RU1794133C - Способ упрочнени водонасыщенного грунта и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: строительство, упрочнение водонасыщенных грунтов в гидротехническом строительстве или укрепление береговой зоны. Сущность изобретени : погружают в грунт вибросмеситель и одновременно на всю глубину упрочнени  ввод т армирующие элементы с упругими анкерными узлами. Вибровоздействуют на грунт до его разжижени  и ввод т упрочн ющий раствор . Закрепл ют армирующие элементы с упругими анкерными узлами и извлекают вибросмеситель из грунта. После этого уда

Description

л ют выступающие над поверхностью грунта части армирующих элементов. Устройство дл  осуществлени  способа содержит вертикальную полую штангу 1 с вибратором 2 и входным патрубком 3 в верхней части и наконечником 4 в нижней. Вдоль штанги 1 радиально прикреплены к ней верхний 5, средние 6 и нижний 7  русы уплотн ющих лопастей и полых нагнетательных трубок 8. Уплотн ющие лопасти верхнего 5 и нижнего 7  русов снабжены направл ющими 10, через которые безреверсивно от верхнего к нижнему  русу пропущены армирующие элементы 11 с упругими анкерными узлами

12. Армирующие элементы 11 с упругими анкерными узлами 12 намотаны на катушки

13. установленные на верхнем 5  русе уплотн ющих лопастей. Ярус нагнетательных трубок 8 расположен только между двум  нижними  русами уплотн ющих лопастей. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 4 ил. 1 табл.

Изобретение относитс  к строительству , в частности, к упрочнению водонасы- щенных грунтов в гидротехническом строительстве или укреплении береговой зоны.

Известны способ и устройства дл  упрочнени  грунта, включающие создание столбчатых массивов из грунта, перемешанного с укрепл ющим материалом. .

Наиболее близким из известных  вл етс  способ глубинного уплотнени  и введени  закрепл ющих растворов в грунт, включающий предварительное создание обводненных карт и погружение вибросмесител  в грунт под действием собственного веса конструкции, воздействие на грунт колебани ми с образованием зоны его разжи- женного состо ни . Последующее погружение вибросмесител  на заданную глубину и подачу закрепл ющего раствора, уплотнейие и вибросмешивание раствора с грунтом. Извлечение вибросмесител  из грунта .

Известно вибрационное устройство дл  глубинного уплотнени  водонасыщенных грунтов, содержащее вертикально установленную полую штангу с наконечником, радиально прикрепленные к ней  русами .уплотн ющие лопасти и полые нагнетательные трубки, на верхней части штанги закреплены вибратор и входной патрубок.

Недостаток указанных способов и устройств заключаетс  в низкой эффективности упрочнени  грунта, обусловленной вли нием раст гивающих напр жений, снижающих устойчивость сооружений, возводимых на этих грунтах.

Цель изобретени  - повышение эффективности упрочнени  грунта.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе упрочнени  водонасы- щенного грунта, включающем установку вибросмесител  на обводненной поверхности грунта, погружение смесител  в грунт

под действием собственного веса конструкции , воздействие на грунт вибрацией с образованием зоны его разжиженного состо ни , подачу упрочн ющего раствора

через смеситель в грунт и извлечение вибрирующего смесител  из грунта. Одновременно с погружением смесител  в разжиженную зону ввод т на всю глубину упрочнени  армирующие элементы с упругими анкерными узлами. Затем закрепл ют элементы в грунте посредством упрочн ющего раствора и благодар  упругим свойствам анкерных узлов. При этом выступающие над поверхностью грунта части армирующих элементов по окончании процесса упрочнени  и извлечении вибросмесител  из грунта удал ют.

Поставленна  цель достигаетс  также тем, что устройство дл .упрочнени  водонасыщенных грунтов, содержащее вертикально установленную штангу с наконечником, радиально прикрепленные к ней  русами уплотн ющие лопасти и полые нагнетательные трубки, соединенные с верхним концом

штанги вибратор и входной патрубок, дополнительно снабжено направл ющими, закрепленными на концах уплотн ющих лопастей верхнего и нижнего  русов, через которые пропущены армирующие элементы

с упругими анкерными узлами. Армирующие элементы свободно проход т от верхнего  руса уплотн ющих лопастей к нижнему и стопор тс  при движении в обратном направлении.

