Пристрій для утворення шпар

Винахід належить до пристроїв для утворення шпар в грунтах, які ущільнюються способом розсування. Пристрій призначений для. проходження вертикальних шпар і може бути використаний здебільшого в будівництві при спорудженні фундаментів з набивними палями. Відомо пристрій для буріння шпар, що складений з двох взаєморухливих в осьовому напрямку секцій і гідросистеми з насосом. До корпусу опорної секції прикріплена кільцева еластична сорочка, яка є стінкою гідравлічної порожнини. З останньою гідравлічно з'єднаний поршень робочої секції, розміщений в корпусі опорної секції, і з'єднаний зі штоком, на якому виконаний конічний наконечник. При поданні тиску в гідравлічну порожнину еластична сорочка стискує стінки шпари і опорна секція фіксується в шпарі. Еластична сорочка передає на грунт реактивне зусилля від наконечника, який переміщується в грунті за рахунок ходу поршня. Потім цикли повторюються в потрібній для одержання результату кількості, (а.с. СРСР №1155708. кл. Ε21В7/24, 1983p.). Пристрій відрізняється компактністю. Але це єдина перевага, а недоліки зводяться до наступного: - в необхідності виконання лідерної ділянки шпари, або застосуванні спеціальної напрямної, для розміщення пристрою в вихідне положення, що ускладнює процес; - в наявності еластичної сорочки, яка є зовнішньою стінкою кільцевої гідравлічної порожнини, що робить конструкцію складною для виготовлення і зменшує надійність; - в виконанні робочого органу взаємодіючим лобовою поверхнею з ущільнювальним грунтом одночасно по всьому поперечному перерізу шпари, що обмежує прохідну здатність. В сучасний період розвитку будівельної техніки певне розповсюдження одержали пристрої, які працюють по принципу пробивання котлованів (шпар) під фундаменти за рахунок енергії падіння ударної маси. Домінуючим фактором в їх використанні виявилась простота конструкції, не дивлячись на громіздкість і енергоємність. Наприклад, відомо пристрій для утворення котлованів, вміщаючий ударну масу з канатним приводом і механізм відриву робочого органу з трособлочною системою і доповнюючими противагами для забезпечення ефективності відриву робочого органу від грунту при будь-якій величині заглиблення ударної маси (а.с. СРСР №1276752, кл. Е02Д3/046, 1985р.). Прохідна здатність таких пристроїв низька. Часто це не дозволяє досягнути необхідних по щільності нашарувань грунту, що знижує їх ефективність. Прохідну здатність також знижує наявність тертя з грунтом по боковій поверхні ударника при його падінні в межах утвореної ділянки шпари. Крім того, стовбур шпари від взаємодії з ударником по боковій поверхні має неправильну форму поперечного перерізу. Цей чинник, а також обмеженість довжини шпари, роблять її не ефективною в якості використання під анкерні пристосування для статичного випробування фундаментів. Підвищення ж прохідної здатності пристроїв такого типу можливе лише завдяки збільшенню їх громіздкості і енергоємності, чим вони і так не вигідно відрізняються. Найбільш близьким по суті технічним рішенням є пристрій для утворення шпар в грунті, який вміщуює ударник концентрично встановлений на осьовій напрямній і зв'язаний з канатним приводом. Причому ударник і осьова напрямна виконані з конічною лобовою поверхнею. Шпару пробивають використовуючи енергію падіння ударника (а.с. СРСР №1004597, кл. Ε21В7/24, 1983 p.). Пристрою, прийнятому за црототип притаманні недоліки вище наведеного аналога (а.