Opublikowano: 5.III.1966 KI 84d, 5/04 MKP E 02 f S/Oli UKD 621.879.41 Mx\oii^'A Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Bohdan Zakiewicz, mgr inz. Wieslaw IJjJrt^/^^^^j^^nS Kozlowski, mgr inz. Zbigniew Paterek Wlasciciel patentu: Przedsiebiorstwo Specjalistyczne 'Górnictwa Surow¬ ców Chemicznych „Hydrokop", Kraków (Polska) Sposób wykonywania gleboko wcietych wykopów w gruntach i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywa¬ nia gleboko wcietych wykopów w gruntach, do wy¬ konania betonowych lub ilowych lscian wodoszczel¬ nych, do ukladania glebokiego drenazu odwadnia¬ jacego, do wykonywania gleboko wcietych funda¬ mentów betonowych scian oporowych lub przeciw- osuwiskowych i do ukladania glebokich ciagów kolektorowych.Znane dotychczas sposoby wykonywania wyko¬ pów do wymienionych wyzej potrzeb — polegaly na stosowaniu wykopów szerokoprzestrzennych z zachowaniem skarpy o kacie nachylenia nie prze¬ kraczajacym kata naturalnego stoku, lub na stoso¬ waniu wykopów waskoprzestrzennych rozpieranych w obudowie mechanicznej. Do wykonania wyko¬ pów szerokoprzestrzennych i zastosowania koparek mechanicznych w warunkach ponizej poziomu zwierciadla wody w gruncie konieczne jest uprzed¬ nie odwodnienie terenu.Do wykonania wykopów waskoprzestrzennych rozpieranych, poza koniecznoscia ich uprzedniego odwodnienia, konieczne jest stosowanie pracy recz¬ nej, a wiec niewydajnej i do niewielkiej glebokosci.Równiez inne sposoby mechanicznego wykonywa¬ nia wykopów sa nieuniwersalne, posiadaja ograni¬ czony zasieg glebokosci, nie przekraczajacy prak¬ tycznie 5—8 m nawet przy zastosowaniu zawiesin tiksotropowych, a ponadto nie nadaja sie do zasto¬ sowania w gruntach drobnych pylastych, zawod¬ nionych bez ich uprzedniego osuszenia. 15 20 25 30 2 W zadnym ze znanych dotychczas sposobów wy¬ konywania wykopów glebokich, nie mozna zasto¬ sowac ukladania pod woda glebokiego ciagu dre¬ nazowego czy kolektorowego.Sposób wedlug wynalazku polega na zastosowa¬ niu specjalnie skonstruowanego urzadzenia wiert- niczo-frezowego lub wiertniczo-slimakowego, wy¬ konujacego wcinanie wykopu pod oslona pluczki wiertniczej, za pomoca której urobek jest ssany lub wymywany na powierzchnie terenu.Wykop wykonywany jest za pomoca przewodu ru- rowo-frezowego lub slimakowego, który wpra¬ wiany jest w ruch obrotowy lub obrotowy i pio- nowo-zwrotny, przy równoczesnym przesuwie urza¬ dzenia w linii przyszlego wykopu, co umozliwia skrawanie gruntu na calej glebokosci wykopu oraz umozliwia wynoszenie urobku na powierzchnie terenu.W trakcie wycinania wykop jest chroniony przed osunieciem sie scian przez zawiesine ilowa lub pylasto-ilowa o gestosci 1,05—1,4 t/m3, tloczona specjalnie w tym celu do wykopu, która wywiera nadcisnienie na sciany gruntu, wykleja otulina ilo¬ wa sciany i nie dopuszcza do osuniecia sie scian.Istotna cecha tej zawiesiny ilowo-pylastej jes.t mozliwosc pozbawiania jej cech tiksotropowosci, która niezbednie winna charakteryzowac sie nor¬ malna ilowa pluczka wiertnicza.Tiksotropowosc zawiesiny ilowej w sposobie wedlug wynalazku, w przypadku urabiania grun- 5079750797 3 4 tów pylastych drobnoziarnistych, moze miec wplyw ujemny na wydajnosc.Równiez zawiesina ilowa o zmniejszonych wla¬ sciwosciach tiksotropowych, a wiec tzw. nipuszla- chetniana, umozliwia samoczynne powstawanie grubego filmu ilowego na scianach wykopu, stano¬ wiacego ekran wodoszczelny.Ssanie urobku lub jego wymywanie przez plucz¬ ke na powierzchnie, wywolane jest dzialaniem pompy odsrodkowej lub strumieniowej, a takze moze byc wywolane przez dzialanie podnosnika pneumatycznego, umieszczonego wewnatrz prze¬ wodu rurowego, który to podnosnik moze wy¬ pompowac przewodem rurowym, wraz z pluczka, material ziemny skrawany i osypujacy sie na dno wyrobiska.Zastosowanie podnosnika pneumatycznego do ssania urobku w pluczce umozliwia osiaganie du¬ zych glebokosci wcinania, na skutek aeracyjnego zmniejszania ciezaru zawiesiny pluczkowo-grunto- wej w przewodzie ssaco-podnosnikowym.Do takiego wynoszenia urobku stosuje sie prze¬ wód pneumatyczny koncentrycznie umieszczony wewnatrz przewodu podnosnikowego oraz glowice pluczkowo-przelewowa o duzym promieniu krzy¬ wizny rury wylotowej.Odmiana sposobu wcinania polega na zastosowa¬ niu przewodu rurowo-slimakowego zabezpieczone¬ go od strony wycietej czesci wykopu, pólokragla oslona, w której pracuje slimak przyspawany do rurowego przewodu wiertniczego.Zastosowanie wynoszenia urobku sposobem pom¬ powym pneumatycznym czy slimakowym uzalez¬ nione jest od rodzaju urabianego gruntu i wyma¬ ganej glebokosci wcinania.Podnosnik pneumatyczny lub pompy moga wspólpracowac z urzadzeniami frezowo-skrawaja- cymi lub slimakowo-skrawajacymi.Do uzyskania wlasciwego postepu wcinania w przypadku pracy samymi pompami, predkosc urobku w przewodzie podnosnikowym-frezowym wynosi nie mniej od 0,5 m/sek_rj£zy gestosciach pluczki 1,2—1,3 t/m3, a 1,0 m/sek przy gestosciach pluczki 1,05—1,15 t/m3.Dla przewodu kombinowanego slimakowo-pom- powego, predkosci zmniejsza sie do % podanych wyzej.Do wykonywania scian wodoszczelnych w grun¬ tach wodonosnych, urzadzenie wiertniczo-frezowe wspólpracuje z urzadzeniem pomocniczym, sluza¬ cym do budowania sciany wodoszczelnej i uklada¬ nia tworzywa wodoszczelnego wewnatrz wycietego wykopu. Zarówno wcinanie wykopu jak i uklada¬ nie sciany moze byc wykonywane w sposób ciagly lub filarowy w zaleznosci od sposobu ukladania i rodzaju materialu uszczelniajacego "w wykopie.W przypadku wykonywania wykopu do ukladania glebokich ciagów drenarskich lub kolektorów prace