УСТРОЙСТВО ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТА

Решение относится к строительству, прежде всего к основаниям и фундаментам, а именно к исследованию грунта основания на стройплощадке, преимущественно к исследованию грунта основания после возведения фундаментов.
Безусловно для эффективного строительства нужно исследовать грунт (см., например, Розоренов В.Ф. Определение строительных свойств грунтов, Киев, "Будивельник", 1966 и Бондарчук Г.К. и др. Полевые методы инженерно-геологических исследований М., Недра, 1967). Разнообразные грунты и их свойства приведены, в частности, в Справочнике по инженерной геологии. - М., Недра, 1968. Известны как Рекомендации по применению полевых методов исследования грунтов ЦТИСЗ Госстроя РСФСР, М., 1969., Инструкция по испытанию грунтов статическим зондированием РСН - 3370. Госстрой РСФСР и Методика обследования и проектирования оснований и фундаментов при капитальном ремонте, реконструкции и надстройке зданий М., Стройиздат, 1972., нашедшие отражение в книге Трофименкова Ю.Г., Воробкова А.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов, М., Стройиздат, 1974, так и работа Солодухина М. Инженерно-геологические изыскания для промышленного и гражданского строительства. М., 1975. В процессе эксплуатации нужно принимать во внимание Руководство по наблюдениям за деформацией оснований и фундаментов зданий и сооружений /НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР М.; Стройиздат, 1975, а также использовать Полевые многоцелевые лаборатории для исследования грунтов ПЛГ-1, 5Р и ПЛГ-5М, Проспект ВДНХ СССР, Калинин, 1975 и руководствоваться нормативом Грунты. Метод полевого испытания статическими нагрузками, ГОСТ 12374-77, изд. Стандартов.
Хотя устройство для определения сопротивления грунта по US 2130751 и грунтовой пенетрометр по US 3379052 сравнительно компактны, они сложны и малонадежны. Ручные устройства по US 2117985, SU 702105, US 4887459 и RU 2133314 проще, но функциональные их возможности резко ограничены, также как почвенного бура по SU 135415 и устройства для статического зондирования грунта по SU 236079. Удобен в эксплуатации инструмент по US 3732725, хотя и его возможности ограничены.
Приборы по AU 6671/78, ЕР 373695 и 489656, а также WO 92/10753 и 98/4915 позволяют определить на месте свойства грунтов.
Свойства устройств для определения прочности грунтов, в частности, устройств по FR 1587397, SU 502085, 939643 и 1675489 зависит от выполнения формы рабочего органа. Устройство для испытания грунта по JP 3051368 содержит опертую на основание каретку и зонд со спиральным наконечником.
Помимо этого важно как выполнение других органов, так и связи между ними. Повышена надежность и срок службы зажимного патрона двустороннего действия к устройству для статического зондирования по SU 631589 из-за его выполнения в виде зубчатых колес. В свою очередь зажим к устройству для статического зондирования грунта по SU 1791532 содержит кулачки с сухарями на эксцентриковых валах и гидроцилиндр. Устройство для определения сопротивления грунта вдавливанию наконечника по SU 817136 снабжено дополнительным индикатором давления и гидроцилиндром, полости которых соединены между собой.
Весьма сложны устройства для исследования грунтов по SU 1191522 и 1620529, а также для измерения деформаций грунта по SU 1237743 из-за снабжения их многочисленными элементами. В винтовом штампе для испытания рыхлого грунта по SU
176988 приспособления для вращения и подачи ствола электрически соединено с датчиком измерения давления грунта.
Капитальны устройства по IL 42798, SU 619568, US 4315429 и SU 1491957, но использование их ограничено. Выгодно от них отличается устройство для исследования грунта зондированием по SU 530931, не в пример устройству для измерения деформаций грунта по зонам в основании фундамента по SU 573710.
