Трамбовка для уплотнения грунта

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТРАМБОВКА ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Пойта Петр Степанович Пчелин Вячеслав Николаевич Петринич Виктор Анатольевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Трамбовка для уплотнения грунта, включающая корпус в виде прямой четырехгранной призмы с устройством для зацепления, отличающаяся тем, что корпус снабжен трамбующими плитами, соосно прикрепленными к основаниям и/или боковым граням призмы, причем рабочая площадь каждой из трамбующих плит определяется по выражению н 1,нш (1) где- порядковый номер трамбующей плиты Рн - создаваемые в грунте динамические контактные напряжения в начальной стадии уплотнения 1 - рабочая площадь первой плиты, обеспечивающей создание в грунте динамических контактных напряжений Рн Рш - шаг возрастания динамических контактных напряжений. 19232005.06.30 2. Трамбовка по п. 1, отличающаяся тем, что толщина каждой из трамбующих плит определяется на основании толщины напротив расположенной плиты по выражению 2 нрнр нр ,22 где- расстояние между расположенными напротив друг друга плитами нр - рабочая площадь напротив расположенной плиты нр - толщина напротив расположенной трамбующей плиты- рабочая площадь трамбующей плиты, толщина которой определяется.(56) 1. А.с. СССР 1335643, МПК 02 3/046, 1987,33. 2. Лычко Ю.М. Уплотнение шлаковых отвалов при реконструкции Магнитогорского металлургического комбината // Основания и фундаменты. - 1988. -4. - С. 5 (прототип). 3. А.с. СССР 1289959, МПК 02 3/046, 1987,6. Полезная модель относится к строительству и может быть использована при ударном уплотнении грунта оснований фундаментов зданий и сооружений. Известна трамбовка для уплотнения грунта, включающая корпус с концентрично расположенными с возможностью их вертикального перемещения секциями с фиксаторами каждой из них, синхронизирующий механизм поворота фиксаторов и устройство для зацепления 1. Известная трамбовка характеризуется сложностью конструкции, определяемой выполнением корпуса из концентрично расположенных с возможностью их вертикального перемещения секций с фиксаторами каждой из них и синхронизирующего механизма поворота фиксаторов. Кроме того, трамбовка обладает невысокой надежностью в работе, так как при нанесении ударов с поднятыми наружными секциями возникают большие динамические нагрузки, воздействующие на фиксаторы и приводящие к деформациям последних. Известна также трамбовка для уплотнения грунта, включающая корпус в виде прямой четырехгранной призмы с устройством для зацепления 2. Данная трамбовка характеризуется простотой изготовления, однако она не позволяет обеспечить создание в грунте возрастающих динамических контактных напряжений, что определяет повышенные энергозатраты на уплотнение грунта, небольшую глубину уплотнения и неустойчивую плотность всей массы уплотненного грунта. В совокупности вышесказанное определяет низкую эффективность уплотнения грунта. Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в том,чтобы повысить эффективность уплотнения грунта за счет обеспечения возможности регулирования в широком диапазоне создаваемых в грунте динамических контактных напряжений и тем самым снижения энергозатрат на уплотнение грунта, увеличения глубины уплотнения и получения устойчивой плотности всей массы уплотненного грунта. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной трамбовке для уплотнения грунта, включающей корпус в виде прямой четырехгранной призмы с устройством для зацепления, корпус снабжен трамбующими плитами, соосно прикрепленными к основаниям и/или боковым граням призмы, причем рабочая площадь каждой из трамбующих плит определяется по выражению н 1 нш (1) где- порядковый номер трамбующей плиты 2 19232005.06.30 Рн - создаваемые в грунте динамические контактные напряжения в начальной стадии уплотнения 1 - рабочая площадь первой плиты, обеспечивающей создание в грунте динамических контактных напряжений