способ возведения стены в грунте и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ возведения стены в грунте, включающий разработку траншеи отдельными заходками под защитой тикстропного раствора, заполнение разработанной захватки твердеющей тампонажной смесью с одновременным вытеснением из захватки тиксотропного раствора, погружение в твердеющую тампонажную смесь арматурных стержней, отличающийся тем, что твердеющую тампонажную смесь, воду с поверхностно-активными веществами и воздух подают в заходку под защитой корпуса в виде колокола, при этом в процессе подъема колокола из заходки твердеющую тампонажную смесь перемешивают и распределяют по заходке центральной шнековой колонной труб и установленными по бокам колокола шнековыми укладчиками с долотами, выполненными с возможностью их вращения и качания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по окончании заполнения заходки твердеющей тампонажной смесью, центральную шнековую колонну труб извлекают, а взамен нее устанавливают армированный стержень.

3. Устройство для возведения стены в грунте, включающее имеющую ротор для вращения центральную шнековую и обсадную колонну труб, воздуховод, корпус, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде эллипсообразного колокола, который в верхней части по центру соединен с обсадной колонной труб и воздуховодом, а по бокам эллипсообразного колокола на продольной оси эллипса на шарнирах установлены с долотами шнековые укладчики, выполненные с возможностью их вращения и качания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и касается возведения стены, которая может быть использована в качестве фундамента, ограждающего подземные конструкции, или противофильтрационной завесы.

Известны различные конструкции стен, заглубленных в грунт и подземные сооружения, возводимые с использованием метода стена в грунте, в том числе предусматривающих использование таких конструкций при ограждении котлованов при строительстве подземных сооружений (SU 1668557 А1, 07.08.1991, RU 2046883С1, 27.10.1995, RU 2056475С1, 20.03.1996, Хейфец В.Б., Сборные несущие стены в грунте. Энергетическое строительство за рубежом, 1974, № 3, с.22-25).

Недостатками известных конструкций являются высокая трудоемкость их возведения и недостаточная надежность при строительстве сооружений в обводненных грунтах вследствие затруднений при заделке стыков сборных элементов, недостаточная устойчивость стен в грунте в условиях, когда глубина возведения стены лимитирована местными условиями, а также большие материальные затраты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей сущности является «Способ возведения стены в грунте» (SU 1296685 А1, 15.03.87), включающий разработку траншей под защитой тикстропного раствора отдельными захватками, отделение разработанной захватки от разрабатываемой трубчатым ограничителем, заполнение разработанной захватки твердеющим раствором с одновременным вытеснением из траншеи тикстропного раствора, погружение в твердеющий раствор панелей или арматурных каркасов и удаление ограничителя после набора твердеющим раствором прочности.

Недостатками известного способа являются большие материальные затраты и трудоемкость возведения с использованием трубчатых ограничителей, панелей или арматурных каркасов, ограничительных сеток, недостаточная надежность, вследствие затруднений при заделки стыков панелей и при использовании данного сооружения в качестве фундамента или несущей стены.

Известно устройство для возведения стены в грунте (RU № 2277161, опубл. 27.05.2006), включающее внешнюю колонну с регулируемым приводом подачи и вращения и установленную соосно с ней внутреннюю колонну с регулируемым приводом вращения и подачи, при этом внутренняя колонна снабжена шнеком.

Недостатком данного устройства является то, что отсутствуют механизмы, позволяющие распределять и укладывать твердеющую тампонажную смесь в заходки.

Задачей предлагаемого технического решения является создание способа возведения стены в грунте, позволяющего увеличить надежность стены в случае обвала и обрушения стенок траншеи, снизить материальные затраты и трудоемкость, а также создание устройства, позволяющего распределять и укладывать твердеющую тампонажную смесь в заходки, за счет чего получать возможность сооружения глубоких стен в грунте (свыше 10 м) и их высокую несущую способность.

Задача решается за счет того, что предложен способ возведения стены в грунте, включающий разработку траншеи отдельными заходками под защитой тикстропного раствора, заполнение разработанной захватки твердеющей тампонажной смесью с одновременным вытеснением из захватки тикстропного раствора, погружение в твердеющую тампонажную смесь арматурных стержней и отличающийся от наиболее близкого технического решения тем, что:

- твердеющую тампонажную смесь, воду с поверхностно-активными веществами и воздух подают в заходку под защитой корпуса в виде колокола при отсутствии трубчатых ограничителей, панелей, сеток и каркасов, что снижает материалоемкость и трудоемкость операции по заполнению заходки твердеющей тампонажной смесью;

- в процессе подъема колокола из заходки твердеющую тампонажную смесь перемешивают и распределяют по заходке центральной шнековой колонной труб и шнековыми укладчиками, что позволяет укладывать смесь в стене равномерно, уплотнить, заполнить все пространство заходки, тем самым увеличить надежность сооружения;

- по окончании заполнения заходки твердеющей тампонажной смесью центральную шнековую колонну труб извлекают, а взамен нее устанавливают армированный стержень, что позволяет выполнить стену более надежной и использовать ее в качестве фундамента или несущей стены.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для возведения стены в грунте, включающего центральную шнековую и обсадные колонны труб, воздуховод, корпус, ротор. Согласно предлагаемому устройству корпус выполнен в виде эллипсообразного в поперечном сечении колокола, который в верхней части по центру соединен с обсадной колонной труб, а по бокам эллипсообразного колокола на продольной оси эллипса в поперечном сечении на шарнирах установлены с долотами шнековые укладчики, выполненные с возможностью их вращения и качания.

