RU2107128C1

RU2107128C1 - Method and device for consolidation of earth slope

Info

Publication number: RU2107128C1
Application number: RU96122483A
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Гаврилов; А.А. Зайцев
Original assignee: Гаврилов Геннадий Николаевич
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-03-20

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: this is aimed at reducing labour and material spending, cutting work duration period, increasing reliability and durability of consolidated slopes and entire earth structures with ensuring possibility of carrying out operations on slopes of any steepness. According to method, after drilling of bore-holes, inserted into them are standard pipes closed at bottom ends. Installed on each pair of such pipes are movable sleeves which are combined by span-piece provided with pair of rolls having slots for guide members of movable metal platform which carries earth consolidation equipment. Platform is displaced along slope, pair of bore-holes is released, sleeves together with span-piece are removed, pipes are extracted and moved along platform towards its head section. After that, formed in bore-holes are bodies of piles using electrical charges with simultaneous compaction of concrete mix which is filled into bore-holes, also compacted and consolidated is surrounding earth. Then, erected are framework, supporting plates, and earth is additionally filled for creating slope of required steepness, or slopes of other parameters. Platform is made movable and made up of sections interconnected by flexible links and having guide members. Supports are made in the form of pipes located along slope in drilled bore-holes. Seated on each pair of pipes are movable and fixable sleeves connected by span-piece with rollers having slots for guide members of platform sections which carry technological equipment. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в том числе и транспортного, дорожного и гидротехнического, и может быть использовано для укрепления откосов земляных сооружений различного назначения, в том числе откосов насыпей земляного полотна, земляных откосов для последующего строительства на них различных сооружений, откосов земляных сооружений, возводимых на слабых грунтах, в том числе и на болотах, откосов оползневых склонов. The invention relates to the field of construction, including transport, road and hydraulic, and can be used to strengthen the slopes of earthworks for various purposes, including slopes of embankments of the subgrade, earth slopes for the subsequent construction of various structures on them, slopes of earthworks, erected on soft soils, including swamps, slopes of landslide slopes.

Известен способ укрепления земляных откосов, включающий проведение выработок путем бурения с земной поверхности наклонно направленных скважин и установку в них тросовых анкеров с забойными замками, причем скважины проходят по спирали по оси плоскости скольжения, причем с глубиной проходки диаметр спирали уменьшают [1]. A known method of strengthening earthen slopes, including conducting workings by drilling from the earth's surface of directional wells and installing cable anchors with downhole locks in them, the wells being helically spiral along the axis of the sliding plane, and the spiral diameter is reduced with the penetration depth [1].

Наиболее близким к настоящему изобретению в части способа укрепления земляного откоса по своей сущности и достигаемому результату является способ укрепления земляного откоса, включающий бурение вдоль откоса скважин, установку в скважины армирующих элементов, заполнение скважин твердеющим материалом и формирование стволов свай [2]. Этот способ принят за прототип. Closest to the present invention in terms of the method of strengthening the earthen slope in essence and the achieved result is a method of strengthening the earthen slope, including drilling along the slope of the wells, installing reinforcing elements in the wells, filling the wells with hardening material, and forming pile trunks [2]. This method is adopted as a prototype.

В части устройства для укрепления земляного откоса наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является принятое за прототип устройство для укрепления земляного откоса, включающее подвижную несущую металлическую платформу, установленную на опору, и оборудование для производства работ по укреплению [3]. In terms of the device for strengthening the earthen slope, the closest to the invention in its essence and the achieved result is the prototype device for strengthening the earthen slope, including a movable supporting metal platform mounted on a support, and equipment for the production of reinforcement [3].