Рн Рш - шаг возрастания динамических контактных напряжений. Толщина каждой из трамбующих плит определяется на основании толщины напротив расположенной плиты по выражению 2 нрнр 22 где- расстояние между расположенными напротив друг друга плитами нр - рабочая площадь напротив расположенной плиты нр - толщина напротив расположенной трамбующей плиты- рабочая площадь трамбующей плиты, толщина которой определяется. Снабжение трамбовки трамбующими плитами, рабочая площадь каждой из которых н 1 определяется по выражению, позволяет увеличить на 15-20 глубину нш (1) уплотнения, снизить на 14 энергозатраты на уплотнение и повысить устойчивую плотность всей массы уплотненного грунта путем создания в грунте возрастающих динамических контактных напряжений от 0,6 до 2-2,1 МПа с шагом 0,3-0,7 МПа. Назначение толщины каждой из трамбующих плит на основании толщины напротив расположенной плиты по выражениюнр и соосное прикрепление плит к 22 основаниям и/или боковым граням прямой четырехгранной призмы определяет устойчивое положение трамбовки при нанесении ударов по грунту любой трамбующей плитой. В совокупности вышесказанное определяет повышение эффективности уплотнения грунта. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид трамбовки с прикрепленными к основаниям и боковым граням призмы трамбующими плитами на фиг. 2 - узел зацепления в виде выемки с перекладиной, разрез на фиг. 3 - общий вид трамбовки с прикрепленными к боковым граням трамбующими плитами на фиг. 4 -схема к определению толщины трамбующих плит. Обозначения 1 - корпус 2 - прямая четырехгранная призма 3 - основания призмы 4 - боковые грани призмы 5 - трамбующие плиты 6 - выемка 7 - перекладина 8 - петли. Трамбовка для уплотнения грунта включает корпус 1 в виде прямой четырехгранной призмы 2. К основаниям 3 и/или боковым граням 4 призмы 2 соосно прикреплены трамбующие плиты 5. Соосность призмы 2 и каждой из плит 5 необходима для обеспечения создания в грунте при нанесении удара трамбовкой равномерных динамических контактных напряжений в грунте по всей площади плиты 5. Для обеспечения зацепления к крюку грузоподъемного механизма (на чертежах не показан) трамбующие плиты 5 выполнены с выемками 6 и перекладинами 7 (фиг. 1, 2) или снабжены петлями 8 (фиг. 1, 3), прикрепленными к центру плит 5. Рабочая площадь каждой из трамбующих плит 5 определяется по выражению н 1(1) нш (1) где- порядковый номер трамбующей плиты 5 Рн - создаваемые в грунте динамические контактные напряжения в начальной стадии уплотнения, которые могут приниматься 0,6 МПа 3 1 - рабочая площадь первой плиты 5, обеспечивающей создание в грунте динамических контактных напряжений Рн 19232005.06.30 Рш - шаг возрастания динамических напряжений, принимаемый 0,3-0,7 МПа 3. Толщина каждой из трамбующих плит 5 определяется на основании толщины напротив расположенной плиты 5 по выражению (фиг. 4) 2 нрнр(2)нр ,22 где- расстояние между расположенными напротив друг друга плитами 5 нр - рабочая площадь напротив расположенной плиты 5 нр - толщина напротив расположенной трамбующей плиты 5- рабочая площадь трамбующей плиты 5, толщина которой определяется. Благодаря назначению толщины каждой из трамбующих плит 5 на основании толщины напротив расположенной плиты 5 по выражению (1) и соосному прикрепление плит 5 к основаниям 3 и/или боковым граням 4 призмы 2 обеспечивается устойчивое положение трамбовки при нанесении ударов по грунту любой трамбующей плитой 5, так как в этом случае сумма статических моментов трамбующих плит 5 относительно центральной точки О плиты 5, через которую проходит ось призмы 2, равна нулю (фиг. 4). Количество трамбующих плит 5 определяется количеством интервалов (шагов) возрастания динамических контактных напряжений. При количестве интервалов равном пяти к призме 2 прикрепляется шесть плит 5 (фиг. 1), а при трех - четыре плиты 5 (фиг. 3). В последнем случае плиты 5 достаточно прикрепить только к боковым граням 3 призмы 2. Минимальная толщина плит 