SU1513087A2 - Устройство дл образовани скважин и нагнетани в грунт раствора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к строительству, в частности к укреплению грунтов и образованию свай в основани х зданий и сооружений, и направлено на повышение эффективности за счет ускорени  проходки скважин и повышени  надежности работы. Это достигаетс  тем, что корпус имеет присоединенный к нему посредством крепежного приспособлени  удлинитель в виде соосно герметично соединенных трубчатых элементов. Днище последних выполнено в виде вертикально перемещаемого подпружиненного клапана с конусообразной наружной частью. Отход щий от золотникового распределител  к манометру трубопровод имеет перекрываемое запорным приспособлением отверстие. Диаметр корпуса превышает диаметр трубчатых элементов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

1

(61) 1310478

(21)4348114/29-33

(22)23.12.87

(46) 07.10.89. Бкот. № 37

(71)Всесоюзный центральный научно- исследовательский и проектный институт Гипронисельпром

(72)В.М.Нестеренко, П.Ф.Иваненко и Л.С.Чабанов

(53)624.138.24(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР

№ 1310478, кл. Е 02 D 3/12, 7/00, 1985.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН И НАГНЕТАНИЯ В ГРУНТ РАСТВОРА

(57)Изобретение относитс  к строительству , в частности к укреплению грунтов и образованию свай в основани х зданий и сооружении и направлено на повьшение эффективности за счет ускорени  проходки скважин и повьппе- ни  надежности работы. Это достигаетс  тем, что корпус имеет присоединенный к нему посредством крепежного приспособлени  удлинитель в виде соосно герметично соединенных трубчатых элементов . Днище последних выполнено в виде вертикально перемещаемого подпружиненного клапана с конусообразной наружной частью. Отход щий от золотникового распределител  к манометру трубопровод имеет перекрываемое запорным приспособлением отверстие. Диаметр корпуса превышает диаметр трубчатых элементов . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относитс  к строительству , в частности к укреплению грунтов и образованию свай в основани х зданий и сооружений, и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт. св. № 1310478.

Цель изобретени  - повышение эффективности за счет ускорени  проходки скважин и повьш1ение надежности работы .

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг.З - уз.ел II на фиг о 1 (в положении нагнетани  в грунтовый массив рабочий жидкости ); на фиг. 4 - узел III иа фиг.If на фиг. 5 - узел IV на фиг. 1.

Устройство дл  образовани  скважин и нагнетани  в грунт раствора содержит

корпус 1, соосно присоединенный к нему рабочий цилиндр 2 с поршнем 3 и штоком 4, привод поршн  в виде силового гидроцилиндра 5, наконечник 6 с установленным в нем клапаном 7, напорными отверсти ми 8 и каналами 9 и 10. Наконечник 6 присоединен к цилиндру 2, который соединен с корпусом 1 на резьбе или с помощью соединительной втулки 11. Надпоршнева  полость 12 цилиндра 2 перекрыта диафрагмой 13 и сообщаетс  через отверстие 14 в диафрагме 13, патрубок 15 и клапан 16 с распределительной камерой 17, котора  образована в корпусе 1 нижней крышкой силового гидроцилиндра 5 и установленной в корпусе 1 диафрагмой 18. Кроме того, надпоршнева  полость 12 через отверстие 14, патрубок 15, отвод

JEE-i

3151308

19, клапан 20 и трубопровод 21 сообщаетс  с каналом 9 и напорньмн отверсти ми 8 наконечника 6. Подпоршнева  полость 22 цилиндра 2 через канал 10, - трубопровод 23 и патрубок 24 с клапаном 25 сообщаетс  с распределительной камерой 17. Дл  поступлени  рабочей жидкости в камеру 17 предназначен боковой патрубок 26. На силовом гидроцию линдре 5 установлен гидродинамометр 27 с нижней 28 и верхней 29 замкнутыми камерами, поршнем 30 и штоком 31 с закрепленным на нем оголовком 32. Нижн   28 и верхн   29 камеры через 15 патрубки 33 и 34 сообщаютс  с регистраторами давлени  - манометрами 35 и 36. Надпоршнева  12 и подпоршнева  22 полости цилиндра 2 через трубки 37 и 38, соединенные соответственно с 20 трубопроводом 20 и патрубком 24, св заны с золотниковым распределителем 39, золотник 40 которого выполнен с плунжером 41, камерой 42 и продольными проточками 43. Плунз ер 41 переда- ет движение на механический счетчик 44 количества жидкости. Золотниковый распределитель 39 имеет выход через трубку 45 с перекрываемым винтовым краном отверстием 46 и трехходовой 30 кран 47 на манометр 36. Наконечник 6 удлин етс  с помощью трубчатых элементов 48, которые прикрепл ютс  к нему с помощью гильзы 49 и накидной резьбовой муфты 50. Удлинитель из элемен-35 тов 48 в нижней части перекрыт днищем, состо щим из пустотелого усеченного конуса 51 и вертикально перемещаемого клапана 52 с конусообразной наружной частью, который соединен с неподвиж- 40 ной частью днища с помощью направл ющего штока 53 и перфорированной втулки 54 с отверсти ми 55. Дп  удержани  клапана 52 в верхнем положении в перфорированной втулке 54 устанавливаетс  45 пружина 56, котора  под давлением рабочей жидкости сжимаетс , при этом в днище открьшаетс  щелевое круговое отверстие 57, величина которого регулируетс  в зависимости от состо ни  г 50 грунтового массива с помощью гайки 58 на направл ющем штоке 53.

