Способ глубинного виброуплотнения грунтов и устройство для его осуществления
Изобретение относится к строительству , в частности к глубинному виброуплотнению крупных массивов нанипных грунтов. Изобретение направлено на повышение эффективности уплотнения грунта Достигается это путем погружения в грунт вибрированием на заданную глубину уплотняющего устройства в виде трубы с ярусами пластинчатых о J со 1
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (c1) 5 Е 07 Р 3/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
-фу.
ГОсудАРстВеннь1Й номитет
ПО ИЗОЕРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21 ) 471? 334/33 (22) 29„06„89 (46) 23.,01.92„ Бюл, " 3 (71) Тюменский инженерно-строе тельный институт (72) В.С. Конкин, С„Я. Кушнир, С.В. Нарбутик и И.В.,Яудлер (53) 624.130.24 002.b(ОЕАР,й! (56) Лвтгрское сви, ;етельство СгСР
М 11)R7?4, кл Е 04 (; 21/03, 19Р4. йвторско е свидетельгтво С С.С"Р
Г 126803, кл. E О? П 3/12,1960„
„„ЯО„„1707137 А ) 2 (54) СПОСОБ ГЛУБИННОГО ВИБРОУПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ И УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ЕГО
ОСУ11(ЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к строительству, в частности к глубинному виброуплотнению крупных массивов нанывных грунтов. Изобретение направлено на повышение зффективности уплотнения груч.а„ 11остигается это путем по ружения в грунт вибрированием на заданную глубин,плотняю цего устройства в виде трубы с ярусами гласти атых
17ОУ137
)) е, >i с,,) с к< с
< тност1 (>.< — коэффи
$ 1) — плотiio
h — вь>сота
1 ;-==0, 01 >-О, Г) >
eм;.й с (/с.м- с .",,10В., эфющее
30 зел 1)
-(-: на г„5;
«ения
ОГ)рссэлементов, воздеиствия на грунт передаваемыми Oт уГ)потняющего устройства виб!)ационными колебания1ли при неподвижном >я посг;едующем подъеме и опускании 1>рис
;)> р !т<4 4=< к()(: . .: Op> ни» см/ с, <-,- Д а Н3).f Р< >4H< с-r:;r >4,.с>с r- 1):3 с)
>(г>-Ф)фицие>4Т Пуд< (A!! ); j)»1) " ПГ!,)rI!, . 1>: .,".,;,!! а (.J!()1 с Ч1,>,, : ) — i4()эФФ>(>,1IPII! 0f) 1 C Т Il ". сс .!IO<><
: ...:,I0Iièþ I ;.óï! II!x массигов намывных (>;) <т.,„- -)Г;с), <;. !«; — )овыг>ение ф:: КТ>; <<НО . У-,!.().r >4P НИ Я I ÐÓI I Tà.
Па < "и! 1 и зоос)с .ж< )40 yril Iс ) r Hsl у< с > (! <с > 1(<)I )III><11 141>Д ><а (ли!
",р<.. З И -)3;С-) r )HI, 1; ><а ФИ<
9 с ) Фис >- 3 Фи(5 фиг 3 „на i)иr ) - вид В на Фи
;!)Иг 7 — вид Г на Фиг„ 4.
Сп.)"о! глуб)инного виброуплот
ГРУНТ О>т .)<.У(>!" С <àÃËÞÒ СЛЕДУЮЩ>(1<
:10) с! .>
В I Г) ун. !I. 3 )д> II-Iy I() гл))(>и<>у и< ;—
Гру> ю) Г>ри ><епрерывной работе 3!46Рс)-С>С)а УПЛО (НЯЮЩЕЕ УСтРОйетВО В ВИДЕ f руб: с <труса <и < л ">стинчат (лх элсченТ. &, Кс)1<)ПЫ< <трИ Э ГОМ УC1 анаВЛИВс)ЮТ
8 Г)0:l сл(еil,е )411нима Г<ь!40ГО с<)
Гс < )AI4CTI--) ясла с ИНЧ;-. ГЬ> .. -ЭЛЕ< ЕН.тн IPI>ЗОДЯ Т 13 f 0>>H g0 >4Г а)! ЬН<сс IIOJI r.,r> >
"0 у< та>4,;ег!иааю«30p у; л01< (с к >; и-4!i><у. Угол с,:>паеделпют по,<.b.,y,ë.
Л
<.)7, )
1) (. !b 131
)
>-ДЕ )с, „- КРИТ>;. К )Е У -,r, 0: «!! см <.-, Г - 1:. rl В < ; РЕНН(ГО 1 P" НА;,, ределяемый эксперимс нтально, с /смз. г.
