PL65119B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 27.VII.1968 (P 128 360) 15.XI.1972 65119 KI. 84c,7/00 MKP E02d 7/00 CZYTELNIA Wspóltwórcy wynalazku: Stanislaw Onoszko, Alfons Targan Wlasciciel patentu: Przedsiebiorstwo Budownictwa Inzynieryjno-Mor- skiego „Hydrobudowa 4", Gdansk (Polska) Sposób i urzadzenie do wykonywania pali betonowych formowanych pod oslona mieszaniny tiksotropowej, zwlaszcza pali wielkosrednicowych w dnie zbiorników wodnych Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadze¬ nie do wykonywania pali betonowych formowa¬ nych pod oslona mieszaniny tiksotropowej, zwla¬ szcza pali wielkosrednicowych w dnie zbiornikówT wodnych. Pale tego rodzaju sa stosowane jako ele¬ menty konstrukcyjne podpór, zwlaszcza mostowych i portowych budowli hydrotechnicznych przy du¬ zych glebokosciach.Dotychczas sa stosowane dwa zasadnicze sposo¬ by formowania pali betonowych wielkosrednico¬ wych pod oslona tiksotropowa. Istota pierwszego sposobu jest glebienie otworu za pomoca urzadzen wiertniczych zerdziowych, a istota drugiego jest glebienie systemem bezzerdziowym.Proces formowania pali wedlug sposobu pierw¬ szego polega na ustawieniu rury oslonowej na dnie zbiornika wodnego, doprowadzeniu maszyny wiert¬ niczej, zerdziowej, ustawionej na pontonie. Po za¬ kotwieniu rury i pontonu wierci sie otwór za pomoca wiertla, zamocowanego do zerdzi stalowej, napedzanej przez stól rotacyjny maszyny wiertni¬ czej. Grunt z otworu jest wybierany przez okreso¬ we wyciaganie zerdzi wraz z wiertlem i usuniecie gruntu nagromadzonego na wiertle. Po odwierceniu otworu do glebokosci pozwalajacej na zapuszcze¬ nie i utwierdzenie rury w dnie, dalsze glebienie wykonuje ,sie pod oslona cieczy tiksotropowej, któ¬ ra rozpierajac scianki otworu pozwala na wierce¬ nie bez rur oslonowych. Po odwierceniu otworu na wymagana glebokosc usuwa sie zespól wiertniczy, 10 15 20 25 30 a wnetrze otworu betonuje sie jedna ze znanych metod betonowania podwodnego.Drugi sposób, polegajacy na wierceniu bezzer¬ dziowym, rózni sie od pierwszego tym, ze glebie¬ nie otworu odbywa sie za pomoca wybieraka dlu- towego, zawieszonego na linie, zamiast wiertla zerdziowego. Po ustawieniu rury oslonowej na dnie zbiornika wodnego i jej zamocowaniu, doprowadza sie maszyne glebiaca, która moze byc koparka ustawiona na pontonie. Zamiast chwytaka, koparka ma zawieszony na linie wybierak dlutowy. Wybie¬ rak, po umieszczeniu w rurze, przez gwaltowne opuszczanie na dno urabia grunt i napelnia nim swoje wnetrze. Okresowo sa zamykane szczeki wybieraka, a wybierak jest wyjmowany z rury w celu usuniecia z niego gruntu. Podobnie jak w opi¬ sanym pierwszym sposobie, po utwierdzeniu rury w dnie, dalsze glebienie prowadzi sie pod oslona cieczy tiksotropowej. Przebieg betonowania pala jest równiez analogiczny.Jakkolwiek opisane sposoby pozwalaja na uzy¬ skanie podpór o wyjatkowo duzej nosnosci, to nie sa one pozbawione wad. Przy wierceniu zerdzio¬ wym (z wody) istotna wada jest zagrozenie zlama¬ nia zerdzi przy przechylach pontonu. Z tego powo¬ du wiercenie zerdziowe jest niemozliwe podczas wystepowania falowania. Dalsza wada jest znaczna trudnosc manipulowania sprzetem podczas pracy (na wodzie), bowiem maszyna wiertnicza ma duzy ciezar. Wreszcie klopotliwe jest przedluzanie zer- 651193 dzi, a takze jej wyciaganie w celu usuniecia urob¬ ku z wiertla.Glebienie otworu bezzerdziowe, sposobem dru¬ gim, za pomoca wybieraka dlutowego, jest malo wydajne. Wybierak opadajac pod wlasnym cieza¬ rem w cieczy tiksotropowej napotyka