Способ погружения шпунта с заглублением в плотный водоупорный грунт


 


Владельцы патента RU 2535860:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (RU)

Изобретение может быть использовано при погружении шпунта в слои плотных водоупорных грунтов. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости и водонепроницаемости ограждений котлованов различного назначения. Согласно способу погружения шпунта с заглублением в плотный водоупорный грунт посредством вибротехнических средств погружение шпунта ведут последовательно в двухстадийном режиме: в пределах верхней толщи слабых грунтов шпунт погружают в режиме гармонических колебаний с частотой 1000-2500 колебаний в минуту и амплитудой 10-20 мм, а при достижении шпунтом слоя плотного водоупорного грунта режим работы вибротехнического средства переводят на низкочастотный виброударный режим с частотой не менее 420 колебаний в минуту при высоте подскока ударной массы 20-40 мм и выдерживают отношение этой массы вибротехнического средства к его вынуждающей силе равным 0,4. 1 ил.

 

Способ относится к области строительства, изобретение может быть использовано при погружении шпунта в слои плотных водоупорных грунтов для обеспечения устойчивости и водонепроницаемости ограждений котлованов различного назначения.

Известен способ погружения шпунта с помощью вибротехнических средств в режиме гармонических колебаний с частотой 1000-2500 кол/мин и амплитудой 10-20 мм [Верстов В.В. Результаты исследований по контролю и снижению уровня динамического воздействия на окружающие сооружения при вибрационном погружении шпунта // Вестник отделения строительных наук РААСН. Выпуск 14. Т.2. - М.: Иваново, 2010 - С.22-26].

Недостатками указанного способа являются его технологические ограничения при погружении шпунта в слои плотного водоупорного грунта. При таком одностадийном режиме работы вибротехническое средство не эффективно преодолевает силы лобового сопротивления плотного водоупорного грунта, в который погружают шпунт на проектную глубины. Такое «недопогружение» шпунта может привести к потере устойчивости и отсутствию водонепроницаемости шпунтового ограждения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ погружения шпунта с помощью работы вибротехнических средств в режиме низкочастотного виброударного режима с частотой не менее 420 кол/мин при высоте подскока ударной массы 20-40 мм [Верстов В.В., Цейтлин М.Г., Байтингер Я.К., Ольшевский Г.Ф. Экспериментальное сравнение эффективности различных сваебойных средств при забивке шпунта в тяжелые грунты // Сборник научных трудов ВНИИГС. - Л., 1984. - С.13-17].

Однако рассмотренный способ, принятый нами за прототип имеет следующие недостатки: при погружении шпунта в одностадийном низкочастотном виброударном режиме в верхней толще слабых грунтов распространяются динамические воздействия, которые отрицательно влияют на конструкции зданий и сооружений, прилегающих к строительной площадке. Такие воздействия вызывают деформации конструкций существующих зданий, приводящих к аварийным ситуациям, требующим полной остановки работ и смене технологии производства работ.

Задачей на решение, которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности и водонепроницаемости ограждения котлованов за счет гарантированного погружения шпунта на проектную глубину вибротехническими средствами с заглублением в плотный водоупорный грунт за счет регулируемого двухстадийного режима работы этих средств.

Способ погружения шпунта с заглублением в плотный водоупорный грунт посредством вибротехнических средств. При этом погружение шпунта ведут последовательно в двухстадийном режиме: в пределах верхней толщи слабых грунтов шпунт погружают в режиме гармонических колебаний с частотой 1000-2500 кол/мин и амплитудой 10-20 мм, обеспечивающих максимальную скорость погружения и минимальные динамические воздействия на окружающий массив грунта, а при достижении шпунтом слоя плотного водоупорного грунта режим работы вибротехнического средства переводят на низкочастотный виброударный режим с частотой не менее 420 кол/мин при высоте подскока ударной массы 20-40 мм и выдерживают отношение этой массы вибротехнического средства к его вынуждающей силе равным 0,4. Указанные действия на последнем этапе заглубления шпунта в плотный грунт вызывают усталостное разрушение последнего и обеспечивают таким образом снижение сил лобовое сопротивления плотного грунта заглублению в него шпунта.

