FI83798C - Saett vid anlaeggning av brunnar i tjaelfarlig mark samt i saodan mark foerlagd brunn. - Google Patents

Description

1 83798

Menetelmä kaivojen tekemiseksi roudalle alttiiseen maahan sekä tällaiseen maahan sijoitettu kaivo Tämä keksintö koskee menetelmää, jolla tehdään sa-5 devesikaivoja, laskeutumiskuiluja ja vastaavia, erityisesti roudalle alttiiseen maahan, ja tällaiseen maahan sijoitettua kaivoa.

Roudalle alttiiseen maahan tehtyihin kaivoihin vaikuttaa roudan aiheuttama nosto ympäröivissä maakerroksis-10 sa, mikä nostaa kaivon osat erilleen. Roudan lähdössä kaivon osien palauttamista estää mm. näiden osien muoto.

Aikaisemmin on yritetty vähentää roudan aiheuttamaa nostoa kaivojen yhteydessä. On mm. ehdotettu kaivojen eristämistä ympäröivästä maasta ja/tai roudalle ei-alttiin 15 aineen sijoittamista lähimmäksi kaivoa sen ympärille. Sen lisäksi, että nämä menetelmät ovat hyvin kalliita, niihin liittyy myös teknisiä puutteita, koska ne mm. roudan lähdön aikana voivat johtaa maan haitallisten muotojen tilapäiseen syntyyn maan luonnollisten kerrosten ja kaivoa ym-20 päröivän aineen välisessä ylimenokohdassa. Tällöin voi raja-alueella syntyä vahinkoja mm. päällysteen halkeamien muodossa.

Samaan tarkoitukseen on aikaisemmin ehdotettu käytettäväksi kartiomaisia kaivoputkia, joiden kartiomaisuus ; 25 on niin suuri, että ne jäävät asemiinsa huolimatta roudan ympäröivässä maassa aiheuttamasta nostosta, ks. US-patent-tijulkaisua 642530 ja SE-patenttihakemusta 8201544-7. Mainitut ongelmat kuitenkin jäävät ennalleen.

Muutaman vuoden ajan on ollut olemassa käytännössä 30 hyvin toimiva laite, joka estää ongelmien syntymisen kokonaan tai osittain tukkeutuneiden saumojen johdosta, kun kaivon osien on palauduttava roudan lähdön aikana, ks. ruotsalaista patenttihakemustamme 790 4515-9.

Koska tämä ratkaisu sallii kaivon osien seurata : 35 roudan liikkeiden mukana, sen ansiosta voidaan tehdä kai- 2 83798 voja tarvitsematta ryhtyä erityisiin toimenpiteisiin kaivojen eristämiseksi. Tämän lisäksi on kuitenkin vielä helpotettava kaivon osien palautumisen roudan lähdön yhteydessä.

5 Kaivon osien geometrisella muodolla on vähäinen merkitys tai ei lainkaan merkitystä routaturpoaman edistymiselle, sitä vastoin näiden osien geometrisella muodossa on suuri merkitys palautumisen edistymiselle roudan lähdön aikana.

10 Tavallisimmalla kaivon vesiputkella, ns. muhviput- kella, on geometrinen muoto, joka tietyissä olosuhteissa, kuten sulan veden tullessa yksipuolisesti, kun liikenne-kuormaa on vähän tai ei lainkaan, kun sulaminen on hidas, voi vaikuttaa siten, että se estää kaivon ko. osan palau-15 tumisen. Esim. veden virratessa kaivoon yksipuolisesti voi kaivon toinen puoli olla kiinnijäätynyt maahan, jossa on routaturpoama, kun taas maa-alue lähimpänä kaivon vastakkaista puolta voi olla sula ja veden kyllästämä, mikä voi johtaa siihen, että sulaneet täytemassat virtaavat sisään 20 ulkonevan muhvin alle putken yläpään kohdalla. Kun sitten roudan lähtö etenee ja kaivon vesiputken pitäisi normaalisti palautua, tätä estää se seikka, että muhvin pitää . . kiinni se aine, jota on aikaisemmin virrannut sen alle.

