Способ укрепления земляного откоса и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу укрепления земляного откоса и устройству для его осуществления. Задачей изобретения является снижение трудо- и материалозатрат, сокращение сроков производства работ, а также повышение надежности укрепления и долговечночти укрепляемых откосов и земляных сооружений в целом при обеспечении возможности производства работ на откосах любой крутизны. Новым в способе является то, что после бурения скважин в них размещают инвентарные заглушенные снизу трубы, на каждую пару которых устанавливают подвижные стаканы, объединенные ригелем, имеющим пару роликов с пазами под направляющие подвижной металлической платформы, на которой размещают оборудование для укрепления. Платформу перемещают вдоль откоса, освобождая пару скважин, снимают стаканы с ригелем, извлекают трубы и по платформе перемещают их к головной ее секции, после чего формируют в скважинах стволы свай с использованием электрических разрядов и одновременно уплотнением бетонной смеси, которой заполняют скважины, и окружающего грунта, а затем монтируют ростверк, опорные плиты и производят досыпку грунта до образования откоса требуемого уклона или уклонов и параметров. Новым в устройстве является выполнение платформы подвижной, составной из соединенных гибкими связями секций, имеющих направление, а опор - в виде расположенных вдоль откоса в пробуренных скважинах труб, на оголовках каждой пары которых установлены с возможностью фиксации подвижные стаканы, соединенные ригелем, имеющим ролики с пазами под направляющие секций платформы, а оборудование для производства работ по укреплению размещено на секциях платформы. 1 с. и 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области строительства, в том числе и транспортного, дорожного и гидротехнического, и может быть использовано для укрепления откосов земляных сооружений различного назначения, в том числе откосов насыпей земляного полотна, земляных откосов для последующего строительства на них различных сооружений, откосов земляных сооружений, возводимых на слабых грунтах, в том числе и на болотах, откосов оползневых склонов.

Известен способ укрепления земляных откосов, включающий проведение выработок путем бурения с земной поверхности наклонно направленных скважин и установку в них тросовых анкеров с забойными замками, причем скважины проходят по спирали по оси плоскости скольжения, причем с глубиной проходки диаметр спирали уменьшают [1].

Наиболее близким к настоящему изобретению в части способа укрепления земляного откоса по своей сущности и достигаемому результату является способ укрепления земляного откоса, включающий бурение вдоль откоса скважин, установку в скважины армирующих элементов, заполнение скважин твердеющим материалом и формирование стволов свай [2]. Этот способ принят за прототип.

В части устройства для укрепления земляного откоса наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является принятое за прототип устройство для укрепления земляного откоса, включающее подвижную несущую металлическую платформу, установленную на опору, и оборудование для производства работ по укреплению [3].

Недостатками известного способа и известного устройства, принятых за прототип, являются большие трудо- и материалозатраты, длительные сроки производства работ, невозможность производства работ на откосах различной крутизны, а также недостаточная надежность укрепления и невысокая долговечность укрепленных конструкций.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудо- и материалозатрат, сокращение сроков производства работ, а также повышение надежности укрепления и долговечности укрепляемых откосов и земляных сооружений в целом при обеспечении возможности производства работ на откосах любой крутизны.

Эта задача в части способа решается за счет того, что в известном способе укрепления земляного откоса, включающем бурение вдоль откоса скважин, установку в скважины армирующих элементов, заполнение скважин твердеющим материалом и формирование стволов свай, после бурения скважин в них размещают инвентарные подвижные, имеющие фиксирующие приспособления стаканы, соединенные ригелем с установленными на нем парой роликов, имеющих пазы под направляющие металлической подвижной платформы, устанавливают подвижную платформу, на которой размещают оборудование для производства работ по укреплению откоса, при этом в процессе производства работ осуществляют цикличное перемещение платформы вперед на расстояние, равное расстоянию между наружными удаленными друг от друга поверхностями пары смежных скважин, причем после каждого цикла перемещения платформы снимают ригель со станками и извлекают инвентарные трубы из освободившейся пары скважин и перемещают их по платформе в головную ее часть для повторного использования, после чего в скважины устанавливают армирующие элементы, а затем опускают в каждую скважину до забоя имеющий подающую трубу электрод, который подключен к электрической импульсной установке, заполняют скважину бетонной смесью, а по подающей трубе осуществляют подачу твердеющего раствора к электроду и осуществляют электрический разряд в твердеющем растворе с одновременным уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта и формированием ствола сваи, причем по мере формирования ствола сваи электрод извлекают из скважины с периодической остановкой его на разных уровня и производством дополнительных электрических разрядов также с уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта, а после окончания формирования стволов сваи на их оголовках монтируют ростверк, опорные плиты и затем производят досыпку грунта до образования откоса требуемого уклона или уклонов и параметров.

При этом после формирования стволов свай до затвердевания бетонной смеси в их верхние части могут устанавливать стойки, причем стойки свай, расположенных в разных рядах, объединяют связями в пространственную подпорную конструкцию, а по внутреннему по отношению к оси земляного сооружения, откос которого укрепляют, ряду стоек могут выполнять ограждающую стенку, а досыпку грунта могут осуществлять за ограждающую стенку.