wykonuje sie w sposób ciagly, a równocze¬ snie w slad za urzadzeniem wcinajacym, uklada sie w wykopie ciagi kolektorowe, równiez pod oslona pluczki. W miejscach zlaczy ciagów kolektorowych w wykopie ustawia sie odpowiednie studzienki re¬ wizyjne, które beda takze sluzyly do sczerpywania pluczki i przemywania ciagów drenarskich.Zasypywanie kolektorów gruntem wykonuje sie z powierzchni terenu przy równoczesnym odpom¬ powywaniu pluczki z wykopu i doprowadzeniu w ten sposób do samoczynnego zasypywania wy- 5 kopu.Wykonywanie wykopu, zarówno w segmentach (filarach) jak w linii ciaglej, poprzedzane jest wy¬ konaniem otworu wiertniczego, w którym umiesz¬ czony zostaje przewód rurowo-slimakowy lub fre¬ zowy, do glebokosci odpowiadajacej glebokosci wy¬ kopu. Wprowadzenie w ruch obrotowy i obrotowo- pionowo-zwrotny przewodu skrawajacego i staly ruch posuwisty agregatu, doprowadza do wycinania gruntu i formowania wykopu wypelnionego plucz¬ ka. W przypadku segmentowego wykonywania wy- kopu i betonowania go w naprzemianleglych se¬ gmentach urzadzenie jest przesuwane w ten sposób, aby poszczególne segmenty, uprzednio zabetonowa¬ ne, byly laczone ze soba wykopem miedzysegmen- towym.Istotnym elementem wynalazku jest wprowadze¬ nie do wspólpracy z urzadzeniem wiertniczo-frezo- wym lub wiertniczo-slimakowym, pomocniczego znanego urzadzenia linowo-chwytakowego. Urza¬ dzenie linowo-chwytakowe w sposobie wg wyna¬ lazku sluzy do punktowego usuwania z nasypu ziemnego glazów, pni drzewnych itp. przeszkód, które nie moga byc przeciete za pomoca urzadzenia wiertniczego.Usuwanie to polega na wybraniu otworu w grun¬ cie, w miejscu wystepowania przeszkody, wychwy¬ ceniu i wyciagnieciu tej przeszkody na powierzch¬ nie, nastepnie zaplombowanie wykopu (otworu) materialem uszczelniajacym.W przypadku niemozliwosci wychwycenia duzej przeszkody za pomoca urzadzenia chwytakowego, wykonuje sie lokalne przeslony slupowo-scianowe, za pomoca których obchodzi sie niemozliwe do usuniecia glazy czy pnie drzewne i nawiazuje sie polaczenie sciany wodoszczelnej za pomoca scianki lukowej obchodzacej przeszkode.Odmiana sposobu pokonywania lokalnych prze¬ szkód w ciaglym wcinaniu ekranu wodoszczelnego jest rozstrzeliwanie przeszkód ladunkami materia¬ lów wybuchowych. W tym celu, w miejscach, w których maszyna wcinajaca wiertniczo-frezowa nie moze pokonac przeszkody, po wypelnieniu wy¬ kopu materialem uszczelniajacym, obok przeszkody wykonuje sie otwór wiertniczy o srednicy dobranej do wymiarów przeszkody, w Którym dokonuje sie glebokiego torpedowania.Proces torpedowania moze byc polaczony z pro¬ cesem chwytakowego wyczerpania z wykopu ka¬ mieni czy drzew.Urzadzenie wiertniczo-frezowe lub wiertniczo- slimakowe do wykonywania wykopu sklada sie z nastepujacych zespolów — mechanizmów, zamo¬ cowanych na platformie przenosnej: zespolu nape¬ dowego do przewodu rurowo-skrawajacego, wpro¬ wadzajacego ten przewód w ruch obrotowy i obro- towo-pionowo-zwrotny, alternatywnie przewodu rurowo-slimakowego z pólokragla oslona i glowica obrotowa, na której przewód jest podwieszony, wiezy wyciagowo-manipulacyjnej i wyciagu me¬ chanicznego, zespolu odrzutu urobku, jesli ten wy- 15 20 25 30 85 40 45 50 55 605 50797 6 noszony jest na powierzchnie za pomoca slimaka, zespolu produkcji zawiesiny ilowej, zespolu prze¬ suwu platformy, silników napedowych oraz plat¬ formy z podwoziem wózkowym.Platforma przesuwa sie po dwóch torach kolei waskotorowej, ulozonych z obu stron linii wykopu.Ponadto urzadzenie do wykonywania wykopów jest wyposazone w specjalny przewód ssaco-pompowy lub tloczno-pompowy, a takze pneumatyczno-pod- nosnikowy, do usuwania urobku z dna wykopu.Przewód pompowo-pneumatyczny umieszczony jest wewnatrz przewodu rurowo-slimakowego i dziala na zasadzie aeracji slupa zawiesiny ilowej w przewodzie rurowym, wypieranego przez cisnie¬ nie zawiesiny ilowej niezaerowanej, znajdujacej ' sie z zewnatrz przewodu rurowego. Wywolana róz¬ nica ciezarów objetosciowych zawiesiny ilowej za- erowanej i niezaerowanej w naczyniach polaczo¬ nych, powoduje szybki wyplyw zawiesiny przewo¬ dem rurowym i porywanie ziarn gruntu przez nia.Dla potrzeb aeracji slupa zawiesiny i pompowa¬ nia jej, urzadzenie jest wyposazone dodatkowo w sprezarke powietrzna, W trakcie wcinania wiertniczo-frezowego lub wiertniczo-slimakowego przy glebokosciach wiercenia ponizej 10 m lub w gruntach trudno urabialnych, narzedzia wcinaja- ce zaopatrzone sa w urzadzenie obciaznikowo-pro- wadnicze, za pomoca nktórego wywierany jest do¬ datkowy, regulowany nacisk na dolny koniec prze¬ wodu rurowo-wcinajacego, a takze zmniejszany zostaje moment zginajacy przewodu w punkcie uchwycenia przewodu w stole obrotowym.Powyzsze urzadzenie umozliwia w sposób regu¬ lowany znaczne zwiekszenie postepu wcinania, a takze bezawaryjne zwiekszenie glebokosci wcina¬ nia.Grubosc wcinania w przypadku warstw wodono¬ snych o duzej miazszosci, moze byc w sposobie wedlug wynalazku zwiekszana przez kilkupoziomo- we, warstwowe wcinanie z powierzchni terenu, az do osiagniecia zadanej glebokosci. Ze wzgledu na zwiekszajaca sie moment zginajacy przewodu skra¬ wajacego, w^Jftyiare zwiekszania glebokosci wcina¬ nia, kojiiecz3$ifJi$st stosowanie nacisku, równowaza¬ cego moment^zginajacy, na dolna czesc urzadzenia skrawajacego. W ten sposób mozna osiagnac gle¬ bokosci wcinania do 30 m.Po wykonaniu wykopu waskoprzestrzennego lub filarowego (segmentowego), wewnatrz wykopu wy¬ pelnionego zawiesina ilowa umieszcza sie tworzywa wodoszczelne, które moga wytwarzac ekran wo¬ doszczelny, odcinajacy doplyw