Пристрій, що трансформується, для ущільнення грунту

Изобретение относится к строительству, в частности возведению фундаментов без выемки грунта. Областью рационального использования является возведение фундаментов в вытрамбованных котлованах (полостях и пусто тах) мелкого заложения, ростверков в вытрамбованных полостях (пусто тах), в том числе сложной конфигурации в плане и по глубине заложения, фундаментов под оборудование и для поверхностного уплотнения грунта. Известны устройства, аналогичные заявляемому, например [1] [Авт.св. СССР № 1596017, кл. Ε 02 D 3/046, опублик. 30.09.90, Бюл. № 36], в котором содержится базовая машина, направляющая штанга, захватное звено, трамбовка, выполненная в виде телескопических вдоль горизонтальной оси секций, при этом устройство снабжено дополнительной трамбовкой, расположенной параллельно основной и соединенной с ней посредством угловых стоек и телескопических балок с фиксаторами положения с образованием рамного контура. Недостатком аналога является заклинивание телескопических балок вследствие того, что рабочие усилия в телескопических балках возникают в поперечном осям направлении, что приводи к необратимым деформациям, изгибам и, как следствие, заклиниванию. Наиболее близким устройством-прототипом является изобретение [2] [Авт.св. СССР № 1583540, кл. Ε 02 D 3/046, опублик. 30.03.88, бюл. № 29], которое содержит базовую машину с направляющей, траверсу, пустотообразователь ростверка, пустотообразователи свай, установленные с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по продольной оси пустотообразователя ростверка, съемные вкладыши, при этом, оно снабжено закрепленным в верхней части пустотообразователя ростверка каркасом с расположенными в его полости вертикальными направляющими, ползуном, размещенным на верхней части каждого пустотообразователя свай и установленным на направляющей с возможностью перемещения кондукторами с центральным вертикальным отверстием, пустотообразователь ростверка выполнен с центральной и расположенными симметрично относительно ее боковыми полостями, причем съемные вкладыши и кондукторы размещены в боковых полостях пустотообразователя ростверка, длина каждой из которых превышает длину центральной полости. Таким образом устройство представляет собой горизонтальную раму, в которую вставляют вкладыши, образуя различную конфигурацию вытрамбованных пустот в плане и по высоте, но в пределах конфигурации рамы в плане. Недостатком прототипа являются ограниченные возможности для изменения конфигурации, связанные с рамной конструкцией устройства, т.е. необходимостью изготовления новых рам при каждом изменении конфигурации. В основу изобретения поставлена задача создания трансформируемого устройства для уплотнения грунта, в котором путем использования универсального сборочного модуля кубической формы достигаются изменения конфигурации в плане и по высоте устройства для вытрамбовывания пустот требуемой формы и объема с уменьшением затрат на изготовление. Поставленная задача решается тем, что в трансформируемом устройстве для уплотнения грунта, содержащем базовую машину с направляющими и траверсы с закрепленными на них пустотообразователями, при этом траверсы через трос соединены с базовой машиной, согласно изобретению дополнительно содержит стяжные болты, а пустотообразователи собраны из универсальных сборочных модулей кубической формы, снабженных по боковых гранях замками "ласточкин хвост", при этом охватывающие и охватываемые направляющие, образующие замки, размещены по граням попарно с чередованием по середине высоты каждой боковой грани, и каждый сборочный модуль выполнен со сквозным вертикальным отверстием по центру под стяжные болты. Сущность изобретения заключается в том, чтобы путем создания универсального сборочного модуля, отказаться от необходимости изготовления рам каждый раз при переходе на новые конфигурации пустот и котлованов. Это достигается тем, что универсальный сборочный модуль имеет кубическую форму, позволяющую делать сборку по длине, ширине и высоте любой конфигурации. При этом благодаря тому, что боковые грани универсальных сборочных модулей кубической формы, снабжены замками "ласточкин хвост", отпадает необходимость в каких-либо дополнительных элементах, объединяющих универсальные сборочные модули в плане, как это имеет место в прототипе, где роль такого элемента выполняет горизонтальная рама. Для того, чтобы при сборке