Yi)JI0 3 я>>бра!ором 1,, заруба 3 снабжена расположенной в ><ей вертикально перемещаемой поворотной штангой с ярусно закрепленными на последней кронштейнами, Каждый п)>астинчатый элемент 4 снабжен хвостовиком и Фланцем с Фигурным пазом, I(o>I)актирующими с coOTB< òcòвующими кронштейнами штанги, Соединение к, ждстго пла; тинчатогс элемента 4 труJ)n>I 3 13! >стог!>4ено в виде пространствен40f.0 )<а<. нир(! 3 с, п„ф-лы, 7 ил. циент Пуассона; ст ь воды, г I сл(; слоя 1 рунта, м; коэффициент, определяк- При таком IIOJIO)I >!а прое1THO от((етке, пос.лн i гo )pl1 чепр рывно!" р )ботp. вибр;.Тора упл<)тняющее устройство поднимают на определенную выспт« с од>4овремснным уменьшечием у(ла <)<, и п(хвторно ofiyск:iри ,".Осто141<ном зна <внии угла В ., При э <01-! ..плотняющее устройство с)пуска>зт дp с)тметки, пр свышающе>! проект > > > н» вели <ину, пример»0 р,)вную 1)олов.не Il :0 i>"",r").-. > ОРЕ>, УГ<ЛЭТНЯЮ(<<с . О УСТРОЙСТВа 1 а (>; рад<-ленную а!>(:Оту с одновременным уменьше >и()14 у пз наклона плоскосTll горизо! т льн>lx г>с:ментов к горизонту и поттто!>и«". :ч<=;:,1 дное опускание ПРИ >, И. МЕ> НЭМ .-.,1-.(<ЕНИИ УГЛа С . УСтр>йС<ВО,) Л Гi <)HHHOI ВИбрОплотнения i )!. < .в пючает вибратор !, сэприм-".р аи-:>с)п; ружатель типа В-40!A с прис .г!!.;-нным к неМу уплот><яю(34 .>м ус<рсйс 3„. Устройство 2 сос(онт из пол-: вертикального элем(нтэ 3, (3.,<, огне.<н >го, например,, з тру(ы <><<редег>ен>4ого диаметра и >1< .
1707137 Каждый из элементов 4 прикреплен к элементу 3 с помощью сферического шарнира, состоящего из сферического элемента 5, заключенного в составную обойму Ь, Последняя может быть выполнена иэ двух частей 7 и 8, каждая из которых имеет сферическое углублснис 9 и вертикальный паз 10. Наружная ЧаСтЬ 7 ОбОйМЫ 6 жЕСтКО СОЕди1= На С накладкой 11, которая в свою очередь соединена с трубо< 3. К каждому из сферических элементов 5 жестко прикреплены два хвостовика - наружный 12 и внутренний 13, К наружному хвостовику 12 прикреплен пластинчатый элемент 4, а к внутреннему хвостовику 13 — фланец 111 При этом фланец 14 и элемент 4 соединены с хвостовиками 13 и с хвостовиком 12 посредством разъемного соединения (например, резьбового). сланец 14 выполнен с фигурным пазом 15. Противоположная пазу 15 поверхность <11ланца 14 имеет лекальное образование. B полости вертикаль в gg ного элемента 3 смонтирована штанга 16 с жестко прикрепленными к ней ярусами кронштейнами 17, на конце <ажрогп из которых закреплен сферический элемент 18, который s рабочем положении введен в фигурный паэ 15 фл.-.нца 14. На верхн<.м конце штанги 16 закреплен хвостовик 19, поперечное сечение которого имеет, например, форму квадрата. Хвостовик 19 с одной стороны 3, имеет выемку 20, в 1<оторой смонтирсвана зубчатая рейк 1 21. Для обес<г<ечения возмо1«н<,сти поворота штанги 16 относительно собстгенной оси и поступательного перемещения ее вдогь своей „оси, уплотняющее приспособление 2 снабжено неKRH,<ямом и ворота < м< ханиэмом поступательного псремещения. Иеханизм поворота может быть выпслнен, например, в виде установленного в трубе 3 с помощью втулки 22 вала ?3 с конической шестерней 24 и шкивом 25. шестерня 24 введена в зацепление с конической шестерней 26, которая закреплена на нижнем конце вала 27 S0 и смонтированная в крышке 28 трубы 3, при этом крышка ?8 прикреплена к трубе 3 на болтах через жестко связанный с трубой 3 фланец 29. На валу 27 закреплена также цилиндрическая шестерS5 ня 30, которая введена в зацепление с цилиндрической зубчатой шестерней 31, установленной на хвостовике 19 штанги 16. 