wód gruntowych z warstw wodonosnych, czy wód powierzchniowych do wyrobiska górniczego lub hydrotechnicznego.Materialem uszczelniajacym dla ekranów wodo¬ szczelnych moga byc: ily uplastycznione, ily zgrudkowane, dodatkowo spajane odpowiednimi tworzywami w wykopie, ilobetony, plyty cienko¬ scienne prefabrykowane, elementy pustakowe oraz kazde inne tworzywo, czy material, który moze byc umieszczany w wykopie w pluczce ilowej, zdolny do zwiazania sie z ta pluczka albo wypierajacy ja i tworzacy ekran nie wiazacy sie z pluczka. Naj¬ lepszymi rodzajami tworzyw uszczelniajacych sa' takie, które powstaja na zasadzie wiazania bezpo¬ srednio w wykopie gestej pluczki —zawiesiny ilo¬ wej o ciezarze 1,1—1,5, przez dodanie do niej odpo¬ wiednich skladników wiazacych i strukturotwór- czych. Skladniki te moga byc takze wymieszane z pluczka w specjalnych urzadzeniach i potem wla¬ ne do wykopu, jesli wykop wykonywany jest syste¬ mem filarowym lub ciaglym z zastosowaniem przesuwnych przegród dzialowych.Skladnikami strukturotwórczymi i wiazacymi w zaleznosci od skladu mineralnego ilów, z których wytworzona jest zawiesina ilowa oraz w zaleznosci od przeznaczenia moga byc w odpowiednich pro¬ porcjach: cement wysokich marek, weglan sodu, wodorotlenek wapnia, siarczan glinu, siarczan wap¬ nia, wodorotlenek sodu i weglan wapnia.Róznica pomiedzy znanymi sposobami wykony¬ wania gleboko wcietych wykopów w gruntach pole¬ ga na uniwersalnym rozwiazaniu sposobu wcinania wykopów waskoprzestrzennyeh za pomoca urzadze¬ nia wiertniczego lub dowolnego urzadzenia wiert¬ niczego typu obrotowego, przystosowanego do wiercenia pionowych otworów wiertniczych.Rozwiazanie to polega przede wszystkim na wy¬ tworzeniu mozliwosci przystosowania sie do róz¬ nych warunków gruntowych i róznej glebokosci wcinania, a takze do pokonywania trudnych prze¬ szkód w gruncie.Ponadto, na skutek zastosowania specjalnego urzadzenia naciskowego stalo sie mozliwe osiagnie¬ cie duzych glebokosci wcinania i unikniecie lama¬ nia przewodu skrawajacego.' Nastepna róznica polega na zastosowaniu zawie¬ siny ilowej nietiksotropowej do wcinania zarówno frezowego jak i slimakowego, chroniacej sciany wykopu przed osunieciem sie i zastepujacej tym samym obudowe mechaniczna.Poza tym róznica polega na mozliwosci zastoso¬ wania uniwersalnego sposobu wcinania, sarówn& segmentowego, jak i ciaglego, a tym samym swo¬ bodnego betonowania wykopu, bez obawy zace¬ mentowania przewodu wcinajacego, w trakcie jego pracy.Do wcinania w gruntach luznych latwyqji do wy-* pompowania z pluczka ilowa oraz w przypadku koniecznosci dodatkowego oczyszczania dna wyko¬ pu z materialu luzno osypanego lub ewent. z nie¬ wielkich obrywów, urzadzenie moze byc zaopatrzo¬ ne dodatkowo w podnosnik pompowy lub pneuma-' tyczny, czym rózni sie od znanych urzadzen ko¬ parek.Zatem sposób wedlug wynalazku i urzadzenie do stosowania tego sposobu stanowi nowosc w stosun¬ ku do znanych sposobów wykonywania wykopów w gruntach.Sposób wedlug wynalazku i urzadzSfcie do stoso¬ wania tego sposobu uwidocznione sa na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia rzut poziomy urza¬ dzenia wiertniczo-frezowego A, przesuwajacego Im 2 parach torów umieszczonych symetrycznie po obu stronach osi wykopu wykonywanego wg alter¬ natywy segmentowej. Fig. 2 przedstawia rzut bocz¬ ny urzadzenia wiertniczo-frezowego A oraz rzut boczny urzadzenia pomocniczego B, wraz z rzutem przekroju pionowego wykopu. Fig. 3 przedstawia rzut czolowy urzadzenia wiertniczo-trez0wogo B. 10 15 20 25 30 35 40 •45 50 55 6050797 8 Na rysunku fig. 4 przedstawiono rzut boczny urzadzenia wiertniczo-frezowego A i urzadzenia pomocniczego B wraz z przekrojem pionowym przez wykop wykonany wg alternatywy ciaglej, dwupo¬ ziomowej.Na rys. fig. 5 przedstawiono rzut boczny urzadze¬ nia do ukladania glebokiego drenazu i ciagów ko¬ lektorowych oraz przekrój pionowy wykopu dre¬ nazowego.Na rysunku fig. 1, fig. 2 i fig. 3 uwidoczniona jest schematycznie jedna z alternatyw sposobu wy¬ konywania gleboko wcietych wykopów w gruntach, polegajaca na wykonywaniu wykopu segmentowo urzadzeniem obrotowo-skrawajacym za pomoca przewodu obrotowo-slimakowego.Przewód rurowo-skrawajacy 1, ruchem obroto¬ wym lub obrotowym i pionowo-zwrotnym, pod na¬ ciskiem bocznym przewodu na scianke gruntu 2, urabia grunt i wydobywa go na powierzchnie do zbiornika 4, skad grunt jest odrzucony poza tory, przez zespól odrzutowy 5.Przewód rurowo-slimakowy 1 jest wprawiany w ruch obrotowy przez zespól napedowy 6. W trak¬ cie obrotu przewodu rurowo-slimakowego 1, oslona pólokragla 7 jest nieruchoma, a przewód jest pod¬ wieszony za pomoca glowicy obrotowej 8. Przewód umocowany jest w dolnej czesci oslony — w uchwy¬ cie slizgowym 27.Manipulacje pionowe i pionowo-zwrotne przewo¬ dem skrawajacym odbywaja sie za pomoca wiezy wyciagowej 9, uzbrojonej w zblocza linowe, oraz wyciagu mechanicznego linowego 10. Zespól pro¬ dukcji zawiesiny ilowej skladajacy sie z mieszalni¬ ka zawiesiny 11, pompy zasilajacej 12 i zbiornika zawiesiny 13, w przedstawionej alternatywie jest zamocowany na urzadzeniu A.Zespól przesuwu platformy 17 sklada sie z wcia¬ garki kozlowej recznej lub mechanicznej 14 z silni¬ kiem 16, na która to wciagarke nawinieta jest lina 15, kolejno kotwiona do torów w miare przesuwu urzadzenia A.Sprezarka powietrzna 18, dostarczal przewodem 19 sprezone powietrze do podnosnika pneumatyczne¬ go 20, umieszczonego wewnatrz przewodu rurowo- skrawajacego w alternatywie pompowania urobku podnosnikiem pneumatycznym. Strzalka oznaczono kierunek posuwu