FI92506C - Menetelmä betonirakenteen muodostamiseksi irtonaiseen ainekseen maan tasolta ja laitteisto menetelmän toteuttamiseksi - Google Patents

Description

92506

Menetelmå betonirakenteen muodostamiseksi irtonaiseen ainekseen maan tasolta ja laitteisto menetelmån toteuttamiseksi Forfarande for att bygga en betongstruktur i lost material, 5 från markytans plan och anlåggning for att genomfora forfarandet 10 Tåmån keksinnon kohteena on prosessi betonirakenteen muodostamiseksi irtonaiseen ainekseen maan tasolta kayttamållå pyorivåå eroosiopååtå ja pyorivåå jålkivalu-påata, joka on varustettu poranterållå, jonka tyyppiå on kuvattu yksityiskohtaisem-min myohemmin esitettåvån riippumattoman prosessivaatimuksen 1 johdanto-osassa. Keksinnon kohteena on myos laitteisto sanotun yllåkuvatun prosessin toteuttamisek-15 si.

Tåmån keksinnon kohteena on pysyvien rakenne-elementtien muodostaminen irtonaiseen ainekseen ilman ennalta suoritettavia tavanomaisia kaivamistoimintoja ja våliaikaisia turvallisuustoimenpiteita.

20

Hieman yleiståen voidaan sanoa, ettå useimmilla nykyåån kåytettåvillå prosesseilla pysyvien rakenne-elementtien muodostamiseksi irtonaiseen ainekseen saadaan aikaan suhteellisen pieniå parannuksia prosesseihin, jotka kehitettiin 40-50 vuotta si tten. Nykyinen teknologia perustuu myos suureen kåsityoprosenttiin, mika johtaa 25 korkeisiin kokonaiskustannuksiin johtuen mm. kaivamisesta, laudoituksesta ja yhden osuuden valamisesta kerrallaan. Kalliita våliaikaisia rakenteita esim. injektointia, maavahvikkeita ja tuettuja suojaseinåmiå vårten on pystytettåvå, ennen kuin pysyvå rakenne voidaan muodostaa.

30 Tåmån keksinnon mukaisen prosessin edut johtuvat siitå, ettå se sallii porauksen irtonaiseen ainekseen maan tasolta joko sisållå tai ulkona maaperan tyypista . riippumatta tarvittavalle tasolle vedenpitåvien ja pysyvien rakenteiden muodostamiseksi. Kun rakenne on viimeistelty maahan, maastossa olevat ainoat haavat, jotka 2 92506 nåkyvåt pinnalla, ovat lieviå "porausreikiå", ts. reikiå, joiden halkaisija on noin 15 cm.

Keksinnon mukainen prosessi ja laitteisto tekevåt tietyistå muista tavanomaisista 5 toiminnoista tarpeettomia, joita ovat esimerkiksi maaperån tasoitustoimenpiteet, kuten jåådyttåminen, injektointi, kaivaminen, laudoitus, valaminen sekå pump-pauskaivot, maan kompensointi ja epåmukavuuden kompensoinnit. Saavutetaan myos rakennusajan lyheneminen.

10 Yllåmainittu saavutetaan keksinnon mukaisesti piirteiden avulla, jotka on esitetty allaolevan riippumattoman prosessivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa seka myohem-misså patenttivaatimuksissa, ja laitteiston avulla, jonka piirteet on esitetty allaolevan laitteistovaatimuksen 3 tunnusmerkkiosassa ja seuraavissa vaatimuksissa.

15 Kun tunnelirakenne rakennetaan maahan nykyåan tunnettujen prosessien avulla, tunnelin sisåpuolelle jååvå irtonainen aines kaivetaan pois. Tåmå tarkoittaa sitå, ettå jåijestetåån betonikuori, josta irtonainen aines on poistettava kovettumisen j ål keen. Nykyisen teknologian avulla on kåytånnollisesti katsoen mahdotonta rakentaa tunnelia irtonaiseen ainekseen ilman laajoja kaivamistoimintoja ja irtonaisen 20 aineksen stabiloimistoimenpiteita.

« <1 Tåmån keksinnon prosessi ja laitteisto soveltuvat myos hyvin tunneleiden (tierumpu-jen) rakentamiseen olemassaolevien rautatieraiteiden ja teiden alle håiritsemåttå risteysrautatiellå tai tielinjalla kulkevaa liikennetta. Tåmånhetkisten menetelmien 25 yhteydesså nåmå ovat ongelmia, jotka voitaisiin ratkaista ainoastaan våliaikaisilla sivuteillå tai sivuraiteilla, jotka ovat sinånså kalliita jåijestelyjå.