Недостатками известного способа и известного устройства, принятых за прототип, являются большие трудо- и материалозатраты, длительные сроки производства работ, невозможность производства работ на откосах различной крутизны, а также недостаточная надежность укрепления и невысокая долговечность укрепленных конструкций. The disadvantages of the known method and the known device adopted for the prototype are the large labor and material costs, long lead times, the inability to perform work on slopes of various steepness, as well as insufficient reliability of the reinforcement and low durability of the reinforced structures.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудо- и материалозатрат, сокращение сроков производства работ, а также повышение надежности укрепления и долговечности укрепляемых откосов и земляных сооружений в целом при обеспечении возможности производства работ на откосах любой крутизны. The objective of the present invention is to reduce labor and material costs, reduce the time of work, as well as increase the reliability of strengthening and durability of reinforced slopes and earthworks in general, while ensuring the possibility of work on slopes of any steepness.

Эта задача в части способа решается за счет того, что в известном способе укрепления земляного откоса, включающем бурение вдоль откоса скважин, установку в скважины армирующих элементов, заполнение скважин твердеющим материалом и формирование стволов свай, после бурения скважин в них размещают инвентарные подвижные, имеющие фиксирующие приспособления стаканы, соединенные ригелем с установленными на нем парой роликов, имеющих пазы под направляющие металлической подвижной платформы, устанавливают подвижную платформу, на которой размещают оборудование для производства работ по укреплению откоса, при этом в процессе производства работ осуществляют цикличное перемещение платформы вперед на расстояние, равное расстоянию между наружными удаленными друг от друга поверхностями пары смежных скважин, причем после каждого цикла перемещения платформы снимают ригель со станками и извлекают инвентарные трубы из освободившейся пары скважин и перемещают их по платформе в головную ее часть для повторного использования, после чего в скважины устанавливают армирующие элементы, а затем опускают в каждую скважину до забоя имеющий подающую трубу электрод, который подключен к электрической импульсной установке, заполняют скважину бетонной смесью, а по подающей трубе осуществляют подачу твердеющего раствора к электроду и осуществляют электрический разряд в твердеющем растворе с одновременным уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта и формированием ствола сваи, причем по мере формирования ствола сваи электрод извлекают из скважины с периодической остановкой его на разных уровня и производством дополнительных электрических разрядов также с уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта, а после окончания формирования стволов сваи на их оголовках монтируют ростверк, опорные плиты и затем производят досыпку грунта до образования откоса требуемого уклона или уклонов и параметров. This problem in terms of the method is solved due to the fact that in the known method of strengthening the earthen slope, including drilling along the slope of the wells, installing reinforcing elements in the wells, filling the wells with hardening material and forming pile piles, after drilling the wells, inventory movable ones having fixing cups connected by a bolt with a pair of rollers mounted on it having grooves under the guides of the metal movable platform, install a movable platform on which to place equipment for the production of work to strengthen the slope, while in the process of performing the work, the platform is cyclically moved forward by a distance equal to the distance between the outer surfaces of a pair of adjacent wells remote from each other, and after each cycle of moving the platform, the crossbar with the machines is removed and inventory pipes are removed from the vacated pair of wells and move them along the platform to its head part for reuse, after which reinforcing elements are installed in the wells, and then, an electrode having a feed pipe that is connected to an electrical impulse installation is lowered into each well to the bottom, the well is filled with concrete mixture, and a hardening mortar is supplied to the electrode through the feed pipe and an electric discharge is carried out in the hardening mortar with simultaneous compaction of the concrete mix and the surrounding soil and the formation of the pile shaft, and as the pile shaft is formed, the electrode is removed from the well with a periodic stop at different levels and the production of an additional GOVERNMENTAL electrical discharges also sealingly concrete mix and surrounding soil, and after the formation of the pile shaft at their end walls mounted grillage, the support plate and then produce dosypki ground until a desired slope or slope and slope parameters.

При этом после формирования стволов свай до затвердевания бетонной смеси в их верхние части могут устанавливать стойки, причем стойки свай, расположенных в разных рядах, объединяют связями в пространственную подпорную конструкцию, а по внутреннему по отношению к оси земляного сооружения, откос которого укрепляют, ряду стоек могут выполнять ограждающую стенку, а досыпку грунта могут осуществлять за ограждающую стенку. In this case, after the formation of the pile trunks until the concrete mixture has hardened, racks can be installed in their upper parts, moreover, the racks of piles located in different rows are connected by ties into a spatial retaining structure, and along the internal with respect to the axis of the earthworks, the slope of which is strengthened, by a number of racks can fulfill the enclosing wall, and the soil can be replenished behind the enclosing wall.