Известно устройство для статического испытания грунта по SU 655770, оснащенное рельсовым путем или механизмом пригрузки, что существенно его усложняет. В равной степени это относится как к устройству для испытания грунтов на сдвиг в полевых условиях по SU 601350, снабженному дополнительными сдвиговым приспособлением и домкратом, так и к установке для испытания грунтов статической нагрузкой по SU 998664, снабженной блоком хранения и автоматической выдачи грузов. Хотя устройство для статического испытания грунта по SU 631587 проще, тем не менее наличие шестерен привода и их расположение ухудшает его устойчивость. В равной степени это относится как к устройству для определения прочностных свойств грунтов в естественных условиях по SU 568702, так и к устройству для статического зондирования по SU 1071700. Для повышения эффективности зондирования установка по SU 476357 снабжена центральным поршнем и двумя спаренными подпружиненными поршнями, верхний из которых втулкой соединен с зубчатой рейкой.
Известно устройство для испытания грунтов на сдвиг в массиве по SU 1019054, которое снабжено домкратом, при этом шаг его винта равен шагу винтовой лопасти на штанге. Для определения в процессе одного испытания как сопротивления грунта погружению сваи, так и удельного сцепления и угла внутреннего трения грунта на штанге смонтированы поворотный механизм и крыльчатый наконечник в устройстве для исследования взаимодействия сваи с грунтом по SU 333424. Для отбора проб грунта с ненарушенной структуры в устройстве для отбора проб связного грунта по SU 510663 силовое приспособление выполнено с траверсой. Для проведения испытания грунта на разрыв в условиях естественного залегания устройство по SU 549709 снабжено зажимным приспособлением и штоком. Для статического зондирования грунтов в стесненных условиях устройство по SU 1174526 снабжено рычажным механизмом. Для повышения производительности и уменьшения энергоемкости устройство для задавливания и извлечения зонда переносной установки по SU 1500732 корпус ее гидроцилиндра снабжен штанговым захватом и рукояткой.
Испытательные устройства по US 2280592, а также JP 2895677 и 2755545 устанавливают на транспортном средстве, а устройство по US 3054285 оснащено колесным ходом. Установка статического зондирования по SU 563598 содержит транспортное средство, механизм вдавливания, тяговый механизм, зонд и измерительную аппаратуру, при этом штанга зонда выполнена с продольным разрезом, а трос тягового механизма соединен с ним через колонну штанг. Установки статического зондирования по SU 645059 и 1821528; RU 2186903 и 2212494, а также установка для бурения и исследования свойств грунтов статическим зондированием по SU 744105 включают базовую машину. Установка для бурения и исследования свойств грунтов по SU 1484894 включает закрепленные на базовой машине мачту, измерительные приборы и привод. Установка для статического испытания грунта по SU 1678968 содержит самоходную раму, инвентарную сваю с механизмом ее вдавливания и извлечения с приводом и анкерные винтовые сваи с механизмом завинчивания и вывинчивания. Размещенный на гусеничном ходу пенетрометр по JP 3056442 содержит зажим штанги, движение которой останавливают по сигналу датчика.
Автоматическую корректировку масштаба записи при исследовании грунта можно осуществить пенетрометром по SU 1157159. Автоматические устройства для пенетрационных испытаний известны из JP 2927704 и 3059700. Автоматический
пенетрометр портативного типа по JP 3066287 содержит опору со съемной стойкой, вдоль которой имеет возможность перемещения платформа с эталонным грузом. Автоматический пенетрометр портативного типа по JP 3015289 выполнен с вращаемой штангой, контролируемым датчиком, подающим сигнал для вычисления скорости погружения штанги. Автоматический пенетрометр портативного типа по JP 3015290 оснащен роликами для взаимодействия с направляющими на стойке. Установка для отбора проб грунта по UK 2314636 обеспечивает обсчет ударов и глубину погружения зонда, отражаемые на цифровом индикаторе и передаваемые на коммутатор.
Известен способ испытания грунта статической нагрузкой по SU 945276 и 1008352, предусматривающий угловое перемещение штанги относительно штампа. Способ определения прочностных характеристик грунта по SU 1528862 производят осевым перемещением винтолопастного наконечника, а устройство для его осуществления снабжено кольцевым пригрузом. В способе испытания грунта по JP 2878255 при достижении заданной глубины замеряют усилия подачи штанги и момент вращения.
