во вращение по меньшей мере одну фрезу, расположенную на щелерезном фрезерном устройстве, щелерезное фрезерное устройство опускают в грунт, так что при этом разрабатывают находящийся под фрезами грунтовый материал и формируют прорезанную щель, а прорезанную щель заполняют затвердевающей жидкостью.
Изобретение относится также к щелерезному фрезерному устройству для изготовления прорезанной щели в соответствии с ограничительной частью пункта 4 формулы изобретения. Устройство этого типа содержит раму и по меньшей мере одну фрезу, расположенную на раме.
И наконец, изобретение относится также к щелерезной фрезерной установке для возведения стены в грунте в соответствии с ограничительной частью пункта 6 формулы изобретения, предназначенной, в частности, для осуществления указанного способа. Щелерезная фрезерная установка содержит несущий агрегат и щелерезное фрезерное устройство, которое расположено на несущем агрегате с возможностью по существу вертикального перемещения.
Уровень техники
Способ возведения стены в грунте известен из патентного документа ФРГ №19530827 С2. При этом так называемом двухэтапном способе на первом этапе разрабатывают прорезанную щель, а разработанный при этом грунт транспортируют на дневную поверхность. Изготовленную таким образом прорезанную щель заполняют стабилизирующей суспензией и тем самым укрепляют щель. На втором этапе после проходки прорезанной щели в нее подают затвердевающую суспензию, которая вытесняет стабилизирующую суспензию.
Согласно одноэтапному способу по патентному документу ФРГ №4141629 С2 щель с самого начала укрепляют суспензией, которую приготавливают на дневной поверхности посредством перемешивания вынутого из щели грунтового материала со связующим средством.
Для осуществления этих известных способов может использоваться известное щелерезное фрезерное устройство по патентному документу ФРГ №3424999 С2. Это известное щелерезное фрезерное устройство содержит раму и укрепленные на ней снизу фрезы, приводимые во вращение. Щелерезное фрезерное устройство опускается на тросе строительной машины и под действием собственного веса заглубляется в грунт. При этом направление движения щелерезного фрезерного устройства в щель производится рамой, которая опирается на боковые стены щели. Разработанный фрезами грунтовый материал направляется к расположенному на раме всасывающему устройству и транспортируется на дневную поверхность.
Для приготовления смеси связующего средства с грунтом в соответствии с известными способами требуются относительно дорогие расположенные на дневной поверхности насосные и смесительные устройства и хранилища.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа возведения стены в грунте, щелерезного фрезерного устройства и щелерезной фрезерной установки, с помощью которых обеспечивается возведение стены в грунте по возможности наиболее простым путем.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания способа возведения стены в грунте, обладающего признаками по пункту 1 формулы изобретения, щелерезного фрезерного устройства, обладающего признаками по пункту 4 формулы изобретения, и щелерезной фрезерной установки, обладающей признаками по пункту 6 формулы изобретения. Предпочтительные примеры выполнения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с изобретением способ возведения стены в грунте отличается тем, что разработанный грунтовый материал транспортируют посредством фрезы в заднюю область прорезанной щели, что разработанный грунтовый материал в прорезанной щели перемешивают с затвердевающей жидкостью и что разработанный грунтовый материал по меньшей мере частично оставляют в прорезанной щели для образования стены.
Основная идея изобретения состоит в том, чтобы разработанный фрезами грунтовый материал в прорезанной щели посредством воздействия фрез перемешивать с затвердевающей жидкостью "на месте" с получением при этом затвердевающей смеси жидкости с грунтом. За счет этого отпадает необходимость в дорогостоящем транспортировании на дневную поверхность всего разработанного грунта с помощью насосных устройств. Согласно изобретению разработанный грунтовый материал транспортируется фрезами в заднюю область прорезанной щели. При этом задней областью может быть область, которая образована в прорезанной щели над рамой. Согласно изобретению разработанный грунтовый материал, перемешанный с затвердевающей жидкостью, по меньшей мере частично оставляют в прорезанной щели, где он может затвердевать для образования стены. Однако из-за возможного изменения объема грунтового материала при добавлении затвердевающей жидкости может быть целесообразно часть разработанного грунтового материала вместе с суспензией отводить из прорезанной щели. Для этого на щелерезном фрезерном устройстве или на дневной поверхности у края прорезанной щели может быть предусмотрено отводящее устройство.