В части устройства задача решается за счет того, что в устройстве для укрепления земляного откоса, включающем подвижную несущую металлическую платформу, установленную на опоры, и оборудование для производства работ по укреплению, платформа по длине выполнена составной из соединенных гибкими связями секций, имеющих направляющие, а опоры - в виде расположенных вдоль откоса в пробуренных скважинах труб с закрытыми нижними торцами, на оголовках каждой пары которых размещены с возможностью фиксации подвижные стаканы, соединенные ригелем с установленными на нем парой роликов с пазами под направляющие секций платформы, причем оборудование для производства работ по укреплению размещено на секциях платформы и содержит лебедки с системой тросов для перемещения секций платформы вдоль и поперек платформы тележке буровой станок для бурения скважин, приспособлениям для приготовления бетонной смеси и водонепроницаемого раствора, электрическую импульсную установку для производства электрических разрядов в скважинах, приспособления для подачи труб на платформу, установку их в скважины, извлечения труб из скважин и перемещения их по платформе после извлечения головной ее секции, приспособление для установки на оголовках пары труб стаканов, объединенных ригелем, их удаления с оголовков труб и перемещения по платформе к головной ее секции и комплект заглушенных одного торца труб различной длины.

Указанные совокупности признаков способа и устройства для его осуществления обеспечивают получение технического результата, состоящего в том, что обеспечивается возможность качественного закрепления земляного откоса с упрочнением его связями и одновременным уплотнением окружающего сваи грунта откоса вне зависимости от крутизны самого откоса, обеспечивается возможность изменения параметров земляного откоса: уклона, высоты, ширины земляного полотна, откос которого укрепляют, при этом обеспечивается ускорение производства работ при одновременном исключении потерь оборудования за счет многократного его использования, а также экономия дефицитных труб и других металлоконструкций.

На фиг. 1 изображена платформа с размещением на ней оборудованием для укрепления земляного откоса, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - разрез на А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - фрагмент земляного откоса с подпорной конструкцией и ограждающей стенкой; на фиг. 5 - подвижные стаканы, объединенные ригелем в аксанометрии; на фиг. 6 - скважина с погруженным в нее электродом и подающей трубой, продольный разрез.

Устройство для закрепления земляного откоса 1 включает подвижную несущую металлическую платформу 2, выполненную составной из секций 3, соединенных гибкими связями 4 и имеющих направляющие 5. Опорами для секций 3 платформы 2 служат установленные в пробуренных вдоль откоса рядами скважинных 6 трубы 7, имеющие заглушенный нижний торец 8. На оголовках 9 каждой пары смежных труб 7 размещены подвижные стаканы 10, соединенные между собой ригелем 11, на котором установлены пара роликов 12, имеющих пазы 13 под направление 5. Оборудование для производства работ по укреплению откосов 1 размещено на секциях платформы 2 и содержит лебедки 14 с системой тросов для перемещения секций 3 вдоль откоса 1, буровой станок 15, установленный на тележке 16, подвижной вдоль и поперек платформы 2, приспособление 17 для приготовления бетонной смеси и водоцементного раствора, содержащее резервуар 18 с водой, контейнеры 19 с цементом, контейнеры 20 с песком, растворомешалку 21, емкость 22 для промывки шлангов, компрессор 23, электрическую импульсную установку 24, приспособления 25, например кран, для подачи труб 7 на платформу, установку их в скважины, извлечение из скважин и перемещения вдоль платформы, приспособление 26 для установки стаканов 10, соединенных ригелем 11 труб 7, их удаления и перемещения вдоль платформы, и комплект заглушенных с одного торца труб 7 различной длины.

Способ укрепления земляного откоса 1 с помощью описанного устройства осуществляют следующим образом.

В начале вдоль откоса 1 бурят скважины 6, в которых устанавливают металлические трубы 7 с заглушенными нижними торцами 8. На оголовках 9 каждой пары смежных труб 7 устанавливают подвижные стаканы 10, соединенные ригелем 11. Подвижность стаканов 10 обеспечивает возможность регулирования горизонтальности положения вышележащих конструкций и после окончания регулирования положения стаканов фиксируют фиксирующими приспособлениями 27, в качестве которых могут быть использованы зажимные струбцины или зажимы любой известной конструкции. После установки стаканов с ригелем 11, на котором укреплены имеющие пазы 13 ролики 12, в пазы 13 устанавливают направляющими 5 секций 3 платформы 2. Направляющие 5 обеспечивают платформы вдоль откоса на заданное расстояние, соответствующее расстояние между наружными удаленными друг от друга поверхностями пары смежных скважин. Перемещение платформы обеспечивается при приложении горизонтального усилия посредством лебедок 14 с системой тросов. После очередного цикла перемещения платформы с оголовков труб, расположенных в освободившейся паре скважин, снимают стакан 10 с ригелем 11 и извлекают из этих скважин трубы 7, и осуществляют их перемещение вдоль платформы к головной ее секции 3 для последующего использования, в скважины устанавливают армирующие элементы 28 и имеющие подающие трубы 29 электроды 30, соединенные с электрической импульсной установкой 24. Электроды опускают до забоя скважин, которые заполняют бетонной смесью с заданным составом, после чего производят подачу по подающей трубе 29 водоцементного раствора к электроду и производят электрический разряд с одновременным уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта, после чего электрод извлекают, причем по мере извлечения электрода его останавливают на разных уровнях и производят дополнительные разряды также с уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта, в результате чего формируются стволы 31 свай повышенной несущей способности на действие горизонтальной нагрузки при одновременном повышении коэффициента сцепления и угла внутреннего трения грунта тела земляного откоса, что способствует повышению устойчивости откоса. После извлечения электрода и набора бетоном стволов 31 свай требуемой прочности на оголовки 32 свай устанавливают бетонный, железобетонный или металлический ростверк 33, опорные плиты 34 и затем производят досыпку грунта 35 до образования откоса требуемого уклона или уклонов и параметров. При этом при формировании стволов 31 свай до затвердевания бетонной смеси в их верхние части могут устанавливать стойки 36, причем стойки 36 свай, расположенных в разных рядах, объединяют связями 37 в пространственную подпорную конструкцию, а по внутреннему по отношению к оси 38 земляного сооружения 39, откос 1 которого укрепляют, ряду стоек 36 могут выполнять ограждающую стенку 40, а досыпку грунта 37 осуществляют за ограждающую стенку 40.

