Устройство для образования уширений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСО,ИДНРВНесюиРЕСПУБЛИК 22 А 09) О 1) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН РСНОМУ КАВ на Дружбы ий инсти". ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 Т 1 Ф(71) Северо-Кавказский орде народов горнометаллургическ тут(56) 1. Авторское свидетельство СССВ 861471, кл. Е 02 Э,")/44, 1981.2 Авторское свидетельство СССР У 981604, кл. Е 21 С 37/00, 1980 (прототип) .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ УЮИРЕНИЙ, включающее цилиндрический корпус, зарядную камеру со взрывчатым веществом, распорный механизм, состоящий из стержня, на котором ус тановлен клиновый элемент, взаимо" действующий с клиновыми сегментами с рифленной наружной поверхностью, н герметизатор, о т л и ч а ю щ е 4(51) Е 21 В 7/28 Е 21 С 37 00 е с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности работ, стержень выполнен в виде штока с верхним и нижним йоршнями, зарядная камера выполнена в виде корпуса, под" вешенного к стержню посредством гибких нитей, герметизатор выполнен в виде утяаелителя с подвеской н с цилиндрической полостью, в которой размещен верхний поршень с возможностью перемещения, а нижний поршень выполнен в виде дисков с упруго-эластичными пластинами на концах и установлен в цилиндрическом корпусе с возможностью перемещения в нем, при этом устройство снабжено дополнительнькиклиновыми элементами с комплектами клиновых сегментов, которые подпру. - жинены посредством упругих колец . разной жесткости, увеличивающейся от нижнего комплекта клиновых сегментов а к верхнему.822 нему. 1 1139Изобретение относится к строительству свайных оснований и Фундаментовв грунтах и может быть использованодля повышения несущей способностиполых .свай путем Формирования на их 5участках уширений энергией камуфлет-.ного взрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ).Известен способ образования .ушнрений сваи взрывами основного и дополнительного зарядами ВВ. Способ осу"ществляет устройство с обсадной трубой с размещением у ее основания основного заряда ВВ для образования камуфлетного уширения 1"11. 5Недостатки устройства - образова"ние уширений возможно только в нижней части скважины, большая трудоемкость и повышенная опасность, связанная с необходимостью дважды выполнять взрывные работы на одном нтом же участке скважины, а также сзаведением металлической оболочкис дополнительным зарядом в камуфлет .ную полость, опасность закупорки ствола сваи (обсадной трубы) и камуфлируемой полости забоечной массой прибольшом ее количестве по весу и объему, низкий КПД взрыва основного и дополнительного зарядов, опасность выброса слабой забойки и разлета ее собразованием сильных ударных воздушных волн, отрицательно влияющих напсихику людей, работающих или отдыхарщих даже на значительном расстоя- З 5нии от места взрывных работ, ограниченность применения способа в чертегорода, вблизи населенных пунктов ипромплощадок других объектов.Наиболее близким по технической 40сущности и достигаемому результатук.предлагаемому является устройстводля образования уширений, включающеецилиндрический корпус, зарядную каме"ру со взрывчатым веществом, распорный механизм, состоящий из стержня,на котором установлен клиновой элемент взаимодействующий с клиновымисегментами с рифленой наружной поверхностью, и герметизатор 2356Недостатком этого устройства является то, что оно не эффективно инебезопасно,Цель изобретения - поввпвение эффективности и безопасности работ.Указанная цель достигается тем,что в устройстве для образования уширений, включающем цилиндрический корпус, зарядную камеру со взрывчатымвеществом, распорнвй механизм, состоящий из стержня, на которс 1 уста"новлен клиновой элемент, взаимодействующий с клиновыми сегментами срифпенной наружной поверхностью, игерметизатор, стержень выполнен ввиде штока с верхним и нижним поршнямн, зарядная камера выполнена в видекорпуса, подвешенного к стержню посредством гибких нитей, герметнзатор выполнен в виде утяжелителя сподвеской и с цилиндрической полостью, в которой размещен верхний поршень с воэможностью перемещения, анижний поршень выполнен в виде наборадисков с упруго-эластичными пластинами на концах н установлен в цилиндрическом корпусе с возможностью переме.