NO823193L - Fremgangsmaate og apparat for tildannelse av sandpeler for aa forbedre bloet grunnmasse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et

apparat for forbedring av løs grunnmasse med varierende be-skaffenhet eller sammensetning, slik at det dannes en grunn-

masse med ensartet styrke ved installering av sandpeler i grunnmassen.

Ved planlegging av en forbedring av bløt grunn ved ned-drivning av sandpeler beregnes grunnmassens styrke vanlig-

vis på grunnlag av resultater ved grunnundersøkelser som ut-

føres på en rekke punkter på det areal som skal forbedres,

og den forønskede styrken av grunnen, samt den påkrevede diameter. Stigningen og andre parametre ved sandpelene bestemmes ut fra den beregnede styrken , samt vekten, formen osv.

til den konstruksjonen som skal bygges på grunnen etter for-bedringen. Ved konvensjonelle metoder utføres forbedrings-arbeidene under den antakelse at den påtenkte styrken kan oppnås ved installering av sandpeler i overensstemmelse med de forutbestemte parametrene. Hvis imidlertid .styrken av grunnen som skal forbedres, varierer, vil også styrken av den forbedrede grunnen variere på samme måte, fordi den estimerte styrken av grunnen som anvendes ved konstruksjonen av sandpelene vil anta en gjennomsnittsverdi. Den forbedrede grunnen vil derfor nødvendigvis få varierende styrke. Dette utgjør et problem som må løses ved konvensjonelle fremgangs-måter .

Et grunnleggende trekk ved foreliggende oppfinnelse

er at man for å løse dette problemet, ved dannelse av sand-

pelene i grunnen, endrer diameteren og/eller styrken av sandpelene i overensstemmelse med.beskaffenheten eller styrken av grunnen som skal forbedres.

Det er kjent å danne sandpeler i grunn som skal forbedres. ved hjelp av et hult rør som ved den nedre enden anordnes med et sandutleverings/kompakterings-element tilpasset for å

drives vertikalt under tvang. Skyvekraften F som påføres av utleverings/kompakterings-elementet uttrykkes ved ligningen:

hvor K er en konstant, A er diameteren av sandpelen, B er dens styrke, og C er styrken av grunnen.

Et konkret eller fast trekk ved foreliggende oppfinnelse er at verdien F anvendes som en indeks for styring av arbeidet med å danne sandpelene, og, under selve dannelsen eller forme-ringen av sandpelene mens man driver sandutleverings/kompakteringselementet ved hjelp av en hydraulisk sylinder, endres diameteren og/eller styrken av sandpelen, idet skyvekraften som påføres elementet holdes konstant lik en forutbestemt verdi.

Diameteren av sandpelen kan endres ved endring av den hastighet hvormed røret trekkes opp og/eller den vannmengden som injiseres rundt den nedre enden av røret. Styrken av., sandpelen kan endres ved endring av frekvensen og/eller amplityden av vibrasjonene som meddeles sandutleverings/ kompakteringselementet.

Det er ønskelig at skyvekraften F til sandutleverings/ kompakteringselementet like før slutten av det nedoverrettede slaget av stemplet i den hydrauliske sylinderen overvåkes og sammenlignes med den forutbestemte verdien (Fo) , samt diameteren og/eller styrken av den sandpelen som dannes , og blir endret i overensstemmelse med sammenligningsresultatet.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse'anvendes en hydraulisk sylinder til tvangsmessig å bevege sandutleverings/ kompakteringselementet i en'vertikal retning, og det er anordnet organer til å fastslå arbeidsdistahsen til stemplet i den hydrauliske sylinderen ved bestemmelse av strømhastig-heten til det fluidum som tilføres til den hydrauliske, sylinderen, organer for avføling av trykket i fluidet når det nedoverrettede slaget til stemplet, har nådd en forutbestemt, verdi, organer for sammenligning av skyvekraften til sandutleverings/kompakteringsorganene som beregnes fra- fluidumstrykket med en forutbestemt verdi, samt organer for endring av diameteren og styrken av sandpelene i overensstemmelse med sammenligningsresultatet.

Et formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for installering av sandpeler for forbedring av bløt grunn, hvorved den forbedres til en grunnmasse som har ensartet styrke.

Et videre formål er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat for installasjon av slike sandpeler for forbedring

av bløt grunn på en effektiv kontrollert måte.