na znaczny opór, tracac w ten sposób duza czesc swej energii.W wyniku uderza on w dno ze znacznie zreduko¬ wana sila. Napelnianie wybieraka trwa odpowied¬ nio dlugo. Dalsza wada omawianego sposobu jest powodowanie przez uderzenia wybieraka w dno wstrzasów, co stwarza grozbe awarii dla sasiednich konstrukcji w szczególnosci przy przebudowie sta¬ rych nabrzezy portowych. Przy glebieniu otworów bez oslon rurowych, wybierak opadajac bezwladnie powoduje obrywanie scian otworu.Celem wynalazku jest sposób wykonywania pali betonowych pod oslona mieszaniny tiksotropowej, zwlaszcza pali wielkosrednicowych w dnie zbior¬ ników wodnych, za pomoca urzadzen gwarantuja¬ cych ciagla prace z duza wydajnoscia. Dalszym ce¬ lem wynalazku jest wyeliminowanie rurowania przy przejsciu przez warstwe wody w zbiorniku wodnym.Cel ten zostal osiagniety przez glebienie otworu za pomoca luzno zawieszonego na linie agregatu wiertniczego, napedzanego silnikiem hydraulicznym.Istotnym jest, ze ciecz tiksotropowa zastosowano (jako medium) do napedu wiertla i do usuwania odwierconego urobku. Konstrukcja pala na wyso¬ kosci warstwy wody w zbiorniku wodnym chroni sie rozbieralna oslona, a osadnik urobku stanowi zbiornik, zamocowany do tej oslony, spelniajacy równiez funkcje pomostu do montazu urzadzen. W odmianie sposobu glebienie otworu wykonuje sie agregatem bezzerdziowym wraz z pojemnikiem do okresowego usuwania urobku.Sposób wykonywania pali betonowych formowa¬ nych pod oslona mieszaniny tiksotropowej, zwla¬ szcza pali wielkosrednicowych w dnie zbiorników wodnych wedlug wynalazku, jest nastepujacy. Na dnie zbiornika wodnego jest ustawiana stabilizowa¬ na oslona, zmontowana ze stalowych lupin segmen¬ towych. Do wnetrza oslony jest wprowadzany agre¬ gat wiertniczy, zawieszony na linie. Po uruchomie¬ niu tego agregatu, w wyniku pracy wiertel, naste¬ puje glebienie otworu, a nastepnie pograzanie sie oslony az do momentu oparcia na dnie kolnierza, zamocowanego na zewnatrz oslony. Nastepnie do wnetrza otworu wprowadza sie ciecz tiksotropowa.Dalsze glebienie przebiega pod oslona cieczy tikso¬ tropowej przy jednoczesnym uzyciu jej do usuwa¬ nia nawierconego urobku. Konstrukcje oslony wy¬ korzystano równiez do zamocowania okraglego zbiornika na ciecz tiksotropowa, spelniajacego rów¬ niez role osadnika nawierconego urobku oraz plat¬ formy montazowej urzadzen zwiazanych z proce¬ sem technologicznym. Po odwierceniu otworu na zadana glebokosc, stosuje sie jedna ze znanych metod betonowania pala. Po uzyskaniu wystarcza¬ jacej nosnosci betonu demontuje sie oslony lupi¬ nowe, uzywajac je nastepnie do formowania kolej¬ nego pala.W odmianie sposobu wedlug wynalazku zasto- wano odmienny, bezzerdziowy agregat wiertniczy 65119 4 oraz — odmienny sposób usuwania nawierconego urobku. Nawiercony urobek jest gromadzony w pojemniku, wbudowanym w agregat. Agregat wiertniczy wraz z pojemnikiem jest wyjmowany 5 okresowo na zewnatrz w celu usuniecia urobku.Dzieki stosowaniu energii elektrycznej do nape¬ du pompy hydraulicznej istnieje mozliwosc stoso¬ wania czujników elektrycznych, sygnalizujacych calkowite napelnienie pojemnika. Po odwierceniu 10 otworu do zadanej glebokosci, proces formowania pala jest taki sam jak opisano wyzej.Sposób wedlug wynalazku wykazuje szereg tech¬ nicznych i techniczno-uzytkowych zalet, w sto¬ sunku do znanych sposobów. Sposób ten umozliwia 15 prowadzenie w sposób ciagly procesu glebienia otworu, nawet w warunkach falowania wody w zbiorniku wodnym, az do stanu zdolnosci plywania sprzetu plywajacego, podczas gdy przy znanym glebieniu zerdziowym, podczas falowania glebienie 20 jest w ogóle niemozliwe, natomiast glebienie wy¬ bierakiem dlutowym podczas falowania jest bardzo utrudnione, a to z uwagi na spadanie lub zrywanie liny z zawieszonym na niej wybierakiem.