В части устройства задача решается за счет того, что в устройстве для укрепления земляного откоса, включающем подвижную несущую металлическую платформу, установленную на опоры, и оборудование для производства работ по укреплению, платформа по длине выполнена составной из соединенных гибкими связями секций, имеющих направляющие, а опоры - в виде расположенных вдоль откоса в пробуренных скважинах труб с закрытыми нижними торцами, на оголовках каждой пары которых размещены с возможностью фиксации подвижные стаканы, соединенные ригелем с установленными на нем парой роликов с пазами под направляющие секций платформы, причем оборудование для производства работ по укреплению размещено на секциях платформы и содержит лебедки с системой тросов для перемещения секций платформы вдоль и поперек платформы тележке буровой станок для бурения скважин, приспособлениям для приготовления бетонной смеси и водонепроницаемого раствора, электрическую импульсную установку для производства электрических разрядов в скважинах, приспособления для подачи труб на платформу, установку их в скважины, извлечения труб из скважин и перемещения их по платформе после извлечения головной ее секции, приспособление для установки на оголовках пары труб стаканов, объединенных ригелем, их удаления с оголовков труб и перемещения по платформе к головной ее секции и комплект заглушенных одного торца труб различной длины. In terms of the device, the problem is solved due to the fact that in the device for strengthening the earthen slope, including a movable supporting metal platform mounted on supports, and equipment for carrying out reinforcement work, the platform is made in length from the sections connected with flexible connections having guides, and supports - in the form of pipes located along a slope in drilled wells with closed lower ends, on the heads of each pair of which movable glasses are connected with the possibility of fixation, connected by a crossbar to mounted on it with a pair of rollers with grooves for the guide sections of the platform, and the equipment for the strengthening work is located on the sections of the platform and contains winches with a cable system for moving the platform sections along and across the platform to the trolley drilling machine for drilling wells, devices for preparing concrete mix and waterproof solution, an electric pulse installation for the production of electric discharges in wells, devices for supplying pipes to the platform, installing them in the importance of extracting pipes from the wells and moving them along the platform after removing its head section, a device for installing on the heads of a pair of pipes of glasses connected by a crossbar, removing them from the ends of the pipes and moving along the platform to its head section, and a set of muffled one end of the pipes of different lengths .

Указанные совокупности признаков способа и устройства для его осуществления обеспечивают получение технического результата, состоящего в том, что обеспечивается возможность качественного закрепления земляного откоса с упрочнением его связями и одновременным уплотнением окружающего сваи грунта откоса вне зависимости от крутизны самого откоса, обеспечивается возможность изменения параметров земляного откоса: уклона, высоты, ширины земляного полотна, откос которого укрепляют, при этом обеспечивается ускорение производства работ при одновременном исключении потерь оборудования за счет многократного его использования, а также экономия дефицитных труб и других металлоконструкций. These sets of features of the method and device for its implementation provide a technical result, which consists in the possibility of high-quality fastening of the earthen slope with hardening by its bonds and simultaneous compaction of the surrounding slope soil piles regardless of the steepness of the slope, it is possible to change the parameters of the earthen slope: slope, height, width of the subgrade, the slope of which is strengthened, while ensuring the acceleration of work at at the same time eliminating equipment losses due to its repeated use, as well as saving scarce pipes and other metal structures.

На фиг. 1 изображена платформа с размещением на ней оборудованием для укрепления земляного откоса, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - разрез на А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - фрагмент земляного откоса с подпорной конструкцией и ограждающей стенкой; на фиг. 5 - подвижные стаканы, объединенные ригелем в аксанометрии; на фиг. 6 - скважина с погруженным в нее электродом и подающей трубой, продольный разрез. In FIG. 1 shows a platform with placement of equipment on it to strengthen the earthen slope, side view; in FIG. 2 - the same in plan; in FIG. 3 is a section through AA in FIG. one; in FIG. 4 - fragment of earthen slope with retaining structure and enclosing wall; in FIG. 5 - movable glasses united by a crossbar in axanometry; in FIG. 6 - a well with an electrode immersed in it and a supply pipe, a longitudinal section.