цення в нем, при этом устройстваснабжено дополнительными клинаввюиэлементамн с комплектами клиновыхсегментов, которые подпружинены посредством упругих колец разной жесткости, увеличивающейся ат нижнегокомплекта клиновых сегментов к верхНа Фиг. 1 показано устройство свырезом его левой четверти и вырывом прнвой четвертч корпуса сваи,продольный разрез; на Фиг. 2 - разрезА-А на Фиг. 1 свободное состояние);на Фиг. 3-7 - моменты работы устройства и Формирования камуфлетных уширений на участках сваи на Фнг, 8 -разрез Б-Б на Фиг. 3, (момент расклннивання клиновых сегментов). Устройство состоит из стержня нижний конец которого заканчивается головкой 2 с осевым глухим каналом, в котором при помощи. элемента 3 жестко закреплен хвостовик 4 с монтажной шайбой 5. Между торцами головки 2 и монтажной шайбой 5 расположен поршень, выполненный в виде насаженных на хвостовик дисков 6 и упругоэластичньк пластин 7. К монтажной шайбе 5 снизу прикреплен предохранительный диск 8 из дерева, к которому на растяжках 9 иэ гибких прочных нитей подвешен корпус 10 с размещенным внутри него зарядам ВВ 1 1 и инициатором взрыва, провода 12 которого выведены нз удлиненной полости 13, например сваи, и подсоединены к магистральной линии проводов и взрывной машинки не показано) .Ниж3 1139няя часть сваи может быть свободнойилн заполненной бетоном 14,На стержне 1 коаксиально насаженыс возможностью свободного перемещения вдоль осн стержня 1 двухсторонние клиновые диски 15, между которы"ми концентрично относительно стержня1 размещен комплект клиновых сегментов 16, стянуть 1 х упругими пружинистыми кольцами 17. Рабочие клиновые поверхности клиновых сегментов 16 иклиновых дисков 15 имеют равную конусность. Наружная цилиндрическая поверхность клиновых сегментов 1 б выполнена риФленноч. Диаметр окружности, описанной по всем точкам цилиндрической поверхности коническихсегментов в радиальной плоскости приих максимальном приближении к внутренним стенкам удлиненной полости, 20принят равным диаметру указанной полости. Сверху последнего комплектаклиновых сегментов 1 б размещен односторонний клиновый диск 18, а на немцилиндрическая часть днища 19, входя щего в состав утяжелителя герметизатора, На днище 19 смонтирован цилиндр20 утяжелителя с жестко закрепленнымна нем элементом 21 для подвески к захватному устройству 22 на тросе 23подъемного механизма крана или сваебойного копра (на Фиг, 1 не показано) .Устройство работает следующим образом.Полая свая 13 погружается в грунт35на заданную глубину удараю 1 копровогомолота или другой известной сваебойной установкой, Заряд ВВ 11, размещенный в корпусе 10, подвешивается припомощи гибких нитей 9 к предохранительному диску 8, прикрепленному кпоршню устройства, и опускается вместе с ним вовнутрь сваи к участкуФормирования уширения. При этом образуется герметичная камера, ограниченная снизу башмаком сваи или торцом ко.лонки бетона, с боков - стенкамиучастка сваи, а сверху - торцом всего устройства, служащим в данном случае массивной забойкой. Заряд ВВ,под 50вешенныйк забойке и размещенный в гарметичной камере с необходимыми воздупными зазорами к ее внутренней поверх-ности, подрывают (Фиг, 3). При этомпродукты детонации действуют на внут55ренине поверхности герметичной камеры,одной из стенок которой является торец устройства забойки, выполненной 822 4в виде поршня. Поскольку воздушный кольцевой зазор между зарядом ВВ и внутренними стенками цилиндрической части сваи значительно меньше зазора между зарядом ВВ и торцом поршня устройства, действие заряда ВВ передается прежде всего стенкам сваи, которые разрушаются, выгибаются наружу и образуют своеобразный "ерш"., чему способствует предварительное ослабление стенок сваи (при ее изготовлении или непосредственно перед ее погружением) на заданных участках ее .продольными и поперечньпчи надрезами на полосы с возможностью образования под действием взрыва лепестков "ерша",При Формировании камуфлетной полости лепестки "ерша", выгибаясь, уплотняют грунт, делая стенки полости весьма устойчивыми, Качественному формированию камуФлетной полости максимального объема способствует, главным образом, длительное воздействие высокого давления продуктов детонации заряда ВВ. Достигается это благодаря тому, что заданной полости, куда помещен заряд ВВ, придана максимальная герметичность на время полного завершения взрыва. Этому способствует конструкция забойки, а именно, наличие в ией поршня, плотно примыкающего к стенкам сваи