Устройство и способ сооружения строительных опорных свай из одного или последовательных слоев, образованных в грунтовой породе - RU2006117533A

Реферат

1. Устройство для сооружения усиливающей грунт сваи в грунтовой породе, содержащее в комбинации удлиненную полую трубу, имеющую продольную ось, верхний входной конец для материала, открытый нижний разгрузочный конец для материала, и сформированный нижний головной элемент для открытого разгрузочного конца, выполненный с возможностью передачи осевой и поперечной составляющих напряжения на грунтовую породу, окружающую нижний головной элемент при опускании полой трубы в грунтовую породу, причем головной элемент содержит защитный колпачок, удаляемый с разгрузочного конца полой трубы при перемещении вверх полой трубы внутри грунтовой породы, причем упомянутый нижний головной элемент и полая труба сформированы для введения в грунтовую породу и для смещения грунта при опускании полой трубы в грунтовую породу, чтобы образовать полость в грунтовой породе, и отсоединения колпачка от нижнего головного элемента, когда полую трубу впоследствии поднимают от нижней части образованной полости.

2. Устройство для сооружения усиливающей грунт сваи в грунтовой породе, содержащее в комбинации удлиненную полую трубу, имеющую продольную ось, верхний входной конец для материала и открытый нижний разгрузочный конец для материала, сформированный нижний головной элемент, содержащий открытый разгрузочный конец, выполненный с возможностью передачи осевой и поперечной составляющих напряжения на грунтовую породу, окружающую нижний головной элемент при опускании полой трубы в грунтовую породу, причем упомянутый нижний головной элемент прикреплен к полой трубе и включает в себя механизм для закрывания и открывания разгрузочного конца полой трубы.

3. Устройство по п.1 или 2, дополнительно содержащее механизм подачи текучей среды для направления материала текучей среды в полую трубу и механизм подачи твердого материала для подачи заполнителя во входной конец полой трубы.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором полая труба имеет в общем круглое внутреннее поперечное сечение и дополнительно включает в себя механизм подачи заполнителя, соединенный с верхним входным концом для материала для подачи объектов материала заполнителя, причем минимальный размер внутреннего диаметра полой трубы по меньшей мере в 4,0 раза превышает максимальный размер наибольшего объекта материала заполнителя.

5. Устройство по п.1 или 2, дополнительно включающее в себя по меньшей мере одну вспомогательную трубу подачи, соединенную с полой трубой через отверстия на конце полой трубы для подачи материала текучей среды в полую трубу.

6. Устройство по п.1 или 2, дополнительно включающее в себя по меньшей мере одну вспомогательную трубу подачи, соединенную с загрузочной воронкой для подачи жидкого материала в полую трубу.

7. Устройство по п.1 или 2, в котором площадь внешнего поперечного сечения полой трубы изменяется по продольной длине полой трубы, с площадью поперечного сечения нижнего головного элемента, которая больше, чем площадь поперечного сечения остальной части полой трубы.

8. Устройство для сооружения усиливающей грунт сваи в грунтовой породе, содержащее в комбинации удлиненную полую трубу, имеющую продольную ось, верхний входной конец для материала, открытый нижний разгрузочный конец для материала, и клапан для открывания и закрывания открытого разгрузочного конца для разгрузки заполнителя при открывании разгрузочного конца, причем полую трубу и устройство клапана можно вводить в грунтовую породу вытеснением грунта, когда полую трубу опускают в грунтовую породу с устройством клапана в закрытом положении, причем клапан включает в себя механизм для открывания клапана при последующем поднятии полой трубы, чтобы разгружать заполнитель в область полости грунтовой породы, освобожденную полой трубой.

9. Устройство для сооружения усиливающей грунт сваи в грунтовой породе, содержащее в комбинации удлиненную полую трубу, имеющую продольную ось, верхний входной конец для материала, открытый разгрузочный конец нижнего головного элемента, причем внешнее поперечное сечение разгрузочного конца нижнего головного элемента больше, чем внешнее поперечное сечение полой трубы, примыкающей к нему, чтобы таким образом образовать бульбообразную секцию полой трубы, имеющую форму поперечного сечения и размер больше, чем форма поперечного сечения и размер полой трубы, примыкающей к бульбообразному концу, и механизм для селективного закрывания и открывания разгрузочного конца полой трубы.

10. Устройство по п.9, дополнительно включающее в себя сформированный нижний головной элемент на разгрузочном конце, причем головной элемент выполнен с возможностью передачи одновременно осевой и поперечной составляющих напряжения на материале грунтовой породы, окружающем головной элемент при осевом возвратно-поступательном движении полой трубы в грунтовой породе.