Tåta keksintoå kuvataan yksityiskohtaisemmin alla piirustuksiin viitaten, joissa 20 Kuvio 1 on kaaviomainen etukuva laitteistosta tåmån keksinnon mukaisen prosessin toteuttamiseksi, joka on esitetty asennossa, jossa poraus on suoritettu ja ennen kuin eroosio- ja jålkivalutoimenpiteet on aloitettu;

II

3 92506

Kuvio 2 on kaaviomainen pystykuva laitteistosta, joka on jåijestetty puskutraktorin kairauslaitteistoon;

Kuvioissa 3-5 esitetaån prosessin periaate kolmessa vaiheessa, jotka kåsittåvåt 5 porausreian alkavan eroosion, porausreian laajentamisen eroosion avulla ja poraus-reiån jatketun laajentamisen sen korkeussuunnassa sekå porausreian samanaikaisen jålkivalun betonilla tåsså jåijestyksesså.

Kuviossa 1 laitteisto esitetaån asennossa, johon on saavuttu maahan porattaessa 10 ennen poratun reiån eroosiota ja porausreian jålkivalua, joka reika laajennetaan eroosiolla.

Laitteisto kåsittåå kaksi yksikkoå, eli eroosioyksikon 2 ja jålkivaluyksikon 3 betonilla tapahtuvaa jålkivalua vårten.

15

Eroosioyksikko kåsittåå eroosiopåån 2a, johon on jåijestetty alimmaiseksi porante-rå 2b. Jålkimmåisen alapuolelta eroosiosuulake 2c on varustettu vesisuulakkeella ja kasittaå sen, jota ympåroi ilmasuulake veden ja ilman såteittåisen suihkuvirran ejektoimiseksi. Eroosioyksikko kasittåå edelleen ohjausputken 8, jolle yllåmainitut 20 komponentit on asennettu ja jonka kautta vesi- ja ilmakanavat etenevåt sanottujen ; eroosiosuulakkeiden 2c syottåmiseksi. Ohjausputki 8 on asennettu laakerille 8a, jota voidaan nostaa ja laskea sekå pyorittåå, ja pyoritysmoottori 8b on jåijestetty runkoon 6a. Ohjausputki 8 on yhdistetty ylimmåstå pååståan ilman-ja vedensyotto-kanaviin 10 ja 11 tåsså jåijestyksesså kååntoelimien 10a vålityksellå.

25 Jålkivaluyksikko 3 sekå jålkivalupåå 3a ja poranterå 3b on asennettu pydritettå-våsti ja nostettavasti sekå laskettavasti laakerille 9a, ja pyoritysmoottori 9b on jåijestetty runkoon 6b, ja yksikko 3 on yhdistetty ylimmåisestå pååståan betonin-syottokanavaan kååntoelimien 1 la vålityksellå.

Rungot 6a ja 6b muodostavat hammastangon, jossa on sååtoelimet 7 runkojen 6a, 6b keskinåistå erotusta vårten. Hammastangon 6 tarkoituksena on kiinnittyå 30 4 92506 såådettåvåsti kairauslaitteistoon F, esim. tyontotraktorin kairauslaitteistoon, kuten kuviossa 2 on esitetty, sinånså tunnettujen elinten Ft vålityksellå, joiden avulla laitteistoa voidaan nostaa ja laskea sekå kallistaa painesylintereiden avulla sinånsa tunnetulla tavalla, kuten kuviossa 2 on esitetty. Eroosiopååtå 2a ja jålkivalupååtå 5 3a voidaan kåyttåå nåin olien itsenåisesti laskemista, nostamista ja pyoritystå vårten tåssa jåijestyksessa. Runkoja 6a, 6b voidaan liikuttaa toisiaan kohti ja toisistaan poispåin eroosiopåån 2a ja jålkivalupåan 3a vålisen keskietåisyyden C sååtåmiseksi. Kuten piirustuksissa, kuviossa 1, on esitetty, sååtoelin 7 muodostuu såådettåvistå teleskooppisauvoista 7a, jotka yhdiståvåt rungot 6a ja 6b.

10

Olake 12 on jåijestetty ohjausputken 8 ympårille erodoidun irtonaisen aineksen kerååmiseksi ja ohjaamiseksi porausrei’istå såådettåvållå tavalla massa- ja tiheysmittarin vålityksellå, jotta voidaan laskea erodoidun aukon, eli laajennetun aukon tilavuus. Eroosiopåån 2a ja jålkivalupåan 3a vålistå keskietaisyyttå voidaan 15 sååtåå såadettåvien erotuselimien 7a avulla laajennetun porausreiån 4a suunnitellun halkaisijan mukaisesti.