с. СРСР №1276752), хоча нестабільність поперечного перерізу шпар має менш виражений характер за рахунок застосування осьової напрямної. Задачею винаходу є позбавлення його вищезазначених недоліків аналога і прототипа, яке полягає в наступному: - збільшенні прохідної здатності за рахунок почергової дії на грунт по двох ділянках поперечного перерізу шпари, а також за рахунок вилучення тертя по боковій поверхні з ґрунтом падаючого ударника; - можливості використання шпар під анкерні пристосування для статичного випробування фундаментів за рахунок збільшення довжини шпар та забезпечення стабільності їх поперечного перерізу. Поставлене завдання вирішується тим, що пристрій для утворення шпар, утримуючий базову машину з приводною трособолочною системою зв'язаною з ударником встановленим концентрично, з можливістю осьового переміщення, на осьовій напрямній, з'єднаній з шарнірно закріпленою до базової машини боковою напрямною, з можливим вздовж неї переміщенням, споряджений розширювальною секцією, виконаною з радіально висувними розпірними і проміжними башмаками, встановленими по черзі по периметру корпусу з можливістю взаємодії між собою по контактним площинам, які попарно перетинаються на осьових площинах, по яким розміщені проміжні башмаки, що мають можливість взаємодії своїми шарнірними опорами з штовхачами по контактним площинам, нахиленим в зворотному напрямку відносно нахилу контактних площин розпірних башмаків з розпірними клинами, причому штовхачі встановлені рухливо, вздовж осі, відносно корпусу і зв'язані, як і розпірні клини, з рухливим вздовж осі диском, взаємодіючим з кільцевим виступом гвинтової вставки, верхньою частиною вільно пропущеної через його отвір і нижньою частиною з'єднаної з корпусом через його нарізний отвір, а також маючої можливість нарізного з'єднання з гільзою та осьовою напрямною, які вкупі утворюють лідерну секцію, причому корпус розширювальної секції концентрично встановлений на гільзі, а вона концентрично встановлена на осьовій напрямній, виконаній двохгільчатою, причому гвинтова вставка має можливість нарізного з'єднання з осьовим стержнем осердя ударника встановленим з можливістю нарізного подання та з'єднання з ключем на кронштейні, встановленому на боковій напрямній з можливістю фіксації і переміщення вздовж і навколо її осі, при цьому осердя ударника і гільза мають можливість взаємодії торцями своїх виступів в одному із крайніх фіксованих положень повороту осердя навколо осі, а в зворотному крайньому положенні повороту осердя його торцеві виступи мають можливість переміщення в міжвиступних проміжках гільзи, на розмір ходу секцій, при одночасному контакті ударника і розширювальної секції своїми корпусами, а механізм керування ударником має клиноподібні упори, попарно розміщені на оголовку осердя і на кронштейні прикріпленому до бокової напрямної з можливістю взаємодії відповідних упорів від кожної пари по площинам нахиленим у взаємопротилежних напрямках, при цьому упори на кронштейні фіксуємі від осьового переміщення підпружиненими вкладишами, взаємодіючими з підпружиненими вкладишами на оголовку осердя з можливістю почергової розфіксації упорів на кронштейні та їх висування упорами на оголовку осердя до контакту з кінцевими вимикачами, з'єднаними з приводом трособлочної системи базової машини. Крім того, в пристрої для утворення шпар гілки осьової напрямної можуть бути виконані нарощуваними по довжині. Таким чином, заявляєма конструкція пристрою дозволяє збільшити його прохідну здатність, при стабільному поперечному перерізі утворюваної шпари, шляхом почергової деформації грунту по двох ділянках її поперечного перерізу, що забезпечується виконанням двох взаєморухливих секцій, із яких розширювальна секція концентрично встановлена на лідерній секції, утвореній поєднанням осьової напрямної з концентрично встановленою на ній гільзою, причому виконання розширювальної секції з розпірними і проміжними башмаками по периметру корпусу, з можливістю їх радіального