111естерня 31 снабжена объемным упорным сектором 32. Вращение вала ?3 осуществляется посредством намотанных на шкив 25 навстречу один к другому тросов 33„ Механизм осевого перемещения штанги 16 может быть выполнен в виде смонтированного на упорном секторе 32 вала 34 со шкивом 35 и цилиндрической шестерней 36, которая введена в зацепление с зубчатой рейкой 21, Вращение вала 34 может быть осуществлено, например, с помоцью двух тросов 37, намотанных навстречу друг другу на шкив 35.,Лля исключения напредусмотренного перемещения штанги 16 механизм перемещения снабжен фиксатором, который может быть вьполнен, например, в виде закрепленного на крышке 28 подпружиненного фиксатора (пальца) 38, конец ко орпгп введен в одно из отверстий (не показано) в шкиве 37. Палец 38 снабжен тягой 39. Крышка 28 имеет на наружной плоскости паз 40 типа ласточкин хвост с у«ирениями 41 по концам. В пазу 40 р,1змещен жестко связанный с. сектором 32 ползун 4?, жестко связаннь<й с сектором 32. Устройство для глубинного виброуплотнс ния работает следующим образом„ пля приведения устройства в рабочее состояние к трубе 3 прикрепляют элементь1 4 <ля этого вначал.. в обоймь б вводят сфери,еские элементы 5 с <1РИК;.Е<1Гl<.Н1 ЫИИ К НИМ;.BO< <
12 1 13. Затем в хвостоаикам 12 и 13 г<р<.1<р<=. ляк<< элемен-ты 4 и фланцы 14 со.этве1ств HHQ пос. е чего они npuvp.пляются к трубе 3„ Все пластинчаты". элементы 4 устанавливают под один,11 <.В,МИ УгЛаМИ КаК ОтНОСИтЕЛЬНО ОСИ верт«калько. о элемента 3, так и относительно собственной продольной оси. В полость трубы 3 вводят штангу 16 с прикрепленными к ней кронштейнами 17, при этом кронштейны 17 должны занимать положене, показанное на фиг. 2 пун1<тиром, что обеспечит свободное геремещение штанги 16 в требуемое положение, Крышку 28 размещают на трубе 3 так, чтобы шестерни ?6 и 24 вошли в зацепление, после чего крышку 28 с помощью болтов (шпилек) жестко прикрепляют к фланцу 29, Для приведения в действие механизма вертикального перемещения с помощью троса 39 выводят фиксатор 33 из отверстия (не показано) в шкиве 35, после чегo с по1707137 мощью тросов 37 приводят во вращение вал 34 и связанную с ним шестерню 36, посредством чего обеспечивают перемещение штанги 16 относительно трубы 3 до тех пор, пока кронштейны 17 не будут установлены напротив пазов 15 фланцев 14„ С помощью тросов 33 приводят во вращение вал 23, связанную 10 с ним коническую шестерню ?4 и закрепленную с ней на общем валу 27 цилиндрическую шестерню 30. От шестерни 30 вращение передается на шестерню 31, благодаря чему осуществляется поворот штанги 16 относительно ее продольной оси. Одновременно с поворотом штанги 1á вращается и смонтированный на крыше 28 сектор 32, а также закрепленный на секторе механизм вертикального смещения штанги 16. При этом ползун 42, «естко связанный с сектором 32, перемещается по круговому пазу 40, нто исключает возможность переноса и закзинивания сектора 32. Благодаря враще-25 нию штанги 16 сферические элементы 13, перемещаясь по фигурным пазам 15 фланцев 14, вовлекают фланцы 14 во вращение относительно оси, проходящей через центр сферического элемента В результате лластинчатые элементы 4 устанавливаются под требуемым утлом к горизонту. После этого посредством механизма вертикального перемещения штангу 16 35 смецают вниз, при этом кронштейны 17 своими сферическими элементами 18, воздействуя на фланцы 14, смещают и: вниз, поворачивая тем самым пластинчатые элементы 4 относительно центр.-.n сферических элементов 5, вследствие чего элементы 4 расположены в требуемом вертикальном положении под заданным углом к оси трубы 3. После этого включают в работу вибратор 1 и осуще- 4с, ствляют эаглубление устройства на проектную глубину.