Известна установка для испытания свайных фундаментов по SU 1059069, содержащая опорную плиту с направляющей, молот с обоймой и привод, при этом наголовник имеет возможность взаимодействия со всеми сваями фундамента. Устройство для деформационных характеристик грунтов основания на глубине по SU 1148924 содержит штамп, домкрат, упорную и измерительную системы и снабжено источником динамических воздействий и датчиками регистрации колебаний, а устройство для исследования свойств грунтов по SU 1081274 - крыльчаткой со штангами, верхняя из которых снабжена измерителем вертикальных перемещений.
Несмотря на многочисленные приведенные выше установки, нет такой, которая была бы проста и надежна в условиях ее использования в труднодоступных местах.
Известна установка зондирования грунта, содержащая раму, на которой размещены устройства подачи зонда и вращения якорей, источник давления и прибор (см., например, SU 964051).
В этой установке зажимные патроны размещены вдоль оси зонда, а якоря закреплены на пространственной раме, что существенно увеличивает вертикальный размер установки и заметно сокращает ее функциональные возможности из-за однозначного расположения якорей, несмотря на то, что один из патронов выполнен съемным. Малоудобно крепление установки лопатками. Из-за сложного выполнения гидроцилиндра, имеющего фланец, зубчатую рейку и направляющую, а также скобы с направляющими и ее крепления на штоке установка малонадежна. К тому же следует отметить, что установка усложнена наличием штанги, полого вала с многогранными отверстиями на торцах, цилиндрической и конических шестерен, реверсивного золотника с рычагами, переключаемого кулачками, разрывных муфт, а также зубчатых полумуфт со скошенными зубьями, что в свою очередь надежность ее не увеличивает. Не всегда удобно завинчивание якорей съемным устройством. Чрезвычайно мал срок эксплуатации установки из-за многократного сцепления и расцепления полумуфт, а также изменения вращения шестерен.
Задача - упрощение установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей.
Упрощение установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей обеспечено рациональным выполнением ее элементов и их взаимодействием.
Для этого установка зондирования грунта, содержащая раму, на которой размещены устройства подачи зонда и вращения якорей, источник давления и прибор, снабжена подрамниками якорей.
Снабжение подрамниками якорей установки зондирования грунта, содержащей раму, на которой размещены устройства подачи зонда и вращения якорей, источник давления и прибор, позволит упростить установку зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей, поскольку рационально выполнены такие ее элементы, как средства ее крепления, и их взаимодействие с рамой установки.
Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей способствует выполнение подрамников из стянутых тягой швеллеров, в верхних полках которых закреплены резьбовые штанги, между которыми размещена втулка и гильза для установки тарелки якоря.
Упрощению конструкции установки и повышению ее надежности способствует размещение на одном уровне подрамников якорей и пяты устройства подачи зонда..
Упрощению конструкции установки и повышению ее надежности и срока службы способствует размещение замка зонда в направляющих устройства подачи.
Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение замка зонда в виде пары гидрозажимов.
Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение корпуса гидрозажима с элементами крепления к штокам гидроцилиндров подачи зонда, полостями, сообщенными с нагнетательной полостью гидростанции, и окнами для установки губок.
Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей также способствует соединение гидростанции с источником электропитания, который соединен с прибором.
Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей также способствует выполнение установки с подпятниками и
Изображено на:
фиг.1 - схема установки;
фиг.2 - подрамник;
фиг.3 - установка спереди;
фиг.4 - замок;
Установка содержит раму 1 (фиг.1). На раме 1 размещены устройства 2 и 3 подачи зонда 4 и вращения якорей 5 соответственно. Установка содержит источник 6 давления и прибор 7.
Установка снабжена подрамниками 8 (фиг.2) якорей 5.
Снабжение подрамниками 8 якорей 5 установки зондирования грунта, содержащей раму 1, на которой размещены устройства 2 и 3 подачи зонда 4 и вращения якорей 5 соответственно, источник 6 давления и прибор 7, позволит упростить установку зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей, поскольку рационально выполнены такие ее элементы, как средства ее крепления, и их взаимодействие с рамой 1 установки.