Jålkivaluyksikko 3 kåsittåå pidennettåvåt jålkivaluputket 9.

20 Kun sanottua prosessia toteutetaan yllåmainitun laitteiston avulla, eroosioyksikko 2 ja jålkivaluyksikko 3 porataan kallioon tai tukevaan maahan yksikkojen 2 ja 3 vålisellå ennaltamååritetyllå keskietåisyydellå C. Hyvån kalliokosketuksen aikaansaamiseen kåytetåån ainoastaan alaspåin suunnattua, eroosiopååsså 2a olevaa eroosiosuulaketta 2d. Kalliopinnan eroosion aikana eroosiopåatå 2a ja ohjausputkea 25 8 vedetåån ylospåin ei-esitettyjen nostoelimien avulla. Ylosvetåminen tapahtuu hitaasti jatkuvan pyorimisen ja erittåin puristetun veden ja ilman samanaikaisen ejektion aikana 100-1000 barin korkeassa paineessa vesi- ja ilmasuulakkeesta 2c. Sanottu ilman ympåroimå vesisuihku murtaa hiukkasrakenteen ja liuottaa poraus-reiåsså 4 olevaan maan, joka reikå on porattu eroosiopåån 2a poranterållå 2b.

30 Nåin muodostuu laajennettu porausreika 4a, jolla on toivottu halkaisija, joka voidaan mitata sinånså tunnetulla laitteistolla, jota ei kuvata tåsså yhteydessa yksityiskohtai-sesti. Tållå tavoin muodostuu lieriomåinen erodoitu aukko, joka muodostaa sanotun

II

5 92506 laajennetun porausreiån 4a. Suurpainesuihkun 5a suulakkeen 2c synnyttåmån ylipaineen avulla alashuuhdottu materiaali E pakotetaan kohti pintaa porausreiån 4 ja sanotun olakkeen 12 vålityksellå. Samanaikaisesti aukon 4a muodostamisen kanssa korkealuokkaista betonia D pumpataan jålkivalupåallå 3a varustetun jålkiva-5 luputken 9 låpi aukon 4a tåyttåmiseksi, mikå aiheuttaa myos tyontymisen ylospåin materiaalin E porausreiån kautta, joka murrettiin huuhtomalla. Betoni D voidaan varustaa lisåaineilla, jotka tekevåt siitå vettåhylkivån siten, ettå eroosiosuihkun 5a aukkoon 4a aiheuttamat virtaukset saavat minimimåårån sideainetta irtautumaan betonista D.

10

Kun ohjausputkea 8 sekå eroosiopååtå 2a ja jålkivaluputkea 9 ja jålkivalupååtå 3a vedetåån ylos, jålkivalupåån 3a tulisi sijoittua suositeltavasti ainakin 0.5 m eroosiosuihkusuulakkeen 2c alapuolelle, jos viimeksimainittu on toiminnassa, jotta voidaan våhentåå erodoituun tilaan syntyviå vahingollisia virtauksia, jotka voivat 15 poistaa sideainetta betonista D.

Porausreikå erodoidaan ilma- ja vesisuihkun 5c avulla toivotulle tasolle H, kun eroosiopååtå 2a vedetåån ylospåin, minkå jålkeen eroosio pysåytetåån. Aukon 4a jålkivalua betonilla D jatketaan jålkivaluputken 9 samanaikaisen ylosvetåmisen 20 aikana, kunnes aukko 4a tåyttyy, mikå tarkistetaan erodoituneen aineksen avulla, . joka on pakotettu ylospåin porausreiån 4 kautta. Kun aukko 4a on tåysin tåytetty, tållainen aines korvataan ylospuristetulla betonin D sementtisideaineella.

Kuviossa 3 esitetåån nåin olien eroosiopåå 2a ja jålkivalupåå 3a, jotka on porattu 25 toivottuun syvyyteen maahan A, ja eroosiopååstå 2a tuleva viimeistelevå alaspåin suunnattu eroosiosuihku 5b kalliopohjan puhdistamiseksi. Kun sanottu eroosiosuihku 5b pååttyy, suulakkeen 2c eroosiopalkld 5a kåynnistetåån porausreiån 4 laajen-tamiseksi ja laajennetun porausreiån 4a ja tåtå myotå toivotun aukon aikaansaami-seksi, kuten kuviossa 4 on esitetty, jolla aukolla on toivottu halkaisija B ja toivottu 30 korkeus H, kuten kuviossa 5 on esitetty.

