EA043347B1

EA043347B1 - PILE AND METHOD OF INSTALLING THE PILE

Info

Publication number: EA043347B1
Application number: EA202290397
Authority: EA
Inventors: Олави Траскелин; Антти Айосмаки; Сакари Ойа
Original assignee: Еломатик Ой
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2023-05-16

Description

Область техникиField of technology

Настоящее изобретение относится к свае и методу установки сваи в соответствии с ограничительными частями прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения. Настоящее изобретение также относится к системе свай и свайной стене.The present invention relates to a pile and a method for installing a pile in accordance with the restrictive parts of the appended independent claims. The present invention also relates to a pile system and a pile wall.

Уровень техникиState of the art

Из предшествующего уровня техники известны различные сваи для обеспечения опоры конструкции путем переноса их тяжести через сжимаемые пласты породы или воду на слои почвы или твердой породы, обладающей достаточной несущей способностью и подходящими характеристиками осадки. Как правило, сваи образуются длинными колоннообразными элементами, изготовленными из стали или железобетона. Для установки сваи в грунт обычно используются ударные драйверы, гидравлические драйверы, вибрационные драйверы и вращающиеся буры.Various piles are known in the prior art to support a structure by transferring their weight through compressible rock layers or water to layers of soil or solid rock having sufficient load-bearing capacity and suitable settlement characteristics. Typically, piles are formed by long column-shaped elements made of steel or reinforced concrete. Impact drivers, hydraulic drivers, vibratory drivers and rotary drills are commonly used to drive piles into the ground.

Сваи можно классифицировать по их основной конструкционной функции или согласно своему способу конструирования. Несущая свая обеспечивает наибольшую силу трения у своего основания, давящего на твердый слой. Несущая свая переносит тяжесть конструкции непосредственно на устойчивые пласты породы и ограничивается в своем боковом перемещении слоями грунта. Наибольшая несущая способность висячей сваи обеспечивается за счет напряжений сдвига, возникающих вдоль боковых сторон сваи; такая свая может применяться в местах, характеризующихся слишком глубоким расположением твердых слоев. Висячая свая переносит нагрузку на окружающую почву за счет трения, возникающего между поверхностью сваи и почвой. Забивная свая забивается, вдавливается домкратом, погружается с помощью вибраций или вворачивается в грунт, вытесняя материал вокруг себя наружу и вниз вместо его удаления. Забивные сваи часто используются при возведении конструкций в открытом море. Буронабивная свая смещает слои почвы для образования отверстия для сваи, которая затем образуется путем бетонирования на месте выполнения работ. Буронабивные сваи используются, в основном, в связных грунтах оснований для образования висячих свай и при формировании свайных фундаментов в непосредственной близости к существующим зданиям. Винтовые сваи имеют винтовую спираль у своего основания, благодаря чему могут вворачиваться в землю.Piles can be classified according to their primary structural function or according to their method of construction. The load-bearing pile provides the greatest frictional force at its base, pressing on the solid layer. The load-bearing pile transfers the weight of the structure directly to stable rock layers and is limited in its lateral movement by layers of soil. The greatest load-bearing capacity of a friction pile is provided by the shear stresses that occur along the sides of the pile; such a pile can be used in places characterized by too deep placement of solid layers. A friction pile transfers the load to the surrounding soil due to the friction created between the surface of the pile and the soil. A driven pile is driven, jacked, driven by vibration, or driven into the ground, displacing the material around it outward and downward instead of removing it. Driven piles are often used in offshore structures. A bored pile displaces layers of soil to create a hole for the pile, which is then formed by concreting on site. Bored piles are used primarily in cohesive foundation soils to form friction piles and in the formation of pile foundations in close proximity to existing buildings. Screw piles have a helical spiral at their base, thanks to which they can be screwed into the ground.

Проблемой, связанной с использованием известных типов свай, является тот факт, что процесс их установки в землю является трудным и долгим. Другой проблемой, связанной с использованием известных типов свай, является то, что процесс их удаления из земли является трудным или даже невозможным. И еще одной проблемой свай известных типов является то, что они не являются универсальными, но сваи каждого из типов могут использоваться только в некоторых конкретных случаях специфического применения.A problem with the use of known types of piles is the fact that the process of installing them into the ground is difficult and time-consuming. Another problem with the use of known types of piles is that the process of removing them from the ground is difficult or even impossible. And another problem with the known types of piles is that they are not universal, but each type of pile can only be used in some specific cases of specific application.

Задача изобретенияObjective of the invention

Основной задачей настоящего изобретения является сокращение или устранение проблем, известных из предшествующего уровня техники и описанных выше.The main object of the present invention is to reduce or eliminate the problems known from the prior art and described above.

Одной из задач настоящего изобретения является создание сваи, которую можно было бы легко и быстро устанавливать в грунт. Еще одной задачей изобретения является создание сваи, которую можно было бы легко извлекать из грунта. И еще одной задачей изобретения является создание сваи, которая характеризовалась бы универсальностью, позволяющей использовать ее для различных целей.One of the objects of the present invention is to provide a pile that can be easily and quickly installed in the ground. Another object of the invention is to create a pile that can be easily removed from the ground. And another objective of the invention is to create a pile that would be characterized by versatility, allowing it to be used for various purposes.

Также задачей настоящего изобретения является создание простой и быстрой системы и способа установки сваи в грунт.It is also an object of the present invention to provide a simple and fast system and method for installing a pile into the ground.