В общем случае возможно при углублении прорезанной щели по меньшей мере одну фрезу приводить в одном направлении. Однако особенно хорошее фрезерующее действие и/или особенно хорошее перемешивание разработанного грунтового материала с затвердевающей жидкостью может достигаться за счет того, что по меньшей мере одну фрезу приводят с возможностью реверса вращения. За счет периодического изменения направления вращения фрезы в грунтовом материале создаются завихрения, которые способствуют особенно хорошему перемешиванию с затвердевающей жидкостью. Предпочтительно также и при выводе щелерезного фрезерного устройства из прорезанной щели по меньшей мере одну фрезу приводить во вращение в одном направлении или реверсивно. За счет этого заметно снижается усилие, необходимое для вывода или вытягивания, и достигается дополнительное перемешивание разработанного грунтового материала с затвердевающей жидкостью.
При изготовлении прорезанной щели щелерезное фрезерное устройство может перемещаться в грунте в одном направлении. Однако особенно выгодно, чтобы при этом щелерезное фрезерное устройство по меньшей мере время от времени перемещалось поочередно вверх и вниз. За счет этого достигается особенно хорошее перемешивание разработанного грунтового материала с затвердевающей жидкостью. Ход этого поочередного движения вверх и вниз может быть существенно меньше общей высоты щели. В частности, величина хода может быть порядка величины диаметра фрезы. Такое по меньшей мере периодическое поочередное движение вверх и вниз может осуществляться за счет того, что щелерезное фрезерное устройство поднимают и затем вновь опускают с помощью строительной машины. При этом указанное поочередное движение вверх и вниз может производиться как при заглублении щелерезного фрезерного устройства, так и при его выводе или вытягивании из готовой прорезанной щели.
В соответствии с изобретением щелерезное фрезерное устройство отличается тем, что поперечное сечение рамы меньше поперечного сечения прорезанной щели, так что образуется свободное пространство, через которое разработанный грунтовый материал по меньшей мере от одной фрезы может транспортироваться мимо рамы в заднюю область прорезанной щели.
Основная идея при выполнении щелерезного фрезерного устройства состоит в том, чтобы в раме или рядом с ней образовать свободное пространство, через которое разработанный грунтовый материал и суспензия могут по возможности беспрепятственно проходить мимо рамы щелерезного фрезерного устройства при изготовлении прорезанной щели и/или при выводе щелерезного фрезерного устройства из готовой прорезанной щели. За счет этого создается возможность особенно быстрого и эффективного по силовым затратам фрезерования щели с одновременным эффективным перемешиванием. Для образования свободного пространства в соответствии с изобретением предусмотрено, что поперечное сечение рамы в плоскости, перпендикулярной направлению подачи щелерезного фрезерного устройства, никогда не перекрывает полностью прорезанную щель. Это может обеспечиваться тем, что размеры периметра поперечного сечения рамы меньше внутренних размеров прорезанной щели, и/или в поперечном сечении рамы предусмотрено одно или несколько отверстий. Такое решение допускает проход разработанного грунтового материала мимо рамы в направлении, противоположном направлению перемещения рамы.
В особенно предпочтительном примере выполнения щелерезного фрезерного устройства предусмотрены несколько фрез с параллельными осями вращения, причем число фрез может быть любым. В одном предпочтительном примере выполнения предусмотрены четыре фрезы, расположенные попарно, причем фрезы каждой пары установлены с возможностью вращения на одной оси. Поперечное сечение прорезанной щели предпочтительно выполняется прямоугольным.