Устройство работает следующим образом .

При образовании лидерных скважин 55 погружение устройства в грунт производ т силовым механизмом сваевдавли- вающего агрегата. Усилие вдавливани  передаетс  на оголовок 32. При заглублении устройства в грунт измен етс  сопротивление грунта вдавливанию при этом давление в нижней камере 28 гидродинамометра 27 также измен етс  и посто нно фиксируетс  манометром 35 о Дл  определени  физико-механических характеристик грунта естественного сложени  в определенной точке грунтового массива, в частности сопротивлени  грунта по острию сваи и трени  по боковой поверхности, по манометру 35 в этой точке определ ют общее усилие вдавливани . Затем вдавливание приостанавливают и, предварительно открыв отверстие 46 при левом крайнем положении золотника 40, осуществл ют вьдергивание устройства на 5- 10 см, передава  усилие от базовой машины на оголовок 32 и шток 31.

При извлечении устройства образующийс  под ним вакуум уравновешиваетс  атмосферным давлением через открытое отверстие 46, трубку 45, золотниковую камеру 42, трубку 38 и трубопровод 21, каналы 9 и 10, полость элементов 48, отверстие 57 в днище. Устранение вакуума повьш1ает точность замера сопротивлени  по боковой поверхности, которое определ етс  давлением поршн  30, передaaaei-ibiM жидкости, наход щейс  в верхней камере 29 гидродинамометра 27. Возникающее в камере 29 давление передаетс  через патрубок 34 на манометр 36. Разность общего сопротивлени , определ емого по манометру 35, и сопротивлени  по боковой поверхности, определенного по показани м манометра 36, дает сопротивление по нижнему концу устройства. Отнес  полученные величины трени  и сопротивлени  по наконечнику к соответствующим площад м, получают удельное трение по боковой поверхности и удельное сопротивление по острию, необходимые дл  определени  несзщей способности сваи. При образовании лидерных скважин или скважин дл  локального замачивани  просадочной толщи возможен рост общего усили  вдавливани  до величины , когда погружение устройства затрудн етс  вплоть до полного отказа

Дл  облегчени  образовани  лидерных скважин в плотных грунтах используют энергию высоконапорных тонких струй жидкости, разруша  и одновременно замачива  плотный грунт под нижним концом устройства. Дл  этого

-

подключаетс  в работу силовой гидроцилиндр 5, задействованный от гидросистемы базовой машины. При подаче масла от гидросистемы базовой машины, например, в подпоршневую полость си- пового гидроцилиндра 5 начинаетс  подъем штока 4 и поршн  3 в цилиндре 2. В надпоршневой полости Т2 цилиндра 2. возникает давление, под действием которого клапан 16 закрывает доступ в распределительную камеру 17, а клапан 20 открьшаетс  и рабоча  жидкость через отверстие 14 в диафрагме 13, патрубок 15, открытый отвод 19, трубопровод 21, канал 9, отверстие 8 в наконечнике 6, полость удлинител , отверсти  55 перфорированной втулки 54 поступает в пустотелый конус 51, давит на клапан 52 днища и истекает в грунте вый массив в виде высоконапорной струи через круговое щелевое отверстие 57, образовавшеес  в результате перемещени  клапана 52 под воздействием давлени  рабочей жидкости.

Одновременно небольшое количество рабочей жидкости через трубку 37 поступает в золотниковый распределитель 39 и через продольный паз 43 перемещает золотник 40, открыва  доступ в пат рубок 45, из которого рабоча  жидкость через трехходовой кран 47 передает давление на манометр 36, который в этом случае показьгоает избыточное давление рабочей жидкости в надпоршневой полости 12.