Toinen tapahtuma, joka on tavallinen hitaan sulami-25 sen yhteydessä ja joka myös vaikuttaa kaivojen suoriin vesiputkiin, jotka ovat ns. kynteputkityyppiä, on seuraava. Roudan lähdön ensimmäisessä vaiheessa syvemmän kerroksen routa voi pitää vesiputken ylösnostetussa asennossa roudan lähdön edistyessä ylemmissä kerroksissa. Tämä johtaa sii-30 hen, että ylemmät maakerrokset ehtivät asettua lepotilaan ja vakiintua, jolloin kitka tämän kerroksen näiden massojen vesiputken välillä on hyvin suuri. Myöhemmässä vaiheessa, kun roudan lähtö on saavuttanut vesiputken alaosan ja putki voisi palautua, tämän liikkeen estää kitka va-35 kiintuneen maan ja putken välillä putken yläosan kohdalla.

3 83798

Eri syistä sijoitetaan joskus sadevesijohdot ja jätevesi johdot liian matalalle suhteessa roudan syvyyteen. Tämä voi johtaa koko kaivon nousuun, so. sekä yläosan että alaosan yhdessä tähän kuuluvan liitäntäputken kanssa.

5 Kun kaivon alaosa on noussut, sen alla muodostuu tyhjä tila, joka voi täyttyä kokonaan tai osittain talven tai aikaisen roudanlähdön aikana. Tämä estää kaivon palautumisen ja aiheuttaa vahinkoja sekä itse kaivolle että liitäntäjohtojen kiinnitykselle alaosassa. Liitäntäosilla 10 on nimittäin edullinen geometria huomioonottaen routatur-poama- ja roudanlähtöolosuhteet ja ne mukautuvat hyvin ympäröivään maahan.

Keksinnön eräänä tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jolla tehdään johdannossa mainitun kaltaisia kai-15 voja, joissa on maan pinnan kohdalla oleva kaivon yläosa ja kaivon pohjaosa ja mahdollisia tähän liittyviä korotus-osia, jotka sijaitsevat roudattomalla syvyydellä maassa, sekä kaivoputki, joka yhdistää kaivon yläosan kaivon pohjaosaan tai siinä olevaan korotusosaan, joka menetelmä 20 kokonaan poistaa kaivon osien palautumiseen roudan lähdön aikana liittyvät ongelmat tai oleellisesti lieventää niitä. Lisäksi tarkoituksena on saada aikaan kaivorakenne, joka soveltuu käytettäväksi roudalle alttiissa maassa.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, et-' 25 tä kaivoputkena käytetään yhtä ainoata pitkää putkea, jonka ulkoinen muoto on lievästi kartiomainen ainakin osalta putken pituutta, että putken leveämpi pää käännetään alaspäin ja viedään alas kaivon pohjaosassa tai tämän korotus-osassa olevaan muhviin tai kynteeseen teleskooppiliitoksen 30 muodostamiseksi pitkän kaivoputken alapään ja mainitun muhvin tai kynteen välille, että liitos sinänsä tunnetulla tavalla varustetaan liitossuojalla, joka sallii aksiaalisia liikkeitä liitoksessa, ja että putken kartiomaisuus valitaan niin pieneksi, että putki ei esty seuraamasta ‘ 35 ympäröivää maata tämän roudan aiheuttaman noston mukana, 4 83798 joka kartiomaisuus kuitenkin edesauttaa putken palautumista roudan lähdön yhteydessä.

Käyttämällä kartiomaista putkea tämä irtoaa roudan lähdön aikana aikaisemmin routaisesta maasta, minkä lisäk-5 si kitkavoimien vaikutus putken ja ympäröivien maakerrosten välillä pienenee oleellisesti.

Niiden ongelmien poistamiseksi, jotka liittyvät kaivon pohjaosan palautumiseen matalalle sijoitetuissa kaivoissa, viedään kaivon pohjaosan alapää mieluiten alas 10 muhvin tai kynteeseen, joka kuuluu kiinnitysosana toimivaan putkiosaan tms., jolloin sauman suoja asennetaan välissä olevan sauman päälle.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on edullista, että kaivon ympärille täytetään samanlaisia massoja, joita 15 on ympäröivässä maassa.