Для реализации указанных выше целей производится характеризация сваи и способа согласно настоящему изобретению в соответствии с информацией, представленной в отличительных частях прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.To achieve the above objectives, the pile and method according to the present invention are characterized in accordance with the information presented in the distinguishing parts of the attached independent claims. Preferred embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Описание изобретенияDescription of the invention

Свая, согласно настоящему изобретению, содержит первый удлиненный полый корпус, имеющий первый торцевой участок и второй торцевой участок, где первый торцевой участок закрыт концевым элементом, снабженным отверстием, и второй удлиненный полый корпус, имеющий первый торцевой участок и второй торцевой участок, где второй удлиненный полый корпус размещается внутри первого удлиненного полого корпуса, так что первый концевой участок второго удлиненного полого корпуса проходит через отверстие и прикреплен к концевому элементу.The pile, according to the present invention, contains a first elongated hollow body having a first end portion and a second end portion, where the first end portion is closed by an end member provided with an opening, and a second elongated hollow body having a first end portion and a second end portion, where the second elongated the hollow body is disposed within the first elongate hollow body such that a first end portion of the second elongate hollow body extends through the opening and is attached to the end member.

Свая, согласно настоящему изобретению, имеет два удлиненных полых корпуса, располагающихся один в другом. Первый удлиненный полый корпус образует наружный корпус, а второй удлиненный полый корпус - внутренний корпус сваи. Предпочтительно, первый и второй удлиненные полые корпуса располагаются по существу параллельно друг другу и имеют практически одну и ту же длину. Предпочтительно, второй удлиненный полый корпус располагается концентрично с первым удлиненным полым корпусом.The pile, according to the present invention, has two elongated hollow bodies located one inside the other. The first elongated hollow body forms the outer body, and the second elongated hollow body forms the inner body of the pile. Preferably, the first and second elongate hollow bodies are located substantially parallel to each other and have substantially the same length. Preferably, the second elongate hollow body is positioned concentrically with the first elongate hollow body.

Первый удлиненный полый корпус, предпочтительно, является трубчатым и имеет либо кольцевое, либо прямоугольное поперечное сечение. Первый удлиненный полый корпус может представлять собой трубу, трубку или упрочнённую оболочку. Первый торцевой участок первого удлиненного полого корпуса закрыт концевым элементом, содержащим отверстие, через которое продолжается первый торцевойThe first elongate hollow body is preferably tubular and has either an annular or rectangular cross-section. The first elongate hollow body may be a pipe, a tube, or a reinforced shell. The first end portion of the first elongated hollow body is closed by an end member containing an opening through which the first end portion extends

- 1 043347 участок второго удлиненного полого корпуса. Концевой элемент, предпочтительно, закрепляется внутри первого торцевого участка первого удлиненного полого корпуса. Концевой элемент прикрепляется к первому и второму удлиненным полым корпусам с образованием водонепроницаемого соединения. Концевой элемент, предпочтительно, сужается по направлению к точке, где концевой элемент прикрепляется ко второму удлиненному полому корпусу. Второй концевой участок первого удлиненного полого корпуса может быть открытым. В альтернативном варианте второй торцевой участок первого удлиненного полого корпуса может быть закрыт другим концевым элементом, снабженным отверстием, через которое может продолжаться второй торцевой участок второго удлиненного полого корпуса, располагаемый для этого соответствующим образом. Второй удлиненный полый корпус, предпочтительно, прикрепляется к этому концевому элементу. После установки сваи в землю вторые торцевые участки первого и второго удлиненных полых корпусом могут герметически закрываться при помощи крышки, что предотвращает попадание материала вовнутрь сваи и выход материала из нее наружу. Толщина стенки первого удлиненного полого корпуса может составлять, например, 10-100 мм.- 1 043347 section of the second elongated hollow body. The end member is preferably secured within a first end portion of the first elongate hollow body. The end member is attached to the first and second elongate hollow bodies to form a watertight connection. The end member preferably tapers towards a point where the end member is attached to the second elongate hollow body. The second end portion of the first elongated hollow body may be open. Alternatively, the second end portion of the first elongated hollow body may be covered by another end member provided with an opening through which the second end portion of the second elongate hollow body may extend, suitably positioned for this purpose. A second elongate hollow body is preferably attached to this end member. After the pile is installed in the ground, the second end portions of the first and second elongated hollow bodies may be sealed with a lid to prevent material from entering or exiting the pile. The wall thickness of the first elongated hollow body may be, for example, 10-100 mm.

Второй удлиненный полый корпус, предпочтительно, является трубчатым и имеет кольцевое поперечное сечение. Второй удлиненный полый корпус может представлять собой трубу или трубку. Первый торцевой участок второго удлиненного полого корпуса открыт, что позволяет почве перемещаться через второй удлиненный полый корпус при установке сваи в землю. Второй торцевой участок второго удлиненного полого корпуса открыт, но может быть закрыт после установки сваи в землю. Толщина стенки второго удлиненного полого корпуса может составлять, например, 5-50 мм.The second elongate hollow body is preferably tubular and has an annular cross-section. The second elongate hollow body may be a pipe or tube. The first end portion of the second elongate hollow body is open, allowing soil to move through the second elongate hollow body when the pile is installed in the ground. The second end portion of the second elongated hollow body is open, but can be closed after the pile is installed in the ground. The wall thickness of the second elongated hollow body may be, for example, 5-50 mm.

