RU108052U1 - DEVICE FOR FIXING SOIL - Google Patents

Abstract

Устройство для закрепления грунта выполнено в виде инъектора, включающее перфорированную колонну, трубопровод подачи закрепляющего раствора и штока с элементами уплотнения, отличающееся тем, что инъектор выполнен в виде системы соединения «труба в трубе», одна из которых является основанием сваи с колосообразной сердцевиной ствольных проемов, поперечно-ярусные запитывающие ветви которых выполнены с разводами выходных ствольных отверстий под восходящим угловым наклоном в сторону буферного пространства укрепляемого участка грунта, а другая является соосно-подвижной раствороподающей штангой с пневмозамком, причем число запитывающих ветвей в основании сваи насчитывает не менее двух, а угол наклона упомянутых выходных ветвей составляет в пределах 10-45°. The device for fixing the soil is made in the form of an injector, including a perforated column, a pipeline for supplying a fixing solution and a rod with sealing elements, characterized in that the injector is made in the form of a pipe-in-pipe connection system, one of which is the base of the pile with the spike-like core of the barrel openings the transverse-tiered feeding branches of which are made with the stains of the output of the barrel openings under an ascending angular inclination towards the buffer space of the reinforced soil section, and the other is a coaxially movable mortar with a pneumatic lock, and the number of supply branches at the base of the pile is at least two, and the angle of inclination of the mentioned output branches is in the range of 10-45 °.

Description

Техническое решение относится к области строительства в сложных гидрологических условиях, в частности к укреплению массива слабых просадочных грунтов, путем введения в них инъекционного закрепляющего раствора.The technical solution relates to the field of construction in difficult hydrological conditions, in particular to strengthening the array of weak subsidence soils by introducing an injection fixing solution into them.

В настоящее время в практике строительства остро стоит вопрос по применению высоко эффективных технологий направленных на закрепление грунтов оснований зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях. По этому вопросу представляет интерес весьма перспективного направления в основаниях инженерных сооружений геологических структур в виде комплекса закрепленных зон, которые способны формировать пространственную структуру грунта с высокой несущей способностью. Общей анализ показывает, что данное техническое решение перспективно, целесообразно и представляет особый интерес для решения имеющихся строительных задач требующих обеспечения закрепления слабых грунтов на отведенных под стройку строительных площадок.At present, in the practice of construction there is an acute question of the use of highly effective technologies aimed at fixing the soil of the foundations of buildings and structures in difficult engineering and geological conditions. On this issue, it is of interest to a very promising direction in the foundations of engineering structures of geological structures in the form of a complex of fixed zones that are able to form a spatial structure of soil with high bearing capacity. A general analysis shows that this technical solution is promising, expedient and of particular interest for solving existing construction problems that require securing weak soils on construction sites designated for construction.

Известен инъектор для нагнетания в грунт закрепляющих растворов, включающий полый корпус с отверстиями внутри которого подвижно установлена подводящая труба с надувными сообщающимися между собой камерами из эластичного материала, а между камерами установлен манжет из эластичного материала перекрывающий отверстия, образованные на боковой поверхности подводящей трубы [1].Known injector for injecting fixing solutions into the soil, including a hollow body with holes inside which a supply pipe is movably mounted with inflatable interconnected chambers of elastic material, and cuffs of elastic material are installed between the chambers and overlap holes formed on the side surface of the supply pipe [1] .

Недостатком известного инъектора является не высокая эффективность производства из-за конструктивной сложности инъектора, обусловленная необходимостью создания высокого давления в надувных камерах для продавливания закрепляющего раствора.A disadvantage of the known injector is not high production efficiency due to the structural complexity of the injector, due to the need to create high pressure in inflatable chambers for forcing the fixing solution.