Keksinnön mukaisesti tehdyn kaivon tunnusomaiset ominaisuudet ilmenevät patenttivaatimuksesta 4.

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa: 20 kuvio 1 esittää leikkauskuvantoa pituussuunnassa keksinnön mukaisen kaivon vesiputken eräästä toteutusmuodosta; kuvio 2 esittää pitkittäisleikkausta keksinnön mukaisen vesiputken toisesta toteutusmuodosta; 25 kuviot 3-5 esittävät kuvion 1 mukaisten vesiputken eri käyttötapoja; ja kuviot 6 ja 7 esittävät keksinnön mukaisia kaivoja sijoitettuina kiinnitysosana toimivan kaivo-osan päälle.

Kuvio 1 näyttää keksinnön mukaisen kaivon vesiput-30 ken 1, joka on tehty raudoitetusta betonista. Putkessa 1 on lieriömäinen sisäpinta ja putken pohjasta kohti sen yläpäätä suoraviivaisen kartiomaisesti kapeneva ulkopinta. Kartiomaisuuden määrä on mieluiten noin 1-2 % eikä se mieluiten ylitä suuruusluokkaa 3-4 %.

• 35 Putken 1 pituus on sellainen, että se voi yhdistää katteen kaivon pohjaosan kanssa liitäntäjohdoilla tai put- 5 83798 kiimaisen korotusosan kanssa, joka on asennettu suoraan tai yhden tai useamman ylimääräisen korotusosan välityksellä kaivon pohjaosalle. Vesiputken 1 pitää siis mieluiten ulottua koko roudalle alttiin maakerroksen läpi. Putki 5 valmistetaan eri pituuksilla tai merkeillä tai ohjeilla sen katkaisemiseksi ja sovittamiseksi johtojärjestelmän syvyyden mukaan, jonka roudan paikallinen syvyys normaalisti määrää. Putken lähtöpituus voi tällöin olla 2 m suuruusluokkaa. Putken leveämpi alapää on mieluiten hieman 10 viistetty, mikä helpottaa sen viemistä kaivon pohjaosan tai korotusosan muhviin tai kynteeseen. Kun käytetään kuvion 1 mukaista, kartiomaista vesiputkea 1, saavutetaan se tärkeä etu, että vesiputki kartiomuotonsa johdosta irtoaa roudan lähdön aikana routaisesta maasta aikaisemmin kuin 15 suorat putket. Kartiomuoto antaa siis samanlaisen irtoamisen, joka on tavoitteena valutekniikassa. Lisäksi ympäröivän maapaineen johdosta putkeen vaikuttavat voimat saavat kartiomuodon ansiosta edullisemman tulokulman suhteessa putken vaippapintaan, kun lisäksi saadaan voimakomponentti 20 vaippapinnan pituussuunnassa. Lisäksi värähtelyt maassa, joita aiheuttaa esim. liikenteen kuormitus, edistävät palautumista päinvastoin kuin tavanomaisissa kaivoissa. Päinvastoin kuin useimmissa tunnetuissa putkissa kuvion 1 vesiputkessa ei ole ulkonevaa laippaa, joka voisi estää 25 palautumisliikkeen roudan lähdön aikana.

Putken 1 kartiomuoto ei kuitenkaan saa olla liian suuri, koska tämä voisi hidastaa putken nousua roudan muodostuessa maahan, mikä voi johtaa maan epäsäännölliseen profiilimuotoon. On pyrittävä siihen, että putken liikkeet 30 vastaavat mahdollisimman paljon maan liikkeitä. Putken liian suuri kartiomuoto voi lisäksi aiheuttaa epäedullisen ontelon putken ympärille, kun tämä palautuu, jonka ontelon siihen virtaava aine voi täyttää, ja aine voi toisaalta tiivistyä hyvin lujasti putken ympärille ja voi toisaalta 35 heikentää maan pintaa, jolloin on vaara onteloiden muodostumisesta.