Свая, согласно настоящему изобретению, представляет собой колоннообразный элемент, который может быть выполнен из стали, нержавеющей стали, титана, бетона, армированной пластмассы или из другого прочного материала. Свая может устанавливаться или забиваться в землю. Свая может устанавливаться на суше или в почве, располагающейся в нижней части массива воды, например, в морское дно. Свая может устанавливаться в морское дно так, что ее верхний торцевой участок будет располагаться выше или ниже поверхности моря. Конструкция сваи может быть модульной; в этом случае свая состоит из множества свайных секций, прикрепляемых последовательно друг к другу. Длина сваи может составлять, например, менее 200 м. Предпочтительно, длина сваи составляет 20-100 м. Диаметр сваи может составлять, например, 2-10 м.A pile, according to the present invention, is a column-shaped element that can be made of steel, stainless steel, titanium, concrete, reinforced plastic or other durable material. The pile can be installed or driven into the ground. The pile can be installed on land or in soil located at the bottom of a body of water, such as the seabed. The pile can be installed in the seabed so that its upper end section will be located above or below the sea surface. The pile design can be modular; in this case, the pile consists of many pile sections attached sequentially to each other. The length of the pile can be, for example, less than 200 m. Preferably, the length of the pile is 20-100 m. The diameter of the pile can be, for example, 2-10 m.

Порядок установки сваи в землю, согласно настоящему изобретению, может быть следующим. Прежде всего, свая размещается или опускается в вертикальной ориентации на землю таким образом, чтобы первые торцевые участки удлиненных полых корпусов были обращены к земле. Затем почвенное дно под нижним торцевым участком сваи углубляется при помощи землечерпального насоса, прикрепленного к первому торцевому участку второго удлиненного полого корпуса, после чего грунт выемки удаляется через второй удлиненный полый корпус. Пространство между первым удлиненным полым корпусом и вторым удлиненным полым корпусом может быть заполнено удаленным грунтом или другим подходящим материалом через верхний торцевой участок сваи. По мере выбирания грунта из-под нижнего торцевого участка свая входит вглубь земли. Грунт вынимается и удаляется до тех пор, пока свая не будет располагаться в земле на желаемой глубине. При необходимости свая может быть вынута из земли, например, путем закачивания воды через второй удлиненный полый корпус в пространство под нижним торцевым участком сваи. По мере закачивания воды в пространство под нижним торцевым участком свая начинает подниматься из земли.The procedure for installing a pile into the ground, according to the present invention, may be as follows. First, the pile is placed or lowered in a vertical orientation onto the ground such that the first end portions of the elongated hollow bodies face the ground. The soil bed below the lower end portion of the pile is then dredged using a dredge pump attached to the first end portion of the second elongated hollow body, after which the excavation soil is removed through the second elongated hollow body. The space between the first elongate hollow body and the second elongate hollow body may be filled with removed soil or other suitable material through the upper end portion of the pile. As the soil is removed from under the lower end section, the pile goes deep into the ground. The soil is removed and removed until the pile is located in the ground at the desired depth. If necessary, the pile can be removed from the ground, for example, by pumping water through the second elongated hollow body into the space under the lower end portion of the pile. As water is pumped into the space under the lower end section, the pile begins to rise from the ground.

Свая согласно настоящему изобретению может использоваться для поддерживания конструкции путем переноса ее тяжести через сжимаемые пласты породы или воду на слои почвы или твердой породы с достаточной несущей способностью и подходящими характеристиками осадки. При определении несущей способности сваи может учитываться степень трения между первым удлиненным полым корпусом и почвой. Свая может использоваться, например, для поддерживания причалов, пристаней и набережных.The pile of the present invention can be used to support a structure by transferring its weight through compressible rock strata or water to layers of soil or solid rock with sufficient load-bearing capacity and suitable settlement characteristics. When determining the load-bearing capacity of a pile, the degree of friction between the first elongated hollow body and the soil may be taken into account. The pile can be used, for example, to support piers, jetties and embankments.

Сваи согласно настоящему изобретению могут скрепляться вместе для образования свайных стен. В составе свайной стены сваи прикрепляются друг к другу своими боковыми поверхностями. Сваи могут прикрепляться друг к другу как до, так и после того как они были установлены в землю. Количество свай в свайной стене может составлять, например, 2-50. Сваи в составе свайной стены могут располагаться в виде замкнутой фигуры, например, в виде кольца. Диаметр замкнутой фигуры может составлять, например, 5-100 м.Piles according to the present invention can be fastened together to form pile walls. As part of a pile wall, the piles are attached to each other by their side surfaces. Piles can be attached to each other both before and after they have been installed in the ground. The number of piles in a pile wall can be, for example, 2-50. Piles as part of a pile wall can be arranged in the form of a closed figure, for example, in the form of a ring. The diameter of the closed figure can be, for example, 5-100 m.

Одним из преимуществ сваи согласно настоящему изобретению является то, что ее можно легко и быстро устанавливать в землю. Другим преимуществом сваи согласно настоящему изобретению является то, что ее можно легко и быстро вынимать из земли. Еще одним преимуществом сваи согласно настоящему изобретению является то, что ее можно использовать повторно. И еще одним преимуществом сваи согласно настоящему изобретению является ее универсальность, допускающая ее использование в различных случаях специфического применения, например, при возведении конструкций в открытом море.One of the advantages of the pile according to the present invention is that it can be easily and quickly installed in the ground. Another advantage of the pile according to the present invention is that it can be easily and quickly removed from the ground. Another advantage of the pile according to the present invention is that it can be reused. And another advantage of the pile according to the present invention is its versatility, allowing its use in various cases of specific applications, for example, in the construction of structures in the open sea.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, второй торцевой участок первого удлиненного полого корпуса является открытым, что позволяет заполнять пространство между первым удлиненным полым корпусом и вторым удлиненным полым корпусом балластом. УказанноеAccording to one embodiment of the present invention, the second end portion of the first elongate hollow body is open, allowing the space between the first elongate hollow body and the second elongate hollow body to be filled with ballast. Specified