Известен инъектор для нагнетания закрепляющих растворов в грунт, включающий перфорированную трубу с наконечником и запорной частью, кроме того он снабжен размещенным внутри перфорированной трубы излучателем ультразвуковых колебаний с подвеской в виде кабельтроса и приводом вертикальных перемещений излучателя, установленным в верхней части перфорированной трубы, а последняя выполнена с сальниковым устройством для кабельтроса [2].A known injector for injecting fixing solutions into the ground, including a perforated pipe with a tip and a locking part, in addition, it is equipped with an ultrasonic oscillator emitted inside the perforated pipe with a suspension in the form of a cable and an emitter vertical displacement drive installed in the upper part of the perforated pipe, and the latter is made with cable gland device [2].

Недостатком известного инъектора является незначительная эффективность нагнетания укрепляющего раствора вызванная самой сложностью инъектора и не высокой технологичностью процесса обусловленная применением довольно сложного оборудования.A disadvantage of the known injector is the low efficiency of injection of the strengthening solution caused by the complexity of the injector and the low technological adaptability of the process due to the use of rather sophisticated equipment.

Известное «Устройство для образования скважин и нагнетания закрепляющего раствора в грунт», принятое за прототип, включает обсадную трубу и соединенную с ней переходную с полым перфорированием наконечником, кроме того снабжено смонтированным в обсадной трубе гидроцилиндром со штоком и закрепленным на его конце поршнем, а переходная труба в верхней части выполнена с направляющим скосом для поршня и снабжено закрепленным на поршне плунжером, имеющим возможность перемещения в полости наконечника [3].The well-known "Device for the formation of wells and injection of a fixing solution into the soil", adopted as a prototype, includes a casing pipe and a transition pipe connected with it with hollow perforation, a tip equipped with a hydraulic cylinder mounted in the casing with a rod and a piston fixed at its end, and a transition pipe the pipe in the upper part is made with a guiding bevel for the piston and is equipped with a plunger fixed to the piston, which can be moved in the cavity of the tip [3].

Недостатком известного устройства является незначительная эффективность нагнетания закрепляющего раствора в грунт из-за сложности оборудования в обсадной трубе, требующего дополнительных затрат на обеспечение работы привода - подающих устройств.A disadvantage of the known device is the low efficiency of injection of the fixing solution into the soil due to the complexity of the equipment in the casing, which requires additional costs for ensuring the operation of the drive - feeding devices.

Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности темпов по укреплению массивов слабых просадочных грунтов.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the pace of strengthening the arrays of weak subsidence soils.

Техническим результатом, позволяющим решить поставленную задачу является обеспечение технологичности ведения производства и упрощения конструкции инъекторной части рабочего оборудования.The technical result that allows us to solve the problem is to ensure the manufacturability of production and simplify the design of the injector part of the working equipment.

Поставленная задача заявляемого технического решения «Устройство для закрепления грунта» содержит общие существенные признаки выраженные определенными понятиями. Совокупность этих признаков выражена тем, что устройство выполнено с перфорированной колонной, трубопроводом подачи закрепляющего раствора и штока с элементами уплотнения.The task of the proposed technical solution "Device for fixing the soil" contains common essential features expressed by certain concepts. The combination of these features is expressed in that the device is made with a perforated column, a fixing solution supply pipe and a rod with sealing elements.

По отношению к прототипу заявляемое техническое решение имеет отличительные признаки, заключающиеся в том, что инъектор выполнен в виде системы трубчатого соединения «труба в трубе», одна из которых является основанием сваи с колосообразной сердцевиной ствольных проемов, поперечно-ярусные запитующие ветви которых выполнены с разводами выходных ствольных отверстий под восходящим угловым наклоном в сторону буферного пространства укрепляющего участка грунта, а другая является соосно-подвижной раствороподающей штангой с пневмозамком, причем число запитывающих ветвей в основании сваи насчитывает не менее двух, а угол наклона упомянутых выходных ветвей составляет в пределах 10°-45°.In relation to the prototype, the claimed technical solution has distinctive features, namely, that the injector is made in the form of a pipe-in-pipe system, one of which is the base of the pile with the spike-like core of the barrel openings, the transverse-tier supply branches of which are made with stains exit barrel openings under an ascending angular inclination towards the buffer space of the soil reinforcing section, and the other is a coaxially movable mortar rod with a pneumatic lock, moreover, the number of feeding branches at the base of the pile is at least two, and the angle of inclination of said output branches is in the range of 10 ° -45 °.