висування від розпірних клинів і складання від штовхачів з'єднаних, як і розпірні клини, з рухливим вподовж осі диском, забезпечує вільне виймання секцій із шпари, а можливість з'єднання між собою розширювальної секції, гільзи і ударника через гвинтову вставку розширювальної секції і осьовий стержень, вставлений в осердя ударника з можливістю нарізного подання і з'єднання з ключем на кронштейні, переміщуваному по боковій напрямній, дозволяє здійснити сумісне переміщення ударника з гільзою і розширювальною секцією по осьовій напрямній, що зумовлює можливість втрамбовування порцій щебня в вибої шпари для утворення ущільненого ядра, а можливість нарізного з'єднання гвинтової вставки також з осьовою напрямною, забезпечує підвіску секцій з допомогою приводної трособлочної системи базової машини, а можливість контактування осердя ударника і гільзи торцями своїх торцевих виступів в одному з крайніх положень повороту осердя навколо осі та контактування ударника і розширювальної секції своїми корпусами, при одночасному переміщенні торцевих виступів осердя і гільзи в їх міжвиступних проміжках, в другому крайньому положенні поворота осердя, дозволяє здійснити поперемінний хід секцій, а наявність механізму керування ударником, виконаного з почергово взаємодіючими, по нахиленим контактним площинам, клиноподібними упорами на осерді і на кронштейні прикріпленому до бокової напрямної, причому з можливістю поперемінного висування упорів на кронштейні до контактування їх з кінцевими вимикачами з'єднаними з приводом трособлочної системи базової машини, дозволяє автоматизувати перемикання ударника на почергову взаємодію з секціями. Виконання гілок осьової напрямної нарощуваними по довжині дозволяє збільшити глибину шпари. Запропоноване технічне рішення подано на кресленнях: На Фіг.1 - пристрій для утворення шпар в вихідній позиції; На Фіг.2 - знімний упор на гілках осьової напрямної; На Фіг.3 - розріз А-А на Фіг.1; На Фіг.4 - розріз Б-Б на Фіг.1; На Фіг.5 - розріз В-В на Фіг.1; На Фіг.6 - розріз Г-Г на Фіг.1; На Фіг.7 - розріз Д-Д на Фіг.5; На Фіг.8 - розріз Е-Е на Фіг.7; На Фіг.9 - розгортка по Ж-Ж на Фіг.5 (механізм керування ударником до його роботи); На Фіг.10 - теж, після роботи; На Фіг.11 - розріз И-И на Фіг.1; На Фіг.12 - розріз К-К на Фіг.11; На Фіг.13 - розріз Л-Л на Фіг.11, секції в вихідній позиції (те ж після ходу розширювальної секції); На Фіг.14 - те ж, після ходу лідерної секції; На Фіг.15 - розріз М-М на Фіг.13; На Фіг.16 - розріз Н-Н на Фіг.13; На Фіг.17 - розріз П-П на Фіг.14; На Фіг.18 - розріз Р-Р на Фіг.13; На Фіг.19 - розріз С-С на Фіг.13; На Фіг.20 - розріз Т-Т на Фіг.13; На Фіг.21 - те ж, в положенні складених башмаків. Пристрій для утворення шпар вміщує базову машину 1 зі стрілою 2 і трособлочною системою 3, з якою зв'язаний ударник 4, встановлений на осьовій напрямній 5 концентрично, з можливістю осьового переміщення. Осьова напрямна 5 і, встановлена на ній концентрично, з можливістю осьового переміщення, гільза 6 утворюють вкупі лідерну секцію 7. На гільзі 7 концентрично, з можливістю осьового переміщення на заданий хід, встановлена розширювальна секція 8 своїм корпусом 9. При цьому, наконечник 10 корпусу 9 контактуючий з наконечником 11 гільзи 6. По периметру корпусу 9 почергово розміщені розпірні башмаки 12 і проміжні башмаки 13, взаємодіючі між собою по контактним площинам, які попарно перетинаються на осьових площинах, по яким розміщені проміжні башмаки 13. В корпусі 9 концентрично, з можливістю осьового відносно нього переміщення, встановлений диск 14, до якого прикріплені розпірні клини 15 і штовхачі 16. Штовхачі 16 встановлені в напрямних отворах 17 корпусу 9 і взаємодіючі з шарнірами 18 проміжних