- 2 043347 пространство может заполняться в процессе установки сваи в землю. Указанное пространство может заполняться, например, грунтом выемки, гравием, камнями, песком, водой, цементом или баритовой суспензией, или же указанными элементами в любых их комбинациях. Преимуществом наличия пространства между первым удлиненным полым корпусом и вторым удлиненным полым корпусом является то, что указанное пространство может быть заполнено балластом в процессе установки сваи в землю, что облегчает процесс установки сваи.- 2 043347 the space can be filled during the installation of the pile into the ground. The specified space can be filled, for example, with excavation soil, gravel, stones, sand, water, cement or barite slurry, or these elements in any combination thereof. An advantage of having a space between the first elongate hollow body and the second elongate hollow body is that said space can be filled with ballast during installation of the pile into the ground, thereby facilitating the installation of the pile.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, свая содержит множество внешних опор, прикрепленных к внешней поверхности первого удлиненного полого корпуса. Внешними опорами могут являться плиты, кронштейны или стержни. Внешние опоры могут продолжаться перпендикулярно в направлении наружу от внешней поверхности первого удлиненного полого корпуса. Внешние опоры, предпочтительно, прикрепляются в месте, где они, по меньшей мере частично, погружаются в землю в положении установки сваи. Предпочтительно, внешние опоры располагаются симметрично вокруг первого удлиненного корпуса и на одинаковом расстоянии от второго торцевого участка первого удлиненного полого корпуса. Количество внешних опор может составлять, например, 2-10. Преимуществом наличия внешних опор является то, что они обеспечивают защиту от боковых нагрузок, обусловленных воздействием ветра и/или волн.According to one embodiment of the present invention, the pile includes a plurality of external supports attached to the outer surface of the first elongate hollow body. External supports can be slabs, brackets or rods. The outer supports may extend perpendicularly in a direction outward from the outer surface of the first elongate hollow body. The outer supports are preferably attached at a location where they are at least partially buried in the ground in the pile installation position. Preferably, the outer supports are positioned symmetrically around the first elongate body and equidistant from the second end portion of the first elongate hollow body. The number of external supports can be, for example, 2-10. The advantage of having external supports is that they provide protection from lateral loads caused by wind and/or wave action.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, свая содержит множество внутренних опор, прикрепляемых между внутренней поверхностью первого удлиненного полого корпуса и внешней поверхностью второго удлиненного полого корпуса. Внутренними опорами могут являться плиты, кронштейны или стержни. Внутренние опоры могут продолжаться перпендикулярно между внутренней поверхностью первого удлиненного полого корпуса и внешней поверхностью второго удлиненного полого корпуса. Внутренние опоры могут располагаться в различных местах вдоль длины сваи. В каждом из мест расположения множество внутренних опор может располагаться симметрично вокруг второго удлиненного полого корпуса. Количество внутренних опор может составлять, например, 2-50, 50-1000 или 1000-3000. Преимуществом использования внутренних опор является то, что они увеличивают степень жесткости сваи.According to one embodiment of the present invention, the pile includes a plurality of internal supports attached between the inner surface of the first elongate hollow body and the outer surface of the second elongate hollow body. Internal supports can be plates, brackets or rods. The internal supports may extend perpendicularly between the inner surface of the first elongate hollow body and the outer surface of the second elongate hollow body. Internal supports can be located at various locations along the length of the pile. At each location, a plurality of internal supports may be arranged symmetrically around the second elongate hollow body. The number of internal supports can be, for example, 2-50, 50-1000 or 1000-3000. The advantage of using internal supports is that they increase the degree of rigidity of the pile.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, концевой элемент содержит конический участок. Конический участок может располагаться таким образом, что будет открываться в сторону от сваи. Преимуществом наличия конического участка является то, что он направляет почву к первому торцевому участку второго удлиненного полого корпуса.According to one embodiment of the present invention, the end element includes a conical portion. The conical section can be positioned in such a way that it opens away from the pile. The advantage of having a conical portion is that it directs soil toward the first end portion of the second elongated hollow body.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, свая содержит устройство теплопередачи, располагающееся внутри второго удлиненного полого участка и обеспечивающее нагрев и/или охлаждение сваи. Устройство теплопередачи размещается внутри второго удлиненного полого корпуса после того, как свая была установлена в землю. Устройство теплопередачи может содержать в своем составе тепловые трубы, используемые для передачи тепла. Преимуществом использования средства теплопередачи является то, что оно обеспечивает поддержание температуры сваи на желаемом уровне. Например, при наличии устройства теплопередачи можно предотвращать замерзание почвы и/или воды, окружающих сваю, или же наоборот, можно обеспечить искусственное замораживание почвы и/или воды, окружающих сваю.According to one embodiment of the present invention, the pile includes a heat transfer device located within the second elongated hollow section and providing heating and/or cooling of the pile. The heat transfer device is placed inside the second elongated hollow body after the pile has been installed in the ground. The heat transfer device may include heat pipes used for heat transfer. The advantage of using a heat transfer medium is that it ensures that the temperature of the pile is maintained at the desired level. For example, by providing a heat transfer device, the soil and/or water surrounding the pile can be prevented from freezing, or conversely, the soil and/or water surrounding the pile can be artificially frozen.

Настоящее изобретение также относится к системе свай для установки сваи в землю. Система свай согласно настоящему изобретению содержит в себе сваю согласно настоящему изобретению, землечерпальный насос, прикрепляемый к первому торцевому участку второго удлиненного полого корпуса для выемки грунта, и восходящую трубу, располагающуюся внутри второго удлиненного полого корпуса и предназначенную для транспортировки грунта выемки, причем первый торцевой участок восходящей трубы прикрепляется к землечерпальному насосу.The present invention also relates to a piling system for installing a pile into the ground. The pile system of the present invention includes a pile of the present invention, a dredge pump attached to a first end portion of the second elongated hollow body for excavating soil, and an upstream pipe disposed within the second elongate hollow body for transporting excavation soil, the first end portion the rising pipe is attached to the dredge pump.

