СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА В ЗОНЕ, КОТОРУЮ НЕОБХОДИМО УКРЕПИТЬ
METHOD AND DEVICE TO STRENGTHEN SOIL IN AREA THAT REQUIRES STRENGTHENING

Настоящее изобретение относится к способу укрепления грунта в зоне, которую необходимо укрепить, в котором уплотняющийся агент подается из загрузочной емкости в грунт средством для смешивания, расположенным на устройстве для подачи уплотняющегося агента, устройство для подачи уплотняющегося агента расположено в соединении с передаточным средством, и средство для смешивания уплотняющегося агента, расположенное на устройстве для подачи уплотняющегося агента, перемещают передаточным средством по выбору в любую точку в зоне, которую необходимо укрепить, в вертикальном направлении, горизонтальном направлении и/или в перпендикулярном или, по существу, перпендикулярном направлении к плоскости, проходящей через упомянутые вертикальное направление и горизонтальное направление.
Настоящее изобретение дополнительно относится к устройству для укрепления грунта в зоне, которую необходимо укрепить, причем устройство содержит устройство для подачи уплотняющегося агента, на котором расположено средство для смешивания уплотняющегося агента, и загрузочную емкость, из которой может подаваться уплотняющийся агент в грунт средством для смешивания, передаточное средство, расположенное в соединении с устройством для подачи уплотняющегося агента, при помощи которого средство для смешивания уплотняющегося агента, установленное на устройстве для подачи уплотняющегося агента, может по выбору перемещаться в любую точку в зоне, которую необходимо укрепить, в вертикальном направлении, горизонтальном направлении и/или в перпендикулярном или, по существу, перпендикулярном направлении к плоскости, проходящей через упомянутые вертикальное направление и горизонтальное направление.
Ранее известны устройства для укрепления грунта, которые содержат стреловидное устройство для подачи уплотняющегося агента. На его одном конце расположено средство для смешивания уплотняющегося агента, известное по существу. Другой конец стрелы обычно соединен с достаточно легко перемещаемой стрелой, которая перемещает ковш или ему подобное тяжелого транспортного средства, такого как трактор или экскаватор. Достаточно легко доставить экскаватор, и, следовательно, устройство для подачи уплотняющегося агента в зону, которую необходимо укрепить, или рядом с грунтом, который необходимо обработать иначе. Устройство этого типа раскрыто в публикации патента US 4,652,180.
В настоящем контексте укрепление грунта относится, в частности, к нижеследующим процессам, осуществляемым относительно грунта: подготовка опорных плит или оснований дорог путем смешивания добавок, таких как цемент и реагенты, необходимых для отверждения и стабилизации смешенной массы, в грунте, стабилизация, где добавки вмешиваются в зараженный грунт для упрочнения грунта и блокирования радиоактивных частиц в грунте, стабилизированным таким образом.
Недостаток данного типа устройства заключается в том, что зона досягаемости средства для смешивания, соединенного с экскаватором или ему подобным, ограничена и в значительной степени определена досягаемостью экскаватора. Поэтому, например, стабилизация или другие работы с грунтом могут осуществляться на опорном основании, расположенном рядом с зоной, которую укрепляют, и это основание несет на себе вес экскаватора. Таким образом, стабилизация обширных зон одновременно невозможно, что означает, что могут оставаться точки разрыва в грунте, который необходимо стабилизировать, которые могут уменьшить долговечность стабилизации. Точки разрыва обычно появляются в зоне стабилизации между двумя соседними точками, стабилизированными в разное время, в результате чего особенно точки разрыва на вертикальном уровне могут быть образованы между ними.