urzadzenia A i B w trakcie wy¬ konywania wykopu.Urzadzenie pomocnicze B moze produkowac be¬ ton lub malte ilowa do napelniania nia segmentów wykopu 21. Równiez w zaleznosci od potrzeb moga byc na nim, na ramie 30, zamocowane zespoly urzadzen 11, 12 i 13.W trakcie betonowania, w alternatywie wycina¬ nia segmentowego, jak i w trakcie skrawania, wy¬ kopy wypelnione sa pluczka 22, a odizolowane od siebie segmentem filarowym 23, który jest wycina¬ ny dopiero po zabetonowaniu segmentu 24.Na fig. 3 pokazano schematycznie widok urzadze¬ nia od strony czolowej z torami kolejki waskotoro¬ wej 25, oraz pomocniczy rów pluczkowy i zrzuto¬ wy urobku 26. Na rysunku fig. 4 przedstawiono widok boczny urzadzen A i B, sluzacych do wyko¬ nywania gleboko wcietych wykopów w alternaty¬ wie ciaglej oraz do wykonywania scianki wodo¬ szczelnej i produkcji tworzywa wodoszczelnego, bezposrednio w wykopie.W alternatywie tej wykop wypelniony pluczka 5 ilowa 31 jest wykonywany pietrowymi warstwami za pomoca urzadzenia A, na którym przewód ru¬ rowo-skrawajacy 32 jest zaopatrzony we frezy 33 i glowice obrotowo-pluczkowa 34 do skrawania obrotowo-frezowo-ssacego. Przewód rurowo-skra- ]0 wajacy 32 jest dodatkowo wyposazony w specjalne urzadzenie naciskowe 35, które za pomoca kolum¬ ny zerdzi obciaznikowych 36 oraz uchwytu slizgo¬ wego 37 wywiera na dolna partie przewodu ruro- wo-skrawajacego 32 regulowany nacisk, równo- 15 wazny co do wielkosci naciskowi wywieranemu na górny odcinek przewodu skrawajacego przez me- ' chanizm obrotowy 38, przesuwajacy sie wraz z urzadzeniem w osi skrawania w kierunku poka¬ zanym strzalka. 20 Wieza wyciagowa 39 i wyciag mechaniczny 40 sluza do manipulacji pionowych i pionowo-zwrot- nych przewodem skrawajacym 32, przy czym urza¬ dzenie naciskowe spelnia swoja funkcje bez potrze¬ by skracania kolumny zerdziowej 36 w trakcie ru- 25 chów pionowo-zwrotnych. Dzieje sie to na skutek przegubowego umocowania urzadzenia w punkcie 41 oraz stworzenia mozliwosci latwego skracania zerdzi wysiegnikowej przez manipulacje sworznia¬ mi w punktach 42. Na platformie urzadzenia A, po- so ruszajacego sie na dwóch torach kolejki waskoto¬ rowej 43, umieszczone sa silniki napedowe 44, urza¬ dzenie przesuwu platformy 45, kompresor pompo- wniczy lub pompy ssace czy tloczace 46.Urzadzenie pomocnicze B — zamocowane na plat- 35 formie poruszajacej sie na dwóch torach kolejki waskotorowej, zaopatrzone jest w urzadzenie me¬ chanicznej grodzi 47, umozliwiajacej ciagla, bezfi- larowa prace urzadzenia A, dzieki czasowemu od¬ grodzeniu pluczki, sluzacej w wykopie do wcinania 40 31, od pluczki lub tworzywa, sluzacego do uszczel¬ niania w wykopie 48.Grodz mechaniczna 47 jest wyposazona w but slizgowy 59 i moze byc przesuwna równoczesnie z urzadzeniem B, jesli jednorazowe mieszanie sklad- 45 ników uszczelniajacych w przestrzeni 60 wykopu wystarczy, lub zamocowana przenosnie i niezalez¬ nie od ruchów urzadzenia B.Po zamocowaniu grodzi 47 do * rowu wprowadza sie skladniki tworzywa uszczelniajacego za pomoca 50 zsypu 49 lub pompy 50, które to skladniki, jesli sa konsystencji plynnej i sproszkowanej, najczesciej wymagaja wymieszania ze soba. Do tego celu slu¬ zy mieszadlo mechaniczne napedzane przez silnik 51 zaopatrzony w glowice obrotowa 55, lopatki slima- 55 kowe 52, lopatki wirnikowe 53 oraz blok oporo¬ wy 54.Manipulacje pionowe i pionowo-zwrotne miesza¬ dla odbywaja sie za pomoca zespolu linowo-zblo- czowego, wiezy wyciagowej 57 oraz wyciagu me- 6o chanicznego 56.Jesli skladniki uszczelniajace nie poddaja sie mieszaniu na skutek zbyt gestej konsystencji lub grubych okruchów ilastych, zamieszanych w malcie uszczelniajacej, a mimo to wymagaja zmieszania, 65 wówczas zespól linowo-zbloczowy, wieza wyciagowa50797 9 57 i wyciag 56 sluza do opuszczania pionowego przewodu zerdzi obciaznikowych, lub innego prze¬ wodu powodujacego tlocznikowe mieszanie sie skladników w wykopie.Na rysunku fig. 5, przedstawiono rzut boczny 5 urzadzenia C do ukladania drenów lub ciagów ko¬ lektorowych w wykopie waskoprzestrzennym wy¬ konanym za pomoca urzadzenia wiertniczo-frezó- wego, który to wykop w partii 81 jest wypelniony zawiesina ilowa, sluzaca do utrzymywania scian 10 wykopu w trakcie wcinania. W wykopie w partii 62 wystepuje w górnej czesci przekroju zawiesina 2. ilowa, wypierana od dolu przez wode przemywajaca ciag drenazowy.Strzalkami 64 pokazano kierunki ruchu wody, 15 wtlaczanej pod cisnieniem przez studzienke 65 i ciag drenazowy 66. Wylot ciagu drenazowego 66 znajduje sie wraz z wylotem oslony slizgowej 67 powyzej poziomu cisnienia potrzebnego do przemy¬ wania ciagu w trakcie ukladania. Ponadto wylot 20 oslony slizgowej 67 zaopatrzony jest w klape uchyl¬ na 68, która zostaje zamknieta, po opuszczeniu od¬ cinka ciagu drenazowego na dno wykopu, po to, aby mozna bylo pod zwiekszonym cisnieniem wody wyprzec pluczke 62 zrowu. 