При использовании в качестве армирующего элемента эластичного материала, например , стекловолокна (в виде жгутов, шнуров и прочее), намотанного на катушки,

последние размещены на верхнем  русе уплотн ющих элементов. При этом нагнетательные элементы расположены между первым и вторым снизу  русами уплотн ющих элементов. Направл ющие обеспечивают внедрение армирующих элементов в

грунт на заданную глубину и ориентацию их по поверхности упрочнени . Наличие упругих анкерных узлов на армирующих элементах , обладающих способностью сжиматьс  при прохождении через направл ющие смесител , раскрываетс  при сн тии ограничений и тем самым преп тствовать обратному их движению, обеспечивает, согласно способу, закрепление армирующих элементов в грунте.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема прохождени  анкерного узла армирующего элемента через направл ющие вибросмесител .

Устройство состоит из вертикальной полой штанги 1 с вибратором 2 и входным патрубком 3 в верхней части. В нижней части полой штанги 1 смонтирован наконечник 4, Вдоль внешней поверхности штанги 1 радиально к ней прикреплены верхний 5, средние 6 и нижний 7  руса уплотн ющих лопастей. Между двум  нижними  русами уплотн ющих лопастей расположен  рус нагнетательных трубок 8. Конструкци  и форма уплотн ющих лопастей и нагнетате- альных трубок различны. Нагнетательные трубки 8 выполнены из стальной цельнот - .нугой трубы овальной формы, перфорированной вдоль всей поверхности. Уплотн ющие лопасти выполнены из полосовой стали и имеют клиновидные, центрально-симметричные скосы. Трубки 8 и лопасти 5, 6,7 имеют обтекаемую форму дл  уменьшени  сопротивлени  грунта при внедрении устройства и оптимизации размеров зоны воздействи . Дл  улучшени  вибросмешивани  грунта с упрочн ющим раствором концы трубок 8 и лопастей 5 снабжены элементами 9 любой длины и конфигурации Возможно их замкнутое выполнение . На концах уплотн ющих лопастей верхнего 5 и нижнего 7  русов закреплены направл ющие 10, например, в виде кольцевой проушины. В направл ющих 10 размещены армирующие элементы 11, снабженные упругими анкерными узлами 12.

Верхний 5  рус уплотн ющих лопастей снабжен катушками 13, на которые намотаны , например, в виде шнуров иди жгутов, армирующие элементы 11с анкерными узлами 12. Катушки 13 закреплены на уплотн ющих лопаст х 5 так, что армирующие элементы 11 свободно сматываютс  с катушек 13 и проход т через направл ющие 10 от верхнего  руса 5 к нижнему 7.

Благодар  своим упругим свойствам и V-образной конструкции анкерные узлы 12

при прохождении через направл ющие 10 сверху вниз сжимаютс  и раскрываютс  подобно зонту при выходе из направл ющих 10(см.фиг.4). Нижн   торцова  поверхность 5 направл ющих 10  вл етс  упором дл  раскрытого анкерного узла 12.

Расположение нагнетательных трубок 8 между средним и нижним  русами уплотн ющих лопастей способствует глубинному

0 закреплению анкерных узлов 12.

Способ осуществл ют следующим образом .

Первоначально на поверхности намытого грунта с помощью подъемного оборудо5 вани  устанавливают предлагаемое устройство. Через направл ющие 10 пропускают армирующие элементы 11с таким расчетом, чтобы раскрытые анкерные узлы 12 были подведены под нижнюю торцовую

0 поверхность направл ющих 10 и уперты в нее. Включают вибратор 2 и вибросмеситель погружаетс  в разрушаемый и разжижающийс  грунт под действием собственного веса конструкции. Одновре5 мен но через входной патрубок 3 в полую штангу 1 подают воду под давлением. После достижени  нагнетательными трубками 8 проектной отметки верха упрочн емого грунта входной патрубок 3 подсоедин ют к

0 источнику нагнетани  упрочн ющего раствора . Раствор через полую штангу 1 подаетс  в нагнетательные трубки 8 и далее через перфорированные отверсти  трубок в грунт.

5 В случае необходимости на расчетных отметках увеличивают или уменьшают подачу упрочн ющего раствора дл  распределени  проектной прочности грунта по глубине.

0 После достижени  вибросмесителем заданной глубины начинают его извлечение при включенном вибраторе 2, при этом армирующие элементы 11 остаютс  в грунте, благодар  конструкции раскрытых анкер5 ных узлов 12, оказывающих сопротивление обратному движению устройства.

С целью усилени  прочности грунта на расчетных отметках возможно изменение скорости извлечени  вибросмесител  или

0 его остановка, также при включенном вибраторе 2.