Между отличительными признаками и поставленной задачей существует причинно - следственная связь, при которой положительный результат обусловлен обеспечением технологичности ведения производства и упрощения конструкции инъекторной части рабочего оборудования, что существенно повышает эффективность строительных работ.Between the distinguishing features and the task there is a causal relationship, in which a positive result is due to the technological effectiveness of production and simplification of the design of the injector part of the working equipment, which significantly increases the efficiency of construction work.

Исполнение инъектора в виде системы трубчатого соединения «труба в трубе» способствует формированию значительной простоты конструкции облика элементной базы инъектора и его сборочной оснастки, благоприятно влияет на взаимное сочетание технологической организации производства закачки закрепляющего раствора в грунт, что в конечном счете существенно влияет на повышение эффективности работ связанных с укреплением просадочных грунтов.The execution of the injector in the form of a pipe-in-pipe tubular joint system contributes to the formation of significant simplicity of the design of the appearance of the element base of the injector and its assembly equipment, favorably affects the mutual combination of the technological organization of the production of injection of fixing solution into the ground, which ultimately significantly increases the efficiency of work associated with the strengthening of subsidence soils.

Использование одной из труб инъектора в качестве основания сваи с колосообразной сердцевиной ствольных проемов, поперечно-ярусные запитующие ветви которых выполнены с разводами выходных ствольных отверстий под восходящим угловым наклоном в сторону буферного пространства укрепляющего участка грунта, показывает на благоприятное взаимное сочетание простоты, и рациональность ориентации элементов исполнения, что позволяет технологически более эффективно вести запитку раствора в грунт через простые элементы оснастки.The use of one of the injector pipes as the base of the pile with the spike-like core of the barrel openings, the transverse-tiered supply branches of which are made with the bends of the outlet barrel openings under an ascending angular inclination towards the buffer space of the soil reinforcing section, shows a favorable mutual combination of simplicity and rational orientation of the elements execution, which allows more technologically more efficient to feed the solution into the soil through simple equipment elements.

Использование другой трубы в виде соосно подвижной раствороподающей штанги с пневмозамками, позволяет осуществлять формирование структурно-технологические взаимосвязи-простых элементов инъектора и обеспечивает комплексную технологичность подачи раствора в грунт в зоне проведения инъекции.The use of another pipe in the form of a coaxially movable solution-supplying rod with pneumatic locks allows the formation of structural and technological interconnections of simple elements of the injector and provides a comprehensive adaptability of the solution to the soil in the injection zone.

Использование в основании сваи не менее двух запитывающих ветвей подачи раствора позволяет получить более эффективные технологические и эксплуатационные характеристики подачи раствора в определенной зоне закрепляемого грунта.The use of at least two feeding branches of the mortar supply in the pile base allows one to obtain more efficient technological and operational characteristics of the mortar supply in a certain area of the fixed soil.

Использование угла наклона выходных ветвей подачи раствора в пределах 10°-45° способствует формированию более эффективного заполнения объемных границ контакта раствора со средой грунта.The use of the angle of inclination of the output branches of the mortar within 10 ° -45 ° contributes to the formation of more efficient filling of the volume boundaries of the contact of the solution with the soil medium.

В предложенном к рассмотрению техническом решении каждый из существующих признаков необходим, а их взаимосвязь является достаточной для получения новизны и положительного эффекта.In the proposed technical solution, each of the existing features is necessary, and their relationship is sufficient to obtain novelty and a positive effect.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого, технически прямо не известна из уровня техники. Сравнение предложенного к рассмотрению технического решения «Устройство для закрепления грунта» позволяет установить некоторое совпадение тенденций в проработке подобных направлений, которые существуют в настоящее время в изготовлении инъекторов. Эта тенденция наблюдается и в заявляемом материале заявки, хотя решение выражено несколько иным путем, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».The set of essential features characterizing the essence of the claimed, is not technically directly known from the prior art. Comparison of the proposed technical solution “Device for fixing the soil” allows us to establish some coincidence of trends in the development of similar areas that currently exist in the manufacture of injectors. This trend is observed in the claimed material of the application, although the solution is expressed in a slightly different way, which allows us to conclude that the utility model meets the criterion of "Novelty."