6 8 3'/ 9 8

Kuvio 2 näyttää keksinnön mukaisen kaivon vesiputken toisen toteutusmuodon. Tässä putken ylä- ja alaosat 2 ja 3 ovat pyöreät, jolloin välissä oleva osa 4 on kartio-mainen. Pyöreät osat helpottavat putken liittämistä kaivon 5 muihin osiin ja mahdollisten saumasuojien asentamista.

Tällaisellakin putkella on oleellisesti paremmat ominaisuudet kuin tunnetuilla putkilla roudan lähdön aikana tapahtuvan palautumisen yhteydessä. Ylempi pyöreä osa, jonka pituus 2 m pitkässä putkessa voi olla jopa noin 50 cm, ei 10 mainittavasti vaikuta putken palautumistaipumukseen, ja pyöreä alaosa, jonka pituus voi olla jopa noin 30 cm, on tavallisesti sijoitettu suureksi osaksi syvään muhviin, joka kuuluu kaivon alla olevaan osaan, tai sen peittää ympäröivä saumasuoja.

15 Putkessa voidaan myös valmistaa pyöreä osa vain ylä- tai alapään kohdalla. Putkessa voidaan myös valmistaa kartiomaiset osat, joiden kartiomuoto vaihtelee, tai kar-tiomaiset osat, jotka erottavat pyöreät osat. Kartiomuoto kuvion 2 mukaisessa putkessa on mieluiten alueella 1-3 % 20 eikä se mieluiten ylitä 4-5 %:n suuruusluokkaa.

Kuvio 3 näyttää läpileikkauksen keksinnön mukaisen sadevesikaivon toteutusmuodosta, jossa on ruotsalaisen patenttihakemuksen 810 7134-2 mukainen ns. kantotasokate, joka sisältää kelluvan yläosan 5, joka kantaa ritilän 25 tms., jota ympäröi kantotaso 6, joka on liitetty ohjaus-hylsyyn 7, joka on sijoitettu vesiputken 1 ympärille. Tämän katteen toimintaperiaate käy ilmi edellä mainitusta patenttihakemuksesta eikä sitä kuvata tässä lähemmin. On kuitenkin huomattava, että kantotasoa 6 ei pidä sijoittaa 30 niin kauaksi maanpinnasta, että näiden väliin muodostuval la alueella esiintyy aktiivista routaa, ts. normaalisti ei pidä esiintyä suhteellisia liikkeitä kelluvan yläosan 5 ja kantotason 6 välillä. Kantotaso 6 voidaan siis esim. sijoittaa kantotasoon, jonka päälle on sijoitettu tiepääl-35 lyste.

7 83798

Putki 1 on kuvion 1 näyttämää lajia, jonka ulompi kartiomaisuus on 1-2 %. Putken 1 alapää on viety alas syvään muhviin, joka kuuluu pohjalla varustettuun kaivon pohjaosaan 8, jossa on reikiä 9 liitäntäjohdoille. Putken 5 1 ja kaivon pohjaosan 8 välisen sauman päälle on asennettu johdannossa mainitun ruotsalaisen patenttihakemuksemme 790 4515-9 mukainen saumasuoja 10. Saumasuojan 10 ansiosta putkea 1 voidaan nostaa ja laskea suhteessa kaivon pohjaosaan 8 ilman että saumaan voi tunkeutua ainetta, joka es-10 täisi tällaisen liikkeen.

Saumasuojan muodostaa kalvosin, joka on taipuisaa ainetta ja joka yläosaansa pitkinpuristetaan tiivistävästi vesiputken 1 ympärille ja alaosaansa pitkin kaivon pohjaosan 8 ympärille. Kalvosimeen voidaan esim. tehdä poimu, 15 joka mahdollistaa teleskooppiliikkeen kaivon osien kesken.

Tämän saumasuojan toiminta on selitetty lähemmin edellä mainitussa patenttihakemuksessa eikä sitä kuvata lähemmin tässä.

Kuvion 3 mukaisessa kaivossa edellytetään, että 20 kaivon pohjaosa 8 sijaitsee roudattomalla syvyydellä, niin että tämä osa pysyy paikallaan ja koko routaturpoama esiintyy putken 1 ja kaivon pohjaosan 8 välisenä, suhteellisena liikkeenä.

