Устройство для погружения в грунт строительных элементов типа труб

 

Сущность изобретения: устройство содержит корпус с приспособлением для стыковки со строительным элементом, генератор для выработки рабочего агента сопловой аппарат для истечения рабочего агента и приспособление для разгона устройства при его запуске. Генератор расположен в корпусе устройства Сопловой аппарат размещен на торце корпуса устройства Внутренняя полость генератора сообщена с сопловым аппаратом. Приспособление для разгона устройства при его запуске выполнено в виде трубчатого элемента для размещения в нем рабочего тела Трубчатый элемент жестко соединен с корпусом устройства Выходное сечение сопла соплового аппарата расположено во внутренней полости трубчатого элемента Продольная ось трубчатого элемента расположена на продольной оси симметрии корпуса 5 злф-лы. 2 ил.

(19) ЯЯ (11) (>) Р 7/1х

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (2 f) 5012127/33 (22) 21 11.91 (4B) 30.12.93 Бюл Na 47-48 (76) Минаев Всеволоц Иоакимович Мосесов Сергей Кимович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ В

ГРУНТ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТИПА

ТРУБ (57) Сущность изобретения: устройство содержит корпус с приспособлением дпя стыковки со строительным элементом, генератор для выработки рабочего агента, сопловой аппарат для истечения рабочего агента и приспособление для разгона устройства при его запуске, Генератор расположен в корпусе устройства Сопловой аппарат размещен на торце корпуса устройства Внутренняя полость генератора сообщена с сопловым аппаратом

Приспособление для разгона устройства при его запуске выполнено в виде трубчатого элемента для размещения в нем рабочего тела Трубчатый элемент жестко соединен с корпусом устройства Выходное сечение сопла соплового аппарата расположено во внутренней полости трубчатого элемента Продольная ось трубчатого элемента расположена на продольной оси симметрии корпуса 5 злф-лы, 2 ил.

2005132

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для погружения в грунт строительных элементов, и может быть использовано при прокладке трубопроводов под препятствиями бестраншейным методом, а также при сооружении свайных фундаментов, шпунтовых стенок и анкерных якорей.

Известно устройство для бестраншей- 10 ной прокладки трубопроводов, включающее корпус с приспособлением для стыковки с прокладываемым трубопроводом и расположенный в корпусе генератор для выработки рабочего агента. внутренняя полость 15 которого сообщена с расположенным на заднем торце корпуса сопловым аппаратом для истечения рабочего агента.

Согласно технологии работ с помо4ью,; известного устройства трубопровод погру- >О жают в грунт единой плетью, длина которой соответствует длине перехода. Для обеспе- . чения необходимой скорости входа в грунт переднего торца прокладываемого трубопровода необходимо обеспечить условия его разгона при запуске до определенной скорости, К таким условиям можно отнести увеличение длины рабочего котлована, из которого ведут прокладку трубопровода, до величины, необходимой для набора трубоп-. роводом необходимой скорости его входа в грунт. Такое увеличение длины рабочего котлована приводит к существенному увеличению объема земляных работ по отрывке 5 рабочего котлована. При этом следует отметить, что указанный путь решения задачи по разгону трубопровода до необходимой скорости не может быть осуществлен в условиях городской застройки, где размеры 4О рабочего котлована ограничены. Кроме того, поскольку набор необходимой силы тяги при работе генератора рабочего агента происходит плавно, то естественно, что такая работа генератора рабочего агента на холо- 45 стом ходу ведет к неоправданному расходу рабочего агента и, следовательно, к увеличению энергоемкости процесса погружения трубопровода в грунт.

Предлагаемое изобретение направлено БО на решение задачи по сокращению пути разгона устройства при его запуске. Сокращение пути разгона устройства при его за пуске позволит сократить длину рабочего котлована и, следовательно, обьем земля- 55 ных работ. Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет исключить работы, связанные с обустройством упорной стенки.