25 Urzadzenie do ukladania drenu C porusza sie zgodnie z kierunkiem strzalki po dwóch torach ko¬ lejki waskotorowej 69 wzdluz osi wykopu.Urzadzenie C zaopatrzone jest w ramie manipu¬ lacyjne 70 z oslona slizgowa 67 dla opuszczania 80 3. ciagu drenarskiego oraz w skrobak 71 do oczyszcza¬ nia scian wykopu z filmu ilowego w obrebie scia¬ nek drenu.Ramie 70 posiada punkt obrotu 75 i moze byc osadzone swoim wylotem dennym na dowolnej gle- 8B bokosci za pomoca wiezy wyciagowo-manipulacyj- nej 72, zbloczy linowych i uchwytu 73 oraz wyciagu mechanicznego 74.Ciag drenazowy 66 sklada sie z segmentów za¬ opatrzonych w zlacza pólelastyczne 76, laczone ze 40 soba na powierzchni platformy urzadzenia, na któ- 4. rej sklada sie podrecznie segmenty w stosie 77.W strefie poza obszarem ukladania drenu, ozna¬ czonej liczba 63, dochodzi do samoczynnego zasy¬ pania lub wykonuje sie specjalny zasyp piaskowo- 45 zwirowy.Studzienki rwizyjno-pompowe 65 sa opuszczane z powierzchni, przy czym sa one zaopatrzone w wy¬ ciecia 78, które sa nasuwane na kolektor drenazo¬ wy ulozony uprzednio na dnie wykopu. Umocowa- 50 nie kolektora drenazowego w studzience i ewentu¬ alne umieszczenie pompy, dokonywane jest po za- 5. sypaniu kolektora w rowie. PL PLPublished: 5.III.1966 KI 84d, 5/04 MKP E 02 f S/Oli UKD 621.879.41 Mx\oii^'A Co-inventors of the invention: Bohdan Zakiewicz, M.Sc. Eng., Wieslaw IJjJrt^/^^^^j^^nS Kozłowski, M.Sc. Eng., Zbigniew Paterek Patent owner: Przedsiębiorstwo Specjalistyczne 'Górnictwa Surow¬ ców Chemicznych "Hydrokop", Kraków (Poland) Method of making deep-cut excavations in the ground and a device for using this method The subject of the invention is a method of making deep-cut excavations in the ground, for making concrete or clay waterproof walls, for laying deep drainage, for making deep indented concrete foundations of retaining or anti-landslide walls and for laying deep collector lines. The previously known methods of excavating for the above-mentioned needs consisted in the use of wide excavations while maintaining a slope with an angle of inclination not exceeding the angle of the natural slope, or in the use of narrow excavations expanded in mechanical support. To make wide excavations and use mechanical excavators in conditions below the ground water level, it is necessary to first drain the area. To make narrow excavations with expansion joints, in addition to the need for prior draining, it is necessary to use manual work, which is therefore inefficient and limited to shallow depths. Other mechanical excavation methods are also not universal, have a limited depth range, practically not exceeding 5-8 m even with the use of thixotropic suspensions, and are also unsuitable for use in fine, dusty, water-saturated soils without prior drying. 15 20 25 30 2 In none of the previously known methods of deep excavation can a deep drainage or collector line be laid underwater. The method according to the invention consists in using a specially designed drilling-milling or drilling-auger device, which cuts the excavation under the cover of drilling fluid, by means of which the excavated material is sucked or washed out to the ground surface. The excavation is made by means of a milling-tube or auger cable, which is set in a rotary or rotary and vertical-reversing motion, with simultaneous movement of the device in the line of the future excavation, which enables cutting of the soil at the entire depth of the excavation and enables lifting of the excavated material onto the ground surface. During cutting, the excavation is protected against the walls sliding by a clay or silt-clay suspension with a density of 1.05-1.4 t/m3, pumped into the excavation especially for this purpose, which exerts overpressure on the ground walls, seals the walls with a clay cover and prevents the walls from sliding. An important feature of this clay-silt suspension is the possibility of removing its thixotropic properties, which should be characteristic of a normal clay drilling fluid. The thixotropic nature of the clay suspension in the method according to the invention, in the case of mining fine-grained silty soils, may have a negative effect on the productivity. Also, a clay suspension with reduced density thixotropic properties, i.e. the so-called The refined layer allows for the automatic formation of a thick clay film on the excavation walls, which acts as a waterproof screen. The suction of the excavated material or its washing out by the washer to the surface is caused by the action of a centrifugal or jet pump, and can also be caused by the action of a pneumatic lift placed inside the pipe, which can pump out the ground material cut and falling to the bottom of the excavation through the pipe, together with the mud. The use of a pneumatic lift to suck the excavated material in the washer allows for achieving great cutting depths due to the aeration-induced reduction of the weight of the mud-soil suspension in the suction-lifting pipe. For such excavated material lifting, a a pneumatic hose concentrically placed inside the lifting hose and a flushing and overflow head with a large radius of curvature of the outlet pipe. A variant of the cutting method involves the use of a pipe-screw hose protected from the side of the cut-out part of the excavation by a semicircular cover in which an auger welded to the drill pipe operates. The use of the pneumatic or auger pump method for lifting the spoil depends on the type of ground being mined and the required cutting depth. The pneumatic lift or pumps can work with milling-cutting or worm-cutting devices. To achieve the proper cutting progress when working with pumps alone, the speed of the spoil in the lifting-milling hose is not less than 0.5 m/sec with mud densities of 1.2—1.3 t/m3, and 1.0 m/sec with mud densities of 1.05—1.15 t/m3. For a combined screw-pump conduit, the speed is reduced to the percentages given above. To construct waterproof walls in water-bearing soils, the drilling-milling device cooperates with an auxiliary device used to build a waterproof wall and lay waterproof material inside the excavation. Both the trench cutting and the wall laying can be performed in a continuous or pillar-like