Andre formål og trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse med henvisning til vedlagte tegninger,. hvor: Fig. IA er et diagram som illustrerer henholdsvis dybden og styrken av grunnen i henhold til den konvensjonelle metoden, Fig. IB er et lignende diagram som illustrerer frem-gangsmåten ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 er et skjematisk riss som illustrerer apparatet i

henhold til oppfinnelsen,

Fig. 3 er et blokkdiagram av styrekretsen som anvendes

ved foreliggende oppfinnelse, og

fig. 4 er et diagram som illustrerer hvordan en standard F verdi bestemmes.

Figuréne IA og IB er diagrammer som illustrerer for-holdet mellom dybden og styrken av grunnen, henholdsvis i henhold til den konvensjonelle metoden og metoden i overensstemmelse, med foreliggende oppfinnelse. På disse diagrammer betegner a den estimerte styrken av grunnen som skal forbedres, b den faktiske styrken av samme, c betegner den forønskede eller påtenkte styrken av den forbedrede grunnen, og d betegner den faktiske styrken av denne. Bokstaven P betegner en sandpel som er dannet i grunnen. Det fremgår av disse diagrammer at ved den konvensjonelle metoden hvor diameteren av. sandpelen som dannes holdes konstant, vil styrken av den forbedrede grunnen variere i stor grad i likhet med den faktiske styrken av grunnen som skal forbedres, mens i henhold til metoden ifølge foreliggende oppfinnelse hvorved diameteren av sandpelen endres i overensstemmelse med styrken av grunnen, vil den faktiske styrken av den forbedrede grunnen være til-nærmet den samme som den forønskede styrken. Dette betyr at i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse vil grunnen forbedres slik at det oppnås en ensartet styrke.

Som det fremgår av fig. 2 anvendes et apparat 1 for fremstilling eller installering av en. komprimert sandpele P. Apparatet 1 'innbefatter et hult rør 2, et kort rør 3, et element 4 for utlevering og kompaktering av sand, en hydraulisk, sylinder 5 for å bevege elementet 4 vertikalt, en trakt 6

I

hvorigjennom sanden dumpes ned i røret 2, en drivenhet 7 for driving av røret 2 ned i grunnen, et tilførselsrør 8 for trykkluft, en ventil 9 for å hindre unnslipping av trykkluft fra trakten, en uttømmingsveTitil 10, en kabel 11 for å bære røret 2, en.vinsj 12, hydrauliske slanger 13 pg 14, samt vannstråledyser 15.

For å installere en sandpel i bløt grunn G ved hjelp av ovennevnte apparat, drives innledningsvis røret 2 ned ved hjelp av drivenheten 7 til en forutbestemt dybde, idet kabe-len 11 løsnes. Drivingen av røret 2 ned i grunnen lettes ved hjelp av vannstråler ned i grunnen G gjennom vanndysen 15 og/eller drift av den hydrauliske sylinderen 5 såvel som av drivenheten 7.

Røret 2 trekkes deretter oppover samtidig som sanden utleveres og kompakteres ved hjelp av sandutleverings/kompakteringselementet 4. Når røret .2 trekkes oppover, .dannes det samtidig og gradvis en sandpel P. Opptrekkingen- av røret av-brytes vanligvis flere ganger for fornyet tilførsel av sand. Under sandpelingen tilføres trykkluft gjennom røret 2 fra lufttilførselsrøret 8 for å lette tilførselen av sand.

Som det fremgår av fig. IB, vil ifølge foreliggende oppfinnelse diameteren av sandpelen endres i overensstemmelse med endringene i beskaffenheten og styrken av grunnen som skal forbedres, ved punkter eller dybder hvor den faktiske styrken av grunnen er større enn den estimerte styrken, idet pelen vil her gis en mindre diameter enn den beregnede diameteren, mens ved dybder hvor styrken er mindre enn den estimerte styrken vil pelen gis en større diameter enn den beregnede diameteren.

Pelens diameter kan enten endres ved endring av hastig- . heten hvorved røret 2 trekkes oppover, eller ved utstråling av vann fra vanndysens 15 omkring den nedre enden av røret 2 for derved å bløtgjøre grunnen i et begrenset omfang.

Ifølge- foreliggende oppfinnelse vil, dersom styrken av sandpelen endres i overensstemmelse med endringene i beskaffenheten eller styrken av grunnen som skal forbedres, sandpelen bli gitt en mindre styrke (eller tetthet) enn den beregnede styrken ved dybder hvor den faktiske styrken av grunnen er større enn den estimerte styrken,mens pelen deri- mot gis en større styrke enn den ved dybder hvor den faktiske styrken av grunnen er mindre enn den estimerte.