Другим недостатком ранее известного устройства является то, что укрепление грунта, такое как стабилизация, может остаться незаконченным. Другими словами, часть зоны может остаться нестабилизированной, так как когда средство для смешивания управляется при помощи экскаватора, часть зоны может остаться необработанной оператором. С этой целью устройство для подачи уплотняющегося агента (например, устройство стабилизации) в настоящее время оснащено средством позиционирования, таким как устройство GPS, которое определяет данные о положении, на основании которых оператор устройства для подачи уплотняющегося агента будет проходить через зону стабилизации с использованием ручного управления. Это требует большого опыта и разносторонних знаний оператора для обеспечения того, чтобы укрепление было полностью эффективным.
Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, при помощи которых вышеупомянутые недостатки могут быть устранены или, по существу, уменьшены.
Для достижения вышеупомянутых задач настоящего изобретения способ в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что опорный мост, включенный в передаточное средство, расположен для прохождения через зону, которую необходимо укрепить, и в соединении с опорным мостом расположены первые передаточные элементы для перемещения средства для смешивания уплотняющегося агента в вертикальном направлении и/или горизонтальном направлении, и в передаточном средстве расположены вторые передаточные элементы, и опорный мост и средство для подачи уплотняющегося агента со средством для смешивания перемещаются вторыми передаточными элементами в перпендикулярном или, по существу, вертикальном направлении к плоскости, проходящей через упомянутые вертикальное направление и горизонтальное направление, обеспечивая оба конца опорного моста вторыми передаточными средствами для поддержания опорного моста на материале опоры и/или грунте основания, в результате чего расстояние между вторыми передаточными средствами регулируется для соответствия ширине зоны, которую необходимо укрепить, в продольном направлении опорного моста.
Кроме того, для достижения вышеупомянутых задач настоящего изобретения устройство для применения способа в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что передаточное средство содержит опорный мост, который расположен для прохождения через зону, которую необходимо укрепить, а также первые передаточные элементы, расположенные в соединении с опорным мостом для перемещения средства для смешивания уплотняющегося агента в вертикальном направлении и/или горизонтальном направлении, и вторые передаточные элементы, расположенные в соединении с опорным мостом для перемещения опорного моста, а также устройства для смешивания уплотняющегося агента и средства для смешивания в перпендикулярном или, по существу, перпендикулярном направлении к плоскости, проходящей через упомянутые вертикальное направление и горизонтальное направление, и оба конца опорного моста оснащены вторыми передаточными средствами для поддержания опорного моста на материале опоры и/или грунте основания, в результате чего расстояние между вторыми передаточными средствами регулируется для соответствия ширине зоны, которую необходимо укрепить, в продольном направлении опорного моста.
При помощи способа и устройства в соответствии с настоящим изобретением достигнуто преимущество относительно известного уровня техники в том, что средство для смешивания может быть доставлено простым способом в каждую точку зоны, которую необходимо укрепить. Осуществление способа и устройства не требует какого-либо конкретного опыта или дополнительных навыков пользователя, поскольку управление происходит полностью в пределах основной системы координат, в этом случае координаты положения средства для смешивания уплотняющегося агента всегда известны. Следовательно, также точно известно, какая точка в зоне, которую необходимо укрепить, уже была укреплена, и которая еще не была укреплена. Кроме того, передаточное средство, включенное в способ и устройство, в соответствии с настоящим изобретением, делает возможным так называемое послойное укрепление, где вся зона, которую необходимо укрепить, может быть стабилизирована в вертикальном направлении по одному слою за один раз. Таким образом, вертикальные точки разрыва исключены.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение описано более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 показывает передаточное средство в соответствии с настоящим изобретением для перемещения устройства стабилизации в зоне, которую необходимо стабилизировать, и
фиг.2 показывает альтернативное устройство, использующее способ в соответствии с настоящим изобретением, которое отличается от фиг.1 только тем, что опорный мост 2 не поддерживается на основании одним концом.
Фиг.1, таким образом, показывает устройство для применения способа. В данном варианте осуществления устройство содержит устройство стабилизации, расположенное в соединении с зоной 10 стабилизации (зона, которую необходимо укрепить), которое обозначено ссылочной позицией 4, и передаточное средство устройства 4 стабилизации, обозначенное ссылочной позицией 1.