6 92506

Kuviossa 4 esitetåån porausreiån alkava laajeneminen eroosiopåån 2a pyorimisen ja ylosvetåmisen aikana, kun taas jålkivalupåållå 3a varustettu syottoputki 9 on levossa kehåasennossa laajennetun porausreiån 4a alaosassa.

5 Kuviossa 5 esitetaån seuraava vaihe, jossa eroosiopåå 2a on vedetty ylospain suunnilleen laajennetun porausreiån toivottuun korkeuteen H ja jossa betonia D syotetåan syottoputken 9 låpi laajennetun porausreiån 4a tåyttåmiseksi. Tåtå toimintoa jatketaan, kunnes laajennettu porausreikå 4a on tåytetty.

10 Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty laajennetut porausreiåt 4a, joilla on olennaisesti pyoreå poikkileikkaus ja toivottu halkaisija B, jotka johtavat betonin D lieriomåiseen rakenteeseen.

Eroosiosuihkun aikaansaamiseksi, ts. ilma- ja vesisuihkun 5a kåantamiseksi 15 eteenpåin ja taaksepåin sektorin poikki eroosiopåån 2a vastaavan pyorimisen avulla, voidaan jåijeståå betonirakenne, jolla on vastaava poikkileikkaus.

Kun eroosiopååtå 2a on pyoritetty tåysin ilma-vesisuihkun 5 eroosiopaineen samanaikaisen sååtamisen aikana, on mahdollista esim. saada aikaan betonira-20 kenteita, joilla on soikeat poikkileikkaukset, kuten soikeita pinoja pyorityspåån 2a pyori mi skul masta riippuen.

Tåmån keksinnon mukainen prosessi voidaan toteuttaa kaikentyyppisesså maassa. Tåmå prosessi soveltuu siten saveen, mutaan ja soraan sekå useimpiin tayteainei-25 siin, moreeniin ja suoperåiseen råmeeseen/turpeeseen.

Eroosio- ja jålkivaluprosessi voidaan toteuttaa koheesiomaassa haluttaessa kahdessa vaiheessa, koska koheesiomaissa olevat siirtymåjånnitykset eståvåt tavallisesti erodoitua aukkoa luhistumasta, jos se on tåytetty vedellå. Jos eroosio- ja jålkivalu-30 prosessi toteutetaan kahdessa vaiheessa, saavutetaan useita etuja:

II

7 92506 1. Paikallista irtonaista ainesta estetåån sekoittumista betonin kanssa, koska jålkivalu suoritetaan aukon (laudoituksen) normaalivalun tavoin veden alia.

2. Paluuaineksessa oleva betoni ylospåin porausreiån 4 låpi, joka aines muodostuu 5 erodoidusta materiaalista ja eroosiosuihkusta 5a tulevasta lisatysta vedesta, vålte- tåån. Jos paluuaineksen tilavuutta ja tiheytta mitataan jatkuvasti massa- ja tiheysmit-tarilla 12, joka on yhdistetty porausreiåsså 4 olevaan olakkeeseen 12, on myohem-min mahdollista laskea erodoidun aukon 4a tilavuus. Koska aukon 4a korkeus H -mahdollisesti pituus, jos porausreika 4 on vino tai vaakasuora - on aina tunnettu, sen 10 keskihalkaisija C voidaan myos laskea.

3. On mahdollista suorittaa tarkka kartoitus aukon 4a mååråstå akustisen koettimen avulla, joka voidaan laskea aukkoon. Pyorittamållå koetinta systemaattisesti sitå yldsvedettåessa koko leveys, tavallisesti halkaisija B, voidaan kartoittaa.

15

Molemmat toiminnot, eli eroosio ja jålkivalu, on suoritettava kitkamaaperissa yhtenå toimintona, koska jåijestetty aukko 4a yleensa luhistuu, ennen kuin jålkivalu betonilla D on suoritettu loppuun. Aukko, eli laajennettu porausreikå 4a, voidaan kuitenkin stabiloida, jos aukkoon syotetåån raskasta stabilointinestettå, esim. 20 bentoniittiå. Sanottu neste pyrkii kuitenkin sekoittumaan paluuaineksen, eli maaperi-en ja huuhtomisveden, kanssa siten, ettå måårå, eli rakenteen/pinon leveys B, voidaan mitata ainoastaan akustisen koettimen avulla tai mittaamalla betonin D tilavuus, joka on valettu aukkoon 4a.

