Кессон для обсадной трубы скважины водоснабжения

Полезная модель относится к кессонам (МПК E02D 23/00) и может быть использована для обеспечения герметичности внутренней полости кессона с обсадной трубой скважины водоснабжения, проходящей через эту полость, и ее защиты при воздействии на кессон внешних нагрузок сжатия от давления грунтов и грунтовых вод.
Известна "Пластиковая емкость, подвергаемая воздействию внешнего давления", патент РФ на полезную модель RU №173587 U1, приоритет от 03 февраля 2017 г., МПК B65D 88/76 (2006.01) и B65D 1/16 (2006.01), которая "может быть использована в подземных сооружениях, например кессонах для скважин"; вышеупомянутый патент является прототипом заявляемой полезной модели. Прототип содержит пластиковый корпус и размещенные с внутренней стороны корпуса по его периметру замкнутые усиливающие элементы, которые включают металлическую сердцевину и наружный пластиковый слой, который приварен к стенке корпуса, металлическая сердцевина усиливающих элементов может быть выполнена трубчатой.
Недостатком прототипа является невозможность использования пластиковой емкости в виде кессона для скважины без существенной модернизации ее конструкции и невозможность решения задачи по повышению надежности конструкции пластиковой емкости в виде кессона при сохранении его материалоемкости и качественного обеспечения заявленного в прототипе технического результата, заключающегося в повышении герметичности этой емкости. Это обусловлено, в частности тем, что используемые замкнутые усиливающие элементы в виде колец, установленные внутрь корпуса без необходимого натяга при воздействии внешних нагрузок сжатия от давления грунтов и грунтовых вод, будут работать, в значительной мере, на изгиб, не обеспечивая необходимую жесткость, прочность и надежность конструкции емкости кессона. Кроме того, отсутствие вертикальных ребер жесткости снаружи корпуса, как в нижней, так и в верхней его части, приводит к дополнительным деформациям и напряжениям, возникающих при воздействии внешних нагрузок сжатия от давления грунтов и фунтовых вод.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в обеспечении герметичности, надежности и долговечности кессона для обсадной трубы скважины водоснабжения.
Для достижения технического результата, заявляемого в полезной модели, задача решается тем, что пластиковый корпус кессона содержит коническую обечайку с углом уклона между образующей и осью конуса (который всегда должен быть меньше угла трения самоторможения поверхностей сопряженных материалов), дно кессона с отверстиями под фунтовые зацепы и центрирующий бурт, верхний фланец с эксцентриковым отверстием на который устанавливается патрубок горловины соосно с эксцентриковым отверстием. Коническая обечайка установлена с натягом и соединена герметично своим меньшим внутренним диаметром с центрирующим буртом дна кессона, и своим большим внутренним диаметром с верхним фланцем. По меньшей мере, два кольцевых замкнутых армированных ребра жесткости, содержащие трубчатую металлическую сердцевину, армированную внутри стеклопластиковым композитным материалом и наружный пластиковый слой, установленные соосно внутри конической обечайки с натягом и соединенные с ней, например, с помощью сварки.
Полезная модель поясняется фигурами 1, 2 и 3.
На фигуре 1 показан разрез по оси симметрии конической обечайки пластикового корпуса кессона. Герметичный пластиковый корпус кессона содержит коническую обечайку 1, дно кессона 2 с отверстиями под грунтовые зацепы и центрирующий бурт, верхний фланец 3 с эксцентриковым отверстием, кольцевые замкнутые армированные ребра жесткости, содержащие трубчатую металлическую сердцевину 4, армированную внутри стеклопластиковым композитным материалом 5 и наружный пластиковый слой 6, муфту 7, патрубок горловины 8, промежуточную крышку с утеплителем 9, защитную крышку 10, монтажные петли 11, вертикальные наружные ребра жесткости 12. На фигуре 2 показана коническая обечайка 1, которая установлена с натягом и соединена герметично своим меньшим внутренним диаметром с центрирующим буртом дна кессона 2; вертикальные наружные ребра жесткости 12 соединяют наружную поверхность конической обечайки 1 с дном кессона 2. На фигуре 3 показано кольцевое замкнутое армированное ребро жесткости, содержащее трубчатую металлическую сердцевину 4, армированную внутри стеклопластиковым композитным материалом 5 и наружный пластиковый слой 6, установленные соосно внутри конической обечайки 1 с натягом и соединенные с ней, например, с помощью сварки.
Кольцевые замкнутые армированные ребра жесткости, установленные с натягом внутри конической обечайки работают, в значительной мере, на сжатие всей площадью своего сечения, что повышает их несущую способность, и жесткость сопряжения с конической обечайкой, это позволяет при одной и той же материалоемкости кессона выдерживать большие внешние нагрузки сжатия от давления грунтов и грунтовых вод.
Вышеназванные признаки и их взаимосвязи совместно влияют на возможность получения технического результата заявляемой полезной модели, обеспечивая в конической обечайке пластикового корпуса кессона предварительные деформации и напряжения растяжения (напряженно-деформируемое состояние обратного знака), которые частично компенсируют воздействия внешних нагрузок сжатия от давления грунтов и грунтовых вод при эксплуатации кессона, что повышает его прочность, надежность и долговечность при сохранении материалоемкости.
Установку кессона выполняют следующим образом. Вокруг обсадной трубы скважины водоснабжения выкапывается котлован необходимой глубины и диаметра под конкретные размеры кессона. Дно котлована засыпается песком и проводится его уплотнение. Кессон необходимо зачалить, поднимать и опускать в котлован за монтажные петли 11 таким образом, чтобы обсадная труба прошла насквозь через отверстие корпуса муфты 7. Кессон монтируется вертикально, строго по уровню, с обеспечением соосности отверстия в корпусе муфты 7 с осью обсадной трубой скважины водоснабжения. При высоком уровне грунтовых вод дно кессона 2 дополнительно закрепляется через отверстия грунтовыми зацепами. Сборка муфты 7 выполняется в соответствии с ее инструкцией по установке. Работы по обустройству скважины водоснабжения проводятся с погружением насоса в нее и установкой оголовка на конце обсадной трубы. Магистральные трубы водоснабжения и электрический кабель присоединяют к оголовку скважины в соответствии с инструкцией по монтажу. После проверки герметичности и работоспособности насоса, а также вспомогательного оборудования, выполняются работы по засыпке песчано-цементной смесью вокруг кессона.