manner, depending on the laying method and the type of sealing material in the trench. When digging a trench for the laying of deep drainage lines or collectors, the work is performed continuously, and at the same time, following the cutting device, collector lines are laid in the trench, also under the cover of the drilling fluid. At the junctions of the collector lines in the trench, appropriate inspection chambers are placed, which will also serve to draw off the drilling fluid and wash the drainage lines. The collectors are backfilled with soil from the ground surface, while simultaneously pumping the drilling fluid out of the trench, thus ensuring the trench is backfilled automatically. The excavation, both in segments (pillars) as in a continuous line, is preceded by the drilling of a borehole, in which a pipe-screw or milling cable is placed, to a depth corresponding to the depth of the excavation. Setting the cutting cable into rotation and rotational-vertical-reciprocating motion, and the constant forward motion of the unit, leads to the cutting of soil and the formation of a trench filled with drilling fluid. In the case of segmental excavation and concreting it in alternating segments, the device is moved so that the individual segments, previously concreted, are connected by an inter-segment trench. An important element of the invention is the introduction of an auxiliary rope-grab device, known as a "cable grab" device, to work with the drilling-milling or drilling-screw device. The rope-grab device in the method according to the invention is used for the point removal of boulders, tree trunks, etc., from an earth embankment, obstacles that cannot be cut with a drilling device. This removal involves digging a hole in the ground where the obstacle is located, capturing and pulling this obstacle to the surface, then sealing the excavation (hole) with sealing material. If it is impossible to capture a large obstacle with the grabbing device, local column-wall barriers are made, which are used to bypass the impossible-to-remove boulders or tree trunks and connect the waterproof wall with an arched wall that bypasses the obstacle. A variation of the method for overcoming local obstacles in the continuous cutting of the waterproof screen is blasting obstacles with explosive charges. For this purpose, in places where the drilling-milling machine cannot overcome the obstacle, after filling the trench with sealing material, a borehole is made next to the obstacle, the diameter of which is adjusted to the obstacle's dimensions, in which deep torpedoing is performed. The torpedoing process can be combined with the process of grabbing stones or trees from the excavation. The drilling-milling or drilling-screw device for excavating the excavation consists of the following assemblies - mechanisms, mounted on a portable platform: a drive unit for the pipe-cutting conduit, which sets this conduit in rotation and rotational-vertical-reversible motion, alternatively a pipe-screw conduit with a semicircular a casing and a rotating head on which the pipe is suspended, a hoisting and handling tower and a mechanical hoist, a spoil ejection unit if it is transported to the surface by means of a screw, a clay slurry production unit, a platform advance unit, drive motors and a platform with a bogie chassis. The platform moves on two narrow-gauge railway tracks laid on both sides of the excavation line. Furthermore, the excavation equipment is equipped with a special suction-pump or pressure-pump pipe, as well as a pneumatic-lifting pipe for removing spoil from the bottom of the excavation. The pump-pneumatic pipe is placed inside the pipe. The device operates on the principle of aeration of the clay suspension column in the pipe, which is displaced by the pressure of the non-eroded clay suspension located outside the pipe. The resulting difference in the volumetric weights of the eroded and non-eroded clay suspension in the connected vessels causes the suspension to flow rapidly through the pipe and entrain soil grains. To aerate the suspension column and pump it, the device is additionally equipped with an air compressor. During drilling-milling or drilling-auger cutting at drilling depths below 10 m or in difficult-to-work soils, the cutting tools are equipped with a weight-guiding device, using which exerts additional, adjustable pressure on the lower end of the cutting pipe, and also reduces the bending moment of the pipe at the point where the pipe is gripped in the rotary table. The above device allows for a significant increase in cutting progress in a regulated manner, as well as a failure-free increase in the cutting depth. The cutting thickness in the case of thick aquifers can be increased in the method according to the invention by multi-level, layered cutting from the ground surface, until the desired depth is reached. Due to the increasing bending moment of the cutting pipe, the degree of increasing the cutting depth reduces the need to apply pressure that balances bending moment, on the lower part of the cutting device. In this way, cutting depths of up to 30 m can be achieved. After making a narrow or pillar (segmented) excavation, waterproof materials are placed inside the excavation filled with clay suspension. These materials can create a waterproof screen, cutting off the inflow of groundwater from aquifers or surface water into the mining or hydrotechnical excavation. The sealing material for waterproof screens can be: plasticized