Styrken av. sandpelen kan endres ved endring av frekvensen og/eller amplityden av vibrasjonene som meddeles sandutleverings/kompakteringselementet 4.

Variasjonene i beskaffenheten eller styrken av grunnen som.skal forbedres kan oppdages på forskjellige måter. f.eks. ved hjelp av en strekkmåler eller av en belastningscelle montert på røret 2 på et egnet sted.

Skyvekraften F som påføres av sandutleverings/kompakteringselementet 4 kan fastslås f.eks. på den måten som skal . beskrives i det følgende, med utgangspunkt i fluidumstrykket like før enden .av det nedovergående slaget til stemplet i 'de hydrauliske sylindrene 5.- Som det fremgår av fig. 3, tilveie-bringer en strømmåler 16 i fluidumsledningen 14 for den hydrauliske sylinderen 5, pulser som er proporsjonale med strøm-hastigheten. Pulsene integreres med hensyn til -tiden av en-integrator 18 for bestemmelse av antall pulser som er propor-sjonalé med det fluidumsvolum som passerer gjennom strøm-måleren 16 i løpet av tidsrommet fra starten til.slutten av det nedovergående slaget til stemplet i sylinderen 5. Puls— signalet konverteres til en spenning som avgis til en sammen-ligningsmåler eller komparator 19.

En spenning som innstilles i et innstillingsapparat 20 avgis, til komparatoren 19, idet spenningen er proporsjonal med det fluidumsvolum som er nødvendig for stemplet i sylinderen 5 for å gå ned til punktet like før enden av det nedovergående slaget. Komparatoren 19 sammenligner spenningen fra integratoren 18 med den forut innstilte spenningen og avgir et signal til'en hukommelseskrets 21 når disse to spen-ningene får lik verdi.

Fluidumstrykket i fluidumsledningen 13 avføles hvert minutt ved hjelp av en trykksensor 17 og omdannes til eh spenning, som avgis til en hukommelseskrets 21. Hukommelseskretsen registrerer spenningen fra sentoren 17 i samsvar med signalet fra komparatoren 19, og sender den registrerte spenningen til en komputerkrets 22..

Komputekretsen bestemmer skyvekraften F på grunnlag av spenningen fra hukommelseskretsen .21 (proporsjonal med flui dumstrykket like før slutten av det nedovergående slaget til stemplet), og det effektive tverrsnittsarealet av sylinderen 5 registreres på forhånd. Den verdien av F som derved oppnås sammenlignes i en komparator 23 med en verdi Fo som forut-innstilles i et innstillingsapparat 24.

Den forutinnstilte verdien F bestemmes på følgende måte: I og med at den samme tettheten eller styrken av sandpelen kan oppnås dersom det anvendte materialet (vanligvis sand) og parameterne ved sandpelingen er de samme, kan et diagram slik som vist på fig. 4 vise kore.las jonen mellom verdien F, sand-pelediameteren, samt styrken N av grunnen soni skal forbedres, bli fremstillet fra resultatene av prøvesandpeler som frem-stilles i denne øyemed. Ved bruk av dette diagrammet bestemmes en verdi Fo som svarer til den estimerte styrken No av

grunnen og den beregnede diameteren av sandpelen (700 mm på fig. 4) som er påkrevet. Den forutinnstilte verdien F kan endres med dybden..

Ved målingene under prøvepelingen kan verdien F måles på den ovenfor beskrevne måten.• Diameteren av sandpelen måles på konvensjonell måte ved hjelp av en dybdemåler. og en sand-, volummåler (ikke vist) montert på røret 2, og styrken av grunnen måles ved hjelp av en vanlig måler. Sistnevnte verdi kan også måles ved anvendelse av apparatet 1, men skal ikke beskrives i detalj her.

Komparatoren 23 sammenligner den avmålte verdien F med den forutbestemte F verdien (Fo) og, hvis det foreligger noen forskjell, sendes et signal til kontrollenheten 25, som avgir ' et kontrollsignal for justering av en av de parametere som styrer pelediameteren, nærmere bestemt den hastighetn hvormed røret 2 trekkes opp ved hjelp av vinsjen 12.

Ved dybder hvor den faktiske styrken av grunnen er større enn No, vil den målte verdien F overskride den forutbestemte verdien Fo, slik at den hastighet hvormed pelen trekkes opp ved hjelp av vinsjen vil økes. Som resultat vil diameteren av sandpelen herved bli mindre enn standardverdien (dvs. 700 mm). Ved dybder hvor den faktiske styrken av grunnen er mindre enn No, vil hastigheten reduseres for å øke diameteren av pelen

Diameteren kan reguleres ved styring av åpningen av ven-v tilen under anvendelse av signalet fra kontrollenheten 25 for

å justere vannvolumet som stråles ut av vanndysene 15.

