Патент на изобретение №2260092
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ГРУНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, в частности к технологии и оборудованию для усиления структурно неустойчивых грунтов, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве. Способ усиления грунтов включает образование скважины, выполнение на ее стенке продольного концентратора напряжений, запирание верхней части скважины с отсечением зоны нагнетания и введение под давлением в грунт крепителя с образованием в грунте плоскости разрыва. Выполнение продольного концентратора напряжений производят выдвижением, вдавливанием и последующим прокатыванием в пределах зоны нагнетания выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы, соединенного с фиксатором стопорным элементом. Запирание верхней части скважины осуществляют заполнением быстротвердеющим материалом зазора между стенкой скважины и устройством для введения под давлением в грунт крепителя, выполненного в виде перфорированной трубы из эластичного материала диаметром, меньшим диаметра скважины. Устройство для создания концентратора напряжений включает трубу, наконечник и резец. Резец размещен в проточке наконечника, выполнен в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы и соединен с фиксатором стопорным элементом в виде скобы и вилки. 2 с.п.ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области строительства, в частности к технологии и оборудованию для усиления структурно-неустойчивых грунтов, может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве и направлено на снижение стоимости, энергоемкости и повышение качества работ. Известен способ закрепления грунтов, включающий бурение скважины, нарезание на ее стенке продольного концентратора напряжений специальным устройством, запирание рабочей части скважины, образование вертикальной плоскости разрыва с последующим инъецированием закрепляющего раствора (Фатеев Н.Т., Карякин В.Ф. Инъекционное закрепление грунтов с использованием направленных гидроразрывов. Тезисы докладов Х Всесоюзного научно-технического совещания по закреплению и уплотнению грунтов. – М.: Стройиздат, 1983, – 176 с.). Недостатком известного способа является некачественная нарезка концентратора напряжений по всей длине скважины и ненадежное запирание ее верхней части, что приводит к выбиванию раствора и удорожанию работ. Известно устройство для направленного нагнетания в грунт крепящих растворов, включающее центральную трубу с выпускным отверстием, сообщающиеся верхнюю и нижнюю эластичные камеры, полый корпус с расположенной в нем трубчатой направляющей, по которой перемещается поршень, и контактирующий с поршнем выдвижной резец (авт.свид. №1636518 «Устройство для направленного нагнетания крепящих реагентов в грунт», 1991). При работе таким устройством выдвинутый и неподвижно закрепленный на нем резец создает некачественный надрез на стенке скважины, устройство имеет сложную конструкцию, исключена возможность убирания резца при извлечении инъектора, возможен переток тампонажного раствора в зону инъецирования, что приводит к снижению качества работ и их удорожанию. Наиболее близким из известных решений по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению (прототип) является способ закрепления лессовых просадочных грунтов, включающий образование скважины, выполнение в ее стенке продольного концентратора напряжений, запирание верхней части скважины с отсечением зоны нагнетания, введение под давлением в грунт крепителя с образованием в грунте плоскости разрыва и инъектор для его осуществления, который имеет трубу, наконечник и резец треугольной в сечении формы высотой 0,33 диаметра наконечника (авт.свид. №1444473 «Способ закрепления лессовых просадочных грунтов и инъектор для закрепления лессовых просадочных грунтов», 1988). Недостатком известного решения является создание концентратора напряжений треугольной формы по всей длине скважины, оплывание его в пластичных грунтах, возможность «задиров» при попадании включений, некачественное запирание зоны инъецирования за счет вибрации при погружении запорной части, необходимость изготовления большого количества металлических элементов, сложность погружения и извлечения инъектора на большую глубину, жесткое закрепление резца на наконечнике, что делает нечетким создаваемый концентратор при попадании на твердые включения. Целью изобретения является снижение стоимости, энергоемкости и повышение качества работ. Указанная цель достигается тем, что в известном способе, включающем образование скважины, выполнение на ее стенке продольного