способ установки длинномерной конструкции и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ установки длинномерной конструкции, преимущественно опоры линий электропередачи и связи, включающий транспортировку на трассу фундамента и стойки транспортно-монтажным средством, погружение фундамента в грунтовое основание, предусматривающее при этом использование сваебойного средства, выполнение в полости фундамента подушки, установку стойки в проектное положение в этой полости и заполнение пазухи между фундаментом и стойкой заполнителем, отличающийся тем, что в качестве транспортно-монтажного средства используют летательный аппарат, например вертолет с внешней подвеской, погружение фундамента в грунтовое основание выполняют путем сбрасывания его с высоты, а окончательное погружение фундамента до проектного положения осуществляют путем нанесения ударных нагрузок по его наконечнику через подушку, при этом в качестве подъемного механизма сваебойного средства используют упомянутый летательный аппарат, а в качестве его молота стойку длинномерной конструкции.

2. Устройство для установки длинномерной конструкции, включающее транспортно-монтажное средство, преимущественно летательный аппарат, например вертолет с внешней подвеской, стойку и фундамент длинномерной конструкции, выполненный в виде полой сваи с подушкой в ее полости, конусным наконечником и продольно расположенными плоскими закрылками, отличающееся тем, что транспортно-монтажное средство снабжено лебедкой, оснащенной канатом, и замком-вертлюгом, на нижнем конце внешней подвески установлен электрозамок, а верхний конец ее присоединен к концу каната лебедки и прикреплен к замку-вертлюгу, фундамент снабжен ловителем, состоящим из объединенных по типу "корзина" ограничителей, выполненных в виде колец, и направляющих элементов, в качестве которых использованы верхние концы закрылков, расположенные выше обреза фундамента и выполненные со скосом их верхних кромок к его продольной оси, в полости фундамента установлены ограничители вертикального перемещения стойки, выполненные с возможностью изменения их длины и снабженные защелками, установленными на их концах шарнирно, а на нижнем конце стойки выполнен подпятник с кольцевым выступом, при этом длины ограничителей выбраны из условия свободного входа стойки в полость фундамента и взаимодействия кольцевого выступа ее подпятника с защелками ограничителей при перемещении стойки вверх в этой полости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и эксплуатации длинномерных конструкций, преимущественно опор линий электропередачи и связи в труднодоступных районах с тяжелыми грунтовыми условиями.

Известен способ установки длинномерной конструкции, включающий транспортировку на трассу фундамента и стойки транспортно-монтажным средством, погружение фундамента в грунтовое основание путем сбрасывания его с высоты и установку стойки в проектное положение в этой полости [1]

Кроме того, известно устройство для осуществления указанного способа, включающее транспортно-монтажное средство, в качестве которого используют летательный аппарат, например, вертолет с внешней подвеской, стойку и фундамент длинномерной конструкции, выполненный в виде полой сваи с конусным наконечником [2]

Однако известное решение характеризуется повышенной продолжительностью и стоимостью работ по возведению длинномерной конструкции в труднодоступных районах в связи с необходимостью сбрасывания новых фундаментов в том же пикете трассы в связи с их возможным недозаглублением по причине отсутствия информации об изменчивости физико-механических характеристик грунтового основания, а при повышении высоты сбрасывания для увеличения заглубления фундаментов известное решение может привести к неточности их пространственной ориентации по трассе в связи с существенным влиянием при этом метеорологических условий и видимости цели на пикете трассы. Поэтому для окончательного погружения фундаментов используют наземное сваебойное средство с молотом и подъемным механизмом, что, как правило, приводит к повышению продолжительности, трудоемкости и стоимости установки длинномерной конструкции.

Наиболее близким техническим решением является способ установки длинномерной конструкции, включающий транспортировку на трассу фундамента и стойки транспортно-монтажным средством, погружение фундамента в грунтовое основание, предусматривающее при этом использование сваебойного средства, выполнение в полости фундамента подушки, установку стойки в проектное положение в этой полости и заполнение пазухи между фундаментом и стойкой заполнителем [2]

Кроме того, известно устройство для осуществления указанного способа, включающее транспортно-монтажное средство, сваебойное средство, снабженное молотом, стойку и фундамент длинномерной конструкции, выполненный в виде полой сваи с подушкой в ее полости, конусным наконечником и плоскими, продольно расположенными, закрылками [2]