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest stosowa- 25 nie lekkiego sprzetu, który — poza pontonami — moze byc dostarczany droga ladowa.Zastosowanie silnika hydraulicznego do napedu wiertla w ukladzie bezzerdziowym, pozwala na elastyczna jego prace i w konsekwencji — mniejsze 30 uszkodzenia, co posrednio wplywa na wzrost wy¬ dajnosci.Sposób umozliwia racjonalna gospodarke ciecza tiksotropowa, która jakkolwiek nie jest zbyt kosz¬ towna, to jej przygotowanie i rotacja w czasie pra- 35 cy w warunkach formowania pali w zbiornikach wodnych, jest szczególnie utrudniona.Istotnym jest, ze praca zastosowanego urzadzenia nie powoduje wstrzasów. Dlatego sposób ten jest szczególnie przydatny przy prowadzeniu robót w 40 sasiedztwie starych nabrzezy, co jest zjawiskiem powszechnym w portach, z uwagi na poglebianie nabrzezy portowych w zwiazku z aktualnymi wy¬ mogami zeglugi.Sposób wykonywania pali betonowych formowa- 45 nych pod oslona mieszaniny tiskotropowej, zwla¬ szcza pali wielkosrednicowych w dnie zbiorników wodnych, wedlug wynalazku, jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunkach, na któ¬ rych fig. 1 przedstawia zespoly urzadzen podczas 50 odwiertu z hydraulicznym wydobywaniem urobku, po ustawieniu oslony z lupin i napelnieniu jej cie¬ cza tiksotropowa, w przekroju plaszczyzna piono¬ wa, poprowadzona przez os glówna pala, fig. 2 — zespoly urzadzen podczas odwiertu z pojemniko- 55 wym wydobywaniem urobku, w przekroju pla¬ szczyzna pionowa, poprowadzona przez os glówna pala, fig. 3 — zespól wiertel i pojemnik w przekro¬ ju plaszczyzna pozioma, fig. 4 — odmiana zestawu wiertel i pojemnika w rzucie poziomym, fig. 5 — 60 pal formowany w oslonie w widoku z boku, fig. 6 — pal juz wykonany w widoku z boku, fig. 7 — oslona lupinowa w widoku z góry, a fig. 8 — szcze¬ gól zamka oslony lupinowej.Sposób^ formowania pali, przy zostosowaniu tran- 65 sportu hydraulicznego urobku (fig. 1) wymaga uzy-65119 cia kilku zespolów urzadzen, a mianowicie urzadze¬ nia wiertniczego, konstrukcji oslonowej, ukladu obiegowego cieczy tiksotropowej, osadnika z nad¬ budowa i kotew.Urzadzenie wiertnicze sklada sie z dwóch zespo¬ lów: czesci blokujacej w postaci obudowy 6 i blo¬ kujacych szczek 7 oraz czesci atakujacej, która obejmuje lemiesz 3 wiertla, pluczace dysze 4, rdzen wiertla 5 oraz hydrauliczny silnik 8.Oslona 1, zlozona z elementów lupinowych, jest wyposazona u dolu, przy dnie, w oporowy kolnierz 9, zapobiegajacy nadmiernemu jej zaglebianiu.Uklad obiegowy cieczy tiksotropowej sklada sie ze zbiornika, którego funkcje pelni osadnik 12, pompy 13, gietkiego tloczacego przewodu 16, giet¬ kiego ssacego przewodu 20 zasuw 15 i 21 oraz ewentualnie dodatkowej pompy 22 od odpompowa- nia cieczy tiksotropowej, jakkolwiek funkcje ta moze spelniac równiez pompa 13.Osadnik 12, z nadbudowa, poza funkcja magazy¬ nowania cieczy tiksotropowej jest przeznaczony ja¬ ko osadnik dla odpompowanego z ciecza urobku.Stanowi on równiez platforme robocza, na której zmontowana jest wyciagarka 14, przeznaczona do podnoszenia i opuszczania urzadzenia wiertniczego.W dolnej czesci osadnik 12 wyposazony jest w spu¬ stowe zasuwy 11, przeznaczone do okresowego spu¬ stu urobku.Statecznosc oslony 1 ze zmontowanym na niej osadnikiem 