При достижении нагнетательными трубками 8 проектной отметки верха упрочн емого грунта прекращают подачу

5 упрочн ющего раствора. После полного извлечени  вибросмесител  из грунта отключают вибратор.

Армирующие элементы 11, выступающие над поверхностью грунта, отсекают, на- пример, обрезают, прерыва  их

прот женность от закрепленных в грунте и намотанных на катушки 13. Вибросмеситель перенос т подъемным устройством на новое место и все операции повтор ютс  в указанной выше последовательности.

Пример. Выполн лось глубинное упрочнение подводного откоса прибрежного гидротехнического сооружени , сложенного илистыми морскими отложени ми, физико-механические характеристики которых приведены в таблице.

Конструктивные параметры гидротехнического сооружени :

Заложение подводного откоса - 1:120,

Площадь упрочн емого участка - 200x100 2 га.

Мощность илистых морских отложений -24м.

Упрочнение грунта опытного участка на глубину4м выполн лось при вибрационном погружении устройства на заданную глуби-, ну, воздействии на грунт вертикальными ко- лебани ми до образовани  зоны разжиженного состо ни  грунта, введений; в него упрочн ющего раствора цемента марки М 400 и извлечении вибросмесител  из зоны при включенном вибраторе

Расход упрочн ющего раствора на 1 м грунта составил 150-200 кг.

Врем  погружени  вибросмесител  составило 15 мин, врем  подъема с периодическими остановками при включенном вибраторе на заданном уровне (например, через 1 м) составило 45 мин.

При реализации предложенного технического решени  одновременно с введением вибросмесител  в грунт погружали

Claims (4)

1. Способ упрочнени  водонасыщенного грунта, включающий погружение в грунт вибросмесител , вибровоздействие на грунт до его разжижени , введение упрочн ющего раствора и извлечение вибросмесител  из грунта, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности упрочнени  грунта, одновременно с погружением в грунт вибросмесител  на всю глубину упрочнени  ввод т армирующие элементы с упругими анкерными узлами с последующим их закреплением перед из- .влечением вибросмесител ,

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что после извлечени  вибросмесител  из грунта удал ют выступающие над поверармирующие элементы, размещенные в направл ющих вибросмесител .

В качестве армирующего элемента было выбрано стекловолокно, сформированное в

виде жгута. На жгуте были зав заны с определенным шагом анкерные узлы из того же жгута с таким расчетом, чтобы их концы были направлены в одну сторону. Армирующие элементы были намотаны на катушки,

установленные на верхней уплотн ющей лопасти вибросмесител , пропущены через направл ющие верхнего и нижнего  русов уплотн ющих лопастей, закреплены на них, благодар  своим упругим свойствам.

Сравнительный анализ полученных ре- зультатоэ показывает, что использование предлагаемых технических решений дл  упрочнени  водонасыщенного грунта позвол ет по сравнению с существующими

значительно повысить плотность и прочность подготавливаемых под гидротехническое строительство грунтов (так, предел прочности при сжатии возрастает в 3 раза). За счет уменьшени  пористости грунта сок ращаетс  расход упрочн ющего раствора. За счет уменьшени  влажности значительно сокращаетс  врем  достижени  грунтом проектных прочностных характеристик и, следовательно, сроки подготовки

объекта под строительство.

Таким образом, изобретение обеспечивает конструкцию гидротехнических сооружений долговечность и повышенную устойчивость к сдвигающим нагрузкам, к

размывающим воздействи м, волновым и ледовым нагрузкам,

хностью грунта части армирующих элементов .

3. Устройство дл  упрочнени  водонасыщенного грунта, включающее вертикальную полую штангу с вибратором и входным патрубком в верхней части и наконечником в нижней, радиально прикрепленные к ней верхний, средние и нижний  руса уплотн ющих лопастей и по крайней мере одни  рус полых нагнетательных трубок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности упрочнени  грунта, уплотн ющие лопасти верхнего и нижнего  русов снабжены направл ющими, через которые с возможностью перемещени  от верхнего к нижнему  русу пропущены армирующие элементы с упругими анкерными узлами.

4. Устройство по п.З, отличающее- с   тем, что армирующие элементы с упругими анкерными узлами выполнены намотанными на катушки, установленные на верхнем  русе уплотн ющих лопастей,

5, Устройство по п.З, отличающее- с   тем, что  рус нагнетательных трубок расположен только между средним и нижним  русами уплотн ющих лопастей.

кии

zza

Фиг.2