Однако известное решение характеризуется значительной трудоемкостью, продолжительностью и стоимостью работ по возведению длинномерной конструкции в труднодоступных районах с тяжелыми грунтовыми условиями в связи с трудностью обеспечения надежной исправной работы на трассе транспортно-монтажного и сваебойного средства, характеризующихся невысокой производительностью их элементов, высокой трудо- и энергоемкостью их работы, сложностью и значительной стоимостью их доставки на трассу и перемещения по ней, необходимостью постоянного присутствия на трассе монтажников для строповки и расстроповки фундамента и стойки, включая их подъем на ее верхнюю часть.

Изобретение направлено на снижение трудоемкости, продолжительности и стоимости установки длинномерной конструкции в труднодоступных районах с тяжелыми грунтовыми условиями.

Это достигается тем, что в способе установки длинномерной конструкции, включающем транспортировку на трассу фундамента и стойки и погружение фундамента в грунтовое основание, предусматривающее при этом использование сваебойного средства, выполнение в полости фундамента подушки, установку стойки в проектное положение в этой полости и заполнение пазухи между фундаментом и стойкой заполнителем, в качестве транспортно-монтажного средства используют летательный аппарат, например, вертолет с внешней подвеской, погружение фундамента в грунтовое основание выполняют путем сбрасывания его с высоты, а окончательное погружение фундамента до проектного положения осуществляют путем нанесения ударных нагрузок по его наконечнику через подушку, при этом в качестве подъемного механизма сваебойного средства используют летательный аппарат, а в качестве его молота стойку длинномерной конструкции.

В устройстве для осуществления указанного способа, включающего транспортно-монтажное средство, стойку и фундамент длинномерной конструкции, выполненный в виде полой сваи с подушкой в ее полости, конусным наконечником и плоскими, продольно расположенными закрылками, согласно изобретению, транспортно-монтажное средство представляет собой летательный аппарат, например, вертолет с внешней подвеской, снабженный лебедкой, оснащенной канатом, и замком вертлюгом, на нижнем конце внешней подвески установлен электрозамок, а верхний конец ее присоединен к концу каната лебедки и прикреплен к замку-вертлюгу, фундамент снабжен ловителем, состоящим из объединенных по типу "Корзина" ограничителей, выполненных в виде колец, и направляющих элементов, в качестве которых использованы верхние концы закрылков, расположенные выше обреза фундамента и выполненные со скосом их верхних кромок к его продольной оси, в полости фундамента установлены ограничители вертикального перемещения стойки, выполненные с возможностью изменения их длины и снабженные защелками, установленными на их концах шарнирно, а на нижнем конце стойки выполнен подпятник с кольцевым выступом, при этом длины ограничителей выбраны из условия свободного входа стойки в полость фундамента и взаимодействия кольцевого выступа ее подпятника с защелками ограничителей при перемещении стойки вверх в этой полости.

По сравнению с прототипом, где транспортно-монтажные работы выполняют с помощью тягача-вездехода с платформой, подъемного крана и наземного сваебойного агрегата, использование летательного аппарата, например, вертолета, в качестве транспортно-монтажного средства приводит к значительному снижению трудоемкости, продолжительности и стоимости транспортных и монтажных работ по возведению длинномерной конструкции в труднодоступных районах с тяжелыми грунтовыми условиями. Кроме того, использование летательного аппарата в качестве подъемного механизма сваебойного агрегата, а в качестве его молота стойки длинномерной конструкции для нанесения ударных нагрузок по наконечнику фундамента через подушку в его полости не только обеспечивает окончательное погружение фундамента в грунтовое основание до проектного уровня, но и способствует достижению указанных выше положительных эффектов. При этом снабжение транспортно-монтажного средства лебедкой, оснащенной канатом, замком-вертлюгом, установка электрозамка на нижнем конце внешней подвески, присоединение ее верхнего конца к концу каната лебедки и к замку-вертлюгу, а также снабжение фундамента ловителем, состоящим из объединенных по типу "Корзина" ограничителей, выполненных в виде колец, и направляющих элементов, в качестве которых использованы верхние концы закрылков, расположенные выше обреза фундамента и выполненные со скосом их верхних кромок к его продольной оси, позволяют без особых затруднений завести стойку в полость фундамента и производить ударные воздействия стойкой путем сбрасывания ее с некоторой высоты на подушку фундамента посредством отсоединения верхнего конца внешней подвески от транспортно-монтажного средства, например, посредством ее расцепа от замка-вертлюга.