В то врем , как происходит выталкивание рабочей жидкости из надпоршневой полости 12, в подпоршневой полости 22 образуетс  вакуум, под действием которого открываетс  клапан 25, и рабоча  жидкость из распределительной камеры 17 через патрубок 24, трубопровод 23 высокого давлени  и канал 10 в наконечнике б заполн ет подпоршневую полость 22. Одновременно рабоча  жидкость из золотникового распредели- тел  сливаетс  через трубку 38 в под- поршневую полость 22. I

При обратном воздействии силового гидроцилиндра 5 через шток 4 на поршень 3 цилиндра 2 в подпоршневой полоти 22 образуетс  избыточное давление, под воздействием которого клапан 7 открываетс , а клапан 25 закрываетс . Рабоча  жидкость через открытый клапан 7, отверсти  8, полость удлинител , отверсти  55 перфорированной втул

10

20

5 5

35

- 50

ки 54 поступает в круговое щелевое отверстие 57, из которого истекает под большим давлением, разруша  и замачива  грунт. Избыточное давление в пол- поршневой полости 22 перемещает золотник 40 в другое положение, что позвол ет рабочей жидкости через трубку 38 передать давление на манометр 36.

В процессе выталкивани  рабочей жидкости из подпоршневой полости 22 перемещением поршн  3 вниз в надпоршневой полости образуетс  вакуум, под воздействием которого клапан 16 открываетс , а клапан 20 закрываетс  (клапан 20 закрываетс  также под действием давлени  в подпоршневой полости 22), в результате чего рабоча  жидкость из распределительной камеры 17 через патрубок 15 и отверстие 14 в диафрагме 13 поступает в надпоршневую полость 12.

При производстве работ, особенно в начальной стадии, или наращивании удлинител  возможно попадание воздуха в элементы 48, подвод щие коммуникации 21 и 23, подпоршневую 22 и надпоршневую 12 полости рабочего цилиндра . Это приводит к снижению дав- 30 лени  в рабочей жидкости, скорости

истечени  и ее разрушающей способности , что снижает эффективность устройства . Дл  удалени  воздуха необходимо открыть отверстие 46 и нагнетать рабочую жидкость до ее истечени  через него без пузырьков воздуха. После того, как воздух из устройства удален, отверстие 46 закрывают, и наступает нормальна  работа устройства. Количество размьгоающей жидкости или закрепл ющего раствора, поступающих в грунт за один или несколько циклов, фиксируетс  механическим счетчиком 44, которьй приводитс  в движение 45 плунжером 41 и протарирован на расход жидкости.

40

Таким образом, за несколько циклов подъема и опускани  поршн  3 с помощью силового гидроцилиндра 5 осуществл етс  проходка скважины до проект ной отметки. После этого устройство извлекают и в образованную скважину погружают сваю. В слабых грунтах одновременно с проходкой скважины осуществл ют закрепление грунта нагнетанием растворов.

При извлечении устройства следует открьтать отверстие 46 дл  устранени 

образовани  вакуумд. в скважине и, таким образом, дл  снижени  затрат энергии на вьдергивание. После извлечени  устройства из скважины подпружиненный - клапан 52 закрьюает круговое щелевое отверстие 57, что преп тствует самоизли нию остатков рабочей жидкости из устройства при перемещении на другую точку производства работ. Q

Устройство в отдельных случа х может д1КСШ1уатироватьс  и без удлините- Л . При этом днище, состо щее из конуса 51 и клапана 52, соединенного с неподвижной частью через подпружиненный |5 шток 53 и перфорированную втулку 54, подсоедин етс  непосредственно к наконечнику 6 с помощью гильзы 49 и накидной муфты 50. При вдавливании устройства в грунт в таком виде исключа- 20 етс  закупорка грунтом отверстий 8 в наконечнике 6, что повышает его надежность и равномерность истечени  жидкости под высоким давлением. Принцип работы устройства без удлинител  ана- 25 логичен описанному.

Предлагаемое устройство в комплексе с одной базовой вдавливающей машиной позвол ет осуществл ть одновр - менно проходку скважин, закрепление ЗО или локальное замачивание грунта, а также определение прочностных свойств грунта в процессе проходки скважин

практически любой глубины,, что обеспечивает повьш1ение производительности труда.

Кроме того, предлагаемое устройство характеризуетс  повышенной надежностью и точностью определени  прочностных характеристик грунтовых оснований .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1 . Устройство дл  образовани  сква лсин и нагнетани  в грунт раствора по авт. св. № 1310478, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности за счет ускорени  проходки скважин и повьш1ени  надежности , корпус снабжен присоединенным к нему посредством крепежного приспособлени  удлинителем в виде соосно герметично соединенных трубчатых элементов с перекрытым нижним концом днищем, а отход щий от золотникового распределител  к регистратору давлени  трубопровод имеет перекрьшаемое запорным приспособлением отверстие, причем диаметр корпуса превышает диаметр трубчатых элементов.

   2, Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что днище удлинител  выполнено в виде вертикально перемещаемого подпружиненного клапана с конусообразной наружной частью.

   Ц)иг.1

   зг

   л 27

   х/

   3Q

   2S f гиаросис/т- fiifi базобоа/ аШ1/НЫ

   Ол7 e/j/foc/nu с /poSot eu Сп W/V77AZ/J

   S2

   48

   фиг. I

   .J