УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТРАМБОВЫВАНИЯ КОТЛОВАНА
DEVICE TO RAM PIT

Изобретение относится к строительной технике, применяемой при устройстве фундаментов в вытрамбованных котлованах.
При вытрамбовывании котлованов под фундаменты происходит уплотнение грунта в забое как по направлению падения рабочего органа (трамбовки), так и в направлении стен котлована по контуру. Уплотнение грунта происходит за счет перемещения его частиц. В забое, где перемещение встречает сопротивление массива грунта, происходит его уплотнение. В области горловины котлована перемещение грунта встречает сопротивление в направлении массива и уплотняется, а в направлении полости котлована сопротивление грунта весьма незначительное, что приводит к его разрыхлению. При перемещении грунта происходит его выпирание над горловиной котлована и осыпание части грунта в забой. Это сопряжено с возможностью попадания грунта в каменную или бетонную смесь при формировании пяты фундамента и приводит к ухудшению ее качества и несущей способности.
Кроме того, при перемещении грунта в сторону полости котлована его горловина сужается, образуется конусность, препятствующая извлечению трамбовки для повторения цикла вытрамбовывания. В этом случае для извлечения рабочего органа приходится прикладывать дополнительное усилие, что в ряде случаев приводит к поломкам лебедки, гибких тяговых органов, грузозахватного устройства. Указанные недостатки обусловливают снижение производительности и увеличение себестоимости производства работ.
Известно устройство для уплотнения грунтов, состоящее из базовой машины с направляющей мачтой, опорной плиты с проемом и матрицей, пуансона, связанного с механизмом подъема, при этом направляющая мачта соединена с опорной плитой с возможностью поворота плиты в вертикальной плоскости посредством шарнира, а один конец опорной плиты шарнирно соединен посредством тяги с мачтой. Тяга выполнена с пазами, оси шарниров соединения тяги с мачтой и с опорной плитой установлены с возможностью перемещения в пазах вдоль направляющей мачты. В матрицу подают впрессовываемый материал, а уплотнение производится посредством пуансона (1).
Недостатком указанного технического решения является невозможность его использования для вытрамбовывания котлованов под фундаменты, т.к. впрессовываемый материал должен подаваться в забой уже готового котлована для формирования пяты фундамента.
Применение указанного аналога при вытрамбовывании котлованов не обеспечивает предотвращение выпора грунта на дневную поверхность и образование конусности в горловине котлована, образующегося из-за перемещения грунта. Это не исключает заклинивание трамбовки в горловине котлована, приводящей к необходимости приложения большей выдерживающей силы, что вызывает поломку лебедки и разрыв тросов.
Известно устройство для закрепления горловины вытрамбовываемого котлована под фундамент, которое состоит из цилиндрической части, соединенной с сечением круглого усеченного конуса горловины, основание которого снабжено плоским кольцом, расположенным перпендикулярно продольной оси устройства (2). Цилиндрическая часть, устанавливаемая в горловину, позволяет предотвратить выпор грунта в полость котлована.
Недостатком указанного технического устройства является невозможность фиксированной установки устройства в рабочее положение, т.к. падающая трамбовка в той или иной степени соприкасается с ним и смещает с проектного положения. Это приводит к заклиниванию трамбовки и поломке силового оборудования при ее извлечении из забоя.
Прототипом заявляемого технического решения является устройство для вытрамбовывания котлованов, состоящее из базовой машины с лебедкой и гибким тяговым органом, направляющих штанг, каретки с хвостовиком и трамбовкой, регулируемых упоров, смежного опорного кольцевого элемента, клинового замка (3). Применение смежных опорных элементов по форме отверстия под трамбовку в сочетании с большими усилиями прижима их к грунту обеспечивает устранение выпора грунта.
Недостатком прототипа является невозможность предотвращения образования конусности в горловине котлована и заклинивание трамбовки, что приводит к необходимости приложения дополнительной силы для извлечения трамбовки. Указанное обстоятельство представляется весьма важным, т.к. оно связано с возможностью разрыва гибких тяговых элементов, поломки лебедки и другого силового оборудования установки.
Технический результат изобретения направлен на предотвращение образования конусности в горловине вытрамбовываемого котлована и выпора грунта на дневную поверхность.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для вытрамбовывания котлована, содержащем установленную на базовую машину лебедку с гибким тяговым элементом, направляющий ствол, опорный кольцевой элемент, трамбовку, на свободном конце направляющего ствола установлена насадка, состоящая из присоединительного цилиндра, диаметр которого больше диаметра направляющего ствола, с закрепленным на нем опорным кольцевым элементом с центральным отверстием диаметром не менее диаметра трамбовки и не более диаметра направляющего ствола и опорного цилиндра, закрепленного на упорном кольцевом элементе с противоположной от присоединительного цилиндра стороны и имеющего диаметр не менее диаметра направляющего ствола, причем присоединительный и опорный цилиндры установлены на опорном кольцевом элементе соосно и представляют собой единое целое, а присоединительный цилиндр снабжен ребрами жесткости, установленными на опорном кольцевом элементе взаимно противоположно по осям его симметрии.