В оптимальном варианте выполнения щелерезного фрезерного устройства по меньшей мере одна фреза снабжена системой фрезерных зубьев, предназначенных для реверсивного вращательного движения. Такая система фрезерных зубьев может разрабатывать грунтовый материал при вращении фрезы в направлении как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Это обеспечивает особенно хорошее перемешивание грунтового материала и одновременно высокую скорость подачи.
В общем случае возможно предусмотреть расположение подающего устройства для подачи в прорезанную щель жидкости, в особенности затвердевающей жидкости, в любом положении в прорезанной щели. Однако особенно предпочтительно, чтобы такое подающее устройство было расположено на раме. В особенности при его расположении вблизи по меньшей мере одной фрезы достигается особенно хорошее перемешивание грунтового материала с затвердевающей жидкостью.
В соответствии с изобретением щелерезная фрезерная установка отличается тем, что щелерезное фрезерное устройство направляется на несущем агрегате с возможностью перемещения с помощью линейного направляющего устройства.
Согласно одному аспекту щелерезной фрезерной установки по изобретению щелерезное фрезерное устройство направляется не по стенке прорезанной щели, а посредством несущего агрегата, находящегося на расстоянии от щелерезного фрезерного устройства. При этом направляющее воздействие осуществляется в направлении, параллельном направлению подачи щелерезного фрезерного устройства. Такое решение позволяет сделать по возможности наименьшим поперечное сечение рамы щелерезного фрезерного устройства. При этом в особенности отпадает настоятельная необходимость в том, чтобы рама щелерезного фрезерного устройства находилась в контакте с боковыми стенками прорезанной щели для направления рамы в поперечном направлении. За счет этого рама может выполняться без направляющих элементов, а ее размеры могут выдерживаться небольшими, что обеспечивает легкий проход разработанного грунтового материала. Например, щелерезное фрезерное устройство может быть установлено на направляющем устройстве, как это известно в вибрационных устройствах.
В особенно предпочтительно примере выполнения щелерезной фрезерной установки линейное направляющее устройство содержит направляющую штангу, в частности телескопическую штангу, на которой установлено щелерезное фрезерное устройство. Такая направляющая штанга обеспечивает особенно хорошее ведение щелерезного фрезерного устройства относительно стенок щели. В особенности, она допускает также передачу осевого усилия в направлении подачи от несущего агрегата на щелерезное фрезерное устройство, за счет чего может достигаться особенно быстрая подача щелерезного фрезерного устройства при заглублении. Однако в общем случае щелерезное фрезерное устройство может быть выполнено таким образом, что при вращающихся фрезах оно заглубляется в грунт только под действием собственного веса. В этом случае может использоваться также направляющая штанга, не рассчитанная на передачу осевого усилия в направлении подачи.
Размер поперечного сечения направляющей штанги предпочтительно задается величиной, меньше размера поперечного сечения рамы. При этом предпочтительно направляющая штанга имеет по существу прямоугольное или по существу круглое поперечное сечение. В качестве телескопической штанги предпочтительно используется штанга по типу буровой штанги с ведущими штангами, называемая также "штанга Келли".
Щелерезная фрезерная установка в особенно предпочтительном примере выполнения отличается тем, что линейное направляющее устройство содержит расположенную на несущем агрегате направляющую обойму, через которую проходит насквозь направляющая штанга. Такая направляющая обойма может охватывать направляющую штангу полностью или только частично. На направляющей обойме могут быть выполнены выступы и/или выемки, которые находятся в охватывающем контакте с соответствующими выемками и/или выступами на направляющей штанге, и за счет этого обеспечивают жесткое, без возможности поворота, направление направляющей штанги.
Особенно предпочтительно далее, чтобы на несущем агрегате был предусмотрен привод перемещения, в частности трособлочный механизм, для вертикального перемещения направляющей штанги. Такой привод может быть предназначен не только для вывода или вытягивания щелерезного фрезерного устройства из прорезанной щели, но и для того, чтобы передавать на щелерезное фрезерное устройство осевое усилие в направлении подачи. За счет этого может достигаться особенно хорошая производительность фрезерования щели. Далее, сервопривод может быть выполнен таким образом, что он создает возможность поочередного движения щелерезного фрезерного устройства вверх и вниз. Возможные варианты выполнения сервопривода включают механизм с зубчатой рейкой и гидравлический механизм.
