Способ уменьшения сил трения между грунтом и перемещаемым в нем сооружением

Способ уменьшения сил трения между грунтом и перемещаемым в нем сооружением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С р (=-- М 66941

Ф t ) l, У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Клак В4е, 3

Gc, 1 o

Зарегистрировано в Бюро изобретений- Хое@д щц.. ЯД

I 1! :

Н. В. Озеров

СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ МЕЖДУ ГРУНТОМ

И ПЕРЕМЕЩАЕМЫМ В НЕМ СООРУЖЕНИЕМ

Заявлено 27 августа 1945 года в Наркомстрой за ¹ 2660 (339940) Опубликовано 3! августа 1946 года

Сущность способа производства работ при опускании кессонов и опускных колодцеЮ заключается в том, что фундамент или его оболочка, наращиваемые сверху, опускаются путем подкапывания и удаления находящегося под ними грунт а. Опуокани е фу1ндамента возможно лишь при условии, что вес опускаемого фундамента за вычетом взвешивающего давления воды будет больше силы трения, возникающей между наружной боковой поверхностью фундамента и грунтом.

Это требование легче удовлетво. рить при кессонном способе производства работ и значительно труднее при опускании открытых колодцев. Объясняется это большей степенью массивности кессонного фундамента, имеющимися санитарными ограничениями в части предельной глубины опускания кессонов и, главным образом, возможностью кратковременного понижения,давления в рабочей камере (форсированные посадки). Однако, 44 при кессонном способе нередки случаи, когда указанное выше требование удовлетворено быть не может при большой глубине опускания в сочетании с большой велич иной отношения периметра кессона к его площади, Опускные колодцы имеют по сравнению с кессонными сплошными фундаментами значительно меньший вес. При заданных проектом высоте и наружных размерах колодца в плане увеличение его веса может быть достигнуто лишь за счет утолщения стен (если не прибегать к искусственной балластировке. весьма трудно осуществимой).,Толщина стен ограничивается, с одной стороны, требованием максимального приближения землечерпательных снарядов к ножу, а, с другой стороны, необходимостью придания шахтным отверстиям размеров, обеспечивающих возможность беспрепятственного ввода н извлечения снарядов. При применяемом, как правило, опускании колодцев без водоотлива и нежелательности даже кратковременного понижения уровня воды в шахтах (во избежание наплыва грунта) величина взвешивающего давления воды, по существу уменьшающего вес сооружения, не поддается регулированию в процессе опускания.

Вследствие возникающих опасений затирания колодцев окружающим грунтом ранее достижения

М 6694i или проектной отметки, на практике весьма часто прихцдится отказываться от примененйя этого сравнительно простого способа фундирования и прибегать к другим способам хотя и более сложным, но в большей степени обеспечивающим успешное выполнение работ.

Еще большие трудности возникают в горном деле при проходке стволов шахт с применением опускаемой крепи.

Толщину стенок такой крепи по экономическим соображениям приходится назначать столь малой, что собственный вес крепи, даже при проходке с водоотливом, оказывается недостаточным для преодоления сил тре ния ск|р|ужающего грунта; поэтому при большой глубине шахты иногда. прибегают либо к задавливанию крепи, либо к ее наращиванию снизу.

В настоящее время известны два основных способа уменьшения сил трения по наружной поверхности опускаемых в грунт сооружений (кессонов, опускных колодцев и опускных крепе и шахт). Первый способ заключается в уменьшении коэфициента трения путем возможно большего заглаживания трущейся поверхности (применение специальных обшивок), При втором способе производят размыв грунта, окружающего сооружение, закладывая подмывные трубки, по которым подается напорная вода, в стены сооружения или свободно опуская их вплотную к сооружению. Оба эти способа могут быгь признаны разрешающими поставленную задачу лишь при сравнительно неглубоких опусканиях.

Предлагаемый способ, описываемый ниже, может быть применен при любой глубине опускания.

Особен но эффективным о н может оказаться при опускании сооружения малого веса (колодцев и крепей с тонкими стенками) на большую глубину.

В основу предложенного способа положено известное свойство глинистого раствора закреплять и предохранять от обрушения стенки буровых скважин, наполненных этим раствором, Отличительной особенностью предложенного способа является то, что полость между грунтом и перемещаемым в нем сооружением заполняют коллоидальным, например, глинистым раствором.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают разрез колодца в двух стадиях опускания по предложенному способу и фиг. 3 — разрез по А—

В на фиг. 2.

Нижнее звено крепи 2 (фиг. 1) сооружается в котловане, огражденном форшахтой 1. Несколько выше низа крепи на ее наружной поверхности имеется горизонтальный уступ 4. Выше этого уступа поверхность может иметь любое очертание — цилиндрическое, кони-, ческое или телескопическое. В стены крепи, при ее изготовлении, закладываются трубы 8, имеющие на нижних концах отводы, выходящие наружу непосредственно над уступом 4. После изготовления крепи приступают, как обычно, к разработке грунта на огражденной площади, не выходя при этом за пределы ножа. Крепь под действием собственно веса начинает садиться, плотно прилегая своей наружной поверхностью к окружающему грунту (на участке ниже уступа 4).

