Устройство для образования уширений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАШМ З ШИРЕНИЙ, включающее цилиндрический корпус, зарядную камеру со взрывчатым веществом, распорный механизм, состояо ий из стержня, на котором установлен клиновый элемент, взаимо: действующий с клиновыми сегментами с рифленной наружной поверхностью, и герметизатор, отличающе «w е с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности работ, стержень выполнен в виде штока с верхним и нижним поршнями, зарядная камера вьшолнена в виде корпуса, подвешенного к стержню посредством гибких нитей, герметизатор выполнен в виде утяжелителя с подвеской и с цилиндрической полостью, в которой размещен верхний поршень с возможностью перемещения, а нияший поршень выполнен в виде дисков с упруго-эластичными пластинами на концах и установлен в цилиндрическом корпусе с возможностью перемещения в нем, при этом устройство снабжено дополнительными клиновыми элементами с комплектами (Л клиновых сегментов, которые подпруяшнёны посредством упругих колец . разной жесткости, увеличивающейся от нижнего комплекта клиновых сегментов 8 к верхнему. ОО ;о 00 1C to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ нннвнв

РЕСПУБЛИК

22 А ае ии

4(51) Е 21 В 7/28 Е 21 С 37 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1Т1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН н *втовснонв веиовтвввотвт (2i ) 3531172/22-03 (22) 28.12.82 (46) 15.02.85. Бюл. Ф 6 (72) Е.Г. Бобин (71) Северо-Кавказский ордена Дружбы народов горнометаллургический инсти-. тут (53) 622.235(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 861471, кл. Е 02 D P/44, 1981.

2 ..Авторское свидетельство СССР

У 981604, кл. E 21 С 37/00, 1980 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ

УШИРЕНИЙ, включающее цилиндрический корпус, зарядную камеру со взрывчатым веществом, распорный механизм, состоящий из стержня, на котором ус" тановлеи клиновый элемент, взаимо действующий с клиновыми сегментами с рифленной наружной поверхностью, и герметизатор, о т л и ч а ю щ е I е с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности работ, стержень выполнен в виде штока с верхним и нижним йоршнями, зарядная камера выполнена в виде корпуса, под" вешенного к стержню посредством гибких нитей, герметизатор выполнен в виде утяжелителя с подвеской и с цилиндрической полостью, в которой размещен верхний поршень с возможностью перемещения, а нижний поршень выполнен в виде дисков с упруго-эластичными пластинами на концах и установлен в цилиндрическом корпусе с возможностью перемещения в нем, при этом устройство снабжено дополнительныки Я клиновыми элементами с комплектами клиновых сегментов, которые подпру.— жинены посредством упругих колец разной жесткости, увеличивающейся от

Ф нижнего комплекта клиновых сегментов а к верхнему.

822 нему, 1 11 39

Изобретение относится к строитель ству свайных оснований и фундаментов .: в грунтах и может быть использовано для повышения несущей способности полых, свай путем формирования на их . участках уширений энергией камуфлет-. ного взрыва зарядов взрывчатых веществ (310 .

Известен способ образования .ушнреикй сваи взрывами основного и дополнительного зарядами ВВ. Способ осуществляет устройство с обсадной трубой с размещением у ее основания основного заряда БВ для образования ка муфпетного уширения 11 $- !5

Недостатки устройства — образова" ние уширений возможно только в нижней части скважины, большая трудоемкость и повышенная опасность, связанная с необходимостью дважды вы- 2О полнить взрывные работы на одном и том же участке скважины, а также с заведением металлической оболочки с дополнительным зарядом в каму4щет. иую полость,опасность закупорки ство- 25 ла сваи. (обсадной трубы) и камуфлируемой полости забоечной массой при бояьшом ее количестве по весу и объему, низкий КПД взрыва основного и дополнительного зарядов, опасность вы- 30 броса слабой забойки и разлета ее с образованием сильных ударных воздушных волн, отрицательно влияющих на психику людей, работающих или отдыхерщих даже иа значительном расстоя- 35 . нии от места взрывных работ, ограниченность применения способа в черте города, вблизи населенных пунктов и промплощадок других объектов.

Наиболее близким по технической 40 сущности и достигаемому результату к.предлагаемому является устройство для образования уширений, включающее цилиндрический корпус, зарядную камеру со взрывчатым веществом, распорный механизм, состоящий из стержня, на котором установлен клиновой элемент„ взаимодействующий с клиновыми сегментами с рифленой наружной поверхностью, и герметизатор (23.