Исключение упорной стенки обеспечивает повышение производительности работ по погружение в грунт строительного элемента, а также снижение материалоемкости проводимых работ. Указанная задача по сокращению пути разгона устройства при его запуске обеспечивается тем, что устройство для погружения в грунт строительных элементов, преимущественно труб, включающее корпус с приспособлением для стыковки со строительным элементом, размещенный в корпусе генератор для выработки рабочего агента, внутренняя полость которого сообщена с расположенным на заднем торце корпуса сопловым аппаратом для истечения рабочего агента, снабжено приспособлением для разгона при его запуске, выполненным в виде жестко соединенного с корпусом трубчатого элемента для размещения в его внутренней полости рабочего тела, при этом выходное сечение сопла соплового аппарата расположено во внутренней полости трубчатого элемента, а продольная ось симметрии трубчатого элемента расположена по продольной оси симметрии корпуса. При этом целесообразно трубчатый элемент выполнить с равположенной на его свободном конце заглушкой для изоляции внутренней полости трубчатого элемента от окружающей среды. Указанная заглушка может быть выполнена из эластичного материала. Кроме того, предпочтительно чтобы предлагаемое устройство имело дополнительную заглушку для размещения на свободном конце строительного элемента. Дополнительная заглушка также может быть выполнена из эластичного материала. Целесообразно в качестве рабочего тела при работе устройства использовать воду.

Следует отметить, что данное изобретение обеспечивает возможность погружения в грунт строительных элементов без предварительного осушения рабочего котлована от грунтовых вод. Указанное обстоятельство позволяет повысить производительность ведения работ и сократить затраты на вспомогательные работы по поддержанию рабочего котлована сухим, Кроме того, можно отметить в качестве дополнительного технического результата, получение которого обеспечивает данное изобретение, — снижение металлоемкости устройства за счет исключения необходимости применения упорной стенки.

На фиг,1 изображено устройство для погружения в грунт строительных элементов при работе в водонасыщенных грунтах: на фиг,2 — то же. при работе в сухом рабочем котловане

20051 "2

Устройство для погружения в грунт строительных элементов содержит установленную на дне рабочего котлована 1 раму 2 с направляющими 3 для перемещения строительного элемента 4, который в данном примере выполнения представляет трубопровод. Следует отметить, что в общем случае в качестве строительного элемента может быть использована свая, анкер, элемент шпунтового ограждения или тому по-. добный элемент конструкции. В данном конкретном примере реализации заявленного изобретения прокладываемый трубопровод 4 в зависимости от длины перехода может состоять из одной ил нескольких жестко соединенных между собой секций.

Передний конец трубопровода 4 может быть либо закрыт конусным наконечником (на чертежах не показан), либо на открытом торце прокладываемого трубопровода 4 может быть размещено ножевое кольцо 5. В корпусе 6 устройства размещен генератор рабочего агента (на чертежах не показан). В качестве генератора рабочего агента может быть использован реактивный двигатель твердого топлива, например.порохоаоА или пароводяной реактивный двигатель. При этом в случае использования в качестве генератора рабочего агента реактивного двигателя твердого топлива в качестве рабочего агента используются продукты сгорания топлива, а в случае использования в качестве генератора рабочего агента пароводяного реактивного двигателя в качестве рабочего агента используется пароводяная смесь, которая образуется в камере пароводяного реактивного двигателя при изохорном нагреве воды с помощью системы подогрева (на чертежах не показана).

- Внутренняя полость генератора для выработки рабочего агента сообщена с расположенным на заднем торце корпуса 6 устройства сопловым аппаратом 7. На переднем торце корпуса 6 устройства размещено приспособление для стыковки корпуса 6 устройства с трубопроводом 4, которое может быть выполнено в виде кольцевого выступа 8, размещенного во внутренней полости трубопровода 4, или захватов (на чертежах не показаны). которые обеспечи. вают соединение корпуса 6 со строительным элементом.

Приспособление для разгона устройства при его запуске выполнено в виде жестко соединенного с корпусом 6 устройства трубчатого элемента 9 для размещения в нем рабочего тела, Выходное сечение сопла 10 соплового аппарата 7 расположено во внутренней полости трубчатого элемента 9, Про. дольная ось симметрии трубчатого элемента 9 расположена на продольной оси симметрии корпуса 6 устройства. В случае работы устройства в обводненных грунтах, т.е, при заполнении рабочего котлована 1 грунтовыми водами, целесообразно íà переднем (свободном) конце трубопровода разместить дополнительную заглушку 11, 10 которая препятствует попаданию грунтовых вод во внутреннюю полость трубопровода 4.

Следует отметить, что использование дополнцтельной заглушки 11, выполненной предпочтительно из эластичного материала, является только одним, наиболее рациональным, вариантом выполнения приспособления для исключения образования подушки из грунговых вод во внутренней

0 полости трубопровода 4 при его погружении, в грунт. При этом в случае погружения в грунт строительного элемента без внутренней полости, например сваи, указанное при- способление не потребуется, поскольку вытеснения воды осуществлять не надо.