При вытрамбовывании котлована грунт будет уплотняться, т.к. опорный цилиндр препятствует его перемещению. В связи с этим в указанной области котлована не возникает конусность, препятствующая извлечению трамбовки для выполнения последующих технологических циклов вытрамбовывания. Вместо образования конусности в указанной зоне котлована происходит уплотнение грунта, что повышает качество и несущую способность возводимых фундаментов. Опорный кольцевой элемент, являющийся неотъемлемой частью насадки, прижат направляющим стволом к дневной поверхности горловины котлована и не позволяет грунту перемещаться в этом направлении, и выпор грунта не образуется. Вместо образования разрыхленного выпора грунта в этой зоне происходит его уплотнение. Присоединительный цилиндр закреплен на свободном конце направляющего ствола посредством клиновых замков и удерживает насадку в рабочем положении соосно с последним. Это позволяет обеспечить свободное от защемлений перемещение трамбовки в процессе производства работ. Присоединительный цилиндр снабжен ребрами жесткости, установленными взаимно противоположно по осям симметрии опорного кольцевого элемента и закрепленными на нем. Это позволяет предотвратить деформации насадки по продольной оси под воздействием падающей трамбовки.
Схема устройства для вытрамбовывания котлованов представлена на фиг.1. На фиг.2 представлены составные части устройства. На фиг.3 представлено сечение по узлу установки соединительного цилиндра на направляющем стволе.
Устройство состоит из базовой машины 1 с установленной лебедкой 2 и гибким тяговым элементом 3. На базовой машине 1 установлен направляющий ствол 4, в полости которого перемещается трамбовка 5. На свободном конце направляющего ствола 4 установлена насадка 6, закрепленная посредством клиновых замков 7, состоящая из присоединительного цилиндра 8, опорного кольцевого элемента 9, опорного цилиндра 10 и ребер жесткости 11.
Устройство работает следующим образом.
При помощи базовой машины 1, лебедки 2 и гибкого тягового элемента 3 по направляющему стволу 4 поднимают трамбовку 5. После сброса трамбовки 5 повторяют ее подъем с последующим сбросом в одну и ту же точку для вытрамбовывания. После частичного вытрамбовывания котлована (глубина вытрамбовывания зависит от типа и влажности грунта) в его горловину устанавливают насадку 6, ориентируя опорный цилиндр 10 в сторону забоя, а присоединительный цилиндр 8 в сторону направляющего ствола 4.
Посредством цилиндра 8 со свободным концом (ответной частью) направляющего ствола 4 производят закрепление насадки 6 к направляющему стволу 4 посредством клиновых замков 7. Базовую машину позиционируют над осью котлована и продолжают его вытрамбовывание до проектной отметки. После этого насадку демонтируют и приступают к формированию пяты и ствола фундамента.
Предлагаемое устройство для вытрамбовывания котлованов позволяет предотвращать образование конусности в горловине котлована, выпора грунта на дневной поверхности, улучшить уплотнение грунта не только в области забоя, но и в области горловины. Предотвращение образования конусности позволяет извлекать трамбовку без ее защемления, а также без повреждений силового оборудования. Устройство позволяет предотвратить случайное попадание грунта в каменную или бетонную смесь, загрязняя ее.
Совокупность новых элементов устройства позволяет предотвратить образование конусности в горловине котлована и образование разрыхленного выпора грунта на дневную поверхность и за счет этого обеспечить извлечение трамбовки без ее защемлений в горловине котлована, а также исключить попадание разрыхленного грунта в каменную и бетонную смеси при формировании пяты и ствола фундамента. Свободное извлечение трамбовки позволяет повысить производительность труда и снизить себестоимость работ за счет предотвращения разрывов гибких тяговых элементов и силового оборудования. Закрепление насадки на свободном конце направляющего ствола позволяет обеспечить соосную работу устройства и предотвратить смещение оси фундамента от проектного положения. При этом диаметр присоединительного цилиндра принят больше диаметра направляющего ствола для того, чтобы можно было его насадить на последний. Центральное отверстие в опорном кольцевом элементе выполнено с диаметром не меньше диаметра трамбовки, потому что в противном случае трамбовка в такое отверстие не пройдет и вытрамбовывание окажется невозможным. Диаметр центрального отверстия опорного кольцевого элемента принят не более диаметра направляющего ствола для обеспечения одинаковых условий движения трамбовки при осуществлении технологического процесса. Диаметр менее диаметра трамбовки для того, чтобы обеспечить ее перемещение при производстве работ, т.к. в противном случае она не пройдет сквозь цилиндр и процесс вытрамбовывания окажется невозможным. Диаметр опорного цилиндра принят не более диаметра направляющего ствола для обеспечения одинаковых условий движения трамбовки при вытрамбовывании котлована. Ребра жесткости, установленные на присоединительном цилиндре и опорном кольцевом элементе, предотвращают деформации насадки по продольной оси под воздействием падающей трамбовки.
Источники информации
1. Скормин Г.А. Устройство для уплотнения грунта. Патент РФ №2000386. Бюл. №33-36. 07.09.93.
2. Свинцов А.П., Квартенко К.В., Шкиленко А.С. Патент РФ №2278926. Бюл. №18. 27.06.06.
3. Стуров В.И., Бурмистров Ю.Г. и др. Устройство для вытрамбовывания котлованов / Патент РФ №2036270. Бюл. №15. 27.05.95.