Способ глубинного виброуплотнения грунтов и устройство для его осуществления

(9 ( сц 5 Е 02 и 3/ СУДАРСТВЕННЬ 1 Й НОМИТЕТ3 ИЗОЕРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ НИЯ ЬСТВУ(5) СПОСОБ Г НИЯ ГРУНТОВ И ОСП(Е СТВЛЕНИЯ (57) Изобр тельству,33/336 89 Б относится к строиности к глубинному крупных массивов наИзобретение направлен ективности уплотнения тся это путем погрубрированием на задантняющего устройства в сами пласти атых нерно-ст те ьыи етение в част н виброуплотнен СИ,002.5(00 Я,Й)сяи;.етельство СССРЕ О с; 21/03, 19 ВЬ,идетельство СССРГ 02 П 3/12,1960 мывных грунтов.на повышение збфгруч",а 1 остигаенеил в грунт виную глуби ,.пловиде трубы с яру 2ИННОГО ВИБРОУПЛОТНЕТРОЙСТВО ЛЛЯ ЕГО1.са Ц: элементов, воздеиствил на грунт передаваемыми от уппотняющего устройстяавиб)ациол(ным)4 колебаниллли при еподвижном я прсг;едующем подъеме и опускании 1 риспс6 О)ия, Пои э-рм я процессе с)г)з,)есвил вибраццрн)ых коле,)н . Злеллю Г у( "л чс)клона Г)паст ин -;,)тых э)сметра а вертикалки;й плос(рст; их гзс)( косте - а 10 Иэрнтальной, " г) .Л(ла 1)ск,кпжОГО,Г)СМЕН 1 (Елс,Л 1 ст ПР заВИСИ -, ;т(яа ,",сИ 1 И Зоораж.с 0 уп 1 ) 1 НЛу.Пр(с,.Л , )1 щи Лд На ФИПР.".3 ) ) ( ) сЯ(, ; )а фи( 51сса фи, 1; ча фиг, 5 - разрез Б1 г 3 на 1. 1) - вид В на фифг 7 - вид Г ча фигС-Об глубинного виброуплотГР ЛТо 4 (,У 1(С ГПГЯЮТ СЛЕДУЮЩМ 3 0 с),сВ (г)ун-, 10 заданную глубину и; - груя,аю) 1(р 4 ецрерывной работе а ябРс)-0)а УПЛО(НЛЮ(ЦЕЕ УСТРОйСТЯО В ВИДЕруб; с яруса;и с ластинчат(х эпечен- Т, ар ТррьЕ )ся, 3 О УС 1 ааа), (ВаЮТ В По:1 жЕ(е ляяЛМа Г)ЬнпГО С)гРстлРГЕ ни г ручт;: :.Нс. прению, г,е, в вс ртик п(. ос Опоженя(,П. (.ЛЕ ЗаГ ЛуйЕНИЛПЛОт)4 ЛЮщЕГОР Г )РИСТЛ) ГПЛНЧЗГЬЕ Э 4 ЛЕЕНТ( ПРИЗ(ЗДЯг В ГРРИЗ г а) ЬНСС ЦО) ч,с яЕ И."0у:таег)иааю( порлом (4( ( )( и сн 1 УГ ОЛ К, ЭГ 1 ОЕДЕЛ)ЮТ ПО ,"(У П 1Ь, , )11,1( 1)5ГДЕ , " КРИ) сК)Е УК, П ,(с л в,. раннего трс н,;,ределяемый эксперим( нтально с С 2/смз. г.Уцг)отнлющее устройство 2 для глубинного уп.потнечил грунтов выполнено ваиде трубы 3 с присоединенными к нейярусами пластинчатых элементов 4алопь ; в .( и ус)ановле.нчым на трубе3 ябраОром 1 заруба 3 снабжена расположенной в ней вертикально перемещаелс) поворотной штангой с ярусно закрепленными на последней кронштейнами,Каждый ц)астинчатый элемент 4 снабженхвостовком и Фланцем с фигурным пазпм, котакт(рующими с соответствующми кронштейнами штанги, Соединениек; ждс)гр пластинчатогс элемента 4 с трубой 3 алогмено а виде пространственного шарнир.) 2 с,ц. Ф-лы, 7 ил. циент Пуассона;сть воды Г/слслоя (.рунта, м;коэффициент, определякспеГ) с 1 нтапьно,г При т;)ком положении Горизрнталь - нх элелентс)9 призводят уплотнение а проелтнр, отетке, пос.лн чго )р чепррывно" работе вибратрра упл.)тняющее устройство поднимают на опреде.Пенную высрту с од(яовремснньм уменьшечием у(.ла (, и цсвторно 0(Ус)(.)т при ,",остолннпл значении угла В., При это) .)Плотняющее устройство впуск)ют д;) отметки, превышакщей) проект ) ч вели ину, црмерО равую половне яы- :.Оь подъема устройс;,а)с(алев процесс повт)пгЮтт, е производят очередО,: цс)дъ:.м (при ,.Прерывнсй работе :. ",б ):. гора 1 у(лот(лк)щ -о устройства на;.рееленую а(:Оту с одновременным уме(ьше;иам у-п. наклона плоскост горизо Тальныхгсментов к горизонту и повторн;. (;ч:;:с дное опускание цс;и с)и,мено)л;.,).