Вместо дополнительной заглушки 11 в трубопроводе 4 могут быть выполнены радиальные отверстия (на чертежах не показаны) для выпуска грунтовых вод из

30 внутренней полости трубопровода 4 при его погружении в грунт. В случае работы устройства в сухих грунтах, т.е. без поступления грунтовых вод в рабочий котлован 1, целесо образно на заднем (свободном) конце труб35 чатого элемента 9 разместить основную заглушку 12 для изоляции внутренней полости трубчатого элемента 9 от окружающей среды. При этом для заполнения внутренней полости трубчатого элемента 9 рабочим

4О телом в нем может быть выполнено заправочное отверстие 13. На раме 2 могут быть установлены захватные приспособления 14 для фиксации трубопровода 4 относительно рамы 1 и предотвращения всплытия трубоп45 ровода 4. В качестве рабочего тела для заполнения внутренней полости трубчатого элемента 9 могут быть использованы как вода, так и любые растворы, например бентон итов ые.

Устройство для погружения в грунт строительных элементов работает следующим образом.

В предварительно отрытом рабочем котловане 1 с помощью грузоподьемного механизма (на чертежах не показан) устанавливают раму 2 и ориентируют ее по проектной оси погружения строительного элемента 4. Для выполнения укаэанной операцли по периметру рамы 2 могут быть уста2005132 новлены аутригеры (на чертежах не показаны). Затем раму 2, например, с помощью анкеров (на чертежах не показаны) закрепляют на дне рабочего котлована 1 от перемещений. С помощью грузопсдьемного 5 механизма трубопровод 4 вместе с присоединенным к ней генератором для выработки рабочего агента, который расположен в корпусе 6, устанавливают на направляющих 3 рамы 2. Трубчатый элемент 9 может быть 10 присоединен к корпусу 6 как перед спуском устройства в котлован, так и непосредственно в рабочем котловане 1. В случае производства работ в обводненных грунтах откачку грунтовых вод из котлована не производят и грунтовые воды заполняют внутреннюю полость трубчатого элемента 9. В. случае необходимости для повышения скорости перемещения трубопровода 4 в грунте перед погружением устройства в рабочий котлован на свободном конце трубопровода .

4 устанавливают дополнительную заглушку

11, которая предотвращает попадание грунтовых вод во внутреннюю полость Тру6оп- 25 ровода- 4. Поскольку внутренняя полость трубопровода 4 заполнена воздухом, то для исключения всплытия трубопровода 4 его фиксируют относительно рамы 2 с помощью захватных приспособлений 14. При этом ра-. 30 ма 2 осуществляет функцию балласта, препятствующего всплытию трубопровода 4 на поверхность;

С пульта управления (на чертежах не показан) осуществляют запуск генератора 35 для выработки рабочего агента. Рабочий агент из внутренней полости генератора через сопловой аппарат 7 поступает во внутреннюю полость трубчатого элемента 9 и начинает вытеснять рабочее тело, в данном 40 случае грунтовые воды, из внутренней полости трубчатого элемента 9. При истечении рабочего тела (грунтовых вод) из внутренней полости трубчатого элемента 9 возникает осевое усилие, создаваемое струей 45 рабочего тела, истекающего под давлением рабочего агента. которое воздействует на задний торец прокладываемого трубопровода 4 в направлении к его переднему торцу, т.е. под действием реактивного усилия 50 струи рабочего тела все устройство начнет перемещаться в грунт.

Следует отметить, что несмотря на то, что скорость истечения рабочего тела через 55 свободный(открытый) конец трубчатого элемента 9 будет меньше скорости истечения рабочего агента из сопла 10 соплового аппарата, величина тягового усилия, создаваемого рабочим телом, будет значительно больше величины тягового усилия, создаваемого при непосредственном истечении рабочего агента в окружающую среду. Это обстоятельство вызвано тем фактом, что плотность рабочего тела значительно выше плотности рабочего агента. Таким образом. во внутренней полости трубчатого элемента

9 размещена как бы бросковая масса в виде рабочего тела, выброс которой из трубчатого элемента 9 обеспечивает быстрый оазгон всего устройства до необходимой скорости.

В зависимости от типоразмера прокладываемого трубопровода 4 и физико-механических свойств грунта необходимый о ъем рабочего тела, т.е. объем внутренней полости трубчатого элемента 9, может быть определен расчетным путем. При этом в случае необходимости для увеличения объема внутренней полости трубчатого элемента 9 последний может быть состыкован с дополнительным трубчатым элементом (на чертежах не показан).