Эффективность предлагаемого способа подтверждена авторами на основании статистической обработки экспериментальных данных, полученных в производственных условиях на реальных объектах строительства. В ходе экспериментов исследованы зависимости изменения глубины и времени погружения шпунта от изменения частоты колебаний и амплитуды вибротехнических средств, их массы, частоты и высоты подскока ударных частей. Так, авторами установлено, что для максимального заглубления шпунта в плотный водоупорный грунт применяют низкочастотный виброударный режим с частотой не менее 420 кол/мин при высоте подскока ударной массы 20-40 мм и выдерживают отношение этой массы вибротехнического средства к его вынуждающей силе равным 0,4.

Таким действием обеспечивают снижение сопротивления плотного грунта внедрению, вызывают усталостное нагружение породы под торцом шпунта, тем самым разрушают монолитную массу и уменьшают лобовое сопротивление.

На основании анализа экспериментальных результатов авторами установлена следующая математическая зависимость определяющая характер погружения шпунта в пределах залегания слоев плотного грунта:

H=a·(1-eb-Езаб)

где а=7,60-7,90; b=0,003-0,004 - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа шпунта и характеристик плотного, водоупорного грунта;

H, м - глубина погружения шпунта;

Езаб, кДж - суммарная энергия удара, передаваемая на торец шпунта в минуту.

Способ погружения шпунта поясняется чертежом, где на фиг.1 представлены графические зависимости, определяющие изменение технологических параметров по глубине погружения шпунта;

на фиг.1a представлена технологическая схема погружения шпунта в виброударном режиме свободным беспружинным вибромолотом в геологическом разрезе, характеризующемся залеганием слоев плотных грунтов;

на фиг.1б представлен график изменения частоты ударов-колебаний по глубине погружения шпунта.

Способ реализуется следующим образом.

Погружение шпунта 1 производят вибротехническим средством 2. Которое может работать в режиме гармонических колебаний при жестком креплении с верхним торцом шпунта или в виброударном режиме при свободном опирании днища вибротехнического средства на этот торец. В пределах верхней толщи слабых грунтов 3 шпунт погружают в режиме гармонических колебаний с частотой 1000-2500 кол/мин и амплитудой 10-20 мм, обеспечивающих максимальную скорость погружения и минимальные динамические воздействия на окружающий массив грунта.

При достижении шпунтом слоя плотного водоупорного грунта 4 режим работы вибротехнического средства 1 переводят на низкочастотный виброударный режим с частотой не менее 420 кол/мин, при высоте подскока ударной массы 20-40 мм и выдерживают отношение этой массы вибротехнического средства к его вынуждающей силе равным 0,4.

В результате этих действий вызывают усталостное разрушение плотного водоупорного грунта и обеспечивают таким образом снижение сил лобового сопротивления плотного грунта заглублению в него шпунта.

Сочетание в предлагаемом способе двух последовательно сменяющих друг друга режимов работы вибротехнического средства (гармонических колебаний с высокой частотой и виброударного режима с низкой частотой ударов) позволяет получить существенный технико-экономический эффект за счет обеспечения эффективной работы на различных этапах погружения шпунта в разнородных грунтах.

Способ погружения шпунта с заглублением в плотный водоупорный грунт посредством вибротехнических средств, отличающийся тем, что погружение шпунта ведут последовательно в двухстадийном режиме: в пределах верхней толщи слабых грунтов шпунт погружают в режиме гармонических колебаний с частотой 1000-2500 колебаний в минуту (кол/мин) и амплитудой 10-20 мм, обеспечивающих максимальную скорость погружения и минимальные динамические воздействия на окружающий массив грунта, а при достижении шпунтом слоя плотного водоупорного грунта режим работы вибротехнического средства переводят на низкочастотный виброударный режим с частотой не менее 420 кол/мин при высоте подскока ударной массы 20-40 мм и выдерживают отношение этой массы вибротехнического средства к его вынуждающей силе равным 0,4, указанные действия на последнем этапе заглубления шпунта в плотный грунт вызывают усталостное разрушение последнего и обеспечивают таким образом снижение сил лобового сопротивления плотного грунта заглублению в него шпунта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительному мультивибрационному оборудованию для погружения в грунт свай, свай-оболочек, шпунтов и их извлечения из него. Способ направленного инерционного вибровозбуждения включает получение результирующей асимметричной вертикально направленной вынуждающей силы F, составляющие Fi которой одновременно генерируют с помощью n элементарных вибровозбудителей направленного действия при кратном в виде натурального ряда чисел от 1 до n, отношении угловых скоростей ωi вращения валов i-x элементарных вибровозбудителей к угловой скорости ω1 вала первого элементарного вибровозбудителя и уменьшении размеров статических моментов miri масс mi дебалансов с эксцентриситетами ri при увеличении угловых скоростей ωi.