Устройство для закрепления земляного откоса 1 включает подвижную несущую металлическую платформу 2, выполненную составной из секций 3, соединенных гибкими связями 4 и имеющих направляющие 5. Опорами для секций 3 платформы 2 служат установленные в пробуренных вдоль откоса рядами скважинных 6 трубы 7, имеющие заглушенный нижний торец 8. На оголовках 9 каждой пары смежных труб 7 размещены подвижные стаканы 10, соединенные между собой ригелем 11, на котором установлены пара роликов 12, имеющих пазы 13 под направление 5. Оборудование для производства работ по укреплению откосов 1 размещено на секциях платформы 2 и содержит лебедки 14 с системой тросов для перемещения секций 3 вдоль откоса 1, буровой станок 15, установленный на тележке 16, подвижной вдоль и поперек платформы 2, приспособление 17 для приготовления бетонной смеси и водоцементного раствора, содержащее резервуар 18 с водой, контейнеры 19 с цементом, контейнеры 20 с песком, растворомешалку 21, емкость 22 для промывки шлангов, компрессор 23, электрическую импульсную установку 24, приспособления 25, например кран, для подачи труб 7 на платформу, установку их в скважины, извлечение из скважин и перемещения вдоль платформы, приспособление 26 для установки стаканов 10, соединенных ригелем 11 труб 7, их удаления и перемещения вдоль платформы, и комплект заглушенных с одного торца труб 7 различной длины. A device for securing an earthen slope 1 includes a movable supporting metal platform 2, made up of sections 3 connected by flexible connections 4 and having guides 5. The supports for sections 3 of the platform 2 are pipes 7 installed in the rows 6 drilled along the slope and having a muffled bottom end 8. On the heads 9 of each pair of adjacent pipes 7 movable glasses 10 are placed, interconnected by a crossbar 11, on which a pair of rollers 12 are installed, having grooves 13 for direction 5. Equipment for the production of ra from reinforcing slopes 1 is located on sections of platform 2 and contains winches 14 with a cable system for moving sections 3 along slope 1, a drilling rig 15 mounted on a trolley 16 moving along and across platform 2, a fixture 17 for preparing concrete mix and water-cement mortar containing a tank 18 with water, containers 19 with cement, containers 20 with sand, a mixer 21, a container 22 for washing hoses, a compressor 23, an electric pulse installation 24, devices 25, for example a crane, for feeding pipes 7 to the platform, putting them into wells, removing from wells and moving along the platform, a device 26 for installing glasses 10 connected by a crossbar 11 of pipes 7, removing and moving them along the platform, and a set of pipes 7 of various lengths plugged from one end of the pipe.

Способ укрепления земляного откоса 1 с помощью описанного устройства осуществляют следующим образом. The method of strengthening the earthen slope 1 using the described device is as follows.