концентратора напряжений, запирание верхней части скважины с отсечением зоны нагнетания и введение под давлением в грунт крепителя с образованием в грунте плоскости разрыва, выполнение продольного концентратора напряжений производят выдвижением, вдавливанием и последующим прокатыванием в пределах зоны нагнетания выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы, соединенного с фиксатором стопорным элементом, а запирание верхней части скважины осуществляют заполнением быстротвердеющим материалом зазора между стенкой скважины и устройством для введения под давлением в грунт крепителя, выполненного в виде перфорированной трубы из эластичного материала диаметром, меньшим диаметра скважины. Предлагаемый способ осуществляется с помощью устройства для создания концентратора напряжений, включающего трубу, наконечник и резец, который размещен в проточке наконечника, выполнен в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы и соединен с фиксатором стопорным элементом в виде скобы и вилки. Запирание верхней части скважины осуществляют с использованием одного из известных устройств, например, устройства для введения под давлением в грунт крепителя, выполненного в виде перфорированной трубы из эластичного материала диаметром, меньшим диаметра скважины (см. SU 1229361 А1, Е 21 D 20/00, Е 21 В 33/12, 07.05.1986). Сущность изобретения поясняется чертежами, изображенными на фиг.1-6. На фиг.1 показан продольный разрез скважины и устройства по п.2 формулы в сложенном состоянии; на фиг.2 – сечение А-А; на фиг.3 – продольный разрез скважины и устройства по п.2 в выдвинутом состоянии; на фиг.4 – сечение Б-Б; на фиг.5 – запирание верхней части скважины в момент введения крепителя; на фиг.6 – сечение В-В. Предлагаемый способ усиления грунтов осуществляется с помощью устройства по п.2 формулы (см. фиг.1-4), которое включает трубу 1, наконечник 2, резец 3, размещенный в проточке наконечника 2, выполненный в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы и соединенный с фиксатором 4 стопорным элементом в виде скобы 5 и вилки 6. Резец 3 крепится к наконечнику 2 с помощью металлических планок 7. Устройство по п.2 формулы нарезает на стенке скважины 8 концентратор напряжений 9. При введении под давлением в массив грунта 10 крепителя образуется вертикальная плоскость разрыва 11 с армоэлементом 12. Для исключения выбивания крепителя запирание верхней части скважины осуществляют заполнением быстротвердеющим материалом зазора 13 между стенкой скважины 8 и устройством 14 для введения под давлением в грунт крепителя, выполненного в виде перфорированной трубы из эластичного материала диаметром, меньшим диаметра скважины, с теряемой манжетой 15. Способ осуществляется в следующей последовательности. Сначала устройство по п.2 опускается в пробуренную скважину 8 до начала зоны нагнетания. Затем при помощи стопорного элемента в виде скобы 5 и вилки 6 резец 3, размещенный в проточке наконечника 2 и выполненный в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы, выдвигается, вдавливается в стенку скважины и крепится к трубе 1 фиксатором 4. На боковой поверхности скважины путем прокатывания резца 3 в пределах зоны нагнетания выполняют надрез чечевичной формы, который является концентратором напряжений 9. После завершения нарезки концентратора напряжений 9, фиксатор 4 отсоединяется от трубы 1 и с помощью стопорного элемента в виде скобы 5 и вилки 6 резец 3 в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы опускают в исходное положение и размещают в проточке наконечника 2, а затем извлекают устройство по п.2 формулы из скважины. На следующем этапе для исключения выбивания крепителя осуществляют запирание верхней части скважины заполнением быстротвердеющим материалом зазора 13 между стенкой скважины 8 и устройством 14 для введения под давлением в грунт крепителя, выполненного в виде перфорированной трубы из эластичного материала диаметром, меньшим диаметра скважины, с теряемой манжетой 15. Крепитель через отверстия перфорированной трубы из эластичного материала вводится под давлением в рабочую часть скважины и на участке концентратора напряжений 9 образует плоскость разрыва 11, при подаче в которую крепителя происходит формирование армирующего элемента 12 и уплотнение окружающего массива грунта 10. После завершения армирования и сброса давления устройство 14 извлекается из скважины, а так как оно выполнено из эластичного материала, то при сбросе давления происходит уменьшение его в диаметре, что облегчает его извлечение. Резец 3 выполнен в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы, что