12 jest zachowana dzieki zastosowaniu zespolu zelbetowych martwych kotwic 23 i odcia¬ gowych lin 24.Sposób formowania pali wedlug wynalazku, przy zastosowaniu hydraulicznego transportu urobku, jest nastepujacy. W oznaczonym miejscu ustawia sie oslone 1, nastepnie wprowadza sie do niej urza¬ dzenie wiertnicze i po jego uruchomieniu powodu¬ je zaglebianie oslony 1 w dno, az do oparcia oslo¬ ny na kolnierzu 9. Z kolei montuje sie nadbudowe z osadnikiem 12 i stabilizuje sie calosc martwymi kotwicami 23 i odciagowymi linami 24. Kolejna czynnoscia jest napelnianie oslony 1 ciecza tiksotro- powa, która- dzieki otworom w nadbudowie przedo¬ staje sie do osadnika 12. Po wyrównaniu sie po¬ ziomów cieczy w oslonie 1 i w osadniku 12 wlacza sie pompe 13. Pompa 13 tloczy ciecz tiksotropowa przewodem 16. Ta ciecz uruchamia hydrauliczny silnik 8. Natychmiast po uruchomieniu silnika 8 nastepuje rozparcie blokujacych szczek 7, co w wy¬ niku dalszej pracy hydraulicznego silnika 8 powo¬ duje uruchomienie wiertla 5. Pompa 13, poza na¬ pedem hydraulicznego silnika 8, podaje ciecz rdze¬ niem wiertla 5 do pluczacych dysz 4 oraz tloczy ciecz do przewodu 20, wytwarzajac podcisnienie.W wyniku takiej pracy nastepuje rozmywanie gruntu, zmieszanie go z ciecza, poderwanie lemie¬ szem 3 do góry i nastepnie transport do góry — w wyniku wytworzonego podcisnienia w przewo¬ dzie 20. Urobek przetransportowany w ten sposób dostaje sie do osadnika 12, gdzie osiada w dolnej jego czesci 10. Ciecz tiksotropowa, po wytraceniu czastek gruntu, jest ponownie tloczona pompa 13 powtarzajac cykl jak wyzej w opisanym obiegu zamknietym. Jednoczesnie, wskutek glebienia otwo¬ ru, czesc atakujaca opuszcza sie nizej na dlugosc prowadzenia.Nastepnie wskutek napiecia liny 18 nastepuje od¬ blokowanie szczek 7 i opuszczenie nizej czesci blo- 5 kujacej. Po uruchomieniu hydraulicznego silnika 8 nastepuje ponowne zablokowanie szczek 7 i od¬ wiert powtarza sie o nastepny skok prowadnicy.Co jakis czas, podczas przerwy w glebieniu, sa otwierane zasuwy 11 osadnika 12, a nagromadzony 10 urobek jest wydalany na zewnatrz. Ciecz tiksotro¬ powa jest uzupelniana w miare postepu odwiertu oraz po wydaleniu urobku z osadnika 12. Gietkie przewody 16 i 20 maja odpowiedni zapas do wy¬ konania odwiertu na kilka skoków prowadnicy, a 15 nastepnie sa przedluzane.Wieksze kamienie, które nie wejda do przewodu 20 gromadza sie w górnej czesci lemiesza 3 i po¬ woduja zmniejszenie obrotów, wskutek nadmierne¬ go jego obciazenia. Nalezy wówczas wyciagnac 20 urzadzenie wiertnicze na zewnatrz, usunac kamie¬ nie, a po usunieciu — ponownie opuscic urzadzenie wiertnicze i kontynuowac roboty.Przy glebieniu otworu wedlug odmiany sposobu wedlug wynalazku (fig. 2) proces przebiega w ten 25 sposób, ze po zapuszczeniu oslony 1 i ustabilizowa¬ niu jej martwymi kotwicami 23 i odciagowymi li¬ nami 24 opuszcza sie urzadzenie wiertnicze z po¬ jemnikiem. W tym przypadku blokada nie jest ko¬ nieczna, gdyz wiertla wspólbiezne powoduja obrót 30 przy jednoczesnym zaglebianiu sie wkretu wiertla 25, dzieki czemu otwór zachowuje swoja centrycz- nosc. Po napelnieniu pojemnika 26 calosc jest wy¬ ciagana na zewnatrz, a po usunieciu nagromadzo¬ nego gruntu proces jest powtarzany. Wolne prze- 35 strzenie w pionie po obu stronach pojemnika po¬ zwalaja na swobodny przeplyw cieczy tiksotropo¬ wej 2 podczas jego wyciagania i opuszczania.Po dokonaniu odwiertu sposobem wedlug wyna¬ lazku, lub odmiana sposobu wedlug wynalazku, 40 usuwa sie urzadzenia wiertnicze i przystepuje do