После достижения проектной отметки с помощью механизма вертикального перемещения штангу 16 вместе с кронштейнами 17 и введенными с ними в зацепление фланцами 14 перемещают вверх, в результате чего пластинчатые элементы разворачиваются до горизонтального положения. С помощью механиз ма поворота ппастинчатые элементы 4 5з разворачиваются в положение, при котором их плоскость будет наклонена к горизонту под требуемым углом h Величина этого угла может мемятьгя при непрерывной работе вибратора, может быть изменен также и угол между осью пластинчатого элемента 4 и осью трубы 3, Предлагаемым способом производят глубинное виброуплотнение массива грунта, сложенного мелким намывным грунтом в рыхлом водонасыщенном состоянии с плотностью P = 1,2 г/смз„ Глубина слоя уплотняемого грунта 4,0 м. Виброуплотнение производят уплотняющим устройством, выполненным из трубы Р 159 мм, длиной 5,0 м, снабженной 24 пластинчатыми элементами с шагом 0,5 м„,т1лина каждого иэ пластинчатых элементов 0,45 м, ширина. 0,15 м. Лаглубление уплотняющего устройства до проектной глубины производят при угле наклона плоскости пластинчатых элементов к вертикали, равном нулю, и угле наклона их продольных осей к вертикали, равном 22 После заглубления пластинчатые элементы разворачивают до горизонтального положения (при работе вибратора), их плоскости устанавливают под углом, гО равным 45, При данном положении производят вибрирование в течение 5 мин, а затем при непрерывной работе вибратора уплотняющее устройство поднимают на высоту h = 0,5 м с одновременнь,м уменьшением угла наклона плоскостей пгастиннатых элементов до величины ь. = 42 „ 1алее производят упо лотнение грунта с одновременным опусканием уплотняющего устройства на глубину около 0,25 м. После вибрирования 3 мин вновь поднимают уплотняющее устройство на высоту около 0,5 м с одновременным уменьшением на 2 угла 0С,. лалее процесс повторяют, т.е„ производят подьем и уменьшение угла 9 и повторное опускание уплотняющего устройства на глубину, примерно Равную половине высоты очередного подъема при постоянном значении угла 1Х .. Процесс уплотнения заканчивают на глубине 0,5 и и при значении угла наклона плоскостей пластинчатых элемена тов ф = 28, Плотность грунта, полученная после уплотнения,составляет 2,3 г/см, что превышает плотность грунта в исходном состоянии почти в 2 раза. формула изобретения 1. Способ глубинного виброуплотнения грунтов, включающий погружение 1707137 10 в грунт вибрированием на заданную глубину уплотняющего устройства в виде трубы с ярусами пластинчатых элементов, воздействие на грунт передаваемыми от уплотняющего устройства— вибрационными колебаниями при неподвижном и последующем подъеме и опускании устройства, о т л и ч а ю щ и йс,я тем, что, с целью повышения 10 эффективности уплотнения грунта, в процессе воздействия вибрационных колебаний осуществляют изменение угла наклона пластинчатых элементов в вертикальной плоскости и их плоскостей в горизонтальной, при этом угол наклона плоскости каждого элемента определяют по зависимости кр Д р, (1+ $b h) 20 где „ — критическое ускорение,см/м ; (- угол внутреннего трения, град; 1 - коэффициент Пуассона; с А-А db — плотность воды, г/смз; h — высота слоя грунта, м; К=0,015-0,03 - коэффициент, определяемый экспериментально, с /см ° г. 2. Устройство для глубинного виброуплотнения грунтов, включающее трубу с присоединенными к ней ярусами пластинчатых элементов вдоль нее и установленный на трубе вибратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения грунта, труба снабжена расположенной в ней вертикально перемещаемой поворотной штангой с ярусно закрепленными на последней кронштейнами, а каждый пластинчатый элемент - хвостовиком и фланцем с фигурным пазом, контактирующими с соответствующими кронштейнами штанги, при этом соединение каждого пластинчатого элемента с трубой выполнено в виде пространственного шарнира. 1707137 57 Ю2 1707137 1707137 Рад/ Составитель A. Зуенко Редактор А. Мотыль Техред,1.С ;,-,„..., Корректор П." илипенко Заказ ЯтФ Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного коиитетэ по изо5ретеиияи и открь тиян при ГКНТ СССР 113935, Иосквэ, Ж-35, Рэуяскэя нэб., д. 4/5 Производственно-издательский кс» ринат "!1этенг, .Ужгор..д, ул.Гагарина, 101