Заявителю не известны инъекторы обладающие ранее указанными отличительными существенными признаками, позволяющими явным образом достичь того же технического результата. Полученный положительный эффект, в общей совокупности отличительных признаков, отличает заявляемое техническое решение от прототипа принятого для заявляемой полезной модели, является прогрессивным, представляет интерес и имеет перспективное направление, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Неочевидность».The applicant does not know the injectors possessing the previously indicated distinctive essential features, allowing explicitly achieve the same technical result. The resulting positive effect, in the total set of distinguishing features, distinguishes the claimed technical solution from the prototype adopted for the claimed utility model, is progressive, of interest and has a promising direction, which allows us to conclude that the criterion is "Non-obviousness".

Заявляемое техническое решение может быть многократно использовано в строительном производстве по закреплению просадочных грунтов без ухудшения технических и эксплуатационных характеристик, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Промышленная применимость».The claimed technical solution can be repeatedly used in the construction industry for fixing subsidence soils without deterioration of technical and operational characteristics, which allows us to conclude that the criterion of "Industrial applicability" is met.

Предложенное к рассмотрению «Устройство для закрепления грунта» является общеполезным, представляет особый интерес при обеспечении закрепления слабых грунтов и может составить значительный спрос.The “Ground Fixing Device” proposed for consideration is generally useful, it is of particular interest in securing the fixation of soft soils and can be a significant demand.

Сущность полезной модели поясняется графикой:The essence of the utility model is illustrated by graphics:

фиг.1 - показам общий вид инъектора с разрезом в массивеfigure 1 - shows a General view of the injector with a cut in the array

Фиг.2 - показан инъектор с разрезомFigure 2 - shows an injector with a cut

Фиг.3 - показано основание сваи в разрезеFigure 3 - shows the base of the pile in section

Устройство для закрепления грунта включает инъектор 1 в виде системы трубчатого соединения «труба в трубе». Одна из труб является основанием сваи 2 с колосообразной сердцевиной 3 ствольных проемов, через которые передается раствор и поперечно - ярусные запитывающие ветви 4, которые выполнены с разводами выходных ствольных отверстий 5 с малой базой и упрощенной конструкции под восходящим угловым наклоном в сторону буферного пространства укрепляемого участка 6. Число запитывающих ветвей 4 в основании сваи 2 насчитывается не менее двух, но в практическом использовании может и больше в зависимости от состояния конкретных грунтов. Другая труба, внутренняя, является соосно-подвижной раствороподающей штангой 7 с распорным на нижнем ее торце пневмозамком 8, который является поджимным элементом подачи раствора 9 к запитывающим ветвям 4. Угол наклона запитывающих ветвей 4 находится в пределах от 10°-45°.The device for fixing the soil includes an injector 1 in the form of a pipe-in-pipe pipe connection system. One of the pipes is the base of the pile 2 with the spike-like core 3 of the barrel openings through which the solution and the transversely tiered feeding branches 4 are transmitted, which are made with the bores of the output barrel openings 5 with a small base and a simplified design with an upward slope towards the buffer space of the reinforced section 6. The number of feeding branches 4 at the base of pile 2 is at least two, but in practical use it may be more, depending on the condition of specific soils. The other pipe, the inner one, is a coaxially movable mortar rod 7 with a pneumatic lock 8 at its lower end, which is a clamping element for feeding the mortar 9 to the supply branches 4. The inclination angle of the supply branches 4 is in the range from 10 ° -45 °.