clays, lumped clays, additionally bonded with appropriate materials in the excavation, clay concrete, thin-walled prefabricated slabs, hollow elements, and any other material or material that can be placed in the excavation in clay mud, capable of binding with this mud or displacing it and creating a screen that does not bind with the mud. The best types of sealing materials are those created by directly binding a thick mud—a clay suspension of 1.1-1.5 specific gravity—in the excavation by adding appropriate binding and structure-forming components. These components can also be mixed with the mud in special devices and then poured into the excavation if the excavation is made using a pillar system or a continuous system with the use of sliding partitions. The structure-forming and binding components, depending on the mineral composition of the clays from which the clay suspension is made and depending on the intended use, may include, in appropriate proportions: high-grade cement, sodium carbonate, calcium hydroxide, and sulfate. aluminum, calcium sulfate, sodium hydroxide, and calcium carbonate. The difference between the known methods of making deep-cut excavations in the ground lies in the universal solution of cutting narrow excavations using a drilling device or any rotary drilling device adapted to drill vertical boreholes. This solution consists primarily in creating the possibility of adapting to various ground conditions and different cutting depths, as well as to overcome difficult obstacles in the ground. Furthermore, due to the use of a special pressure device, it became possible to achieve great cutting depths and avoid breaking the cutting wire. Another difference is the use of a non-thixotropic clay suspension for both milling and screw cutting, which protects the excavation walls against slippage and thus replaces mechanical support. Furthermore, the difference lies in the possibility of using a universal cutting method, both segmented and continuous, and thus free concreting of the excavation without the risk of cementing the cutting pipe during its operation. For cutting in loose soils, it is easy to pump out the clay mud and in the event of the need for additional cleaning of the excavation bottom from loose material or small rockfalls, the device can be additionally equipped with a pump or pneumatic lift, which distinguishes it from known wheeled devices. parks. Therefore, the method according to the invention and the device for applying this method constitute a novelty in relation to the known methods of making excavations in the ground. The method according to the invention and the device for applying this method are shown in the drawings, in which Fig. 1 shows a horizontal view of the drilling-milling device A, moving 1 on two pairs of tracks placed symmetrically on both sides of the axis of the excavation made according to the segmented alternative. Fig. 2 shows a side view of the drilling-milling device A and a side view of the auxiliary device B, together with a vertical cross-section of the excavation. Fig. 3 shows a front view of the drilling-milling device B. 10 15 20 25 30 35 40 • 45 50 55 6050797 8 Fig. 4 shows A side view of the drilling-milling device A and the auxiliary device B, along with a vertical cross-section of the excavation made according to the continuous, two-level alternative. Fig. 5 shows a side view of the device for laying deep drainage and collector lines, as well as a vertical cross-section of the drainage excavation. Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 3 schematically show one of the alternative methods of making deep excavations in the ground, consisting in making the excavation segmentally with a rotary-cutting device using a rotary-auger pipe. The pipe-cutting pipe 1, with a rotary or rotary and vertical-reversing movement, under the lateral pressure of the pipe on the ground wall 2, cuts the ground and brings it to the surface into the tank 4, from where the ground is rejected. off the tracks, by the recoil unit 5. The pipe-screw conduit 1 is set in rotation by the drive unit 6. During the rotation of the pipe-screw conduit 1, the semicircular cover 7 is stationary and the conduit is suspended by means of the rotating head 8. The conduit is mounted in the lower part of the cover - in the sliding holder 27. Vertical and vertical-reversible manipulations of the cutting conduit are carried out by means of the hoisting tower 9, equipped with rope pulleys, and the mechanical rope hoist 10. The clay slurry production unit consisting of the slurry mixer 11, the feeding pump 12 and the slurry tank 13, in the presented alternative is mounted on the device A. The unit The platform 17 consists of a manual or mechanical winch 14 with a motor 16, on which a rope 15 is wound, successively anchored to the tracks as the device A moves. An air compressor 18 supplies compressed air via a line 19 to a pneumatic lift 20, placed inside the pipe-cutting line in the alternative of pumping the excavated material with a pneumatic lift. The arrow indicates the direction of advance of devices A and B during excavation. Auxiliary device B can produce concrete or clay for filling the excavation segments 21. Also, depending on the needs, the device assemblies 11, 12 and 13 can be mounted on it, on the frame 30. 