Землечерпальный насос прикрепляется ко второму удлиненному полому корпусу с возможностью отсоединения, так что он может быть удален через второй удлиненный полый корпус после того, как свая будет установлена в землю. Землечерпальный насос прикрепляется к первому торцевому участку второго удлиненного полого корпуса при помощи соединителя, обеспечивающего водонепроницаемое соединение между землечерпальным насосом и вторым удлиненным полым корпусом. Восходящая труба используется для транспортирования грунта выемки через второй удлиненный полый корпус. Второй торцевой участок восходящей трубы может прикрепляться к резервуару, располагающемуся снаружи сваи и предназначенному для приема грунта выемки. Восходящая труба может быть изготовлена из стали, нержавеющей стали или любого другого подходящего материала. Восходящая труба может представлять собой армированный шланг.The dredge pump is detachably attached to the second elongate hollow body so that it can be removed through the second elongate hollow body after the pile has been installed in the ground. The dredge pump is attached to the first end portion of the second elongated hollow body by a connector providing a watertight connection between the dredge pump and the second elongated hollow body. The riser pipe is used to transport the excavation material through the second elongated hollow body. The second end section of the rising pipe may be attached to a reservoir located outside the pile and designed to receive excavation soil. The riser pipe can be made of steel, stainless steel or any other suitable material. The riser pipe may be a reinforced hose.

Порядок установки сваи в землю может быть следующим. Прежде всего, свая размещается или опускается в вертикальной ориентации на землю таким образом, чтобы первые торцевые участки удлиненных полых корпусов были обращены к земле. Затем почвенное дно под нижним торцевым участком сваи углубляется при помощи землечерпального насоса, после чего грунт выемки удаляется через восходящую трубу. По мере выбирания грунта из-под нижнего торцевого участка свая входит вглубь земли. Грунт вынимается и удаляется до тех пор, пока свая не будет располагаться в земле на желаемой глубине. Наконец, землечерпальный насос и восходящая труба могут быть удалены из сваи.The procedure for installing a pile in the ground may be as follows. First, the pile is placed or lowered in a vertical orientation onto the ground such that the first end portions of the elongated hollow bodies face the ground. Then the soil bottom under the lower end section of the pile is deepened using a dredge pump, after which the excavation soil is removed through an ascending pipe. As the soil is removed from under the lower end section, the pile goes deep into the ground. The soil is removed and removed until the pile is located in the ground at the desired depth. Finally, the dredge pump and riser pipe can be removed from the pile.

- 3 043347- 3 043347

Одним из преимуществ системы свай согласно настоящему изобретению является то, что свая может легко и быстро устанавливаться в землю.One of the advantages of the pile system of the present invention is that the pile can be easily and quickly installed in the ground.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, землечерпальный насос содержит в своем составе режущий блок для разрыхления грунта. Режущий блок может содержать в своем составе вращающиеся режущие или перемешивающие лопасти, приводимые в движение, например, гидромотором. Преимуществом использования режущего блока является то, что он облегчает процесс установки сваи в землю.According to one embodiment of the present invention, the dredge pump includes a cutting unit for loosening the soil. The cutting unit may contain rotating cutting or mixing blades driven, for example, by a hydraulic motor. The advantage of using a cutting block is that it makes the process of installing the pile into the ground easier.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, землечерпальный насос содержит в своем составе блок водораспыления для флюидизации грунта. Блок водораспыления может содержать в своем составе форсунки для распределения воды, находящейся под давлением. Преимуществом использования блока водораспыления является то, что он облегчает процесс установки сваи в землю.According to one embodiment of the present invention, the dredge pump includes a water spray unit for fluidizing the soil. The water spray unit may contain nozzles for distributing water under pressure. The advantage of using a water spray block is that it makes the process of installing the pile into the ground easier.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, система свай содержит в своем составе множество водораспыляющих труб для флюидизации грунта. Водораспыляющие трубы могут содержать в своем составе форсунки для распределения воды, находящейся под давлением. Преимуществом использования водораспыляющих труб является то, что они облегчают процесс установки сваи в землю.According to one embodiment of the present invention, the pile system includes a plurality of water spray pipes for fluidizing the soil. Water spray pipes may contain nozzles for distributing water under pressure. The advantage of using water spray pipes is that they make it easier to install the pile into the ground.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, система свай содержит в своем составе вибрационное устройство, прикрепляемое к первому удлиненному полому корпусу или второму удлиненному полому корпусу и предназначенное для вибрации сваи. Вибрационное устройство может содержать в своем составе вибратор эксцентрикового типа. Вибрационное устройство может быть выполнено с возможностью вибрационного погружения сваи с частотой вибраций 0,5-50 Гц. Преимуществом использования вибрационного устройства является то, что оно облегчает процесс установки сваи в землю.According to one embodiment of the present invention, the pile system includes a vibration device attached to the first elongate hollow body or the second elongate hollow body to vibrate the pile. The vibration device may contain an eccentric type vibrator. The vibration device can be configured to vibrate the pile with a vibration frequency of 0.5-50 Hz. The advantage of using a vibrating device is that it makes the process of installing the pile into the ground easier.