При подходе уступа 4 к низу форшахты или несколько ранее этого момента приступают к нагнетанию по трубам 8 глинистого раствора (при помощи грязевого насоса), заполняя им кольцевое пространство между форшахтой и крепыш.

При продолжении опускания и одновременном нагнетании раствора (уровень которого должен постоянно поддерживаться несколько ниже верха форшахты), выходящие из-под уступа 4 участки грунта будут немедленно вступать в контакт с раствором и удерживаться им от обрушения. Для этого необходимо, чтобы раствор обладал достаточно большим удельным весом и не слишком большой вязкостью. При соблюдении этого условия давление раствора на боковую поверхность выемки будет № 66943 превосходиТь действующее на дан= ном уровне боковое давление грунта.

Последующая стадия производства работ показана на фиг. 2.

Для направления колодца или крепи в процессе опускания могут быть предусмотрены выступы 5 (фиг. 3), внешние грани которых должны совпадать с продолжением поверхности крепи на участке от ножа до уступа 4.

Работы могут производиться как с водоотливом, так и без водоотлива. При этом грунт должен разрабатываться без выхода за пределы ножа в целях создания надлежащего уплотнения между низом крепи и окружающим грунтом и предотвращения тем самым возможности прорыва глинистого раствора в огражденное крепыо пространство. Возвышение уступа 4 над ножом должно устанавливаться, исходя именно из этих соображений (в зависимости от высоты столба раствора).

При недостаточно высоком качестве глинистого раствора (малой коллоидаль ности) может оказаться необходимым прибегнуть к его циркуляции, нагнетая раствор по трубам 8 и одновременно засасывая его из кольцевого пространства между форш ахтой и опускаемой крепыш.

При малых глубинах опускания и применении растворов высокого качества возможна непосредственная подача раствора из глиномешалки в форшахту, без установки труб 8 и без применения грязевого насоса.

Назначение форшахты при предлагаемом способе сводится к предохранению поверхностного грунта от обвалов и повышению давления глинистого раствора на верхний слой грунта, вступающий в непосредственный контакт с раствором.

Конструкция форшахты допускает широкое варьирование. В отдельных случаях не исключается возможность замены форшахты котлованом с укрепленными откосами.

У растворов, изготовленных только на глине (без добавления утяжелителей), удельный вес может быть доведен, приблизительно, до 1,3 — 1,4. Путем добавления утяжелителя,(например, барита) возможно повышение удельного веса до 1,6 — 1,8. Сопротивление же глинистого раствора сдвигу весьма мало — порядка нескольких килограммов на квадратный метр, т. е. по сравнению с наблюдающимися силами трения при опускании колодцев и т. п. — ничтожно.

Изменяя суммарную ширину выступов и возвышение верха крепи над верхом форшахты (в различных стадиях производства работ) возможно осуществить опускание крепи на любую заданную глубину.

Для этого необходимо лишь, чтобы сумма собственного веса крепи и веса глинистого раствора превосхсдила сумму сил трения по направляющим выступам и IcOIIIpDItèâëeíèé сдвигу глинистого раствора на величину, достаточную для преодоления трения по нижнему поясу крепи. Удовлетворить этому требованию возможно даже при применении тонкостенных, весьма легких конструкций.

При благоприятных грунтовых условиях и применении утяжеленных растворов предлагаемый способ может быть также использован при опускании косых кессонов или колодцев.

Наконец, он может быть применен также и в тех случаях, когда сооружение перемещается в грунте не под действием собственного веса, а принудительно (задавливается). Если предусмотреть уплотнение между телом сооружения и направляющим устройством в месте входа сооружения в грунт и производить нагнетание раствора под необходимым давлением — окажется возможным применить предлагаемый способ также и при наклонном или горизонтальном направлении задавливания, например, при прокладке подземных трубопроводов.

Предмет изобретения

1. Способ уменьшения силы трения между грунтом и перемещаеМ 6694i

Фиг. 1

Фиг. 2

Фиг. 3

Типография Госпланиэдата им. Воровского, г. Калуга

Мым в нем сборуженйем, например, опускны м колодцем, шахтной крепыш, и т. п., отличающийся тем, что полость между, грунтом и наружной поверхностью сооружения заполняют коллоидальным, например, глинистым раствором.

2. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что коллоидальный раствор нагнетают по мере перемещения сооружения в переднюю по ходу часть полости.

3. Прием выполнения способа по п. 2, отличающийся тем, что

Отв. редактор В. Н. Костров

А04521. Подписано к печати 11/V-1948 г. одновременно с подачей раствора в переднюю часть полости -производят откачку его из задней части полости с целью получения циркуляции раствора.

4. Прием выполнения способа по и. 1, отличающийся тем, что в случае перемещения сооружения в горизонтальном или наклонном направлении, в задней по ходу части полости устраивают сальниковое уплотнение для поддержания повышенного давления раствора, нагнетаемого в полость.

Техн. редактор Г. Ф. Соколова

Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 39