Kuvio 4 näyttää vastaavan kaivon, jossa pohjaosa 8 25 on sellaisella syvyydellä, että tämän ja vesiputken 1 välille on ollut pakko sijoittaa kaksi putkimaista korotus-osaa 11. Jos nämä osat ovat roudattomalla syvyydellä, tarvitsee saumasuoja asentaa vain putken 1 ja ylemmän korotusosan 11 välisen sauman päälle.

30 Kuvio 5 näyttää vastaavan sovellutuksen, jossa poh jaosa 8 kuitenkin on niin syvällä, että on ollut pakko käyttää pidennettyä korotusosaa 12 yhdessä kuvion 4 mukaisen, lyhyemmän korotusosan 11 kanssa. Tässäkin saumasuoja on sijoitettu vesiputken 1 ja korotusosan 11 välisen sau-35 man päälle.

e 83798

Kuvio 6 näyttää kaivon, jossa jostakin syystä ei ole sijoitettu kaivon pohjaosaa 8, jossa on reikiä 9 liitäntä johdoille, roudattomalle syvyydelle. Tässä on siis myöskin pohjaosa 8 altis routaturpoamalle, jolloin, ellei 5 ryhdytä erityistoimenpiteisiin, on vaara siitä, että ainetta virtaa sisään kaivon pohjaosan pohjan alle ja estää palautumisen roudan lähdön aikana. Sen lisäksi, että tämä aiheuttaa ongelman, koska kaivon yläosa työntyy ylös, on myös olemassa vaara murtumista liitäntäjohtojen kiinnitys-10 kohdissa, koska nämä geometrisen muotonsa johdosta tavallisesti seuraavat maan liikkeiden mukana.

Keksinnön mukaisesti tämä ongelma ratkaistaan siten, että kaivon pohjaosa 8 viedään alas alemman putkiosan kynteeseen, joka putkiosa näytetään tässä sokkokaivon 13 15 muodossa, joka sijaitsee roudattomalla syvyydellä ja siten saa aikaan koko kaivon kiinnityksen. Koska liike roudan muodostumisen aikana tällöin esiintyy myös kaivon pohjaosan 8 ja sokkokaivon 13 välillä, sijoitetaan saumasuoja 10 myös näiden osien välisen sauman ympärille. Kuten edel-20 lä on vastaava saumasuoja sijoitettu sauman ympärille vesiputken 1 alaosan kohdalla. Kuvion 6 mukaisessa kaivorakenteessa palaa siis myös pohjaosa 8 lähtöasentoon roudan . . lähtiessä, joten vaara liitäntäjohtojen murtumisesta on näin poistettu.

25 Kuviossa 7 näytetään täydellisyyden vuoksi vastaava kaivo, jossa ylempi vesiputki 14 on tavanomaista mallia ja sen yläpäässä on ulkoneva muhvi. Tässäkin kaivossa alempi sokkokaivo 13 suorittaa saman tehtävän kuin kuviossa 6.

Kuvion kuvauksessa on edellä viitattu kaivon eri-30 laisiin toteutusmuotoihin. Keksintöä voidaan kuitenkin muuttaa monessa suhteessa patenttivaatimusten puitteissa. Esim. voidaan vesiputki valmistaa paitsi betonista myöskin muusta sopivasta aineesta, esim. muovista. Vesiputken pituuksia ja mittoja voidaan tietenkin myös muuttaa halutul-35 la tavalla. Muutkin kaivotyypit voidaan rakentaa keksinnön 9 83798 mukaisista osista sitä samaa periaatetta noudattaen, että niiden osien, jotka eivät sijaitse roudattomalla syvyydellä, on saatava osallistua routaturpoamaan, jolloin ensin on kuitenkin ryhdyttävä toimenpiteisiin, jotka mahdollis-5 tavat osien palaamisen lähtöasentoon ja helpottavat sitä roudan lähdön aikana.