башмаків 13, а розпірні клини 15 взаємодіючі з шарнірами 19 і 20 розпірних башмаків 12, по нахиленим контактним площинам. Шарніри 18, 19, 20 виконані у вигляді зрізаних осей. При цьому, контактні площини між штовхачами 16 і шарнірами 18 нахилені в протилежних напрямках відносно контактних площин розпірних клинів 15 з шарнірами 19, 20. Корпус 9 виконаний з поперечною перегородкою 21, в нарізному отворі 22 якої встановлена, по осі, гвинтова вставка 23, частково пропущена через диск 14 і взаємодіюча з ним своїм кільцевим виступом 24. Гвинтова вставка 23 має можливість з'єднання з гільзою 6, через нарізний отвір 25 в її поперечній перегородці 26, і з осьовою напрямною 5 через її нарізний отвір 27. Осьова напрямна 5 виконана з двома гілками 28 вільно пропущеними через поперечні перегородки 26 і 21, диск 14 і корпус 29 ударника 4. Ударник 4 виконаний з осердям 30, через яке, з можливістю нарізного подання, пропущений осьовий стержень 31, виконаний з можливістю нарізного з'єднання з гвинтовою вставкою 23. Гільза 6 виконана з торцевими виступами 32, пропущеними через перегородку 21 і диск 14 і маючими можливість контактування своїми торцями з торцями виступів 33 осердя 30. Крім того, виступи 32 і 33 мають можливість розміщення в проміжках між ними (одних між другими) при положенні осердя 30 повернутому на заданий кут. Довжина виступів 32 і 33 дорівнює ходу секцій 7 і 8 відносно одна одної. Осьовий стержень 31 виконаний з можливістю з'єднання (наприклад шліцьового) з ключем 34, який є по суті його продовженням. Ключ 34 з'єднаний з кронштейном 35 з можливістю обертання навколо своєї осі, наприклад від знімної ручки. Кронштейн 35 встановлений на боковій напрямній 36 з можливістю переміщення вподовж і навколо осі і фіксації гвинтовим фіксатором 37. Бокова напрямна 36 укріплена до стріли 2 через шарнір 38. До бокової напрямної 36 прикріплений кронштейн 39, на якому з можливістю переміщення вздовж осі, встановлені два клиноподібні упори 40 і 41, а також фіксуючі їх вкладиші відповідно 42 і 43, підпружинені пружинами 44 і 45 відповідно. Упори 40 і 41 виконані взаємодіючими, по контактним площинам, нахиленим у взаємопротилежних напрямках, з клиноподібними упорами відповідно 46 і 47, виконаними на оголовку 48 осердя 30, з можливістю позмінного повороту осердя 30 на заданий кут. Заданий кут повороту осердя 30 забезпечується розміром зміщення осі симетрії розміщення упорів 40 і 41 відносно осі симетрії розміщення упорів 46 і 47 в крайніх положеннях осердя 30, кутом нахилу контактних площин взаємодіючих упорів та розміром їх осьового переміщення. Упори 46 і 47 зблоковані відповідно з вкладишами 49 і 50, рухливими вподовж осі, підпружиненими відповідно пружинами 51 і 52 і спорядженими відповідно торцевими контактними роликами 53 і 54, якими вони мають можливість взаємодії відповідно з вкладишами 43 і 42. При цьому, якщо взаємодія розпочинається з контактного ролика 53, то обертання осердя 30 відбувається через взаємодію упора 47 з упором 41, а упор 40 розфіксовується від взаємодії контактного ролика 54 з вкладишем 42. Якщо ж взаємодія розпочинається з контактного ролика 54, то обертання осердя 30 відбувається в зворотному напрямку, через взаємодію упора 46 з упором 40, а упор 41 розфіксовується від взаємодії контактного ролика 53 з вкладишем 43. Розфіксовані упори 40 і 41, мають можливість осьового висування відповідно упорами 46 і 47 до контакту відповідно з кінцевими вимикачами 55 і 56, які з'єднані з приводом (умовно не показаний) трособлочної системи 3 для її відключення. Приведена вище система з упорами, підпружиненими вкладишами і контактними вимикачами є механізмом керування ударником 4. На торці корпусу 29 встановлений підпружинений