Комплекс строительно-монтажных работ по закреплению геотехногенного грунта 10 начинается с уточнения расположения полученных коммуникаций (водопровода, канализации, кабельной сети, телефона, газа, а так же расположения и состояния сооружений находящихся вблизи места предполагаемого проведения плановых мероприятий.A set of construction and installation works to consolidate geotechnogenic soil 10 begins with clarifying the location of the received communications (water supply, sewage, cable network, telephone, gas, as well as the location and condition of structures located near the site of the planned activities.

Далее проводят на укрепляемом участке разметку конфигурации будущих центров взаимосвязи, устанавливают геометрические параметры закрепляемого массива и после чего ведут подготовку поверхности исходного пункта основания, производят подготовку к работе оборудования, обеспечивают формирование требуемых установочных типоразмеров штанг 7 и начинают делать объемно-глубинные скважины с начальным давлением внутри равным горизонтальному давлению грунта 10, на глубину залегания требуемой зоны уплотнения. Далее основание сваи 2 задавливают в эту скважину. Обычно, свай 2 и штанг 7 может быть несколько. После полного заглубления сваи 2 на требуемую глубину производят установку растворо-подающей штанги 7 в центральный ствольный проем сердцевины 3 сваи 2, чем и образовываем систему трубного соединения «труба в трубу», т.е. инъектор 1 собран и готов к работе. Затем подают определенную массу раствора от растворной станции, через напорный трубопровод, в штангу 7 посредством специального гетерогенного насоса, которые входят в оснастку общей системы оборудования на обеспечение закрепления слабых грунтов, смонтированных на базовой машине, в полость основания сваи 2 и наполняют ее раствором 9 до определенного объема. При последующем движении штанги 7 вниз к основанию сваи 2, под действием вертикального нагружения на массу раствора 9 в промежуточной зоне между основанием сваи 2 и пневмозамком 8 создается давление. Пневмозамок 8 сжимается, закупоривает центральный проход раствороподающей штанги 7 и далее динамически воздействует на массу заправочного раствора 9, в полостях основания сваи 2, и задавливает его через ее ствольные отверстия 5 поперечно-ярусных заправочных ветвей 4 в закрепленный грунт 10 объемно-геотехногенной структуры в центр активной корневой структуры взаимосвязи на всю глубину активной зоны интенсивного воздействия, с целью обеспечения структурных преобразований грунта 10 и обеспечения водонепроницательности от годростатического воздейчтвия и повышения коэффициента запаса устойчивости укрепляемого массива. Инъектирование и закрепление грунта естественного сложения для повышения его несущей способности производится на глубину активной зоны. Продолжительность подачи закрепляющего раствора в зону грунта 10 определяется при визуальном наблюдении до момента фиксирования изменения сопротивления закрепляемого грунта 10, т.е. по внешнему виду нарастания приобретения жесткости задавливания закрепляющего раствора 9, и степени его прохода в зону грунта 10. Проделывают упомянутые операции - до получения оптимального замоноличивания грунта 10 и может повышаться в зависимости от требуемой системы замоноличивания определенного участка в виде точечной инъекции, линейной, контурной, объемной и других форм, исключая полную деформативность закрепляемого грунта. После запитки раствором 9 укрепляемого грунта 10 образуется пространственная упорядоченность, стабилизация взаимосвязей и полно-поверхностное фиксирование структуры грунтовой массы по всей длине взаимосвязи стыков центров инъекции и всей поверхности разделов взаимно-сопрягаемых поверхностей в единой контактной зоне с образованием единого опорно-технологического контура жесткости в установленных направлениях ориентации разветвленных связей.Next, the configuration of future centers of interconnection is marked out on the site to be fixed, the geometric parameters of the fixed array are set, and then the surface of the starting point of the base is prepared, the equipment is prepared for operation, the required installation standard sizes of the rods 7 are formed, and deep-hole wells with initial pressure inside equal to the horizontal pressure of the soil 10, to the depth of the desired compaction zone. Next, the base of the pile 2 is crushed into this well. Typically, piles 2 and rods 7 may be several. After the piles 2 are completely deepened to the required depth, the solution-feeding rod 7 is installed in the central stem opening of the core 3 of the pile 2, which forms the pipe-to-pipe pipe connection system, i.e. Injector 1 is assembled and ready to go. Then a certain mass of solution is supplied from the mortar station, through the pressure pipe, to the rod 7 by means of a special heterogeneous pump, which are included in the equipment of the general equipment system to ensure the consolidation of weak soils mounted on the base machine into the cavity of the base of the pile 2 and fill it with solution 9 to a certain amount. With the subsequent movement of the rod 7 down to the base of the pile 2, under the action of vertical loading on the mass of the solution 9 in the intermediate zone between the base of the pile 2 and the pneumatic lock 8 creates pressure. The pneumatic lock 8 is compressed, clogs the central passage of the solvent-supplying rod 7 and then dynamically affects the mass of the filling solution 9, in the cavities of the base of the pile 2, and presses it through its barrel holes 5 of the transverse-level filling branches 4 into the fixed soil 10 of a volume-geotechnogenic structure in the center active root structure of the relationship to the entire depth of the active zone of intense exposure, in order to ensure structural transformations of the soil 10 and to ensure water resistance from the year-old vozdeychtviya stability margin and improve together and strengthens the array factor. Injection and fixing of natural soil to increase its bearing capacity is carried out to the depth of the active zone. The duration of the supply of the fixing solution to the soil zone 10 is determined by visual observation until the moment of fixing the change in the resistance of the fixed soil 10, i.e. in appearance, the increase in the stiffness of crushing of the fixing solution 9 and the degree of its passage into the soil zone 10. The above operations are carried out - until optimal soil monolithization is obtained 10 and may increase depending on the required system of monolithization of a particular area in the form of a point injection, linear, contour, volumetric and other forms, excluding the complete deformability of the fixed soil. After washing with the solution 9 of the strengthened soil 10, spatial ordering is formed, stabilization of the interconnections and full-surface fixation of the structure of the soil mass along the entire length of the relationship between the joints of the injection centers and the entire surface of the sections of the mutually mating surfaces in a single contact zone with the formation of a single support-technological stiffness contour in established directions of orientation of branched connections.