Предпочтительно щелерезная фрезерная установка по изобретению оснащена описанным выше щелерезным фрезерным устройством. С помощью такой установки и такого щелерезного фрезерного устройства может осуществляться способ, предусмотренный изобретением.
Перечень фигур чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:
фиг.1 изображает на виде спереди с частичным разрезом щелерезное фрезерное устройство и направляющую штангу,
фиг.2 изображает на виде спереди с частичным разрезом щелерезное фрезерное устройство и направляющую штангу в другом примере выполнения,
фиг.3 изображает направляющую штангу устройства по фиг.2 на виде в разрезе по линии А-А,
фиг.4 изображает на виде сбоку щелерезную фрезерную установку по изобретению,
фиг.5 изображает на виде сбоку щелерезную фрезерную установку по изобретению в другом примере выполнения,
фиг.6 изображает в частичном виде щелерезную фрезерную установку в поднятом положении щелерезного фрезерного устройства,
фиг.7 изображает в частичном виде щелерезную фрезерную установку в конечном положении щелерезного фрезерного устройства.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Фиг.1 и 2 изображают на виде спереди щелерезное фрезерное устройство 10 для возведения стены в грунте в двух различных примерах выполнения. На раме 20, которая выполнена в виде несущей плиты, установлены с возможностью вращения две фрезы 12, 12'. Фрезы 12, 12' расположены непосредственно рядом друг с другом, причем оси их вращения параллельны. На раме 20 установлена опорная площадка и привод 15, 15' для каждой фрезы 12, 12', выполненный в виде гидромотора и кинематически связанный с фрезой.
Своими дальними от фрез 12, 12' сторонами рама 20 укреплена на направляющей штанге 33. Как показано на фиг.3, направляющая штанга 33 имеет примерно круглое поперечное сечение. По бокам на направляющей штанге 33 выполнены выступы 35, которые служат для жесткого, без возможности поворота, направления направляющей штанги 33 в направляющей обойме 34. Внутри направляющей штанги 33 расположены питающие трубопроводы 40 для гидравлической жидкости. Кроме того, внутри направляющей штанги 33 и рамы 20 выполнено подающее устройство 41, выполненное в виде подающего трубопровода для жидкости. Как показано на фиг.2, подающее устройство 41, выполненное в виде подающего трубопровода, проходит насквозь через раму 20 и заканчивается между фрезами 12, 12'.
На фрезах 12, 12' выполнены расположенные на окружной периферии фрезерные зубья 13. При этом фрезерные зубья 13 расположены в расчете на вращение фрез в противоположных направлениях. Так, в примере выполнения по фиг.2 предусмотрено, что левая фреза 12 вращается по часовой стрелке, а правая фреза 12' вращается против часовой стрелки. За счет этого суспензия в средней области будет всасываться фрезами 12, 12', а разработанный грунтовый материал вместе с суспензией на наружных боковых сторонах будет транспортироваться вверх. Дополнительно на окружной периферии фрез 12, 12' расположены известные сами по себе поворотные откидные зубья 14, предназначенные для разработки грунта под опорной площадкой передаточного механизма.
На фиг.4-7 показана фрезерная установка для возведения стены в грунте в соответствии с изобретением. Фрезерная установка содержит несущий агрегат 30 или базовую машину, выполненную в виде гусеничной строительной машины. На несущем агрегате 30 установлена мачта 31, на которой в двух точках жесткого крепления укреплена направляющая обойма 34. Через обойму 34 в вертикальном направлении проходит насквозь направляющая штанга 33, на нижнем конце которой укреплено щелерезное фрезерное устройство 10. Для вертикального перемещения направляющей штанги 33 предусмотрен трособлочный механизм 37 (фиг.4) или устройство 38 перемещения (фиг.5). Питающие трубопроводы 40 для гидравлической жидкости, а также подающее устройство 41 для затвердевающей жидкости, выполненное в виде подающего трубопровода, выходят из штанги 33 на ее верхнем конце. В верхнем положении щелерезное фрезерное устройство 10 примыкает своей рамой 20 непосредственно к направляющей обойме 34 (фиг.6).