вкладиш 57 з можливістю входження в гнізда 58 і 59, виконані на оголовку 48 осердя 30, для його фіксації в крайніх положеннях обертання на заданий кут. Трособлочна система 3 з'єднана з корпусом 29 через петлю 60, обіймаючу осьовий стержень 31. На боковій напрямній 36, з можливістю повороту навколо її осі, встановлений кронштейн 61 з розміщеним на ньому кінцевим вимикачем 62, з'єднаним з приводом трособлочної системи 3 і маючим можливість контактування з корпусом 29 для фіксації ударника 4 в підвішеному положенні. Крім того, на пульті керування (умовно не показаному) виконані кнопки для керування трособлочною системою 3: "вгору" - для руху ударника 4 знизу вгору; "до низу" - для руху ударника 4 згори до низу; "стоп" для фіксації ударника 4 в підвішеному стані (в разі необхідності). В комплект пристрою входить знімний упор 63, виконаний з можливістю фіксації його на гілках 28 гвинтовими фіксаторами 64. Гілки 28 можуть бути виконані з можливістю нарощування, наприклад, з допомогою нарізних з'єднань (умовно не показано). Пристрій працює так. В вихідній його позиції бокова напрямна 36 прямовисно зафіксована між стрілою 2 і земною поверхнею. Секції 7 і 8 обпираються на земну поверхню торцем осьової напрямної 5. При цьому, ударник 4 обпирається на корпус 9, який обпирається на наконечник 11 гільзи 6. Виступи 32 і 33 розміщені в міжвиступних проміжках - одні в проміжках других і навпаки. Диск 14 встановлений в крайнє верхнє положення відносно корпусу 9 з поміччю гвинтової вставки 23 і обпирається на її кільцевий виступ 24. Розпірні башмаки 12 і проміжні башмаки 13 знаходяться в висунутому розпірними клинами 15 положенні, а штовхачі 16 фіксують це положення. Вмиканням кнопки "Вгору" на пульті керування задіюють трособлочну систему 3 і ударник 4 підіймається вгору по осьовій напрямній 5. Підіймання ударника 4 завершується роботою механізму для керування ним. Якщо контактування розпочинається з вкладишів 49 і 43, то взаємодіють упори 41 і 47, по нахиленій контактній площині. За рахунок цієї взаємодії осердя 30 обертається на заданий кут, що супроводжується виходом із гнізда 58 підпружиненого вкладиша 57 і заходом його в гніздо 59. При цьому, контактний ролик 53 перекочується по вкладишу 43, в напрямку його рухливості, при стикуванні пружини 51, яка після закінчення перекочування ролика 53 розтискується і повертає вкладиш 49 в вихідне положення. А контактний ролик 54 перекочується одночасно по грані вкладиша 42, поперечній відносно його рухливості, пересуваючи його із стискуванням пружини 44, тим самим розфіксовуючи упор 40, який від послідуючої взаємодії з упором 46 висувається до контакту з кінцевим вимикачем 55 перемикаючим трособлочну систему 3 на вільне падіння ударника 4. Ударник 4 і упор 40 починають рухатись вниз під власною вагою. Вкладиш 50 переміщується до низу, взаємодіє контактним роликом 54 з вкладишем 42 по його поперечній грані, утримуючи пружину 44 в стиснутому стані. При цьому, осердя 30 від зворотного повороту навколо осі фіксує підпружинений вкладиш 57 через гніздо 59. При поверненні упора 40 в вихідне положення контактний ролик 54 губить контакт з вкладишем 42, який пересувається в вихідне положення під дією розтиснення пружини 44 і фіксує упор 40. Внаслідок повороту осердя 30, вісь симетрії розміщення його упорів 46 і 47 переміщується відносно осі симетрії між упорами 40 і 41 на протилежну сторону і на рівну відстань. Таким чином, осердя 30 займає положення симетричне попередньому відносно симетрії розміщення упорів 40 і 41. В цьому положенні осердя 30 ударник 4 передає енергію свого падіння через виступи 33, контактуючі торцями з торцями виступів 32 лідерної секції 7, яка внаслідок цього здійснює деяке