После нанесения удара снижают летательный аппарат и при помощи каната лебедки верхний конец подвески поднимают и присоединяют к замку-вертлюгу. Затем для повторения ударного воздействия на фундамент стойку поднимают летательным аппаратом на высоту, равную величине ее хода в полости фундамента, повторяя цикл до окончательного погружения последнего в грунтовое основание.

При этом установка в полости фундамента ограничителей вертикального перемещения стойки и снабжение ее подпятником с кольцевым выступом позволяет производить многократные ударные воздействия стойкой по подушке фундамента не только путем сброса стойки, но и путем резкого снижения летательного аппарата без расцепа замка-вертлюга. Кроме того, снабжение фундамента ловителем, состоящим из объединенных по типу "Корзина" ограничителей, выполненных в виде колец, и направляющих элементов, в качестве которых использованы верхние концы закрылков, расположенные выше обреза фундамента и выполненные со скосом их верхних кромок к его центру, расширяет функциональные возможности фундамента как непосредственного ловителя стойки, стабилизатора падающего с высоты фундамента, ограничителя от ухода фундамента на сверхпроектную глубину, ригеля для обеспечения поперечной жесткости фундамента в слабых грунтах.

На фиг. 1 показан момент транспортировки фундамента (перед его сбрасыванием); на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 момент установки стойки в полость фундамента (после расцепа электрозамка вертолета); на фиг.4 узел Б на фиг.3; на фиг.5 момент устранения крена длинномерной конструкции; на фиг. 6 момент подъема стойки в полости фундамента перед ударным воздействием стойкой на подушку; на фиг.7 момент нанесения удара стойкой по подушке фундамента (после расцепа замка-вертлюга летательного аппарата).

На начальном этапе при помощи транспортно-монтажного средства 1, например вертолета, снабженного лебедкой 2 с канатом 3, замком-вертлюгом 4 на борту, внешней подвеской 5, верхний конец которой прикреплен к канату 3, а нижний к электрозамку 6, присоединенному к монтажным стропам 7, производится подъем и транспортировка на трассу фундамента 8, выполненного в виде полой сваи 9 с конусным, направленным вниз, наконечником 10, закрылками 11. Внутренняя часть наконечника состоит из жесткой подготовки 12, упругой подушки 13 и полости, которая при необходимости может быть заполнена водой до сбрасывания фундамента 8 для увеличения его массы. Фундамент снабжен ловителем, состоящим из объединенных по типу "Корзина" ограничителей 14, выполненных в виде колец, и направляющих элементов, в качестве которых используются верхние концы закрылков 11, расположенные выше обреза фундамента 8 и выполненные со скосом их верхних кромок к его продольной оси. Кроме того, свая 9 может быть снабжена ограничителями 15 вертикального перемещения стойки, выполненными с возможностью изменения их длины, например, в виде винтов, прикрепленных к стенкам сваи 9 на резьбе, расположенных с наклоном 40-60^о к продольной оси фундамента и снабженных защелками 16, установленными шарнирно на концах ограничителей 15 и взаимодействующими боковыми гранями 17 с опорными площадками 18 ограничителей 15.

После доставки фундамента 8 на трассу посредством расцепа электрозамка 6 производят сбрасывание его с внедрением в грунтовое основание 19 (фиг.1 и 2).

На следующем этапе аналогичным образом при помощи транспортно-монтажного средства 1 производят подъем и транспортировку на трассу стойки 20, выполненной преимущественно цилиндрической формы и в нижней части снабженной подпятником 21, образующим кольцевой выступ.

Затем этим же транспортно-монтажным средством 1, используя возможности ловителя, производят установку стойки 20 в полость фундамента 8 на его упругую подушку 13 и производят, если фундамент в проектном положении, расцеп электрозамка 6. Предварительно в верхней части стойки 20 устанавливают стабилизатор, например, выполненный в виде обоймы 22 траверсами закрылками 23 (фиг.3 и 4). Следует отметить, что посредством присоединения фундамента 8 к стойке 20 при помощи ограничителей 15 можно образовывать длинномерную конструкцию, которую можно сбрасывать с высоты, как единое целое.