Изобретение относится к области технологии производства свайных работ и может быть использовано для погружения в грунт полимерных шпунта и труб. Способ вибрационного погружения в грунт полимерных шпунта и труб включает изменение точки крепления вибромеханизма вдоль оси погружаемого элемента, позволяющее уменьшить потери энергии волн колебаний на преодоление сил внутреннего трения в материале шпунта и труб.

Изобретение относится к земляным инженерно-техническим работам, а именно к возведению коротких колонн из заполнителя, а также к контролю качества при их возведении.

Изобретение относится к строительной технике, а именно к устройству, предназначенному для крепления к забиваемому объекту, погружаемому в грунт или извлекаемому из грунта путем создания вибрации.

Изобретение относится к вибраторной системе для изготовления колонн материала в почве, которая имеет удлиненное тело вибратора с имеющей периметр образующей поверхностью, и, по меньшей мере, один проходящий, по меньшей мере, частично вокруг периметра тела вибратора выступ для продавливания вглубь находящегося в кольцевом пространстве под выступом материала при движении вниз тела вибратора.

Изобретение относится к строительству и может быть применено при изготовлении железобетонных фундаментов зданий, домов и других инженерных сооружений с использованием его для изготовления буробетонных свай в грунте; для вибробурения скважин в грунте; для погружения и извлечения металлических труб, ограждающих котлованы строящихся домов, или для погружения свай-оболочек в грунт; для погружения призматических железобетонных свай в грунт и других свайных элементов.

Изобретение относится к вибросейсмической технике и используется в качестве генератора направленных колебаний в виброисточниках для промыслового сейсмоволнового воздействия на нефтегазовые месторождения с земной поверхности и в строительном производстве.

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам для погружения в грунт и извлечения из него свайных элементов, уплотнения грунтов, балласта, каменных постелей.

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам для погружения в грунт и извлечения из него свайных элементов, уплотнения грунтов, балласта, каменных постелей.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении ограждающих водонепроницаемых ячеистых перемычек котлованов на акваториях при сооружении искусственных островов, причальных и ограждающих сооружений. Устанавливают тонкостенные стальные оболочки 2 в плотный водоупорный грунт 1 на дно акватории. Закрепляют на свободном торце оболочек 2 вибротехнические средства посредством соединительных элементов. Вибротехнические средства выполнены в виде свободных беспружинных вибромолотов 4. Соединительные элементы выполнены в виде вилочных направляющих 3. Заглубление тонкостенных стальных оболочек 2 производят в виброударном низкочастотном режиме с подскоком ударной массы. Свободные беспружинные вибромолоты 4 подвешивают через стержни 5 с пружинами 6 на жесткую траверсу-пригрузку 7 для дополнительной статической нагрузки на плотный водоупорный грунт 1 и устойчивого режима работы свободных беспружинных вибромолотов 4. Обеспечивается усталостное разрушение плотного водоупорного грунта и снижение сил лобового сопротивления грунта заглублению в него тонкостенных стальных оболочек. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к вибрационному погружателю, используемому для введения и извлечения формованных стальных принадлежностей, а именно шпунтовых свай, профилей и стальных труб. Технический результат - длительный срок службы вибропогружателя. Вибропогружатель содержит корпус, верхний и нижний комплекты дебалансов, передаточное устройство. Передаточное устройство состоит из передаточного корпуса, зубчатого поршня, ступенчатого вала. 23 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области машиностроения. Демпфирующее устройство (10) содержит первую секцию (20), содержащую опорный узел первой секции, выполненный с возможностью поддержания вибрационного оборудования (140). Вторая секция (30) содержит опорный узел второй секции, выполненный с возможностью подвешивания демпфирующего устройства. Один или более заполняемых текучей средой поглотителей (40) сообщаются с источником текучей среды. Вибрация вызывает смещение первой секции относительно второй секции. Система управления текучей средой функционально соединена с узлом смещения обратной связи, сообщается и управляет удалением текучей среды из одного или более поглотителей. Достигается повышение износостойкости, изменение демпфирующих свойств в зависимости от величины вибрации. 25 з.п. ф-лы, 22 ил.
Наверх