25 Yllå mainittiin, ettå eroosiopåån 2a ja jålkivalupåån 3a vålistå etåisyyttå voidaan . sååtåå hammastangossa 6 olevien teleskooppisauvojen 7a avulla. On nåin olien mahdollista varmistaa, ettå jålkivalupåå 3a ja eroosiopåå 2a saavat toivotun keskinåisen keskietåisyyden, kun ne on porattu maahan A, minkå ansiosta jålkivalupåå 3a saadaan sijoittumaan erodoidun/laajennetun porausreiån 4a kehålle, kuten 30 kuviossa 4 ja 5 on esitetty. Betoni D, joka siis injektoidaan suhteellisen paksun .. syottoputken 9 låpi, tåyttåå laajennetun porausreiån 4a reiån seinåmåsså olevasta 8 92506 paikasta ja karkottaa siten minka tahansa erodoidun aineksen ja veden ylospain porausreiån 4 låpi.

5 11

Claims (5)

1. 9 92506
2. 1. Menetelmå betonirakenteen muodostamiseksi irtonaiseen ainekseen maan tasolta, jolloin kåytetåån pyoritettåvåå eroosiopååtå (2a) ja valupååtå (3a) varustettuna 5 porakruunulla maahan (A) halutulle syvyystasolle poraamalla tapahtuvaa alasvientia vårten; mahdollisesti kiinteåån maahan, jonka jålkeen porattu reika (4) laajennetaan eroosiolla ilma-/vesisuihkujen (5a) avulla haluttuun leveyteen (B) ja korkeuteen (H) ja samanaikaisesti eroosiopååta (2a) vedetåån ylospåin, jolloin eroosioitu irtonainen aines ja vesi virtaavat ylospåin ja ulos porareiån (4) kautta, ja samanaikaisesti tai 10 jålkeenpåin valetaan laajennettu porareikå (4) tuomalla valumateriaali (D) paineella valupåån (3a) avulla samanaikaisesti poistamalla eroosioitua irtomassaa (E), tun-n e 11 u siitå, ettå porakruunulla (2b) varustettua eroosiopååta (2a) ja porakruunulla (3b) varustettua valupååtå (3a), jotka muodostavat tåsså jåijestyksesså eroosioyksikon (2) ja valuyksikon (3) rakenneosat, porataan toisiinsa nåhden samanai-15 kaisesti ja rinnakkaisesti alas maahan (A) keskinåisellå keskeisetåisyydellå (C), jonka jålkeen eroosiopååtå (2a) pyoritetåån ja nostetaan samanaikaisesti eroosioi-malla porareiån (4) seinåmiå ja ettå valupååtå (3a) nostetaan samanaikaisesti mutta jonkin verran alaspåin siirrettynå suhteessa eroosiopååhån (2a), jolloin tuotu valumateriaali on esim. betonia (D). 20 : 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, ettå eroosio- * påån (2a) ja valupåån (3a) keskeisetåisyys (C) maahan (A) vientiå vårten asetetaan eroosion avulla tåmån jålkeen muodostettavan laajennetun porareiån (4a) haluttuun keskisåteeseen. 25
3. 3. Laitteisto jonkin edellå olevan patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmån toteuttamiseksi, t u η n e 11 u siitå, ettå laitteisto kåsittåå eroosioyksikon (2) ja valuyksikon (3), jotka on sovitettu kehikkoon (6) keskinåisellå vålimatkasåådollå (7), joka kehikko (6) on sovitettu olemaan asennettavissa kiinteåsti poralaitteistorun-30 koon (F) sinånså tunnettujen vålineiden (Fj) avulla, jonka eroosioyksikon (2) ja valuyksikon (3) eroosiopåå (2a) ja valupåå (3a) ovat jåijestetyt toisiinsa nåhden 10 92506 itsenåisesti kåytettaviksi niiden kunkin erikseen laskemiseksi ja nostamiseksi ja mahdollisesti pyorittåmiseksi.
4. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siita, etta kehikko (6) 5 kåsittaå kaksi runkoa (6a,6b), laakerein (8a,9a) ja kayttomoottorein (8b,9b) eroosiopåån (2a) ohjausputkea (8) ja valupåan (3a) ohjaus- ja valuputkea (9) vårten, jotka putket (8,9) olien sinånsa tunnettuja, ovat varustettuja kåånnettåvilla liitoksil-la (10a, 11a), niiden ylempien osien kytkemiseksi vesi/ilma- ja betonilinjoihin (10,11), mainittujen kahden rungon (6a,6b) ollessa keskinåisesti liikutettavissa 10 toisiaan påin ja toisistaan poispåin eroosiopaån (2a) ja valupåan (3a) keskeisetai-syyden (C) saåtamiseksi.
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siita, ettå rungot (6a,6b) ovat yhdistetyt såådettåvien teleskooppitankojen (7a) avulla. 15 -·» « II 11 92506