Настоящее изобретение также относится к свайной стене. Свайная стена согласно настоящему изобретению содержит в своем составе множество свай согласно настоящему изобретению, прикрепленных друг к другу. Сваи прикрепляются друг к другу своими боковыми поверхностями. Сваи могут прикрепляться друг к другу, например, способом сварки или с использованием взаимосоединяющихся секций. Сваи могут прикрепляться друг к другу как до, так и после того как они были установлены в землю. Количество свай в свайной стене может составлять, например, 2-50.The present invention also relates to a pile wall. The pile wall according to the present invention contains a plurality of piles according to the present invention attached to each other. The piles are attached to each other by their side surfaces. The piles can be attached to each other, for example by welding or using interconnecting sections. Piles can be attached to each other both before and after they have been installed in the ground. The number of piles in a pile wall can be, for example, 2-50.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, множество свай располагается в виде кольца. Диаметр указанного кольца может составлять, например, 5-100 м.According to one embodiment of the present invention, a plurality of piles are arranged in a ring. The diameter of said ring can be, for example, 5-100 m.

Настоящее изобретение также относится к способу установки сваи согласно настоящему изобретению в землю. Способ согласно настоящему изобретению включает в себя размещение свай в вертикальной ориентации на земле, использование землечерпального насоса, прикрепленного к первому торцевому участку второго удлиненного полого корпуса для выемки грунта и использование восходящей трубы, располагающейся внутри второго удлиненного полого корпуса, для транспортировки грунта выемки. Свая размещается на земле таким образом, чтобы первые торцевые участки удлиненных полых корпусов были обращены к земле. Землечерпальный насос используется для выемки грунта из-под нижнего торцевого участка сваи. Грунт выемки отсасывается из землечерпального насоса через восходящую трубу, располагающуюся внутри второго удлиненного полого корпуса. По мере выбирания грунта из-под нижнего торцевого участка свая входит вглубь земли. Грунт вынимается и удаляется до тех пор, пока свая не будет располагаться в земле на желаемой глубине.The present invention also relates to a method for installing a pile according to the present invention in the ground. The method of the present invention includes placing piles in a vertical orientation on the ground, using a dredge pump attached to a first end portion of the second elongate hollow body to excavate soil, and using a riser pipe disposed within the second elongate hollow body to transport excavation material. The pile is placed on the ground in such a way that the first end sections of the elongated hollow bodies face the ground. A dredge pump is used to excavate soil from underneath the bottom end of a pile. The excavation soil is sucked from the dredge pump through an ascending pipe located inside the second elongated hollow body. As the soil is removed from under the lower end section, the pile goes deep into the ground. The soil is removed and removed until the pile is located in the ground at the desired depth.

Преимуществом способа согласно настоящему изобретению является то, что свая может легко и быстро устанавливаться в землю.An advantage of the method according to the present invention is that the pile can be easily and quickly installed in the ground.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, рассматриваемый способ включает вибрацию сваи. Свая может вибрировать с частотой вибраций 0,5-50 Гц. Вибрация сваи может осуществляться с использованием вибратора эксцентрикового типа, прикрепляемого к первому удлиненному полому корпусу или к второму удлиненному полому корпусу. Преимуществом вибрации сваи является то, что при этом облегчается процесс установки сваи в землю.According to one embodiment of the present invention, the method involves vibrating the pile. The pile can vibrate with a vibration frequency of 0.5-50 Hz. Vibration of the pile may be accomplished using an eccentric type vibrator attached to the first elongate hollow body or to the second elongate hollow body. The advantage of vibration of the pile is that it facilitates the process of installing the pile into the ground.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, рассматриваемый способ включает в себя процедуру заполнения балластом пространства между первым удлиненным полым корпусом и вторым удлиненным полым корпусом. Указанное пространство может заполняться в процессе установки сваи в землю. Пространство между первым удлиненным полым корпусом и вторым удлиненным полым корпусом может заполняться удаленным грунтом через верхний торцевой участок сваи. В альтернативном варианте указанное пространство может заполняться, например, гравием, камнями, песком, водой, цементом или баритовой суспензией, или же указанными элементами в любых их комбинациях. Преимуществом процедуры заполнения балластом пространства между первым удлиненным полым корпусом и вторым удлиненным полым корпусом в процессе установки сваи в землю является то, что при этом облегчается процесс установки сваи.According to one embodiment of the present invention, the present method includes a procedure for filling the space between the first elongate hollow body and the second elongate hollow body with ballast. The specified space can be filled during the installation of the pile into the ground. The space between the first elongate hollow body and the second elongate hollow body may be filled with removed soil through the upper end portion of the pile. Alternatively, the space may be filled with, for example, gravel, stones, sand, water, cement or barite slurry, or any combination thereof. An advantage of ballasting the space between the first elongate hollow body and the second elongate hollow body during installation of the pile into the ground is that it facilitates the installation of the pile.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, рассматриваемый способ включает в себя процедуру извлечения землечерпального насоса и восходящей трубы из сваи и запеча- 4 043347 тывание вторых торцевых участков первого удлиненного полого корпуса и второго удлиненного полого корпуса при помощи крышки. Крышка предотвращает попадание любого материала вовнутрь сваи и выход материала из сваи наружу.According to one embodiment of the present invention, the subject method includes the procedure of removing the dredge pump and the riser pipe from the pile and sealing the second end portions of the first elongate hollow body and the second elongate hollow body with a cover. The cover prevents any material from getting inside the pile and material from leaving the pile to the outside.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, рассматриваемый способ включает в себя процедуру размещения устройства теплопередачи внутри второго удлиненного полого корпуса. Устройство теплопередачи размещается внутри второго удлиненного полого корпуса после того, как свая была установлена в землю. Устройство теплопередачи выполняется с возможностью обеспечения нагрева и/или охлаждения сваи. Преимуществом использования устройства теплопередачи является то, что оно обеспечивает поддержание температуры сваи (и, в конечном итоге, ее окружения) в желаемом диапазоне температур.According to one embodiment of the present invention, the subject method includes a procedure for placing a heat transfer device within a second elongate hollow body. The heat transfer device is placed inside the second elongated hollow body after the pile has been installed in the ground. The heat transfer device is designed to provide heating and/or cooling of the pile. The advantage of using a heat transfer device is that it ensures that the temperature of the pile (and ultimately its surroundings) is maintained within the desired temperature range.