заглиблення в грунт. Вдруге вмикають кнопку "Вгору" і ударник 4 знову підіймається по осьовій напрямній 5. Тепер уже взаємодія розпочинається з вкладишів 50 і 42 і упорів 46 і 40. Внаслідок цього осердя 30 обертається в зворотному напрямку на заданий кут, а підпружинений вкладиш 57 переміщується із гнізда 59 в гніздо 58. В процесі обертання осердя 30, вкладиш 49 переміщує вкладиш 43, стискуючи пружину 45 і розфіксовуючи упор 41, який висувається вгору упором 47 і взаємодіє з кінцевим вимикачем 56, вимикаючим трособлочну систему 3. Ударник 4 падає до низу, а упор 41 повертається в вихідне положення і фіксується вкладишем 43 за рахунок розтиснення пружини 45. Ударник 4 в кінцевому положенні падіння передає енергію, через корпус 29, на обидві секції 7 і 8, які сумісно здійснюють деяке заглиблення в грунт. Одночасно виступи 32 і 33 розміщуються в проміжках між ними (одні в проміжках других і навпаки). При подальшому повторенні вище описаного циклу секції 7 і 8 переміщуються в грунті одна відносно другої на певний заданий хід, якщо це дозволяє щільність грунту. При входженні в щільні шари хід може бути скороченим. Описаний вище цикл повторюють в потрібній кількості разів для одержання шпари потрібної глибини. Секції 7 і 8 або виймають із утвореної шпари з допомогою трособлочної системи 3 одразу, або попередньо утворюють в вибої шпари ядро ущільнене щебенем. В першому випадку секції 7 і 8 об'єднують з ударником 4 гвинтовою вставкою 23 з допомогою ключа 34. Використовуючи послаблений стан трособлочної системи 3, петлю 60 зміщують з осі ключем 34, переміщуючи кронштейн 35 відносно бокової напрямної 36. Ключ 34 з'єднують з осьовим стержнем 31 і крутять в сторону його переміщення по гвинтовому нарізу до низу відносно осердя 30. Таким чином осьовий стержень 31 з'єднують з гвинтовою вставкою 23 нарізним з'єднанням, а при подальшому обертанні ключа 34 гвинтову вставку 23 послідовно з'єднують з гільзою 6 і осьовою напрямною 5 через їх нарізні отвори 25 і 27 відповідно. Після цього ключ 34 за допомогою кронштейна 35, встановлюють в вихідне положення, а секції 7 і 8 з ударником 4 виймають із шпари з допомогою трособлочної системи 3. При цьому башмаки 12 і 13 розфіксовані за рахунок розфіксації диска 14 перміщенням гвинтової вставки 23 до низу, гублять здатність зчіплення з оболонкою із ущільненого грунту, тим самим ліквідуючи реактивний опір осьовому переміщенню їх в шпарі. В другому випадку до ударника 4 приєднують тільки гільзу 6 з розширювальною секцією 7. При цьому крутіння ключа 34 припиняють до нарізного з'єднання гвинтової вставки 23 з осьовою напрямною 5 через її нарізний отвір 27. Кронштейн 61 обертають відносно бокової напрямної 36 таким чином щоб кінцевий вимикач 62 мав можливість контактувати з корпусом 29. Вмикають кнопку "Вгору" і ударна маса в вигляді ударника 4, гільзи 6 і розширювальної секції 7 підіймається угору по осьовій напрямній 5 до контакту корпуса 29 з кінцевим вимикачем 62, який фіксує трособлочну систему 3 через її привід. З допомогою спеціального лотка в вибій шпари подають порцію щебеню і вмикають кнопку "До низу" на пульті управління. Вище зазначена ("збірна") ударна маса падає до низу і передає енергію від свого падіння через наконечники 10 і 11 на щебінь, втрамбовуючи його в грунт. Вмикають кнопку "Вгору" і повторюють операцію. Операцію повторюють таку кількість разів, яка необхідна для формування ядра ущільненого щебенем. Потім на гілках 28 закріплюють знімний упор 63 з допомогою гвинтових фіксаторів 64. Вмикають кнопку "Вгору і "Збірна" ударна маса підіймається вгору. При контакті корпуса 29 з упором 63 вгору підіймається і осьова напрямна 5. Таким чином із шпари виймають ударник 4 і обидві секції.