Рама 20 щелерезного фрезерного устройства 10 выполнена таким образом, что при ее заглублении (фиг.7) создается свободное пространство 6 между рамой 20 и стенкой прорезанной щели 3. Это свободное пространство 6 допускает проход разработанного грунтового материала мимо рамы 20 в заднюю область прорезанной щели 3, находящуюся над щелерезным фрезерным устройством 10.
1. Способ возведения стены в грунте, при котором с помощью привода (15, 15') приводят во вращение, по меньшей мере, две фрезы (12, 12'), расположенные на раме (20) щелерезного фрезерного устройства (10), щелерезное фрезерное устройство (10) с рамой (20), выполненной с размером поперечного сечения меньше, чем внутренние размеры поперечного сечения прорезанной щели (3), опускают в грунт посредством направляющей штанги (33) и удерживают раму (20) без контакта со стенками прорезанной щели (3) для образования свободного пространства (6), при этом разрабатывают находящийся под фрезой (12, 12') грунтовый материал и формируют прорезанную щель (3), разработанный грунтовый материал целенаправленно транспортируют посредством фрезы (12, 12') через свободное пространство (6) между рамой (20) и стенкой прорезанной щели (3) в заднюю область (4) прорезанной щели (3), прорезанную щель (3) заполняют затвердевающей жидкостью, которую вводят через раму (20), разработанный грунтовый материал в прорезанной щели (3) перемешивают с затвердевающей жидкостью, по меньшей мере, частично оставляют в прорезанной щели (3) для образования стены и частично вместе с затвердевающей жидкостью отводят из прорезанной щели при помощи отводящего устройства, предусмотренного на щелерезном фрезерном устройстве или на дневной поверхности у края прорезанной щели.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фрезы (12, 12') приводят с возможностью реверса вращения.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в ходе изготовления прорезанной щели (3) щелерезное фрезерное устройство (10), по меньшей мере, время от времени перемещают поочередно вверх и вниз.
4. Щелерезное фрезерное устройство (10) для изготовления прорезанной щели, включающее, по меньшей мере, две фрезы (12, 12') и устройство (41) для подачи жидкости в прорезанную щель, расположенные на раме (20), отличающееся тем, что на верхнем конце рамы (20) расположена направляющая штанга (33), при этом наружные размеры поперечного сечения рамы (20) выполняют меньше внутренних размеров поперечного сечения прорезанной щели (3) для исключения контакта рамы (20) со стенками прорезанной щели (3), причем на щелерезном фрезерном устройстве или на дневной поверхности у края прорезанной щели предусмотрено отводящее устройство для частичного отвода грунтового материала вместе с затвердевающей жидкостью из прорезанной щели.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что фрезы (12, 12') снабжены системами фрезерных зубьев, предназначенных для реверсивного вращательного движения.
6. Щелерезная фрезерная установка (1) для возведения стены в грунте для реализации способа по любому из пп.1-3, содержащая несущий агрегат (30) и щелерезное фрезерное устройство (10), заявленное в п.4 или 5, расположенное на несущем агрегате с возможностью вертикального перемещения.
7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что направляющая штанга (33) выполнена в виде телескопической штанги.
8. Установка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что для создания линейного направляющего устройства на несущем агрегате (30) расположена направляющая обойма (34), через которую проходит насквозь направляющая штанга (33).
9. Установка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что на несущем агрегате (30) предусмотрен привод перемещения, в частности трособлочный механизм (37), для вертикального перемещения направляющей штанги (33).