formowania pala 38. Jezeli tego wymagaja warun¬ ki opuszcza sie zbrojenie 36. Nastepnie naklada sie glowice 39 z otworami na przewody 37 i 40 (fig. 5). Po wpuszczeniu az do dna otworu przewodu 37 45 podaje sie nim mieszanke betonowa pod cisnieniem okolo 0,5 atn, przestrzegajac aby dolny koniec prze¬ wodu 37 byl caly czas zanurzony w betonie nie mniej niz 1,0 m. Mieszanka betonowa powoduje wypieranie cieczy tiksotropowej, która — po odpro- 50 wadzeniu przewodem 40 — moze byc uzyta do na¬ stepnego cyklu. Po stwardnieniu betonu demontuje sie zamki oslony 1 i kolejno domontuje pojedyncze lupiny, laczone zamkami 42, zawierajacymi uszczel¬ ki 43, które — po oczyszczeniu i zmontowaniu w 55 calosc — tworza oslone 1 uzywana ponownie. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wykonywania otworów dla pali beto- 60 nowych formowanych pod oslona mieszaniny tikso¬ tropowej, zwlaszcza pali wielkosrednicowych w dnie zbiorników wodnych wiertnica zawieszana na wolnostojacej konstrukcji oslaniajacej zaopatrzonej u góry w pojemnik, ustawionej na dnie zbiornika 65 wodnego, polegajacy na wierceniu, wyplukiwaniu -'&&*r65119 8 i odprowadzaniu urobku, znamienny tym, ze mie¬ szanine tiksotropowa pompuje sie z pojemnika do wiertnicy, gdzie czesc strugi napedza jako medium silnik hydrauliczny, druga zas czesc strugi rozplu- kuje grunt i rozdrabnia wiercony urobek, nastepnie cala struga transportuje urobek pionowo w góre do tego pojemnika, gdzie nastepuje samoczynne wytracanie czastek urobku z cieczy i gromadzenie sie urobku w dolnej czesci pojemnika, stanowiace¬ go osadnik, sama zas ciecz, to jest mieszanina ti¬ ksotropowa, jest ponownie pompowana, pracujac w obiegu zamknietym, przy czym urobek wyprowadza sie sukcesywnie otwierajac zasuwy dolne osadnika

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pompowanie mieszaniny tiksotropowej ze szczelnego pojemnika do wiertnicy, powodujac jednoczesne za¬ sysanie powracajacej mieszaniny tiksotropowej wraz z transportowanym urobkiem — w wyniku powstajacego podcisnienia w szczelnym pojemniku opróznianym z mieszaniny tiksotropowej bez urob¬ ku — wzmaga proces przenoszenia urobku ku gó¬ rze.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamieny tym, ze mieszanina tiksotropowa rozplukujaca grunt i roz¬ drabniajaca urobek, kierowana jest poprzez kanaly i otwory dysz w wiertle na grunt i w grunt roz- wiercany tym wiertlem.

4. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, skladajace sie z wolnostojacej konstrukcji 5 oslaniajacej zaopatrzonej u góry w pojemnik, be¬ dacy równoczesnie pomostem montazowym i robo¬ czym, na którym zamontowane sa urzadzenia wy¬ ciagowe z zawieszona wiertnica oraz instalacje obiegu cieczy, znamienne tym, ze rozbieralna oslo- io na (1) wykonana jest z segmentów, laczonych zam¬ kami (42) i uszczelnionych uszczelkami (43), a szczelny pojemnik stanowi jednoczesnie osadnik (12), majacy dolna czesc (10) oddzielona od górnej zwrotnym sitem, do której to górnej czesci wpro- 15 wadzony jest wTlot pompy (13) polaczonej przewo¬ dem (16) z wiertnica, a wiertlo (5) wyposazone jest w kanaly doprowadzajace mieszanine tiksotropowa (2) do otworów dysz (4) kierujacych pompowana ciecz to jest mieszanine tiksotropowa (2) ku grun- 20 towi.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze szczelny osadnik (12) stanowiacy pojemnik miesza¬ niny tiksotropowej (2) i gromadzacego sie na dnie urobku, wyposazony jest u dolu w otwieralne za- 25 suwy (11) do usuwania urobku.KI. 84c,7/00 65119 MKP E02d 7/00 f/9.7 f/g.a PL PL