Данное устройство позволяет: - равномерно укладывать в заходке твердеющую тампонажную смесь; - в случае обрушения и прихвата колокола в заходке произвести его освобождение за счет наличия долот на шнековых укладчиках; - устанавливать взамен центральной шнековой колонны труб армированный стержень.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - захватка траншеи, заполненная тикстропным раствором и начато ее заполнение твердеющей тампонажной смесью, продольный разрез;

на фиг.2 - вид по А - А на фиг.1;

на фиг.3 - стена, заполненная твердеющей тампонажной смесью, с установленным в траншею армированным стержнем.

Траншею 1 разрабатывают отдельными заходками 2 под защитой тикстропного раствора 3. Захватку 2 заполняют твердеющей тампонажной смесью 4 с одновременным вытеснением из захватки 2 тикстропного раствора 3. Твердеющую тампонажную смесь 4 подают на дно захватки 2 через центральную шнековую колонну труб 5, воду с поверхностно-активными веществами - через обсадную колонну труб 6, воздух - по воздуховоду 7. Подача этих компонентов: смеси, воды и воздуха - происходит под защитой корпуса, выполненного в виде эллипсообразного в поперечном сечении колокола 8. В верхней части эллипсообразный колокол 8 по центру соединен с обсадной колонной труб 6 и воздуховодом 7. По бокам эллипсообразного колокола 8 на продольной оси эллипса в поперечном сечении установлены на шарнирах 9 и 10 шнековые укладчики 11 и 12, имеющие на своих окончаниях долота 13 и 14. Шнековые укладчики 11 и 12 соединены с узлами 15 и 16, состоящими из пневмодвигателей и пневмоцилиндров, служащих для осуществления вращения и периодического качания шнековых укладчиков 11 и 12. Центральная шнековая колонна труб 5 в верхней части соединена с вертлюгом 17, через который подается твердеющая тампонажная смесь 4, и с ротором 18, передающим вращение колонне труб 5, а через соединение 19 с механизмом подачи (не показан). С механизмом подачи связаны обсадная колонна труб 6 и воздуховод 7.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. При подаче твердеющей тампонажной смеси 4 в заходку 2 производят постепенный подъем колокола 8, одновременно выполняя перемешивание, распределение и уплотнение твердеющей тампонажной смеси 4 по заходке 2 как вращающейся центральной шнековой колонной труб 5, так и шнековыми укладчиками 11 и 12, производящими вращение и качание внутри эллипсообразного колокола 8. Уплотнение твердеющей тампонажной смеси 4 производят непрерывно и тщательно, чтобы не образовывались в смеси пузыри. Если при подъеме эллипсообразного колокола 8 произошел обвал стенок захвтки 2 и возникла возможность прихвата эллипсообразного колокола 8 в захватке 2, то прихват устраняется с помощью вращающихся долот 14 на качающихся шнековых укладчиках 11 и 12.

Подача воды с поверхностно-активными веществами и воздуха в захватку 2 над эллипсообразным колоколом 8 позволяет аэрировать тикстропный раствор 3 и очищать его от остатков шлама, оставленного в захватке 2 в процссе ее разработки, тем самым получать твердеющую тампонажную смесь 4 чистой, т.е. без посторонних включений.

По мере заполнения захватки 2 твердеющей тампонажной смесью 4 тикстропный раствор 3 вытесняется из захватки 2 и отводится в сторону (не показан), затем центральную шнековую колонну 5 извлекают, а взамен нее устанавливают армированный стержень 20 (фиг.3).

По окончании работ на заходке 2 все механизмы устройства для возведения стены в грунте приподнимают над траншеей 1 и перемещают в сторону новой заходки, процесс возведения стены в грунте повторяют.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство по возведению стены в грунте позволяет: равномерно укладывать в траншею (заходку) чистую от шлама твердеющую тампонажную смесь, в случае обвала и обрушения стенок траншеи самостоятельно освобождаться от прихвата инструмента, получать высокую несущую способность стенок в грунте, возможность использования их в качестве фундамента. Кроме того, достигается возможность высокоэффективной разработки и добычи рыхлых рудоносных отложений, в том числе на шельфе морей и океанов.