Ved faktisk sandpeling hvor verdien F styres for å være konstant, vil det foreligge et visst spillerom eller en tole-ranse over og under den forutinnstilte verdien Fo. Det.gjen-nomføres vanligvis en kontroll, slik at den fastslåtte verdien F (skyvekraften) vil ligge mellom den øvre og den nedre grense.

Selv om diameteren av sandpelen ifølge ovennevnte beskrivelse reguleres slik at styrken forblir konstant, kan styrken av sandpelen endres med bibehold av dens diameter.. Videre kan både diameteren og styrken av sandpelen endres så lenge som verdien F holdes konstant.

Hvis styrken av sandpelene endres med bibehold av en fast diameter, så bør dette fortrinnsvis gjøres ved endring av frekvensen og/eller amplityden av vibrasjonene som meddeles sandutleverings/kompakteringselementet 4, selv om den kan endres ved å meddele mindre avbrutte vibrasjoner til elementet 4 under dets nedovergående bevegelse. Vibrasjoner kan enkelt meddeles elementet 5 ved pulsering av fluidumet som tilføres til den hydrauliske sylinderen 5.

Dersom både diameteren og styrken av sandpelene endres, så kan dette gjennomføres ved endring av hastigheten av den nedovergående bevegelsen eller slaglengden til sandutleverings/kompakteringselementet 4 såvel som på den ovenfor beskrevne måten.

Selv om den foretrukne utførelsesformen for oppfinnelsen benyttes til å danne en pele, så kan foreliggende oppfinnelse også anvendes ved tilfeller hvor et hvilket som helst lignende materiale slik som grus, subbus eller slagg anvendes.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til å danne sandpeler for forbedring av bløt grunn, omfattende de trinn å drive et rør inn i grunnen, føring av sand inn i røret, gradvis opptrekking av røret mens - sanden utleveres og komprimeres,karakterisert, ved at sandpelene dannes samtidig.som diameteren og/eller styrken av sandpelene endres i overensstemmelse med hvilken som helst endring i beskaffenheten av grunnen som skal forbedres, hvorved det oppnås en ensartet forbedret grunnmasse.

2. Fremgangsmåte for dannelse av sandpeler for forbedring av bløt grunn, omfattende de trinn å drive et rør (2) ned i grUnnen, fylle sand i dette, samt opptrekking av røret . (2) gradvis samtidig med utlevering og komprimering av sanden ved hjelp av et element anordnet nær den nedre enden av røret,karakterisert vedat elementet (4) drives tvangsmessig vertikalt, og ved at sandpelene dannes samtidig som diameteren og/eller styrken av sandpelene endres, idet skyvekraften som påføres av sandutleverings/kompakteringselementet (4) holdes konstant lik en forutbestemt verdi.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2 ,'k: v;a.diameteren av sandpelene endres ved justering av den hastighet hvormed røret trekkes opp og/eller den vannmengde som utstrå-les omkring den nedre enden av røret.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakterisert vedat styrken av sandpelene endres ved justering av frekvensen og/eller amplityden til vibrasjonene som meddeles sandutleverings/kompakteringselementet (4).

5. Apparat for dannelse av sandpeler for forbedring av bløt grunn på en kontrollert måte,karakterisertved at apparatet omfatter: et rør (2) som drives ned i grunnen og gjennom hvilket sand tilføres ned i grunnen, sandutleverings/kompakteringsorganer anordnet ved den nedre enden av røret (2) for utlevering av sand ut av røret, samt komprimering av sanden, en hydraulisk sylinder (5) med et stempel for bevegelse av sandutleverings/kompakteringsorganene vertikalt, avmålingsorganer (16,19) for bestemmelse av årbeids-distansen til stemplet ved måling av strømhastigheten av fluidumet som tilføres den hydrauliske sylinderen (5), Avfølingsorganer (17) for avføling av trykket i fluidumet når det nedoverrettede slaget av stemplet har nådd en forutbestemt verdi, sammenligningsorganer (23) for sammenligning av skyvekraften som påføres av sandutleverings/kompakteringsorganene, beregnet på grunnlag av fluidumstrykket ved en forutbestemt verdi, samt organer for endring av diameteren og/eller styrken av sandpelene i overensstemmelse med resultatene av sammenlig-ningen .