11. Устройство по п.9 или 10, в котором механизм для селективного закрывания и последующего открывания содержит защитный колпачок, прикрепленный к сформированному нижнему головному элементу полой трубы.

12. Устройство по п.9 или 10, в котором механизм для селективного закрывания и открывания содержит клапан.

13. Устройство по п.9 или 10, в котором механизм для селективного закрывания и открывания содержит клапан, который открывается под действием силы тяжести и закрывается при соприкосновении с материалом заполнителя в грунтовой породе при перемещении полой трубы вниз.

14. Устройство по п.10, в котором головной элемент содержит элемент в виде усеченного конуса, выполненный на разгрузочном конце полой трубы.

15. Устройство по п.9, в котором внутреннее поперечное сечение полой трубы является в общем круглым и имеет внутренний диаметр, превышающий больше, чем приблизительно в 4,0 раза максимальный размер частиц заполнителя, подаваемых в полую трубу.

16. Устройство по п.1, или 2, или 8, или 9, дополнительно включающее в себя отверстия прохода в полой трубе над нижним головным элементом для материалов текучей среды внутри полой трубы, для вытекания из полой трубы над нижним головным элементом и с внешней стороны полой трубы в кольцо, образованное между полой трубой и грунтовой породой.

17. Устройство по п.1, или 2, или 8, или 9, дополнительно включающее в себя механизм подачи загрузочной воронки, соединенный с верхним входным концом для материала полой трубы.

18. Устройство по п.16, дополнительно включающее в себя по меньшей мере один изолирующий амортизатор, соединяющий загрузочную воронку с полой трубой для уменьшения вибрационных усилий на механизме подачи загрузочной воронки.

19. Устройство по п.5, дополнительно включающее в себя механизм для селективного открывания и закрывания трубы для подачи жидкости.

20. Устройство по п.16, дополнительно включающее в себя механизм для селективного открывания и закрывания отверстий прохода.

21. Устройство по п.1, или 2, или 8, или 9, дополнительно включающее в себя вспомогательный проход подачи в полую трубу для подачи материала текучей среды в полую трубу, выбираемого из группы, состоящей из воды, жидкого цементирующего раствора, бентонита, зольной пыли и их комбинаций.

22. Устройство по п.1 или 2, в котором сформированный нижний головной элемент имеет скошенную кромку.

23. Устройство по п.8, в котором элемент клапана включает в себя скошенную внешнюю поверхность.

24. Устройство по п.1, в котором элемент защитного колпачка имеет в общем шестиугольную форму.

25. Устройство по п.1, или 2, или 8, или 9, дополнительно включающее в себя механизм приложения усилий, соединенный с полой трубой для передачи усилия на полую трубу.

26. Устройство по п.1, или 2, или 8, или 9, дополнительно включающее в себя механизм приложения усилий, соединенный с полой трубой, для передачи статического осевого усилия, составляющего обычно от пяти тонн до двадцати тонн.

27. Устройство по п.1, или 2, или 8, или 9, включающее в себя механизм приложения усилий для передачи возможного усилия на полую трубу, выбранного из группы, состоящей из вертикального возвратно-поступательного усилия, вертикального вибрирующего динамического осевого усилия и их комбинаций.

28. Устройство по п.1, в котором элемент защитного колпачка содержит поперечный элемент пластины для удерживания внутри образованной полости и элемент стержня, продолжающийся от элемента пластины в полую трубу.

29. Устройство по п.28, в котором элемент пластины и стержня содержит испытательный элемент.

30. Устройство по п.28, в котором элемент пластины и стержня содержит подъемный анкерный элемент сваи.

31. Устройство по п.1, или 2, или 8, или 9, в котором полая труба имеет в общем профиль постоянного поперечного сечения.

32. Способ образования сваи в грунте материнской породы, включающий этапы, на которых осуществляют:

a) образование удлиненной полости, имеющей нижнюю часть и продольную ось в грунте материнской породы, посредством продавливания полой трубы, имеющей открытый верхний конец и открытый нижний головной элемент с механизмом закрывания для того, чтобы селективно закрывать полую трубу, причем упомянутый нижний головной элемент выполнен с возможностью передачи осевого и поперечного векторных усилий на грунтовую породу, при этом механизм закрывания, поддерживающий разгрузку материала из нижнего головного элемента, закрыт во время образования полости,

b) подъем полой трубы на первое увеличивающееся расстояние в полости,

c) открывание механизма закрывания при подъеме полой трубы,

d) подачу заполнителя через нижний головной элемент полой трубы в участок полости, открываемый при подъеме полой трубы на упомянутое первое увеличивающееся расстояние, и

e) уплотнение заполнителя в полости осевым и поперечным усилиями, воздействующими на него от сформированного нижнего головного элемента, когда полую трубу опускают.