се)ии угла сюУСтрсЭйСВОЛ,бИННОГО ВИбрО- )плотнен.;я ) 1 а: пючает вибратор , Зприм.-".р (-рп-, ( ужатель типа 3-406 с прис г(1;снным к неМу уплотняю4.)м усгрсйс 1 2. Устройство 2 сос(оит з цол вертикального элем( нтэ 3, а л(огне.я )гэ, например, , з труы(релегел 1 ого диаметра иКаждый из элементов 4 прикреплен к элементу 3 с помощью сферического шарнира, состоящего из сферического элемента 5, заключенного в составную обойму Ь, Последняя может быть выполнена иэ двух частей 7 и 8, каждая из которых имеет сферическое углублснис 9 и вертикальный паз 1 О, Наружная часть 7 обоймы 6 жестко соеди ена с накладкой 11, которая в свою очередь соединена с трубой 3, К каждому из сферических элементов 5 жестко прикреплены два хвостовика - наружный 12 и внутренний 13, К наружному хвостовику 12 прикреплен пластинцатый элемент 4, а к внутреннему хвостовику 13 - Фланец 14. При этом фланец 14 и элемент 4 соединены с хвостовиками 13 и с хвостовиком 12 посредством разъемного соединения (например, резьбового), сланец 14 выполнен с фигурным пазом 15. Противоположная пазу 15 поверхность Фланца 14 имеет лекальное образование. В полости вертикаль в 5 ного элемента 3 смонтирована штанга 16 с жестко прикрепленными к ней ярусами кронштейнами 17, на конце каждого из которых закреплен сферический элемент 18, который в рабочем положении введен в Фигурный паэ 15 Фл нца 14, На верхнем конце штанги 16 закреплен хвостовик 19, поперечное сечение которого имеет, например, Форму квадрата. Хвостовик 19 с одной стороны35 имеет выемку 20, в которой смонтирована зубцатая рейка 21, Для обеспеценил возможности поворота штанги 16 относительно собстгенной оси и поступательного перемещения ее вдогь своейоси, уплотняющее приспособление снабжено механизмом поворотамеханизмом поступательного псремещения, Иеханизм поворота может быть выполнен, например, в виде установленного в трубе 3 с помощью втулки 22 вала 23 с конической шестерней 24 и шкивом 25. Ыестерня 24 введена в зацепление с конической шестерней 26, которая закреплена на нижнем конце вала 2750 и смонтированная в крышке 28 трубы 3, при этом крышка 8 прикреплена к трубе 3 на болтах через жестко связанный с трубой 3 Фланец 29. На валу 27 закреплена также цилиндрическая шестер 55 ня 30, которая введена в зацепление с цилиндрическОЙ зубчатой шестерней 31, установленной на хвостовике 19 штанги 16. Иестерня 31 снабжена объемным упорным сектором 32, Вращение вала 3 Осуществляется посредством намотанных на шкив 25 навстречу одиН к другому тросов 33. Механизм осевого перемещения штанги 16 может бытьвыполнен в виде смонтированного на упорном секторе 32 вала 34 со шкивом 35 и цилиндрической шестерней 36, которая введена в зацепление с зубчатой рейкой 21, Вращение вала 34 может быть осуществлено, например, с помоцью двух тоосов 37, намотанных навстоечу друг другу на шкив 35,Лля исключения напредусмотренного перемещения штанги 16 механизм перемещения снабжен Фиксатором, который может быть вьполнен, например, в виде закрепленного на крышке 28 подпружиненного фиксатора (пальца) 38, конец которого введен в одно из отверстий (не показано) в шкиве 37. Палец 38 снабжен тягой 39. Крышка 28 имеет на наружной плоскости паэ 40 типа лас точкин хвост с уширениями 41 по концам. В пазу 40 р,возмещен жестко связанный с сектором 32 ползун 4., жестко связанный с сектором 32.