упруго эластичными ппастинами 7, и комплектов клиновых устройств, распираюппюхся клиновыми сегментами в стенки сваи под воздействием сжимающих продольных сил, возникающих в результате действия снизу на поршень газов взрыва, а сверху - инерцией массы верхней части забойки с утяжелителем. При этом в первую очередь распирается первый от поршня комплект клино- вых сегментов, чему способ"твует и меньшая жесткость стягивающего клиновые сегменты упругого кольца 17, Если под действием газов взрыва первый клиновой комплект не полностью расклинивается и перемещается вверх, то в работу вступает очередной комплект и так до последнего клинового комплекта, находящегося в полости сваи, после чего в работу вступает утяжелитель. Общая масса "забойки" подбирается экспериментально в зависимости от веса взрываемого заряда. В случае необходимости масса забойки может быть уменьшена или увеличена изменением веса утяжели 1139822теля, Но во всех случаях соотношение между выталкивающей силой продуктов детонации и заряда ВВ и массой забойки принимается таким, чтобы забойка никогда самопроизвольно 5 не выбрасывалась бы из полости сваи, а газы взрыва не прорывались бы из устья сваи в количестве .и со скоростью, вызывающих опасные ситуации даже в непосредственной близости от устья сваи.После полного завершения взрыва и образования камуфлетной полости (фиг. 3) забойку из полости сваи извлекают,поднимая .ее тросом 23. В нижнюю часть полости подают бетон или иной скрепляющий (гидроизолирую: щий) раствор (фиг. 4) Бетон подают в количестве, достаточном для заполне- ния образованием камуфлетной полости 0 в грунте и из расчета подъема уровня торца колонки бетона до места формирования очередного камуфлетного уширения (фиг. 4) . Затем в полость сваи вновь опускают заряд ВВ 11, размещенный в корпусе 10 и подвешенный к торцу (забойки) при помощи гибких нлтей 9 (фиг. 5); В результате заряд ВВ вновь оказывается расположенным в центре герметичной камеры, ограни ченной снизу торцом колонки бетона, с боков - стенками сваи, а сверху - торцом забойки.После взрывания заряда образуется очередная камуфлетная полость,приобразовании которой происходит одновременно сильное уплотнение нижерасположенного бетона давлением взрывных газов, действующих на торец колонки бетона и понижающих уровень торца(срав 4 о нить фиг. 6 и фиг. 5), и еще лучшее уплотнение бетона в камуфлетном уширении и в полости сваи. .Затеи в полость сваи вновь подают порцию бетона, заполняя камуфлетную полость и часть 45 /ствола сваи ниже и выше ее. Внутрь сваи вновь опускают "забойку" с подвешенным к ней зарядом ВВ, который подрывают для образования очередной камуфлетной полости (фиг. 7) . Так, взрывая заряд за зарядом последова-. тельно в направлении снизу вверх и заполняя бетоном образовывающиеся камуфлетные полости, создают сваю с многократными уширениями по высоте без разрыва сплошности бетона на любом участке сваи.Очевидно, что по мере деформирования камуфлетных полостей, располагаемых все ближе к дневной поверхности земли, величина заряда ВВ уменьшается, если был принят предельным для камуфлета вес первого (снизу) заряда ВВ, с тем, чтобы полностью исключить возможное образование воронки взрыва.Таким образом, преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом (принятым за базовый объект) сводятся к следующему.Отпадает необходимость выполнять сложные работы по формированию внутри сваи герметичной камеры при помощи перегородок. Упрощается процесс заведения заряда ВВ к месту формирования уширений. Появляется возможность многократного производства уширений по высоте сваи. Исключается необходимость в потреблении любого материала для забойки, кроме предлагаемого устройства, служащего в качестве неразрушаемой н многоразового применения забойки.Повышается КПД взрыва, в связи с чем появляется воз-; можность снизить величину зарядов ВВ без уменьшения объема камуфлетной полости. Кроме того, в случае применения бетона обеспечивается качествен- . ное заполнение им всех образованных полостей,без разрыва сплошности бетона во всем стволе, что значительно увяличивает несущую способность сваи.1139822 5 Фиг Билак Тираж 540ИПИ Государственного комитета о делам изобретений и открыти 5, Москва, Ж, Раушская наб 44/23ВНИ ПодписноССР к 4/5 13 ент", г ород, ул. Проектная, 4 л П 1 Составитель Л. ЧерепенкинаРедактор И. Ковальчук . Техред О.Веце Корре