56

Недостатком этого устройства является то, что оно не эффективно и небезопасно.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности работ.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для образования уширений, включающем цилиндрический корпус, зарядную камеру со взрывчатым веществом, распорный механизм, состоящий из стержня, на которс 1 уста" новлен клиновой элемент, взаимодействующий с клиновыми сегментами с рифпенной наружной поверхностью, и герметизатор, стержень выполнен в виде штока с верхним и нижним поршнями, зарядная камера выполнена в виде корпуса, подвешенного к стержню посредством гибких нитей, герметизатор выполнен в виде утяжелителя с подвеской и с цилиндрической полостью, в которой размещен верхний поршень с возможностью перемещения, а нижний поршень выполнен в виде набора дисков с упруго-эластичными пластинами на концах и установлен в цилиндрическом корпусе с возможностью переме. цения в нем, при этом устройство снабжено дополнительными клиновыми элементами с комплектами клиновых сегментов, которые подпружинены посредством упругих колец разной жесткости, увеличивающейся от нижнего комплекта клиновых сегментов к верхНа фиг. 1 показано устройство с вырезом его левой четверти и вырывом прнвой четвертч корпуса сваи, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1 (свободное состояние); на фиг. 3-7 — моменты работы устройства и формирования камуфлетных уширений на участках сваи на фиг. 8— разрез Б-Б на фиг. 3, (момент расклннивания клиновых сегментов).

Устройство состоит из стержня нижний конец которого заканчивается головкой 2 с осевым глухим каналом, в котором прн помощи элемента 3 жестко закреплен хвостовик 4 с монтажной шайбой 5. Иену торцами головки

2 и монтажной шайбой 5 расположен поршень, выполненный в виде насаженных на хвостовик дисков 6 и упругоэластичных пластин 7. К монтажной шайбе 5 снизу прикреплен предохранительный диск 8 из дерева, к которому на растяжках 9 из гибких прочных нитей подвешен корпус 10 с размещенным внутри него зарядам ВВ 1 l и инициатором взрыва, провода 12 которого выведены иэ удлиненной полости 13, например сваи, и подсоединены к магистральной линии проводов и взрывной машинки (не показано) .Ииж3 1139 няя часть сваи может быть свободной

I илн заполненной бетоном 14.

На стержне 1 коаксиально насажены с возможностью свободного перемещения вдоль осн стержня 1 двухсторонние клиновые диски 15 между которы" ми концентрично относительно стержня

1 размещен комплект клиновых сегментов 16, стянутых упругими пружинистыми кольцами 17. Рабочие клиновые по- 10 верхности клиновых сегментов 16 и клиновых дисков 15 имеют равную конусность. Наружная цилиндрическая поверхность клиновых сегментов 16 выполнена рифленноч. Диаметр окружности, описанной по всем точкам цилиндрической поверхности конических сегментов в радиальной плоскости при их максимальном приближении к внутренним стенкам удлиненной полости, 20 принят равным диаметру указанной полости. Сверху последнего комплекта клиновых сегментов 16 размещен односторонний клиновый диск 18, а на нем цилиндрическая часть днища 19, входя-25 щего в состав утяжелителя герметизатора. На днище 19 смонтирован цилиндр

2О утяжелителя с жестко закрепленным на нем элементом 21 для подвески к захватному устройству 22 на тросе 23 подъемного механизма крана или сваебойного копра (на фиг. 1 не показано) .

Устройство работает следующим образом.

Полая свая 13 погружается в грунт

35 на заданную глубину удараья копрового молота или другой известной сваебойной установкой. Заряд ВВ 11, размещенный в корпусе 10, подвешивается при помощи гибких нитей 9 к предохрани- 40 тельному диску 8, прикрепленному к поршню устройства, и опускается вместе с ним вовнутрь сваи к участку формирования уширения. При этом образуется герметичная камера, ограниченная снизу башмаком сваи или торцом колонки бетона, с боков - стенками участка сваи, а сверху — торцом всего устройства, служащим в данном случае массивной забойкой. Заряд ВВ,под50 вешенныйк забойке и размещенньщ в гарметичной камере с необходимыми воздуп ными зазорами к ее внутренней поверхности, подрывают (фиг. 3). При этом продукты детонации действуют на внут.

55 ренине поверхности герметичной камеры, одной из стенок которой является торец устройства забойки, выполненной