В начале вдоль откоса 1 бурят скважины 6, в которых устанавливают металлические трубы 7 с заглушенными нижними торцами 8. На оголовках 9 каждой пары смежных труб 7 устанавливают подвижные стаканы 10, соединенные ригелем 11. Подвижность стаканов 10 обеспечивает возможность регулирования горизонтальности положения вышележащих конструкций и после окончания регулирования положения стаканов фиксируют фиксирующими приспособлениями 27, в качестве которых могут быть использованы зажимные струбцины или зажимы любой известной конструкции. После установки стаканов с ригелем 11, на котором укреплены имеющие пазы 13 ролики 12, в пазы 13 устанавливают направляющими 5 секций 3 платформы 2. Направляющие 5 обеспечивают платформы вдоль откоса на заданное расстояние, соответствующее расстояние между наружными удаленными друг от друга поверхностями пары смежных скважин. Перемещение платформы обеспечивается при приложении горизонтального усилия посредством лебедок 14 с системой тросов. После очередного цикла перемещения платформы с оголовков труб, расположенных в освободившейся паре скважин, снимают стакан 10 с ригелем 11 и извлекают из этих скважин трубы 7, и осуществляют их перемещение вдоль платформы к головной ее секции 3 для последующего использования, в скважины устанавливают армирующие элементы 28 и имеющие подающие трубы 29 электроды 30, соединенные с электрической импульсной установкой 24. Электроды опускают до забоя скважин, которые заполняют бетонной смесью с заданным составом, после чего производят подачу по подающей трубе 29 водоцементного раствора к электроду и производят электрический разряд с одновременным уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта, после чего электрод извлекают, причем по мере извлечения электрода его останавливают на разных уровнях и производят дополнительные разряды также с уплотнением бетонной смеси и окружающего грунта, в результате чего формируются стволы 31 свай повышенной несущей способности на действие горизонтальной нагрузки при одновременном повышении коэффициента сцепления и угла внутреннего трения грунта тела земляного откоса, что способствует повышению устойчивости откоса. После извлечения электрода и набора бетоном стволов 31 свай требуемой прочности на оголовки 32 свай устанавливают бетонный, железобетонный или металлический ростверк 33, опорные плиты 34 и затем производят досыпку грунта 35 до образования откоса требуемого уклона или уклонов и параметров. При этом при формировании стволов 31 свай до затвердевания бетонной смеси в их верхние части могут устанавливать стойки 36, причем стойки 36 свай, расположенных в разных рядах, объединяют связями 37 в пространственную подпорную конструкцию, а по внутреннему по отношению к оси 38 земляного сооружения 39, откос 1 которого укрепляют, ряду стоек 36 могут выполнять ограждающую стенку 40, а досыпку грунта 37 осуществляют за ограждающую стенку 40. At the beginning, along the slope 1, wells 6 are drilled, in which metal pipes 7 with muffled lower ends are installed 8. On the heads 9 of each pair of adjacent pipes 7, movable glasses 10 connected by a crossbar 11 are installed. The mobility of the glasses 10 makes it possible to adjust the horizontal position of the overlying structures after the end of the regulation of the position of the glasses is fixed with fixing devices 27, which can be used clamping clamps or clamps of any known design. After installing glasses with a crossbar 11, on which rollers 12 having grooves 13 are mounted, guides 5 of sections 3 of platform 2 are installed in grooves 13. Guides 5 provide platforms along the slope for a predetermined distance corresponding to the distance between the outer surfaces of a pair of adjacent wells that are remote from each other. The movement of the platform is ensured when horizontal force is applied by means of winches 14 with a cable system. After the next cycle of moving the platform from the ends of the pipes located in the vacant pair of wells, remove the cup 10 with the crossbar 11 and remove the pipes 7 from these wells, and move them along the platform to its head section 3 for subsequent use, reinforcing elements 28 are installed in the wells and having feed pipes 29 electrodes 30 connected to an electrical impulse installation 24. The electrodes are lowered to the bottom of the wells, which are filled with concrete mixture with a given composition, and then fed through the hearth the water-cement mortar pipe 29 to the electrode and produce an electric discharge with simultaneous compaction of the concrete mixture and the surrounding soil, after which the electrode is removed, and as the electrode is removed, it is stopped at different levels and additional discharges are produced also with the concrete mixture and the surrounding soil being compacted, as a result which form the trunks of 31 piles of increased bearing capacity on the action of horizontal load while increasing the adhesion coefficient and the angle of internal friction is the body of an earthen slope, thereby increasing the stability of the slope. After the electrode is removed and concrete trunks 31 are piled with the required strength, concrete, reinforced concrete or metal grillage 33, base plates 34 are installed on the pile heads 32 and then the soil 35 is refilled to form a slope of the required slope or slopes and parameters. At the same time, when the trunks 31 of the piles are formed before the concrete mixture has hardened, racks 36 can be installed in their upper parts, and the racks 36 of piles located in different rows are connected by ties 37 into a spatial retaining structure, and 39 along the inner axis 38 of the earthen structure, the slope 1 which is strengthened, a number of racks 36 can perform the enclosing wall 40, and the addition of soil 37 is carried out for the enclosing wall 40.