Подрамники 8 выполнены из стянутых тягой 9 швеллеров 10. В верхних полках 11 швеллеров 10 закреплены резьбовые штанги 12. На штангах 12 навернуты гайки 13. Между штангами 12 размещена втулка 14 с гильзой 15. На гильзу 15 оперта тарелка 16 якоря 5. Это способствует упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей.
Нижние полки 17 подрамников 8 имеют возможность перемещения по верхним полкам 18 лонжеронов 19 рамы 1. К верхним полкам 18 прикреплены пяты 20. Тем самым подрамники 8 якорей 5 и пяты 20 устройства 2 подачи зонда 4 размещены на
одном уровне, а это способствует упрощению конструкции установки и повышению ее надежности.
Упрощению конструкции установки и повышению ее надежности и срока службы способствует размещение замка 21 (фиг.3) зонда 4 в направляющих 22 устройства 2 подачи.
Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение замка 21 зонда 4 в виде пары гидрозажимов 23.
Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение корпуса 24 (фиг.4) гидрозажима 23 с элементами 25 крепления к штокам 26 гидроцилиндров 27 подачи зонда 4. В корпусе 24 выполнены полости 28, сообщенными с нагнетательной полостью гидростанции 6. В корпусе 24 выполнены окна 29 для установки губок 30. Такое выполнение гидрозажима 23 способствует повышению надежности конструкции установки и ее срока службы.
Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей также способствует соединение гидростанции 6, являющейся источником давления, с источником 31 электропитания. Источник 31 соединен с прибором 7.
Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей также способствует выполнение установки с подпятниками и
Установка функционирует так
Работа
Установку располагают на горизонтальной поверхности.
Рама 1 установки с помощью шнекообразных якорей 5 закрепляется на грунте. Непосредственно вблизи рамы 1 располагают источник 6 давления - обычно гидростанцию, источник 31 электропитания (электростанция подвижной полевой мастерской) и регистрирующую аппаратуру 7.
Рама 1 состоит из лонжеронов 19, выполненных в виде швеллеров, на верхних полках которых расположены подрамники 8. Подрамники состоят из пары швеллеров 10, стянутых между собой тягами 9, противодействующими их взаимному перемещению во время работы. Швеллеры 10 своими нижними полками 17 установлены на верхних полках 18 лонжеронов 19 рамы 1.
В верхние полки 11 швеллеров 10 ввернуты резьбовые штанги 12, на которые навернуты гайки 13, с помощью которых достигается горизонтальное положение втулки 14, служащей опорой для гильзы 15 и тарелки 16, опирающейся на гильзу 15. Верхняя торцовая поверхность втулки 14 и нижняя торцовая поверхность гильзы 15 выполнены сферическими, причем центр сферы расположен на поверхности грунта.
В целях оптимального расположения установки в зависимости от механических свойств грунта может быть выполнен типоразмерный ряд втулок 14 и гильз 15, различающихся величиной радиуса сферы и длины гильзы.
При вращении якорей 5 и заглублении их в грунт рама 1 через подрамник 8, резьбовые штанги 12, гайки 13, втулки 14, гильзы 15, тарелки 16 жестко прижимается к грунту.
Рабочее давление подается к цилиндрам гидрозажимов 23, с помощью которых губки 30, расположенные в корпусе 24 замка 21, зажимают рабочий инструмент. Губки 30 вводятся в корпус 24 через окна 29, создающие достаточно малый зазор между упомянутыми губками 30 и поверхностями корпуса 24, что исключает осевое перемещение губок 30 при работе.
Рабочее давление от гидростанции 6 подается в гидроцилиндры 27, и через промежуточные элементы 25 усилие от штоков 26 гидроцилиндров 27 передается на корпус 24 замка 21. Корпус 24 имеет на боковых поверхностях пазы, фиксирующие его на вертикальных направляющих 22 установки. Направляющие 22 посредством пят 20 закреплены на лонжеронах 19 рамы 1.
Таким образом, при, вертикальных перемещениях замка 21 вверх при вдавливании рабочего инструмента вниз и при вытаскивании инструмента рабочее усилие, изменяющее свое направление, через пяту 20 воспринимается подрамником 8, закрепленным на упомянутой раме 1.