Типичные варианты осуществления настоящего изобретения, представленные в данном тексте, не должны толковаться в качестве ограничивающих область применения прилагаемой формулы изобретения. Глагол содержать используется в данном тексте в качестве открытого ограничения, которое не исключает существования неупомянутых признаков. Признаки, упомянутые в зависимых пунктах, можно свободно объединять друг с другом, если иное не указано явным образом.The exemplary embodiments of the present invention set forth herein are not to be construed as limiting the scope of the appended claims. The verb contain is used in this text as an open restriction, which does not exclude the existence of unmentioned features. Features mentioned in dependent clauses may be freely combined with each other unless otherwise expressly stated.

Типичные варианты осуществления, представленные в данном тексте, и преимущества их использования относятся, в соответствии с применимыми частями, к свае, к системе свай, к свайной стене и к способу согласно настоящему изобретению, даже несмотря на то, что данный факт не всегда упоминается отдельно.The exemplary embodiments presented in this text and the advantages of their use apply, in accordance with the applicable parts, to the pile, to the pile system, to the pile wall and to the method according to the present invention, even though this fact is not always specifically mentioned .

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 показан вид поперечного сечения сваи согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, а на фиг. 2 показан вид поперечного сечения системы свай согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.In fig. 1 is a cross-sectional view of a pile according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a pile system according to one embodiment of the present invention.

Подробное описание чертежейDetailed description of drawings

Одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одних и тех же компонентов в различных вариантах осуществления.The same reference numerals are used to designate the same components in different embodiments.

На фиг. 1 показан вид поперечного сечения сваи согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Свая 100 была установлена в вертикальной ориентации в морское дно таким образом, что ее верхний торцевой участок выступает над поверхностью моря.In fig. 1 is a cross-sectional view of a pile according to one embodiment of the present invention. The pile 100 was installed in a vertical orientation into the seabed such that its upper end portion protrudes above the sea surface.

Свая 100 содержит в своем составе два удлиненных полых корпуса 101, 102, располагающихся один в другом. Первый (т.е. наружный) удлиненный полый корпус 101 закрыт на своем первом торцевом участке коническим концевым элементом 103, снабженным отверстием 104. Конический концевой элемент 103 прикрепляется внутри первого торцевого участка первого удлиненного полого корпуса 101. Второй (т.е. внутренний) удлиненный полый корпус 102 располагается внутри первого удлиненного полого корпуса 101 таким образом, что первый торцевой участок второго удлиненного полого корпуса 102 продолжается через отверстие 104 и присоединяется к коническому концевому элементу 103.The pile 100 contains two elongated hollow bodies 101, 102, located one inside the other. The first (i.e., outer) elongated hollow body 101 is closed at its first end portion by a conical end member 103 provided with an opening 104. The conical end member 103 is attached within the first end portion of the first elongated hollow body 101. The second (i.e., inner) elongated hollow body 101 the elongate hollow body 102 is located within the first elongate hollow body 101 such that the first end portion of the second elongate hollow body 102 extends through the opening 104 and is attached to the tapered end member 103.

Свая 100 содержит в своем составе внешние опоры 105, прикрепленные к внешней поверхности первого удлиненного полого корпуса 101. Внешние опоры 105 продолжаются перпендикулярно в направлении наружу от внешней поверхности первого удлиненного полого корпуса 101 и располагаются на одинаковом расстоянии от верхнего торцевого участка сваи 100. Свая 100 также содержит внутренние опоры 106, присоединяемые между внутренней поверхностью первого удлиненного полого корпуса 101 и внешней поверхностью второго удлиненного полого корпуса 102. Внутренние опоры 106 продолжаются в перпендикулярном направлении между внутренней поверхностью первого удлиненного полого корпуса 101 и внешней поверхностью второго удлиненного полого корпуса 102 и располагаются в различных местах вдоль длины сваи 100.The pile 100 includes outer supports 105 attached to the outer surface of the first elongate hollow body 101. The outer supports 105 extend perpendicularly in an outward direction from the outer surface of the first elongate hollow body 101 and are equidistant from the upper end portion of the pile 100. Pile 100 also includes internal supports 106 coupled between the inner surface of the first elongate hollow body 101 and the outer surface of the second elongate hollow body 102. The internal supports 106 extend in a perpendicular direction between the inner surface of the first elongate hollow body 101 and the outer surface of the second elongate hollow body 102 and are located in various places along the length of the pile 100.

Пространство 107 между первым удлиненным полым корпусом 101 и вторым удлиненным полым корпусом 102 было заполнено грунтом выемки в процессе установки сваи 100 в морское дно. После установки сваи 100 верхний торцевой участок сваи 100 был закрыт крышкой 108, предотвращающей попадание материала вовнутрь сваи и выход материала из сваи 100 наружу.The space 107 between the first elongate hollow body 101 and the second elongate hollow body 102 was filled with excavation soil during the installation of the pile 100 into the seabed. After the pile 100 was installed, the top end of the pile 100 was covered with a cap 108 to prevent material from entering the pile and preventing material from escaping from the pile 100 to the outside.