Устройство для глубинного виброуплотнс ния работает следующим обра- ЭОМпля приведения устройства в рабочее состояние к трубе 3 прикрепляют элементы 4. Для этого вначал в Обоймы 6 вводят сферические элементы 5 с примоплен ыми к ним;.восовиками 1213. Затем в хвостовикам 12 и 13 пр кр.пляю 1 элементы 4 и фланцы 14 соотве 1 ственно. пос. е чего Они прикрепляются к трубе 3. Все пластинчаты" элементы 4 устанавливают под одинаковыми углами как относительно оси вертикальноО элемента 3, так и относительно собственной продольной оси. В полость трубы 3 вводят штангу 16 с прикрепленными к ней кронштейнами 17, при этом кронштейны 17 должны занимать положение, показанное на фиг. 2 пунктиром, цто обеспечит свободное перемещение штанги 16 в требуемое положение, Крышку 28 размещают на трубе 3 так, чтобы шестерни 6 и 24 вошли в зацепление, после чего крышку 28 с помощью болтов (шпилек) жестко при" крепляют к Фланцу 29, Для приведения в действие механизма вертикального перемещения с помощью троса 39 выводят фиксатор 33 из Отверстия (не показано) в шкиве 35, после цего с по 1707137мощью тросов 37 приводят во вращение вал 34 и связанную с ним шестерню 36, посредством него обеспечивают перемещение штанги 16 относительно трубы 3 до тех пор, пока кронштейны 17 не будут установлены напротив пазов 15 фланцев 14 С помощью тросов 33 приводят во вращение вал 23, связанную10 с ним коническую шестерню 24 и закрепленную с ней на общем валу 27 цилиндрическую шестерню 30, От шестерни 30 вращение передается на шестерню 31, благодаря нему осуществляется поворот штанги 16 относительно ее продольной оси.Одновременно с поворотом штанги 1 б вращается и смонтированный на крышке 28 сектор 32, а также закрепленный на секторе механизм вертикального смещения штанги 16. При этом ползун 42, ,устно связанный с сектором 32, перемещается по круговому пазу 40, нто исключает возможность переноса и закзинивания сектора 32, Благодаря вращению штанги 16 сферические элементы 13, перемещаясь по фигурным пазам 15 Фланцев 1", вовлекают фланцы 14 во вращение относительно оси, проходящей через центр сферического элемента 5 В результате лластиннатые элементы устанавливаются под требуемым утлом к горизонту.После этого посредством механизма вертикального перемещения штангу 1635 смещают вниз, при этом кронштейны 17 своими сферическими элементами 18, воздействуя на Фланцы 14, смещают и: вниз, поворачивая тем самым пластинчатые элементы 4 относительно центр. в сферических элементов 5, вследствие чего элементы 4 расположены в требуемом вертикальном положении под заданным углом к оси трубы 3, После этого включают в работу вибратор 1 и осуще с ствляют заглубление устройства на проектную глубину.После достижения проектной отметки с помощью механизма вертикального перемещения штангу 6 вместе с кронштейнами 17 и вверенными с ними в зацепление Фланцами 14 перемещают вверх, в результате чего пластинчатые элементы разворачиваются до горизонтального положения. 