Во время истечения рабочего тела из внутренней полости трубчатого элемента 9 устройство осуществляет разгон до необходимой скорости, а после полного истечения рабочего тела движение устройства происходит за счет истечения рабочего агента из сопла 10 соплового аппарата 7, который создает осевое усилие на задний торец строительного элемента 4 в направлении его погружения в грунт. Для ограничения величины погружения трубопровода 4 в грунт либо на его заднем торце, либо на корпусе

6 устройства могут быть установлены ограничители (на чертежах не показаны), выполненные, например, в виде опорных плит, установленных с возможностью взаимодействия с передней стенкой рабочего котлована 1, flocne погружения строительного элемента 4 в грунт на необходимую величину керпус 6 устройства отсоединяют от строи; тельного элемента 4, а в случае погружения трубопровода 4 после отсоединения корпуса 6 грунт из полости проложенного трубопровода 4 удаляют любым известным способом.

В общем случае при погружении трубопровода 4 с открытым передним концом в грунт во внутренней полости трубопровода 4 находятся грунтовые воды, которые при погружении в грунт удаляются через радиальные отверстия в трубопроводе, Для того, чтобы исключить возможность повреждения трубопровода 4 радиальными отверстиями целесообразно на переднем вконце трубопровода 4 разместить дополнитель2005132 ную заглушку 11. которая будет препятствовать заполнению грунтовыми водами внутренней полости трубопровода 4. Для открытия внутренней полости трубопровода 4 для поступления в него грунта при погружении трубопровода 4 в грунт дополнительная заглушка 11 может быть выполнена с кольцевой канавкой (на чертежах не показана). обеспечивающей разрыв заглушки под действием грунтового массива. Наиболее целесообразным является выполнение дополнительной заглушки 11 из эластичного материала, который разрезается ножевым кольцом 5 при погружении трубопровода в грунт.

В случае производства работ в сухом . рабочем котловане 1, т.е. при отсутствии грунтовых вод в массиве, на свободном конце трубчатого элемента устанавливают основную заглушку 12, которая изолирует внутреннюю полость трубчатого элемента 9

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ В

ГРУНТ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ТИПА ТРУБ, включающее корпус с приспособлением для стыковки со строительным элементом, размещенный в корпусе генератор для выработки рабочего агента, внутренняя полость которого сообщена с расположенным на торце корпуса сопловым аппаратом для истечения рабочего агента, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлением для разгона при его запуске, выполненным в виде жестко соединенного с корпусом трубчатого элемента для размещения в его внутренней полости рабочего тела, при этом выходное сечение сопла соплового аппарата расположено во внутренней полости трубчатого элемента, а продольная ось симметрии трубчатого элемента расположена на продольной оси, симметрии корпуса. от окружающей среды, При данном конструктивном выполнении устройства перед запуском генератора для выработки рабо .его агента внутреннюю полость трубчатого

5 элемента 9 через заправочное отверстие 13 заполняют рабочим телом, например бентонитовым раствором, предпочтительно водой. После запуска генератора для выработки рабочего агента под действием

1О давления рабочего агента, истекающего во. внутреннюю полость трубчатого элемента 9, . заглушка 12 разрывается и освобождает выход рабочего тела иэ внутоенней полости трубчатого элемента 9. В дальнейшем работа устройства не отличается от описанной выше.

2О (56) Минаев В.Н. Машины для строительства магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1985, с.259 — 261.

2. Устройство по п.1, отличающееся ,тем, что трубчатый элемент выполнен с

:расположенной на его свободном конце

:заглушкой для изоляции внутренней поло сти.трубчатого элемента от окружающей

3О сРеды.

3. Устройство по п.2. отличающееся

I тем, что заглушка выполнена иэ эластичного материала.

4. Устройство по п.1, отличающееся

35 тем, чю оно имеет дополнительную заглушку для размещения на свободном конце строительного элемента.

5. Устройство по и 4, отличающееся тем, что дополнительная заглушка выпол40: нена иэ эластичного материала, 6. Устройство по п.1, отличающееся . .тем, что в качестве рабочего тела используется вода.

2005132

Составитель В.Минаев

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Лисина

Редактор Г.Яковлева

Заказ 3423

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород ул.Г.н;ц ина, 101