13. During concreting, in the segmental cutting alternative, as well as during cutting, the excavations are filled with clay washers 22 and isolated from each other by a pillar segment 23, which is cut out only after concreting the segment 24. Fig. 3 shows a schematic view of the device from the front side with narrow-gauge railway tracks 25 and an auxiliary washing and excavated material dump ditch 26. Fig. 4 shows a side view of devices A and B, used for making deep-cut excavations in the continuous alternative and for making a waterproof wall and producing a waterproof material directly in the excavation. In this alternative, the excavation filled with clay washers 31 is made in multi-layered layers using device A, on which in which the cutting pipe 32 is provided with milling cutters 33 and a rotating-washing head 34 for rotating-milling-suction cutting. The cutting pipe 32 is additionally equipped with a special pressure device 35, which, by means of a column of counterweight rods 36 and a sliding holder 37, exerts on the lower part of the cutting pipe 32 an adjustable pressure, equivalent in magnitude to the pressure exerted on the upper section of the cutting pipe by the rotating mechanism 38, moving together with the device in the cutting axis in the direction shown by the arrow. The hoisting tower 39 and the mechanical hoist 40 are used for vertical and vertical-reversing manipulation of the pipe. cutting device 32, wherein the pressure device performs its function without the need to shorten the rod column 36 during vertical-reversing movements. This is due to the articulated mounting of the device at point 41 and the possibility of easy shortening of the boom rod by manipulating the pins at points 42. On the platform of device A, moving on two tracks of the narrow-gauge railway 43, there are placed drive motors 44, a platform advance device 45, a pumping compressor or suction or pressure pumps 46. Auxiliary device B — mounted on the platform 35 moving on two tracks of the narrow-gauge railway, is provided with a mechanical bulkhead device 47, enabling continuous, pillarless operation of device A, thanks to the temporary separation of the drilling fluid used in the trench 40, 31, from the drilling fluid or sealing material in the trench 48. The mechanical bulkhead 47 is equipped with a sliding shoe 59 and can be moved simultaneously with device B, if a single mixing of the sealing components 45 in the trench space 60 is sufficient, or it can be mounted movably and independently of the movements of device B. After mounting the bulkhead 47, the sealing material components are introduced into the trench by means of a chute 49 or a pump 50, which components, if they are of liquid and powdery consistency, most often require mixing together. For this purpose, a mechanical mixer driven by a motor is used. by the motor 51 equipped with a rotating head 55, screw blades 52, rotor blades 53 and a thrust block 54. Vertical and vertical-reversible manipulations of the mixer are carried out by means of a rope-pulley unit, a hoisting tower 57 and a mechanical hoist 56. If the sealing components cannot be mixed due to too thick a consistency or coarse clayey crumbs mixed in the sealing malt, and yet they require mixing, then the rope-pulley unit, hoisting tower 57 and hoist 56 are used to lower a vertical conduit of weight rods or another conduit causing the pressing mixing of the components in the excavation. In the drawing fig. 5 shows a side view 5 of a device C for laying drains or collector lines in a narrow excavation made with a drilling-milling device, where the excavation in part 81 is filled with a clay suspension, which serves to maintain the walls 10 of the excavation during cutting. In the excavation in part 62, a clay suspension is present in the upper part of the cross-section, displaced from below by water flushing the drainage line. Arrows 64 show the directions of movement of water, injected under pressure through the well 65 and the drainage line 66. The outlet of the drainage line 66 is located, together with the outlet of the sliding cover 67, above the pressure level necessary to flush the line during laying. Furthermore, the outlet 20 of the sliding cover 67 is provided with a hinged flap 68, which is closed after the drainage section has been lowered to the bottom of the excavation, so that the drilling fluid 62 can be displaced under increased water pressure. 25 The device for laying the drain C moves in the direction of the arrow on two tracks of the narrow-gauge railway 69 along the axis of the excavation. The device C is provided with a handling arm 70 with a sliding cover 67 for lowering 80 the drainage line and with a scraper 71 for cleaning the excavation walls from the clay film within the drain walls. The arm 70 has a pivot point 75 and can be mounted with its bottom outlet on any depth by means of a lifting and handling tower 72, rope pulleys and a handle 73 and a mechanical winch 74. The drainage line 66 consists of segments provided with semi-flexible connectors 76, connected to each other on the surface of the device platform, on which the segments are manually assembled in a stack 77. In the zone outside the drain laying area, marked with the number 63, automatic backfilling takes place or a special sand and gravel backfill is made. Inspection and pumping shafts 65 are lowered from the surface and are provided with cutouts 78, which are slid onto the drainage collector previously laid on the bottom of the excavation. The fastened 50 The installation of the drainage collector in the well and the possible installation of a pump are carried out after the collector has been backfilled in the ditch. PL PL