На фиг. 2 показан вид поперечного сечения системы свай согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 свая согласно фиг. 1 установлена в морское дно.In fig. 2 is a cross-sectional view of a pile system according to one embodiment of the present invention. In fig. 2 piles according to Fig. 1 installed in the seabed.

Система свай содержит в своем составе насос 201, прикрепленный к первому торцевому участку второго удлиненного полого корпуса 102. Землечерпальный насос 201 используется для выемки грунта из-под нижнего торцевого участка сваи 100. Землечерпальный насос 201 прикрепляется ко второму удлиненному полому корпусу 102 с возможностью отсоединения, так что он может быть удален через второй удлиненный полый корпус 102 после того, как свая 100 будет установлена в морское дно. Землечерпальный насос 201 содержит в своем составе режущий блок 202 для разрыхления грунта и блок водораспыления 203 для флюидизации грунта. Режущий блок 202 и блок водораспыления 203 облегчают процесс выемки грунта и, таким образом, процесс установки сваи 100 в морское дно. Система свай также содержит водо-распылительные трубы 204 для флюидизации грунта.The pile system includes a pump 201 attached to the first end portion of the second elongated hollow body 102. The dredge pump 201 is used to excavate soil from underneath the lower end portion of the pile 100. The dredge pump 201 is detachably attached to the second elongated hollow body 102, so that it can be removed through the second elongated hollow body 102 after the pile 100 is installed in the seabed. The dredge pump 201 includes a cutting unit 202 for loosening the soil and a water spray unit 203 for fluidizing the soil. The cutting block 202 and the water spraying block 203 facilitate the excavation process and thus the process of installing the pile 100 into the seabed. The pile system also includes water spray pipes 204 to fluidize the soil.

Система свай содержит в своем составе восходящую трубу 205, располагающуюся внутри второго удлиненного полого корпуса 102, для транспортировки грунта выемки. Первый торцевой участок восхо-The pile system includes an ascending pipe 205 located inside a second elongated hollow body 102 for transporting excavation soil. The first end section is ascending

Claims

The riser pipe 205 is attached to the dredge pump 201, and the second end of the riser pipe 205 is attached to a reservoir 206, which receives the excavation soil. From the reservoir 206, excavation soil is pumped into the space 107 between the first elongated hollow body 101 and the second elongated hollow body 102 to act as ballast. The tank 206 may treat the soil before it is pumped into the pile 100.

As the soil bottom beneath the lower end portion of the pile 100 is dredged by the dredge pump 201 and the excavation soil is removed through the riser pipe 205, the pile 100 is driven into the seabed. The soil is excavated and removed until the pile 100 is located in the seabed at the desired depth.

The figures illustrate only preferred exemplary embodiments of the present invention. Those skilled in the art will understand that the present invention is not limited to the examples presented above, but may vary within the scope of the following claims. Some possible embodiments of the present invention are described in the dependent claims; being such, they should not be construed as limiting the scope of patent protection of the present invention.

CLAIM

1. A pile system, characterized in that the pile system contains:

a pile (100), which contains a first elongated hollow body (101) having a first end portion and a second end portion, where the first end portion is closed by an end member (103) provided with an opening (104), and a second elongated hollow body (102), having a first end portion and a second end portion, wherein a second elongate hollow body (102) is located within the first elongate hollow body (101) such that the first end portion of the second elongate hollow body (102) extends through the opening (104) and is attached to the end member (103);

a dredge pump (201) attached to a first end portion of the second elongated hollow body (102) for excavating soil, the dredge pump (201) comprising a cutting unit (202) for loosening the soil and a water spray unit (203) for fluidizing the soil; and a riser pipe (205) located within the second elongated hollow body (102) for transporting excavation soil, the first end portion of the riser pipe (205) being attached to the dredge pump (201).

2. The pile system according to claim 1, characterized in that the second end section of the first elongated hollow body (101) is open, which allows the space (107) between the first elongated hollow body (101) and the second elongated hollow body (102) to be filled with ballast. .

3. The pile system according to claim 1 or 2, characterized in that the pile (100) includes a plurality of external supports (105) attached to the outer surface of the first elongate hollow body (101).

4. The pile system of any one of the preceding claims, wherein the pile (100) includes a plurality of internal supports (106) attached between the inner surface of the first elongate hollow body (101) and the outer surface of the second elongate hollow body (102).

5. Pile system according to any of the previous paragraphs, characterized in that the end element (103) contains a conical section.

6. The pile system according to any one of the previous claims, characterized in that the pile (100) includes a heat transfer device located within the second elongated hollow section (102) for heating and/or cooling the pile (100).

7. The pile system according to any of the previous paragraphs, characterized in that the pile system includes a vibration device attached to the first elongated hollow body (101) or the second elongated hollow body (102) and designed to vibrate the pile (100).

8. A method for installing a pile (100), which contains a first elongated hollow body (101) having a first end portion and a second end portion, where the first end portion is closed by an end member (103) provided with an opening (104), and a second elongated hollow body (102) having a first end portion and a second end portion, the second elongate hollow body (102) being located within the first elongate hollow body (101) such that the first end portion of the second elongate hollow body (102) extends through the opening (104) and attached to the end element (103), characterized in that the method includes:

placing the pile (100) in a vertical orientation on the ground;

Using a dredge pump (201) attached to the first end portion of the second elongated hollow body (102), soil is excavated, which step includes using a cutting unit (202) of the dredge pump (201) to loosen the soil and using a water spray unit (203) of the dredge pump (201) for fluidizing the soil, and using an ascending pipe (205) located inside the second elongated hollow body (102), transport the excavation soil.

9. Method according to claim 8, characterized in that the method includes vibration of the pile (100).

-