Замковое соединение шпунтовых элементов с уплотнением
LOCK JOINT OF INTERLOCKING ELEMENTS WITH A SEAL

Изобретение относится к замковым соединениям с уплотняющими их элементами, используемым для возведения шпунтовых стенок в грунте, опережающих экранов при проведении горных выработок противофильтрационных устройств, металлических диафрагм земляных плотин и других сооружений.
Известна шпунтовая стенка с замком, снабженным уплотняющим элементом, представленная в п. 2368723 по кл. Е02В 3/06, E02D 5/08, з. 08.02.08, оп.27.09.2009 г.
Она характеризуется тем, что в ней каждый замок этой стенки включает боковые стенки и заднюю стенку, жестко прикрепленную к внутренним поверхностям боковых стенок замка с образованием полости, в которой размещен шпунтовый выступ смежной сваи, отличающаяся тем, что каждый замок снабжен простирающимся продольно относительно оси сваи металлическим уплотняющим элементом, установленным в упомянутой полости и жестко прикрепленным к задней стенке шпунтового замка с возможностью частичного перекрывания упомянутой полости и, по меньшей мере, частичного сокращения зазора между задней стенкой шпунтового замка и шпунтовым выступом смежной сваи.
2. Шпунтовая стенка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый продольный элемент выполнен из прутка круглого, прямоугольного или квадратного сечения.
Недостатком известной конструкции является выполнение уплотнителя металлическим уплотняющим элементом, который необходимо жестко закреплять на задней стенке замка и который лишь частично сокращает зазор между задней стенкой шпунтового замка и шпунтовым выступом смежной сваи, т.е. не обеспечивает надежной изоляции замка.
Также известен шпунтовой замок с уплотнителем, представленный в п. РФ №2254416 по кл. E02D 5/04, 5/14, з. 19.03.2001 г., оп.20.06.2005 г.
Известное изобретение относится к способу забивания в землю шпунтовых свай. Способ забивания в землю шпунтовой сваи, имеющей, по меньшей мере, один замок с внутренней полостью, в которую до забивания шпунтовой сваи в землю вставляют закрывающее устройство в виде трубы, предусматривает последующее извлечение трубы из внутренней полости замка и погружение в грунт следующей шпунтовой сваи с замком. Новым является то, что предварительно, до установки шпунтовой сваи в землю, трубу надувают и уплотняют открытую продольную щель внутренней полости замка, а для извлечения надувной трубы из внутренней полости замка шпунтовой сваи трубу спускают. Устройство для закрытия и уплотнения внутренней полости замка шпунтовой сваи имеет помещаемую во внутреннюю полость замка трубу. Новым является то, что труба выполнена надувной, а устройство содержит взаимодействующий с трубой уплотнитель с клиновидным поперечным сечением, который отжимается трубой в открытую продольную щель внутренней полости замка шпунтовой сваи при надувании трубы. Технический результат изобретения состоит в надежной защите внутренней полости замка шпунтовой сваи от попадания в нее грунта при помощи закрывающего устройства.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная необходимостью использования для установки уплотнителя надувной трубы.
Известно уплотнение из резиновых элементов в диафрагме земляной плотины, выполненной из металлических шпунтин, соединенных между собой посредством замковых соединений с уплотнениями, представленное в а.с. СССР №452645 М. кл. Е02В 3/16, з. 28.12.1971 г., оп. 05.12.1974.
Известное уплотнение замковых соединений выполнено в виде клиновых резиновых элементов, установленных с непосредственным примыканием к зазорам между соседними шпунтинами. Для удержания клинового элемента в вертикальном положении до засыпки грунта в тело плотины и создания напора элементы уплотнения приклеены к двум смежным шпунтинам со стороны верхнего бьефа.
При этом уплотнение также может быть выполнено из пасты на каучуковой основе.
Недостатком замкового соединения этой металлической диафрагмы является сложный профиль поперечного сечения его элементов, что определяет сложность изготовления. Кроме того, клиновые резиновые элементы должны прижиматься к зазору гидростатическим давлением воды, что не позволяет применить такое замковое соединение при возведении шпунтовых стенок в грунте.
Известен шпунтовой замок с уплотнением, представленный в.п. РФ №43014 по кл. E02D 5/00, з. 25.08.2004 г., оп. 27.12.2004 г. и выбранный в качестве прототипа.
Известная полезная модель относится к металлическим шпунтовым элементам, предназначенным для возведения шпунтовых стенок в грунте, противофильтрационных устройств, металлических диафрагм земляных плотин и других сооружений. Замковое соединение шпунтовых элементов, содержит наружный охватывающий и внутренний охватываемый трубчатые элементы, установленные коаксиально с диаметральным зазором и принадлежащие соответственно соседним шпунтовым элементам. Внутренний охватываемый трубчатый элемент выполнен полым с перфорированной стенкой, а в его одно из торцевых отверстий установлена заглушка. Диаметральный зазор между наружным и внутренним трубчатыми элементами заполнен вспененным гидроизоляционным материалом, в качестве гидроизоляционного материала может быть применен, например, пенополиуретан.
Более конкретно известное замковое соединение характеризуется следующей формулой:
1. Замковое соединение шпунтовых элементов, включающее наружный охватывающий и внутренний охватываемый трубчатые элементы, установленные коаксиально с диаметральным зазором и принадлежащие соответственно соседним шпунтовым элементам, отличающееся тем, что внутренний охватываемый трубчатый элемент выполнен полым с перфорированной стенкой, а в его одно из торцевых отверстий установлена заглушка, при этом диаметральный зазор между наружным и внутренним трубчатыми элементами заполнен вспененным гидроизоляционным материалом.