универсальных сборочных модулей кубической формы происходила фиксация их взаимного положения по высоте в одном уровне, охватывающие и охватываемые грани замка попарно чередуются по середине высоты каждой боковой грани. Это позволяет избежать каких-либо крепежных элементов, необходимых для фиксации взаимного положения в одном уровне универсальных сборочных модулей. При сборке универсальных сборочных модулей следующего уровня таким образом, чтобы охватываемые и охватывающие нижележащего и вышележащего уровня попарно запирали друг друга, достигается объединение универсальных сборочных модулей в пустотообразователь, включающее взаимное смещение по вертикали модулей при работе. Вертикальные стяжные болты объединяют между собой вышележащие и нижележащие универсальные сборочные модули, а также осуществляют их крепление к траверсам. Таким образом для получения пустотообразователя любой конфигурации по высоте и в плане используется всего две сборочные единицы: универсальные сборочные модули кубической формы и стяжные болты. На фиг.1 изображена базовая машина, оснащенная трансформируемым устройством для уплотнения грунта в процессе работы; на фиг.2 - вид сбоку на универсальный сборочный модуль; на фиг.3 - вид сверху на универсальный сборочный модуль; на фиг.4 - вертикальный разрез по "А-А" универсального сборочного модуля; на фиг.5 -стяжной болт для сборки пустотообразователя; на фиг.6 - вид сверху на пустотообразователь для образования котлованов под ленточные фундаменты и полости под ленточные ростверки; на фиг.7 - вид сбоку на пустотообразователь для образования котлованов под ленточные фундаменты и полости под ленточные ростверки; на фиг.8 - вид слева no "B-B" на пустотообразователь для образования котлованов под ленточные фундаменты и полости под ленточные ростверки, собранный из двух рядов универсальных сборочных модулей в два ряда по высоте на фиг.9 - вид свер ху на пустотообразователь, собранный из трех рядов универсальных сборочных модулей по три модуля в каждом ряду, в два ряда по высоте по периметру и три ряда в центре; на фиг. 10 - разрез по "Г-Г" пустотообразователя, собранного из трех рядов универсальных сборочных модулей по три модуля в каждом ряду, в два ряда по высоте и три ряда в центре, погруженного в грунт основания; на фиг,11 - вид сверху на пустотообразователь, крестообразный в плане и увеличенной высоты в середине; на фиг. 12 - вид по "Д-Д" сбоку на пустотообразователь, крестообразный в плане и увеличенной высоты в середине, погруженного в грунт основания; на фиг. 13 - вид сверху на участок однорядного в плане пустотообразователя с переменной высотой; на фиг, 14 - вид сбоку по "Е-Е" на участок однорядного в плане пустотообразователя с переменной высотой, погруженного в грунт основания; на фиг. 15 - вид сверху на участок двухрядного в плане пустотообразователя с переменной высотой, погруженного в гр унт основания; на фиг. 16 - вид сбоку по "Ж-Ж" на участок двухрядного в плане пустотообразователя с переменной высотой, погруженного в грун т основания; на фиг. 17 - вид сверху на двутавровый в плане пустотообразователь с увеличенной высотой в средней части; на фиг.18- вид сбоку по "И-И" на двутавровый в плане пустотообразователь с увеличенной высотой в средней части, погруженного в гр унт основания. Устройство (фиг.1) содержит базовую машину 1 с направляющей 2. Базовая машина 1 через трос 3 соединена с траверсами 4, оснащенными каретками, условно не показанными, и закрепленным на траверсах пустотообразователем 5. Являясь рабочим органом, пустотообразователь вытрамбовывает в гр унте полость с образованием зоны уплотненного грунта. Образование полости происходит без выемки грунта, за счет возникновения зоны уплотнения, что положительно сказывается на несущей способности фундаментов или ростверков, возведенных в полостях, именно таким образом. Для сборки пустотообразователей различной конфигурации используется универсальный сборочный модуль 6 кубической формы, на боковых поверхностях которого размещены охватывающие направляющие 7, 8, 9, 10 и охватываемые направляющие 11, 12, 13, 14 попарно, образуя разъемное соединение "ласточкин хвост" (фиг.2 и 3). По центру, вертикально, каждого сборочного модуля выполнены сквозные отверстия 15 под стяжные болты 16. На верхней плоскости универсального сборочного модуля концентрически размещен выступ 17, полностью повторяющий форму головки болта 16, что позволяет легко