ИНЪЕКТОР ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для упрочнения и закрепления грунтов и может быть использована в промышленном и гражданском строительстве, при реконструкции зданий и укреплении земляного полотна железных и автомобильных дорог.
Известен инъектор для нагнетания глиноцементного раствора с отверстиями в наконечнике. В нижней части инъектора расположен поршень, при движении которого вниз раствор выдавливается через отверстия в наконечнике. Полый шток с поршнем приводится в движение либо с помощью гидроцилиндра, либо (будучи подпружиненным) ударом по наголовнику (Хамов А.П. О применении инъекции глиноцементного раствора для усиления оснований зданий и сооружений // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1997. №3. - С. 20-22.).
Недостатком указанного инъектора является высокая трудоемкость, а в отдельных случаях невозможность, его использования в помещениях при реконструкции промышленных и гражданских сооружений. Например, для пригрузки при вдавливании инъектора использовалась платформа, загруженная железобетонными блоками, перемещавшаяся на колесах по рельсам. Инъектируемый раствор распространяется в массиве хаотично, возможен прорыв раствора на поверхность.
Известен забивной инъектор, включающий полый корпус с выпускным отверстием, выполненным в его нижней части, и жестко закрепленный наконечник в виде пружины, закрепленной в выпускном отверстии корпуса (патент RU 2206662, 20.06.2003).
Недостатками указанного инъектора является сложность выполнения и применения пружинистого наконечника, невозможность направленного распространения твердеющего раствора в массиве грунта. Кроме того, существует вероятность прорыва раствора на поверхность грунта.
Известен также инъектор, включающий наконечник, тампонажную трубу с диаметром, превышающим диаметр наконечника, расположенную между ними перфорированную трубу и выполненную на трубе лыску с отверстиями для выпуска крепителя, причем наконечник снабжен расположенными со стороны лыски резцом с треугольным очертанием его поперечного сечения для образования в стенке скважины продольного концентратора напряжений (патент SU 1444473,10.07.1986).
Недостатками указанного инъектора является низкая эффективность применения, прежде всего из-за ограниченности грунтовых условий использования и возможности нагнетания только мелкодисперсных растворов (силикаты, клеи и т.д.); сложность конструкции инъектора, низкая производительность работ (образование скважины ведется в два этапа), существует вероятность прорыва раствора на поверхность грунта.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности, производительности и снижении стоимости работ по упрочнению и закреплению грунтов.
Поставленная задача достигается тем, что инъектор, включающий полый корпус, жестко прикрепленный к нему наконечник, резец треугольного очертания и выходные (щелевидные) отверстия, снабжен дополнительным резцом, установленным с зазором относительно основного, при этом одной стороной резцы жестко прикреплены к корпусу инъектора, а две другие остро заточены для образования в грунте надреза, являющегося концентратором напряжений. Резцы располагаются сверху и снизу относительно выходного отверстия, в результате чего распространение твердеющего раствора происходит по пути наименьшего сопротивления, по концентратору напряжений, т.е. вдоль резцов и перпендикулярно выходным отверстиям в корпусе инъектора. Резцы ограничивают распространение раствора по высоте.
Для предотвращения возможного прорыва раствора на поверхность резцы подбираются таким образом, чтобы длина дополнительного относительно выходного отверстия резца была равна или больше длины основного резца.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид инъектора; на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.3 - схема инъектирования раствора.
Предлагаемый инъектор содержит полый корпус 1, жестко прикрепленные к нему стальной наконечник 2, основной (нижний) 3 и дополнительный (верхний) 4 резцы, выходные отверстия эллипсообразной формы 5, расположенные между резцами. Длина дополнительного резца 4 больше или равна длине основного резца 3. Форма выходного отверстия подбирается таким образом, чтобы его малая ось была больше ширины верхней грани нижнего резца, но меньше ширины нижней грани верхнего резца.
Нагнетание раствора производится растворонасосом (не показан) по высоконапорным шлангам (не показаны), которые соединяются с корпусом инъектора через штуцер 6. Распространение твердеющего раствора 7 ограничивается по высоте резцами.
Устройство работает следующим образом.
Перед погружением инъектор устанавливается таким образом, чтобы обеспечить нагнетание раствора в нужном направлении. Количество выходных отверстий в корпусе инъектора 1, их частота и расположение относительно друг друга устанавливаются расчетом, таким образом, чтобы обеспечить заданные параметры инъектирования, которые соответствуют направленному распространению раствора. Инъектор погружают в грунт посредством забивного устройства (не показано). При погружении инъектора резцы 3, 4 образуют в грунте надрез являющийся концентратором напряжений.
Нагнетание раствора происходит по высоконапорным шлангам (не показаны), подсоединенным через штуцер 6 к корпусу инъектора 1. При инъектировании распространение раствора 7 ограничивается по высоте резцами 3, 4. Дополнительный (верхний) резец 4, за счет того, что его длина равна или больше длины основного (нижнего) резца, закрывает разрыхленную зону и препятствует распространению раствора вне ограниченного по высоте резцами объема. При необходимости возможно создание многоярусного геотехногенного массива, для чего инъектор, после того, как на ярус закачен раствор в необходимом объеме, поддергивается до высоты следующего яруса, процедура инъектирования раствора повторяется. В результате образуются прослои затвердевшего раствора с уплотненным грунтом между ними.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность инъектирования за счет возможности использования инъектора для упрочнения и закрепления не только лессовых просадочных (с высокой пористостью), но и различных дисперсных и техногенных грунтов. Кроме того, предлагаемая полезная модель универсальна, так как позволяет в качестве нагнетаемых растворов использовать не только клеи и силикаты, но и твердеющие растворы на основе цементно-песчаных смесей, что повышает эффективность и снижает стоимость работ. Применение дополнительного резца предотвращает возможность прорыва раствора на поверхность, что снижает затраты нагнетаемого материала и снижает стоимость работ в целом.
Использование предлагаемого устройства позволяет снизить трудозатраты и повысить производительность труда на 30% по сравнению с известным устройством, принятым за прототип, так как не требуется предварительного образования скважины, а разрыхление грунта для направленного распространения раствора производится одновременно с погружением инъектора.