Claims (7)

10 83 /98

1. Menetelmä, jolla tehdään sadevesikaivoja, las-keutumiskaivoja ja vastaavia, erityisesti roudalle alttii- 5 seen maahan, joissa on maan pinnan kohdalla oleva kaivon yläosa (5) ja kaivon pohjaosa (8) ja mahdollisia tähän liittyviä korotusosia (11,12), jotka sijaitsevat roudatto-malla syvyydellä maassa, sekä kaivoputki (1), joka yhdistää kaivon yläosan kaivon pohjaosaan tai siinä olevaan 10 korotusosaan, tunnettu siitä, että käytetään yhtä ainoata pitkää putkea (1), jonka ulkoinen muoto on lievästi kartiomainen ainakin osalta putken pituutta, että putken (1) leveämpi pää käännetään alaspäin ja viedään alas kaivon pohjaosassa (8) tai tämän korotusosassa (11,12) 15 olevaan muhviin tai kynteeseen teleskooppiliitoksen muodostamiseksi pitkän kaivoputken alapään ja mainitun muhvin tai kynteen välille, että liitos sinänsä tunnetulla tavalla varustetaan liitossuojalla (10), joka sallii aksiaalisia liikkeitä liitoksessa, ja että putken (1) kartiomai-20 suus valitaan niin pieneksi, että putki ei esty seuraamasta ympäröivää maata tämän roudan aiheuttaman noston mukana, joka kartiomaisuus kuitenkin edesauttaa putken palautumista roudan lähdön yhteydessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-25 n e t t u siitä, että kaivon pohjaosan (8) alapää viedään alas muhviin tai kynteeseen, joka kuuluu kiinnitys-osana toimivaan putkiosaan tai vastaavaan, ja että liitos-suoja (10) asennetaan välissä olevan liitoksen päälle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että täyttö kaivon ympärillä tehdään samanlaisilla massoilla, joita on ympäröivässä maassa.

4. Kaivo, jota käytetään sadevesikaivona, laskeutu-miskuiluna ja vastaavana, erityisesti roudalle alttiissa 35 maassa, jossa on maan pinnan kohdalla oleva kaivon yläosa 11 837 98 (5) ja kaivon pohjaosa (8) ja mahdollisia tähän liittyviä korotusosia (11,12), jotka sijaitsevat roudattomalla syvyydellä maassa, sekä kaivoputki (1), joka yhdistää kaivon pohjaosaan tai siinä olevaan korotusosaan, tunnettu 5 siitä, että kaivoputki muodostuu yhdestä ainoasta pitkästä putkesta (1), jonka ulkoinen muoto on lievästi kartiomai-nen ainakin osalta putken pituutta, että putken (1) leveämpi pää on käännetty alaspäin, että tämä pää on viety alas kaivon pohjaosassa (8) tai tämän korotusosassa (11, 10 12) olevaan muhviin tai kynteeseen teleskooppiliitoksen muodostamiseksi pitkän kaivoputken alapään ja mainitun muhvin tai kynteen välille, että liitos sinänsä tunnetulla tavalla on varustettu liitossuojalla (10), joka sallii aksiaalisia liikkeitä liitoksessa, sekä että putken (1) 15 kartiomaisuus on niin pieni, että putki ei esty seuraamasta ympäröivää maata tämän roudan aiheuttaman noston mukana, joka kartiomaisuus kuitenkin edesauttaa putken palautumista roudan lähdön yhteydessä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kaivo, t u n -20 n e t t u siitä, että pitkä kaivoputki (1) on tasaisesti kartiomainen koko pituudellaan, ja että kartiomaisuus ei ylitä 3-4 %:n suuruusluokkaa ja on edullisesti alueella 1-2 %.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kaivo, t u n -25 n e t t u siitä, että kaivoputken (1) alempi ja/tai ylempi pää (2,3) on lieriömäinen, ja että muu osa (4) on kartiomainen, jolloin kartiomaisuus ei ylitä 4-5 %:n suuruusluokkaa ja edullisesti alueella 1-3 %.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen kaivo, 30 tunnettu siitä, että kaivon pohjaosan (8) alapää lepää muhvissa tai kynteessä, joka kuuluu kiinnitysosana toimivaan putkiosaan (13) tai vastaavaan, ja että liitos-suoja (10) on asennettu välissä olevan sauman päälle. 12 83798