позволяет осуществлять надрез непосредственно в зоне нагнетания, а прокатывание обеспечивает более точный и качественный по форме и глубине концентратор напряжений 9. В качестве примера конкретного выполнения способа и применения устройства для его осуществления рассмотрим порядок операций при стабилизации неравномерных осадок грунтов основания жилого дома в г. Ростове-на-Дону. В основании фундаментов залегали просадочные грунты мощностью 3,2 м ниже подошвы фундамента, подстилаемые глинами. Нижняя отметка подошвы фундамента находилась на глубине 1,0 м от поверхности земли. Армирование выполнялось в виде системы вертикальных плоских элементов. При этом расстояние между плоскостями разрыва было принято 1,0 м, а размеры элементов составили: высота 3,2 м, длина 1,6 м, а толщина 0,05 м. На участке работ использовали устройство по п.2 формулы, которое имело наконечник Работы выполнялись следующим образом. На первом этапе была пробурена скважина Затем в скважину с нарезанным концентратором напряжения опускалось устройство в виде перфорированной трубы из эластичного материала диаметром, меньшим диаметра скважины, с теряемой манжетой, а пространство между скважиной, трубой и манжетой заполнялось быстротвердеющим материалом (алебастром), после схватывания которого через перфорированную часть трубы вводился под давлением крепитель (цементно-грунтовый раствор) объемом 260 л согласно патента на изобретение №2122068. Нагнетание велось с интенсивностью подъема давления 0,4 МПа в минуту. При достижении давления 0,3 МПа было замечено резкое падение давления, что свидетельствовало об образовании плоскости разрыва. Дальнейшее нагнетание велось с меньшим давлением, не превышающим 0,3 МПа. После подачи в скважину всего объема раствора и сброса давления устройство в виде перфорированной трубы извлекалось из скважины. Срез зоны упрочнения на глубине 3 м от поверхности земли показал наличие вертикальной плоскости разрыва, заполненной цементогрунтовым камнем, толщина которого составила 50-70 мм. Положительный эффект от использования предлагаемого способа и устройства для его осуществления подтверждается технико-экономическим расчетом. Стоимость уплотнения и армирования 1 м3 грунта по предлагаемому способу и известному (прототип) приведена в таблице.
Как видно из таблицы, сметная стоимость уплотнения и армирования 1 м3 грунта по предлагаемому способу на 19% меньше, чем по известному способу (прототип). Таким образом, предлагаемый способ усиления грунтов и устройство для его осуществления позволяет снизить стоимость и энергоемкость работ, а также повысить их качество.
Формула изобретения
1. Способ усиления грунтов, включающий образование скважины, выполнение на ее стенке продольного концентратора напряжений, запирание верхней части скважины с отсечением зоны нагнетания и введение под давлением в грунт крепителя с образованием в грунте плоскости разрыва, отличающийся тем, что выполнение продольного концентратора напряжений производят выдвижением, вдавливанием и последующим прокатыванием в пределах зоны нагнетания выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы, соединенного с фиксатором стопорным элементом, а запирание верхней части скважины осуществляют заполнением быстротвердеющим материалом зазора между стенкой скважины и устройством для введения под давлением в грунт крепителя, выполненного в виде перфорированной трубы из эластичного материала диаметром, меньшим диаметра скважины. 2. Устройство для создания концентратора напряжений, включающее трубу, наконечник и резец, отличающееся тем, что резец размещен в проточке наконечника, выполнен в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы и соединен с фиксатором стопорным элементом в виде скобы и вилки. РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 05.12.2005
Извещение опубликовано: 27.01.2007 БИ: 03/2007
NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.03.2009
Извещение опубликовано: 20.03.2009 БИ: 08/2009
TK4A Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях “Изобретения (заявки и патенты)” и “Изобретения. Полезные модели”
Напечатано: (73) Научно-исследовательское производственное предприятие «ИНТРОФЭК» (RU)
Следует читать: (73) Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское производственное предприятие «ИНТРОФЭК» (RU)
Номер и год публикации бюллетеня: 25-2005
Код раздела: FG4A
Извещение опубликовано: 20.07.2009 БИ: 20/2009
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
66 мм. Наконечник был снабжен резцом в виде выдвижного, вдавливаемого и вращающегося диска в форме чечевицы 