Выполнение платформы из соединенных гибкими связями секций позволяет обеспечить перемещение платформы вдоль откоса при его отклонениях от прямой линии, а наличие в комплекте труб разной длины позволяет использовать их для скважин разной глубины, обусловленных различной крутизной откоса и необходимостью сохранения горизонтального положения платформы. При этом возможность перемещения платформы и выполнение ее из секций позволяет выполнять работы не только при соединении всех секций в платформу, но и раздельно выполнять работы по бурению скважин и установке труб (головная секция) и формирование стволов свай (хвостовая секция платформы).

Формула изобретения

1. Способ укрепления земляного откоса, включающий бурение вдоль откоса скважин, установку в скважины армирующих элементов, заполнение скважин твердеющим материалом и формирование стволов свай, отличающийся тем, что после бурения скважин в них размещают инвентарные заглушенные снизу трубы, на оголовки каждой пары которых устанавливают инвентарные подвижные имеющие фиксирующие приспособления стаканы, соединенные ригелем с установленными на нем парой роликов, имеющих пазы под направляющие металлической подвижной платформы, устанавливают подвижную платформу, на которой размещают оборудование для производства работ по укреплению откоса, при этом в процессе производства работ осуществлюят цикличное перемещение платформы вперед на расстояние, равное расстояние между наружными удаленными друг от друга поверхностями пары смежных скважин, причем после каждого цикла перемещения платформы снимают ригель со стаканами и извлекают инвентарные трубы из освободившейся пары скважин и перемещают их по платформе в головную ее часть для повторного использования, после чего в скважины устанавливают армирующие элементы, а затем опускают в каждую скважину до забоя имеющий подающую трубу электрод, который подключают к электрической импульсной установке, заполняют скважину бетонной смесью и осуществляют электрический разряд в бетонной смеси с одновременным уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта и формированием ствола сваи, причем по мере формирования ствола сваи электрод извлекают из скважины с периодической остановкой его на разных уровнях и производством дополнительных электрических разрядов также с уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта, а после окончания формирования стволов свай на их оголовках монтируют ростверк, опорные плиты и затем производят досыпку грунта до образования откоса требуемого уклона или уклонов и параметров.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после формирования стволов свай до затвердевания бетонной смеси в их верхних частях устанавливают стойки, причем стойки свай, расположенные в разных рядах, объединяют связями в пространственную подпорную конструкцию, а по внутреннему по отношению к оси земляного сооружения, откос которого укрепляют, ряду стоек выполняют ограждающую стенку, а досыпку грунта осуществляют за ограждающую стенку.

3. Устройство для укрепления земляного откоса, включающее подвижную несущую металлическую платформу, установленную на опоры, и оборудование для производства работ по укреплению, отличающееся тем, что платформа по длине выполнена составной из соединенных гибкими связями секций, имеющих направляющие, а опоры - в виде расположенных вдоль откоса в пробуренных скважинах труб с закрытыми нижними торцами, на оголовках каждой пары которых размещены с возможностью фиксации подвижные стаканы, соединенные ригелем с установленными на нем парой роликов с пазами под направляющие секций платформы, причем оборудование для производства работ по укреплению размещено на секциях платформы и содержит лебедки с системой тросов для перемещения секций платформы вдоль откоса, размещенный на подвижной вдоль и поперек платформы тележке буровой станок для бурения скважин, приспособления для приготовления бетонной смеси, электрическую импульсную установку для производства электрических разрядов в скважинах, приспособление для подачи труб на платформу, установки их в скважины, извлечение труб из скважин и перемещения после извлечения по платформе к головной ее секции, приспособление для установки на оголовках пары труб стаканов, объединенных ригелем, их удаления с оголовков труб и перемещения к головной секции платформы и комплект заглушенных с одного торца труб различной длины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6