УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЛУБИННОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА

Полезная модель относится к строительству, в частности к устройствам для введения закрепляющих материалов и их перемешивания с грунтом с образованием столбчатых конструкций.
Известно устройство для глубинного укрепления грунта, включающее полый поворотный корпус с соединительной муфтой, размещенные на корпусе забурник, ряд режущих лопастей с передней и задней гранями, перемешивающие и центрирующие лопасти и расположенные вдоль режущих лопастей сопла с каналами для подачи вяжущего материала (А.С. СССР по заявке №2836314/29-33, Е02D 3/12, 1979).
Недостаток данного устройства - недостаточно эффективное перемешивание грунта с вяжущим, что снижает качество и несущую способность грунта, кроме того, наличие дополнительных режущих и центрирующих лопастей и значительные размеры перемешивающих лопастей увеличивают энергоемкость процесса, металлоемкость и стоимость конструкции устройства.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для глубинного укрепления грунта, включающее полый поворотный корпус с соединительной муфтой, закрепленные на корпусе забурник, по крайней мере, две режущие лопасти с соплами и каналами для подачи вяжущего материала, и перемешивающие лопасти, выполненные в виде вертикально установленных на верхней грани, с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, на осях, под углом к продольной оси каждой режущей лопасти ряда лопаток, и установленные на верхних гранях упоры, ограничивающие угол поворота этих лопаток на 30°-75° к ее продольной оси, (А.С. СССР №912832 Е02D 3/12, 1982).
Данное техническое решение имеет меньшую металлоемкость, более простую конструкцию и позволяет повысить качество укрепления главным образом однородных грунтов, относительно легко поддающихся механическому разрушению и перемешиванию во влажном состоянии посредством лопаток, выполненных вышеуказанным образом.
Недостаток данного устройства для глубинного укрепления грунта заключается в низкой эффективности перемешивания неоднородных грунтов с вяжущим, при наличии в грунтах комковатых глинистых включений, из-за наличия у каналов сопел обычного цилиндрического профиля с обычным коническим входом (воронка), не обеспечивающего необходимой кинетической энергии струи из-за невысоких скоростей истечения вяжущего материала из каналов сопел.
Полезная модель направлена на повышение эффективности перемешивания неоднородных грунтов с вяжущим, при наличии в грунтах глинистых включений, за счет того, что в устройстве для глубинного укрепления грунта, включающем полый поворотный корпус с соединительной муфтой, закрепленные на корпусе забурник, по крайней мере, две режущие лопасти с соплами и каналами для подачи вяжущего материала, и перемешивающие лопасти, выполненные в виде вертикально установленных на верхней грани, с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, на осях, под углом к продольной оси каждой режущей лопасти ряда лопаток, и установленные на верхних гранях упоры, ограничивающие угол поворота этих лопаток на 30°-75° к ее продольной оси, каналы в соплах для подачи вяжущего материала выполнены с коноидальным профилем.
Выполнение каналов в соплах для подачи вяжущего материала, именно коноидального профиля позволяет повысить скорость истечения вяжущего из сопел и кинетическую энергию струи и тем самым обеспечить ударное воздействие последней по комковатым глинистым включениям, что в конечном итоге повышает эффективность перемешивания неоднородных грунтов с вяжущим.
На фиг.1 изображено устройство для глубинного укрепления грунта, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1, с вариантом установки лопаток при вращении по стрелке В; на фиг.4 - то же, с вариантом установки лопаток при вращении по стрелке Г; на фиг.5 - общий вид сопла.
Устройство для глубинного укрепления грунта 1 включает полый поворотный корпус 2, по которому подается вяжущий материал, муфту 3 для присоединения устройства 1 к штанге буросмесительной машины (не показана), забурник 4, режущие лопасти 5 и перемешивающие лопатки 6.
Забурник 4 состоит из пластин 7, к которым прикреплены болтами 8 ножи 9 и обечайка 10 верхняя кромка 11 которой установлена под режущей кромкой 12 режущей лопасти 5.
Режущие лопасти 5 имеют центральные каналы 13, соединенные с внутренней полостью 14 полого поворотного корпуса 2, и каналами коноидального профиля 15 сопел 16, закрываемых клапанами 17. Клапаны 17 содержат корпус 18, установленный на осях 19 в проушинах 20 и 21.
На верхних гранях 22 режущих лопастей 5 закреплены на осях 23, например, шайбой 24 и шплинтом 25, перемешивающие лопатки 6, которые имеют возможность поворачиваться между упорами 26 и 27 на угол 30°-75° к оси режущей лопасти 5. Причем оси 23 на одной режущей лопасти 5 установлены ближе к периферии, и перемешивающие лопатки 6 направлены к полому поворотному корпусу 2, а на другой режущей лопасти 5 - ближе к полому поворотному корпусу 2, а перемешивающие лопатки 6 направлены к периферии.
Устройство работает следующим образом.
Устройство 1 с помощью муфты 3 закрепляется на буровой полой штанге буросмесительной машины известной конструкции (не показана) и ему придается вращение в направлении стрелки Г (фиг.4) и вертикальное перемещение в направлении стрелки Б (фиг.1).
В момент касания режущих лопастей 5 укрепляемого грунта по полой штанге (не показана) в полость 14 устройства 1 подается вяжущий материал, например водоцементная суспензия, которая по центральным каналам 13 через коноидальные каналы 15 сопел 16 с большой скоростью вводится в грунт, последний, смоченный вяжущим и частично взрыхленный энергией струи, интенсивно измельчается и разрыхляется ножами 9 забурника 4 и режущей кромкой 12 режущих лопастей 5 и перемешивается перемешивающими лопатками 6, смещаясь то к периферии (показано стрелками Д на фиг.4), под действием перемешивающих лопаток 6 одной режущей лопасти 5, то к полому поворотному корпусу 2 (показано стрелками 3 на фиг.4) под действием перемешивающих лопаток 6 другой режущей лопасти 5. Перемещение грунта по глубине его обработки обеспечивается в плоскости верхней грани режущей лопасти 5, что позволяет хорошо перемешивать смесь грунта с вяжущим.
Причем, при наличии в грунте комковатых глинистых включений, последние, ввиду наличия сопел с коноидальным профилем канала, будут подвергаться интенсивному воздействию высоконапорной струи, нарушающей их целостность, что также будет способствовать получению более однородного (равнопрочного) массива закрепляемого грунта
При достижении заданной глубины укрепления грунта прекращается подача вяжущего материала, устройству 1 придается обратное перемещение вверх и обратное вращение в направлении стрелки В (фиг.3). При этом грунт продолжает измельчаться режущими лопастями 5 и перемешиваться перемешивающими лопатками 6, легко перемещаемыми по поверхности верхних граней 22 режущих лопастей 5. Режущие лопасти 5 нижними поверхностями производят уплотнение смеси грунта с вяжущим. Смесь прижимает корпус 18 клапанов 17 к соплам 16, что предохраняет их от забивания грунтом, а ножи 9 забурника 4 и обечайка 10 способствуют созданию равнопрочной зоны укрепления грунта при подъеме устройства.