33. Способ по п.32, в котором полую трубу первоначально продавливают на заданное расстояние в грунт материнской породы.

34. Способ по п.32, в котором этап b) выполняют на заданном расстоянии.

35. Способ по п.32, в котором осуществляют повторение этапов b)-e).

36. Способ по п.32, в котором выполняют этап закрывания механизма закрывания перед уплотнением.

37. Способ по п.32, в котором выполняют дополнительный этап отдельной подачи жидкого материала в комбинации с заполнителем для облегчения протекания заполнителя.

38. Способ по п.37, в котором жидкий материал выбирают из группы, состоящей из воды, жидкого цементирующего раствора, бентонита, цемента, зольной выли и их комбинаций.

39. Способ по п.37, в котором жидкий материал подают в полую трубу.

40. Способ по п.37, в котором жидкий материал подают в загрузочную воронку.

41. Способ по п.37, в котором жидкий материал подают из полой трубы.

42. Способ по п.37, в котором жидкий материал подают в полость от механизма подачи, который подает жидкость в кольцеобразной конфигурации над нижним головным элементом, около нижнего конца полой трубы.

43. Способ по п.32, в котором полая труба имеет равномерное внутреннее поперечное сечение.

44. Способ по п.32, в котором нижний головной элемент имеет внешнее поперечное сечение, превышающее внешнее поперечное сечение остальной части полой трубы.

45. Способ по п.32, в котором выполняют этап подачи заполнителя из загрузочной воронки в верхний конец полой трубы.

46. Способ по п.33, в котором выполняют этап передачи статического усилия на полую трубу для осуществления погружения полой трубы и осуществления уплотнения заполнителя.

47. Способ по п.33, в котором выполняют этап передачи динамического осевого усилия на полую трубу для осуществления погружения полой трубы и осуществления уплотнения заполнителя.

48. Способ по п.32 или 33, в котором выполняют дополнительный этап предварительной нагрузки образованной сваи.

49. Способ по п.29 или 33, в котором этап уплотнения включает в себя уменьшение осевого размера приблизительно до 3/4-1/5 первоначального увеличивающегося расстояния неуплотненного заполнителя для образования уплотненного заполнителя, имеющего вертикальный осевой размер приблизительно 3/4-1/5 первоначального увеличивающегося расстояния.

50. Способ по п.43 или 44, в котором выполняют этап размещения осевого стержня и пластины в полой трубе, причем стержень продолжается вверх от пластины.

51. Способ по п.32, в котором выполняют повторение этапов c)-e),

52. Способ по п.33, в котором первоначальное увеличивающееся расстояние отличается по меньшей мере для одного из повторений.

53. Способ по п.58, включающий в себя по меньшей мере три повторения.

54. Способ по п.32, в котором этап первоначального увеличения по существу равен высоте подлежащей образованию сваи.

55. Способ по п.32, в котором этап первоначального увеличения меньше, чем высота подлежащей образованию сваи.

56. Способ по п.32, в котором этап первоначального увеличения больше, чем два фута, и меньше, чем высота подлежащей образованию сваи.

57. Способ по п.32, в котором этап (e) содержит уплотнение для осуществления перемещения нижнего головного элемента по существу к нижней части полости.

58. Способ образования сваи в грунте материнской породы, включающий этапы, на которых осуществляют:

(a) образование удлиненной полости, имеющей нижнюю часть и продольную ось в грунте материнской породы, с помощью помещения полой трубы с головным элементом в грунт материнской породы до заданной глубины, причем головной элемент выполнен с возможностью передачи осевого и поперечного усилий на грунт материнской породы,

(b) подъем полой трубы на увеличивающееся расстояние от нижней части полости,

(c) подачу образующего сваю материала через полую трубу в полость при подъеме трубы, и

(d) уплотнение образующего сваю материала головным элементом, погружая полую трубу вниз к нижней части полости при смещении образующего сваю материала в поперечном направлении в полости.

59. Устройство для сооружения усиливающей грунт сваи в грунтовой породе, содержащее в комбинации удлиненную полую трубу, имеющую продольную ось, верхний входной конец для материала, открытый разгрузочный конец нижнего головного элемента, причем внешнее поперечное сечение разгрузочного конца нижнего головного элемента больше, чем внешнее поперечное сечение полой трубы, примыкающей к нему, чтобы таким образом образовать бульбообразную секцию полой трубы, имеющую форму и размер внешнего поперечного сечения больше, чем форма и размер внешнего поперечного сечения полой трубы, примыкающей к бульбообразному концу, и бульбообразный конец, имеющий поверхность, выполненную с возможностью передачи осевого и поперечного усилий при перемещении вниз на материал.