Зона стабилизации обозначена ссылочной позицией 10. В данном документе зона 10 стабилизации определена плотным грунтом 11 и 12 и спереди зоны плотным грунтом, который не показан в данном документе, и задней стенкой, которая также может быть плотным грунтом. Зоны, которые необходимо стабилизировать, также могут быть расположены рядом друг с другом, такие как 10, 10b, и они могут быть отделены друг от друга или естественным путем за счет более твердого или плотного грунта или искусственным путем за счет материала 11 опоры, привезенного на площадку или полученного на ней, например, за счет отлитых на месте бетонных плит или бетонных плит, доставленных на площадку.
Стабилизирующий агент (уплотняющийся агент) предпочтительно подается из загрузочной емкости 9b, привезенной в окрестность передаточного средства 1, через трубу 8 устройства подачи в средство 7 для смешивания стабилизирующего агента.
Передаточное средство, изображенное на фиг.1, описано более подробно ниже.
Передаточное средство предпочтительно содержит опорный мост 2, проходящий через зону 10 стабилизации, первые передаточные элементы 3, выполненные с возможностью перемещения в соединении с опорным мостом, и вторые передаточные элементы 5, при помощи которых опорный мост 2 может в свою очередь перемещаться. Опорный мост 2 предпочтительно поддерживается при помощи вторых передаточных элементов 5 на грунте 12 основания и в способе, описанном выше, на материале 11 опоры, образованном между двумя зонами 10 и 10a стабилизации.
Вторые передаточные элементы 5 расположены в нижней части опорного моста 2, и в данном документе они расположены на обоих концевых участках опорного моста 2, в данном случае один на каждом конце. Кроме того, опорный мост 2 предпочтительно состоит из модулей 2a, которые могут соединяться в продольном направлении в виде продолжений друг друга. Таким образом, длина опорного моста 2 и расстояние A между вторыми передаточными элементами 5 может регулироваться для соответствия продольной ширине зоны 10 стабилизации и опорного моста 2. Модули 2a также легко можно перемещать на площадку для сборки.
Следует упомянуть, что вторые передаточные элементы 5 предпочтительно выполнены с возможностью перемещения относительно опорного моста 2, например, при помощи направляющих (не показаны), расположенных в нижней части опорного моста 2. В этом случае может использоваться устройство на фиг.2, в котором опорный мост 2 опирается на одном конце при помощи двух передаточных элементов 5 на грунте 11 основания, в результате чего другой конец опорного моста 2, который содержит средство 4 стабилизации и передаточное средство 3, расположен свободно над зоной 10 стабилизации. Поддерживаемый конец опорного моста 2 может быть оснащен противовесом (не показан), таким, как известно из крановых стрел, или он может поддерживаться на направляющей, закрепленной на земле.
Опорный мост 2 обычно может быть выполнен с длиной около 20-40 м, но в зависимости от конструкции и использования опорного моста 2 длина может отличаться от данной длины и составлять, например, 15 м или 50-60 м. Вторыми передаточными элементами 5 предпочтительно являются передаточные тележки, которые перемещаются на колесах, роликах и/или по направляющим.
В соединении с опорным мостом 2 первые передаточные элементы 3 расположены для перемещения устройства 4 стабилизации, и, таким образом, также средства 7 для смешивания стабилизирующего агента в вертикальном направлении и/или горизонтальном направлении (горизонтальное направление относится в данном документе к направлению плоскости, определенной продольным направлением опорного моста, которое может практически слегка отклоняться от горизонтального направления).
Вторые передаточные элементы содержат передаточную тележку 5. Передаточная тележка 5 выполнена с возможностью перемещения вдоль опорного моста 2 через зону 10 стабилизации (это направление перемещения обозначено двунаправленной стрелкой x на чертеже). Кроме того, эта передаточная тележка 5 предпочтительно выполнена с возможностью перемещения на колесах, роликах и/или по направляющим 6.