Выполнение платформы из соединенных гибкими связями секций позволяет обеспечить перемещение платформы вдоль откоса при его отклонениях от прямой линии, а наличие в комплекте труб разной длины позволяет использовать их для скважин разной глубины, обусловленных различной крутизной откоса и необходимостью сохранения горизонтального положения платформы. При этом возможность перемещения платформы и выполнение ее из секций позволяет выполнять работы не только при соединении всех секций в платформу, но и раздельно выполнять работы по бурению скважин и установке труб (головная секция) и формирование стволов свай (хвостовая секция платформы). The execution of the platform from sections connected by flexible connections allows the platform to be moved along the slope when it deviates from a straight line, and the presence in the set of pipes of different lengths allows them to be used for wells of different depths, due to different steepness of the slope and the need to maintain the horizontal position of the platform. At the same time, the possibility of moving the platform and performing it from sections allows you to perform work not only when connecting all sections to the platform, but also separately perform work on drilling wells and installing pipes (head section) and the formation of pile shafts (tail section of the platform).

Claims

1. A method of strengthening the earthen slope, including drilling along the slope of the wells, installing reinforcing elements in the wells, filling the wells with hardening material, and forming pile trunks, characterized in that, after drilling the wells, they place inventory pipes plugged from below, on the heads of each pair of which pipes are installed movable cups having fixing devices connected by a bolt with a pair of rollers mounted on it having grooves under the guides of a metal movable platform, setting they have a movable platform on which equipment is installed to carry out work to strengthen the slope, while in the process of performing the work, the platform will cyclically move the platform forward by a distance equal to the distance between the outer surfaces of a pair of adjacent wells, which are removed from each other, and after each cycle of moving the platform, the crossbar is removed with glasses and remove inventory pipes from the vacant pair of wells and move them along the platform to its head for reuse, and then to the well They install reinforcing elements, and then lower the electrode with a feed pipe into each well until it is connected to an electrical impulse installation, fill the well with concrete mix and perform an electric discharge in the concrete mix while compacting the concrete mix and the surrounding soil and forming a pile shaft, as the pile shaft is formed, the electrode is removed from the well with a periodic stop at different levels and the production of additional electric discharges also with compaction of the concrete mixture and the surrounding soil, and after the formation of the pile trunks is completed, a grillage, base plates are mounted on their heads and then the soil is refilled to form a slope of the required slope or slopes and parameters.

2. The method according to claim 1, characterized in that after the formation of the shaft of the piles before the concrete mixture has hardened, racks are installed in their upper parts, and the racks of piles located in different rows are connected by ties into a spatial retaining structure, and along the inside with respect to the axis earthworks, the slope of which is strengthened, a number of racks perform the enclosing wall, and the filling of the soil is carried out behind the enclosing wall.

3. A device for strengthening the earthen slope, including a movable supporting metal platform mounted on supports, and equipment for the production of reinforcement, characterized in that the platform is made in length of a composite of sections connected by flexible connections having guides, and the supports are arranged as along the slope in drilled wells, pipes with closed lower ends, on the heads of each pair of which movable glasses are mounted with the possibility of fixation, connected by a bolt with a pair of rolls mounted on it ikov with grooves for the guide sections of the platform, and the equipment for the strengthening work is located on the sections of the platform and contains winches with a cable system to move the sections of the platform along the slope, placed on a trolley moving along and across the platform, a drilling machine for drilling wells, devices for preparing concrete mixtures, an electric pulse installation for the production of electric discharges in wells, a device for feeding pipes to the platform, installing them in wells, extracting pipes from wells and extracting movement after the platform to the head section thereof, means for mounting on a pair of end walls cup tube combined bolt, their removal from the end walls of tubes and moving the head section to the platform and a set plugged at one end pipes of different lengths.