822 4 в виде поршня. Поскольку воздушный кольцевой зазор между зарядом ВВ и внутренними стенками цилиндрической части сваи значительно меньше зазора между зарядом ВВ и торцом поршня устройства, действие заряда ВВ передается прежде всего стенкам сваи, которые разрушаются, выгибаются наружу и образуют своеобразный "ерш", чему способствует предварительное ослабление стенок сваи (при ее изготовлении или непосредственно перед ее погружением) на заданных участках ее . продольными и поперечньичи надрезами на полосы с возможностью образования под действием взрыва лепестков "ерша", При формировании камуфлетной полости лепестки "ерша", выгибаясь, уплотняют грунт, делая стенки полости весьма устойчивыми. Качественному формированию камуфлетной полости максимального объема способствует, главным образом, длительное воздействие высокого давления продуктов детонации заряда ВВ. Достигается это благодаря тому, что заданной полости, куда помещен заряд ВВ, придана максимальная герметичность на время полного завершения взрыва. Этому способствует конструкция забойки, а именно, наличие в ией поршня, элотно пимыкающего к стенкам сваи упруго эластичными ппастинами 7, и комплектов клиновых устройств, распиракщрюхся клиновыми сегментами s стенки сваи под воздействием сжимающих продольных сил, возникающих в результате действия снизу на поршень газов взрыва, а сверху — инерцией массы верхней части забойки с утяжелителем. При этом в первую очередь распирается первый от поршня комплект клино- вых сегментов, чему способ"твует и меньшая жесткость стягивающего клиновые сегменты упругого кольца 17.

Если под действием газов взрыва первый клиновой комплект не полностью расклинивается и перемещается вверх, то в работу вступает очередной комплект и так до последнего клинового комплекта, находящегося в полости сваи, после чего в работу вступает утяжелитель. Общая масса "забойки" подбирается экспериментально в зависимости от веса взрываемого заряда. В случае необходимости масса забойки может быть уменьшена или увеличена изменением веса утяжели1139822 теля. Но во всех случаях соотношение между выталкивающей силой продуктов детонации и заряда ВВ и массой забойки принимается таким, чтобы забойка никогда самопроизвольно не выбрасывалась бы из полости сваи, а газы взрыва не прорывались бы из устья сваи в количестве .и со скоростью, вызывающих опасные ситуации даже в непосредственной близости от устья сваи.

После полного завершения взрыва и образования камуфлетной полости (фиг. 3) забойку из полости сваи извлекают,поднимая .ее тросом 23. В нижнюю часть полости подают бетон или иной скрепляющий (гидроизолирую: щий) раствор (фиг. 4) Бетон подают в количестве, достаточном для заполне- ния образованием камуфлетной полости в грунте и из расчета подъема уровня торца колонки бетона до места формирования очередного камуфлетного уширения (фиг. 4) . Затем в полость сваи вновь опускают заряд ВВ 11, размещенный в корпусе 10 и подвешенный к торцу (забойки) при помощи гибких нлтей 9 (фиг. 5); В результате заряд

ВВ вновь оказывается расположенным в центре герметичной камеры, ограни- З0 ченной снизу торцом колонки бетона, с боков — стенками сваи, а сверху— торцом забойки.

После взрывания заряда образуется очередная камуфлетная полость,приоб» 15 разовании которой происходит одновременно сильное уплотнение нижерасположенного бетона давлением взрывных газов, действующих на торец колонки бетона и понижающих уровень торца(срав 40 нить фиг. 6 и фиг. $), и еще лучшее уплотнение бетона в камуфлетном уширении и в полости сваи. .Затеи в полость сваи вновь подают порцию бетона, заполняя камуфлетную полость и часть 45

/ ствола сваи ниже и выше ее. Внутрь сваи вновь опускают "забойку" с подвешенным к ней зарядом ВВ, который подрывают для образования очередной камуфлетной полости (фиг. 7) . Так, взрывая заряд за зарядом последова->тельно в направлении: снизу вверх и заполняя бетоном образовывающиеся камуфлетные полости, создают сваю с многократными уширениями по высоте без разрыва сплошности бетона на любом участке сваи.

Очевидно,:. что по мере деформирования камуфлетных полостей, располагаемых все ближе к дневной поверхности земли, величина заряда ВВ уменьшается, если был принят предельным для камуфлета вес первого (снизу) заряда ВВ, с тем, чтобы полностью исключить возможное образование воронки взрыва.

Таким образом, преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом (принятым за базовый объект) сводятся к следующему.

Отпадает необходимость выполнять сложные работы по формированию внутри сваи герметичной камеры при помощи перегородок. Упрощается процесс заведения заряда ВВ к месту формирования уширений. Появляется возможность многократного производства уширений по высоте сваи. Исключается необходимость в потреблении любого материала для забойки, кроме предлагаемого устройства, служащего в качестве неразрушаемой н многоразового применения забойки.Повышается КПД взрыва, в связи с чем появляется воз-; можность снизить величину зарядов ВВ без уменьшения объема камуфлетной полости. Кроме того, в случае применения бетона обеспечивается качествен- . ное заполнение им всех образованных полостей,без разрыва сплошности бетона во всем стволе, что значительно уввличивает несущую способность сваи.

1139822 фиг. 2

1139822

Редактор И. Ковальчук

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

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

Заказ 244/23

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.5 Фиг. б Фиг.7 (7

/д

Составитель Л. Черепенкина

Техред О.Неце Корректор О. Билак