Устройство 4 стабилизации расположено в соединении с передаточной тележкой 5, относящейся ко вторым передаточным элементам. Устройство 4 стабилизации содержит удлиненный корпус 4a, который выполнен с возможностью перемещения в контакте с первой передаточной тележкой 3 в вертикальном направлении, например, по направляющим. Это направление обозначено на чертеже двунаправленной стрелкой y. Таким образом, средство 7 для смешивания стабилизирующего агента выполнено с возможностью перемещения при помощи первых передаточных элементов 3 в вышеупомянутых направлениях x и y (горизонтально и вертикально) и при помощи вторых передаточных элементов 5 в перпендикулярном или, по существу, перпендикулярном направлении к плоскости, проходящей через упомянутые направления x и y (которое происходит в перпендикулярном или, по существу, перпендикулярном направлении z к плоскости бумаги). Средство 7 для смешивания может перемещаться отдельно или одновременно в каждом из вышеупомянутых направлений. Однако предпочтительно, чтобы горизонтальное направление перемещения было таким же, что и направление перемещения опорного моста 2, в результате чего горизонтальное направление перемещения может выбираться, чтобы оставаться, по существу, одним и тем же в разных положениях опорного моста 2. Длина B корпуса 4a устройства 4 стабилизации была выбрана таким образом, что средство 7 для смешивания на нижнем конце корпуса 4a может использоваться на заданной глубине относительно поверхности земли. Длина B корпуса обычно составляет 2-12 метров, которая также, по существу, соответствует зоне досягаемости, направленной вниз, средства для смешивания на глубине относительно уровня поверхности земли.
Стабилизирующий агент подается из загрузочной емкости 9b, расположенной на подающей каретке 9, которая предпочтительно расположена на верхней части подвижной тележки, такой как рама катка или прицеп грузового автомобиля 9a или им подобное. Подача происходит известным, по существу, способом с помощью сжатого воздуха, который создается компрессором на подающей каретке 9. Труба 8 устройства подачи предпочтительно расположена через часть ее продольной длины в соединении с передаточным средством 1, в этом случае в соединении с опорным мостом 2, включенным в передаточное средство 1.
Одним преимуществом способа и устройства настоящего изобретения является то, что средство для смешивания свободно для обработки материала, выгружаемого передаточным средством 1 в любой точке в зоне 10 стабилизации, и обрабатываемая область не зависит от продвижения обработки, такой как стабилизация, от края зоны 10, как это имело место раньше. Этот признак изобретения может применяться, например, посредством стабилизации зоны 10 при помощи так называемого послойного способа, в котором стабилизация зоны стабилизации может осуществляться слоями, один слой за один раз, в результате чего не образуются вертикальные точки разрыва. На чертежах эти слои обозначены относительными отметками a, b, c и d.
С помощью настоящего изобретения также достигнута надежная стабилизация вертикальной опоры. При стабилизации вертикальной опоры зона, которую необходимо укрепить, является группой зон, которые необходимо укрепить, имеющих заданные местоположения, причем каждая из них требует только вертикального перемещения, но между которыми требуются перемещения с точными размерами в горизонтальной системе координат. При необходимости средства для смешивания могут быть модифицированы для обеспечения стабилизации вертикальной опоры.
Система может быть автоматизирована, чтобы обеспечить автоматическую работу оборудования. Например, зеркала устанавливаются на обоих концах моста 2, и управление осуществляется известным программируемым логическим контроллером, который получает данные для управления с помощью выбора диапазона и лазера посредством использования упомянутых зеркал.
Настоящее изобретение не ограничивается только описанными вариантами осуществления и может применяться во многих отношениях в объеме охраны, определенном в прилагаемой формуле изобретения. Хотя в примерах способ и устройство были использованы для стабилизации грунта, настоящее изобретение не ограничивается этим и относится, в основном, к укреплению зоны, которую необходимо укрепить.