Источники информации принятые во внимание:Sources of information taken into account:

1. А.С. SU №387084. Е02Д 3/12. 1975 г.1. A.S. SU No. 387084. E02D 3/12. 1975

2. А.С. SU №624986. Е02Д 3/12. 1978 г.2. A.S. SU No. 624986. E02D 3/12. 1978

3. А.С. SU №727742. Е02Д 3/12. 1980 г.3. A.S. SU No. 727742. E02D 3/12. 1980 year

(Прототип)(Prototype)

Claims (1)

Устройство для закрепления грунта выполнено в виде инъектора, включающее перфорированную колонну, трубопровод подачи закрепляющего раствора и штока с элементами уплотнения, отличающееся тем, что инъектор выполнен в виде системы соединения «труба в трубе», одна из которых является основанием сваи с колосообразной сердцевиной ствольных проемов, поперечно-ярусные запитывающие ветви которых выполнены с разводами выходных ствольных отверстий под восходящим угловым наклоном в сторону буферного пространства укрепляемого участка грунта, а другая является соосно-подвижной раствороподающей штангой с пневмозамком, причем число запитывающих ветвей в основании сваи насчитывает не менее двух, а угол наклона упомянутых выходных ветвей составляет в пределах 10-45°.

The device for fixing the soil is made in the form of an injector, including a perforated column, a pipeline for supplying a fixing solution and a rod with sealing elements, characterized in that the injector is made in the form of a pipe-in-pipe connection system, one of which is the base of the pile with the spike-like core of the barrel openings the transverse-tiered feeding branches of which are made with the stains of the output of the barrel openings under an ascending angular inclination towards the buffer space of the reinforced soil section, and the other is a coaxially movable mortar with a pneumatic lock, and the number of supply branches at the base of the pile is at least two, and the angle of inclination of the mentioned output branches is in the range of 10-45 °.