2. Замковое соединение шпунтовых элементов по п. 1, отличающееся тем, что в качестве гидроизоляционного материала применен пенополиуретан.
Недостатком известного замкового уплотнения является как сложность его конструкции (необходимость выполнения внутреннего охватываемого элемента с перфорированной стенкой и наличие заглушки в одном из его торцевых отверстий), так и сложность изготовления уплотнения, обусловленная необходимостью заполнения диаметрального зазора между наружным и внутренним трубчатыми элементами вспененным гидроизоляционным материалом. Кроме того, из патента видно, что создание такого уплотнения ограничено формой замковых элементов и пригодно далеко не для любого замка.
Задачей является повышение надежности замкового соединения при упрощении его конструкции и технологии выполнения и расширении возможностей использования для разного вида конструкций шпунтовых замков.
Поставленная задача решается тем, что в замковом соединении шпунтовых элементов с уплотнением, включающем наружный охватывающий и внутренний охватываемый элементы, принадлежащие соответственно соседним шпунтовым элементам и установленные на одной оси с зазором между ними, в котором размещен имеющий возможность расширения гидроизоляционный уплотнитель, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, в зазоре искусственно создан канал с учетом его как можно более полного заполнения уплотнителем, который выполнен в виде отрезка профиля из гидрофильного материала, обладающего способностью увеличения объема при соприкосновении его с водой.
При этом гидроизоляционный уплотнитель может быть плотно вставлен в этот канал между элементами замка, причем по краям шпунтовой сваи - в начале и в конце канала - он может быть закреплен посредством утапливания в искусственно созданные углубления.
При этом уплотнитель может быть плотно вставлен в зазоре между элементами замка или закреплен в нем с помощью клея.
Кроме того, гидроизоляционный уплотнитель может иметь круглое, овальное, квадратное или прямоугольное сечение, либо сечение сложной конфигурации.
Подготовка в зазоре между элементами замкового соединения канала под размещение в нем уплотнителя в совокупности с выполнением последнего в виде отрезка профиля из гидрофильного материала, обладающего способностью увеличения его в объеме при попадании влаги (например, при использовании шпунтов в гидротехнических сооружениях), который, разбухая и расширяясь, обеспечивает надежную герметизацию шпунтового замка и сохраняет свои свойства после многих циклов набухания/ сжатия при очень простой конструкции и технологии его осуществления.
Технический результат - обеспечение надежной герметизации зазора в шпунтовом замке при простых его конструкции и выполнении.
Заявляемое замковое соединение обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как подготовка в зазоре искусственно созданного канала с учетом его как можно более полного заполнения уплотнителем, и выполнение уплотнителя в виде отрезка профиля из гидрофильного материала, обладающего способностью увеличения его в объеме при контакте с водой, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Хотя из уровня техники и известно наличие гидрофильного материала и использование его для герметизации швов в гидротехнических сооружениях, однако такие существенные признаки как подготовка, а если сказать более точно, обеспечение наличия канала в замковом соединения для закладки в него профиля из гидрофильного материала, обладающего не только возможностью расширения его объема при намокании, но и таким «инъекционным» свойством как проникновение его в трещины и пустоты, обеспечивающие в совокупности достижение заданного результата, заявителю неизвестны и поэтому он считает, что заявляемое замковое соединение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Изобретение может найти широкой применение при возведении шпунтовых стенок в грунте, противофильтрационных устройств, металлических диафрагм земляных плотин и других сооружений и потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны на:
- фиг. 1 - вид сверху и в разрезе замкового соединения шпунтовых элементов;
- фиг. 2 и 3 - возможные виды таких замковых соединений.
Заявляемое замковое соединение включает в себя внутренний охватываемый и наружный охватывающий элементы 1 и 2, принадлежащие соответственно соседним шпунтовым элементам 3 и 4 и установленные на одной оси с зазором 5 между ними, в котором размещен имеющий возможность расширения гидроизоляционный уплотнитель 6, который выполнен в виде отрезка профиля из гидрофильного материала, обладающего способностью увеличиваться в объеме при контакте с водой. При этом в элементе 1 искусственно создан канал (паз) 7. В этот канал (паз) 7 закладывается набухающий от соприкосновения воды уплотнитель-профиль 6, заполняя пространство в замке, и не пропуская воду через замок. По краям замка уплотнитель 6 крепится в искусственно созданные углубления 8 для того, чтобы во время погружения шпунта он не вылетел из паза 7 под действием движения земли или элементов замка относительно друг друга. Уплотнитель 6 можно укладывать в канал 7 как на клей 9, так и без него.
При этом гидроизоляционный уплотнитель 6 может быть плотно вставлен в этот канал 7 между элементами замка 1 и 2, причем по краям шпунтовой сваи 3 - в начале и в конце канала 7 - он может быть закреплен посредством утапливания в искусственно созданные углубления 8. Уплотнитель может быть выполнен, например, из профиля набухающего Litokol Р-4.
Кроме того, уплотнитель 6 может быть плотно вставлен в зазор 5 между элементами 1 и 2 замка или закреплен в нем с помощью клея 9.
Кроме того, уплотнитель 6 может иметь круглое, овальное, квадратное или прямоугольно сечение, либо сечение сложной конфигурации.
В сравнении с прототипом заявляемое замковое соединение обеспечивает надежную изоляцию зазора в шпунтовом замке при простых его конструкции и выполнении и может использоваться в разных по конструкции замках.