центрировать элементы при сборке и избежать работы стяжных болтов на срез. Для строповки универсального сборочного модуля при сборке и демонтаже пустотообразователя, сверху он снабжен петлями 18, уплотненными в углублениях, благодаря чему они не препятствуют плотному прилеганию горизонтальных поверхностей при сборке модулей. На фиг.6 представлен вид свер ху на пустотообразователь для образования котлованов под ленточные фундаменты и полости под ленточные ростверки, собранный из универсальных сборочных модулей 6 кубической формы. Траверсы 4 своими каретками сопряжены с направляющими 2, благодаря чему при подъеме и опускании пустотообразователь совершает возвратно-поступательное движение по единственной траектории, что является обязательным условием работоспособности устройства. Вид слева по "В-В" на фиг.8 изображает в собранном виде пустотообразователь, закрепленный на траверсах 4, снабженных строповочными петлями 19. Универсальные сборочные модули 6 изображены соединенными посредством сочленения охватываемых, и охватывающи х направляющих в горизонтальном направлении и стяжными болтами 16 в вертикальном направлении. Для того, чтобы вышележащий ряд универсальных сборочных модулей запирал нижележащий ряд универсальных сборочных модулей, необходимо и достаточно того, чтобы универсальные сборочные модули верхнего ряда были ориентированы в горизонтальной плоскости таким образом, чтобы направляющие верхнего ряда были расположены зеркально к направляющим нижнего ряда относительно горизонтальной плоскости, разделяющей вышележащий и нижележащий ряд (фиг.8). В этом случае после затяжки стяжными болтами взаимное смещение по вертикали универсальных сборочных модулей становится невозможным. Поскольку однорядные по высоте пустотообразователи не используются в силу и х небольших размеров, два и более рядов по высоте обеспечивают надежное объединение, без возможности сдвига модульных элементов относительно друг друга по вертикали. При этом необходимо и достаточно, чтобы два нижних ряда взаимно запирали друг друга. В качестве модульных размеров, из принятых в строительстве, 200 мм, 300 мм наиболее подходят для универсальных сборочных модулей заявляемого устройства. На фиг.9 и 10 изображен пустотообразователь, квадратный в плане с переменной высотой, увеличенной в центре. Позицией 20 обозначена уплотненная зона в грунте, образующаяся после вытрамбовывания котлована под фундамент. На фиг. 11-18 изображены возможные варианты различных конфигураций пустотообразователя. При этом траверсы, направляющие, стяжные болты условно не показаны. Конфигурация пустотообразователя принимается, исходя из свойств оснований и конструкции фундаментов. Так, на фиг.13 изображен в плане участок пустотообразователя с переменной высотой, что явствует из вида сбоку по "Е-Є", изображенного на фиг. 14. Конфигурация пустотообразователя, изображенная на фиг. 17 и 18, соответствует требованиям отдельно стоящих фундаментов, например под оборудование. Работает устройство следующим образом. Под требуемую конфигурацию фундамента производят сборку пустотообразователя из универсальных сборочных модулей 6 кубической формы и посредством троса 3 за строповочные петли 19 на траверсах 4 соединяют пустотообразователь 5 с базовой машиной 1, оснащенной направляющими 2. Базовую машину 1 с направляющими 2 устанавливают в исходн ую позицию в соответствии с геодезической разбивкой плана фундаментов. Пустотообразователь 5 погружают в грунт путем сброса с заданной высоты, определяемой технологическими возможностями базовой машины. Благодаря образованию уплотненной зоны грунта, особую эффективность устройство имеет на просадочных, слабых и пучинистых гр унта х. После образования необходимой полости для возведения фундамента или ростверка, базовая машина 1 переезжает на новую позицию. Примером конкретного выполнения может служить универсальный сборочный модуль, размерами 200*200*200 мм, выполненный в виде отливок из чугуна. Стяжные болты - стальные, диаметром 32 мм с резьбой на конце. В качестве базовой машины принята: ДЭК-251 или Э-2503. При сборке в два яруса в статическом состоянии пустотообразователь обеспечивает статическое давление под подошвой σ = 0,031 МПа, что подтверждает необходимое условие его работоспособности σ ≥ 0,03 МПа. Эффективность возведения фундаментов без выемки грунта, подтвержденная на практике, позволяет считать заявляемое устройство средством для его реализации.