При наличии крена длинномерной конструкции или значительного углового отклонения стойки 20 и фундамента 8 от проектной вертикальной оси при помощи транспортно-монтажного средства 1 осуществляют натяжение подвески 5 и поворот стойки 20 и фундамента 8 в сторону, противоположную крену (фиг.5), а затем расцеп электрозамка 6.

Для окончательного погружения фундамента 8 в грунтовое основание 19, если фундамент при его сбрасывании не занял проектного положения, при помощи транспортно-монтажного средства 1 производят подъем стойки 20 в полости фундамента 8 до упора кольцевого выступа ее подпятника 21 в ограничители 15, затем резко снижают высоту транспортно-монтажного средства 1 над поверхностью земли, чем осуществляют одно- или многократные ударные воздействия подпятником 21 стойки 20 по упругой подушке 13 фундамента 8 (фиг.6).

Окончательное погружение фундамента 8 в грунтовое основание 19 производят посредством ударного воздействия стойкой 20 на подушку 13 при ее свободном падении. Для этого отсоединяют верхний конец внешней подвески 5 от транспортно-монтажного средства 1, например, посредством расцепа его замка-вертлюга 4. После удара снижают летательный аппарат и при помощи лебедки 2 с канатом 3 верхний конец внешней подвески 5 поднимают и присоединяют к замку-вертлюгу 4 для повторения ударного воздействия после подъема летательного аппарата со стойкой на необходимую высоту. После окончательного погружения фундамента в грунтовое основание 19 (фиг.7) производят расцеп электрозамка 6. На последнем этапе заполняют пазухи между стойкой 20 и стенками фундамента 8 заполнителем 24.

Высота сбрасывания фундамента 8 над поверхностью грунтового основания 19 назначается в основном исходя из массы фундамента 8 и физико-механических характеристик грунтов.

Вал 9 и конусный наконечник 10 могут быть изготовлены из одной металлической трубы с соединением на сварке, закрылки 11 и ограничители 14 могут быть выполнены из металлического листа. Кроме того, полая свая 9, конусный наконечник 10 и закрылки 11 могут быть выполнены из железобетона, а ограничители 14 из стальных круглых стержней либо канатов.

Жесткая подготовка 12, формообразующая и усиливающая наконечник 10, выполняется из "тощего" бетона, а упругая подушка 13 преимущественно из песчано-гравийной смеси или песка толщиной, необходимой для защиты от разрушения стойки 20 и подпятника 21 от ударных воздействий.

Ограничители 15 вертикального перемещения стойки 20 выполнены преимущественно в виде винтов, прикрепленных к стенкам сваи 9 на резьбе и расположенных под углом 40-60^о к ее оси, при этом их длины выбраны из условия свободного входа стойки 20 в полость сваи 9 и взаимодействия кольцевого выступа ее подпятника 21 с защелками 16 ограничителей 15 при перемещении стойки 20 вверх в этой полости.

Защелка 16 выполнена из металлического листа, например, в виде треугольной призмы, шарнирно прикрепленной к концу ограничителя 15 так, что ее верхняя грань в основном повторяет его наклон и ее боковая грань 17 взаимодействует с опорной площадкой 18, устроенной на ограничителе 15, а ее нижняя часть преимущественно горизонтальна, причем центр тяжести защелки 16 расположен ниже оси шарнира. Это позволяет ей при входе стойки 20 в полость фундамента 8 поворачиваться относительно шарнира, располагаясь ближней к стойке гранью вдоль ее оси, а при выходе стойки 20 запирать ее в этой полости посредством поворота защелки 16 до упора ее боковой грани 17 с опорной площадкой 18 при взаимодействии защелки с подпятником 21 стойки 20 (фиг.4).

Стойка 20 выполняется преимущественно полой из центрифугированного железобетона, а подпятник 21 из железобетона. Стойка 20 может быть выполнена из стальной трубы с фланцевой заглушкой из стального листа, выполняющей роль подпятника 21. Обойма 22 и траверсы-закрылки 23 выполняются преимущественно из стального фасонного и листового проката или из пластика.

В качестве заполнителя 24 используется "тощий" бетон либо песчано-гравийная смесь, также возможно применение в качестве заполнителя 24 вспененных пластических масс, например полиуретановой пены.