0 помощью механизма поворота ппастинцатые элементы 455 разворачиваются в положение, при котором их плоскость будет наклонена к горизонту пор требуемым углом ь Величина этого угла может меняться при непрерывной работе вибратора,может быть изменен также и угол междуосью пластинчатого элемента 4 и осьютрубы 3Предлагаемым способом производятглубинное виброуплотнение массивагрунта, сложенного мелким намывнымгрунтом в рыхлом водонасыщенном состоянии с плотностью= 1,2 г/смзГлубина слоя уплотняемого грунта4,0 м. Виброуплотнение производятуплотняющим устройством, выполненнымиз трубы 3 159 мм, длиной 5,0 м,снабженной 24 пластинчатыми элементами с шагом 0,5 м,т 1 лина каждого изпластинцатых элементов 0,45 м, ширина0,15 м. Лаглубление уплотняющего устройства до проектной глубины производят при угле наклона плоскости пластинчатых элементов к вертикали, равном нулю, и угле наклона их пророльных осей к вертикали, равном 22После заглубления пластинчатые элементы разворачивают до горизонтального положения (при работе вибратора),их плоскости устанавливают под углом,равным 45 , При данном положении производят вибрирование в течение 5 мин,а затем при непрерывной работе вибратора уплотняющее устройство поднимают на высоту Ь = 0,5 м с одновременньм уменьшением угла наклона плоскостей пгастиннатых элементов до величины ь. = 4Палее производят уполотнение грунта с одновременным опусканием уплотняющего устройства наглубину около 0,25 м, После вибрирования 3 мин вновь поднимают уплотняющее устройство на высоту около 0,5 мс одновременным уменьшением на 2угла 0 СРалее процесс повторяют,т,е производят подьем и уменьшениеугла 6 и повторное опускание уплотняющего устройства на глубину, примерноравную половине высоты очередногоподъема при постоянном значении угла0 . Процесс уплотнения заканчивают наглубине 0,5 и и при значении угла наклона плоскостей пластинчатых элеменатов ОС. = 28, Плотность грунта, полученная после уплотнения,составляет2,3 г/см, что превышает плотностьгрунта в исходном состоянии почти в2 раза,Формула изобретения 1. ;",пособ глубинного виброуплотнения грунтов, включающий погружениев грунт вибрированием на заданную глубину уплотняющего устройства в виде трубы с ярусами пластинчатых элементов, воздействие на грунт передаваемыми от уплотняющего устройства - вибрационными колебаниями при неподвижном и последующем подъеме и опускании устройства, о т л и ч а ю щ и йс,я тем, что, с целью повышения 10 эффективности уплотнения грунта, в процессе воздействия вибрационных колебаний осуществляют изменение угла наклона пластинчатых элементов в вертикальной плоскости и их плоскостей в горизонтальной, при этом угол наклона плоскости каждого элемента определяют по зависимостикр (Ъ611 - плотность воды, г/смз;Ь - высота слоя грунта, м;К=0,015-0,03 - коэффициент, определяемый экспериментально,с/см г.2, Устройство для глубинноговиброуплотнения грунтов, включающеетрубу с присоединенными к ней ярусами пластинчатых элементов вдоль нееи установленный на трубе вибратор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения эффективности уплотнения грунта, труба снабжена расположенной в ней вертикально перемещаемой поворотной штангой с ярусно закрепленными на последней кронштейнами,а каждый пластинчатый элемент - хвостовиком и фланцем с фигурным пазом,контактирующими с соответствующимикронштейнами штанги, при этом соединение каждого пластинчатого элементас трубой выполнено в виде пространственного шарнира,1707137 Составитель А. ЗуенкоА, Мотыль Техред 1,Сгл,а Корректор ,рилипенк Реда Подпи ж оизводственно-иадательскиц кпбинат "Патенг,.Ужгор,д, ул Гэ на, 191 Заказ 21 ВНИИПИ Го дауд Г енного конитетэ по изо 5 ретенияи и открьтияи при ГКНТ ССС13935, Иосква, Ж, Рэущскэя наГ;., д. Ч/5