5 определяется, исходя из максимальной осадки грунта при его уплотнении после нанесения каждой серии ударов. Например, если принять 1224 м 2, Рн 0,6 МПа, Рш 0,3 МПа и нр 0,2 м 0,64 22,67 м 2 - принимаем размеры плиты 21,335 м 0,60,3(21) 0,64 32 м 2 - принимаем размеры плиты 21 м 0,60,3(31) 0,64 41,6 м 2 - принимаем размеры плиты 20,8 м 0,60,3(41) 0,64 51,333 м 2 - принимаем размеры плиты 11,333 м 0,60,3(51) 0,64 61,143 м 2 - принимаем размеры плиты 11,143 м. 0,60,3(61) Основание призмы 2 целесообразно принять равным максимальной рабочей площади 1 трамбующей плиты 5, а одну из боковых граней - равной площади 3. Принимаем окончательно следующие размеры призмы 2 - 221 м. В этом случае толщина второй плиты 5 при 10,2 м равна(5 )221,330,2 (20,2)0,23 м 656 2 1,14222 Благодаря выполнению трамбовки с указанными размерами при нанесении ударов второй плитой в грунте создаются динамические контактные напряжения 4 0,9 МПа, при нанесении удара третьей плитой 5 2 2,670,644 3 н 11,12 МПа, при нанесении удара четвертой плитой 5 3 2 0,644 41,5 МПа и т.д. При нанесении ударов шестой плитой 5 с минимальной 1,6 площадью в грунте создаются максимальные напряжения 62,1 МПа. При этом сумма статических моментов, например третьей и четвертой плит 5 относи 2 0,22 0,245 тельно точки О, равна 20,21,60,2450 , т.е. трамбовка 22 2 2 при нанесении удара первой плитой 5 находится в равновесии (фиг. 4). Масса трамбовки, высота ее сбрасывания и максимальная рабочая площадь плиты 5 1 подбираются из условия обеспечения начальных динамических контактных напряжений н 0,6 МПа. Для подъема и сбрасывания трамбовки 2 могут использоваться различные грузоподъемные машины монтажные краны, краны-экскаваторы и т.д. (на чертежах не показано). Трамбовка работает следующим образом. На первом этапе уплотнения сбрасываемой трамбовкой наносятся удары первой трамбующей плитой 5 с максимальной рабочей площадью 1 серией по два удара в след, при этом в грунте 1 создаются динамические контактные напряжения 0,6 МПа. Затем трос грузоподъемной машины открепляют от петли 8 или перекладины 7 второй плиты 5, трамбовку поворачивают на 180 и цепляют за петлю 8 или перекладину 7 первой плиты 5. После чего проводят второй этап уплотнения грунта несколькими сериями по два удара в след второй плитой 5 с рабочей площадью 2, при этом в грунте создаются динамические напряжения 0,9 МПа. На третьем этапе трос грузоподъемной машины открепляют от петли 8 первой плиты 5 и цепляют за петлю 8 четвертой плиты 5. При последующем подъеме трамбовки осуществляется ее поворот на 90, при этом трамбовка, разворачивается третьей плитой 5 с площадью 3 вниз, после чего уплотняют грунт несколькими сериями по два удара в след с созданием динамических контактных напряжений 1,2 МПа. Аналогично выполняются остальные этапы уплотнения грунта с последовательным нанесением ударов плитами с уменьшающейся рабочей площадью. На заключительном этапе грунт уплотняется шестой плитой 5 с минимальной рабочей площадью 6 сериями по два удара в след до отказа понижения поверхности и полного сформирования уплотненной зоны грунта, при этом в грунте создаются максимальные динамические напряжения, равные 2,1 МПа. При уплотнении грунта трамбовкой, изображенной на фиг. 3, принимается шаг возрастания динамических контактных напряжений, равный 0,5 МПа. В случае, если к боковым граням 4 призмы 2 прикреплены только три трамбующие плиты 5, принимается шаг возрастания динамических контактных напряжений 0,7 МПа(на чертежах не показано). Создание в грунте возрастающих динамических контактных напряжений от 0,6 до 22,1 МПа с шагом 0,3-0,7 МПа позволяет увеличить на 15-20 глубину уплотнения, снизить на 14 энергозатраты на уплотнение и повысить устойчивую плотность всей массы уплотненного грунта 3. Назначение толщины каждой из трамбующих плит 5 на основании толщины напротив расположенной плиты 5 по выражению (2) и соосное прикрепление плит 5 к основаниям и/или боковым граням прямой четырехгранной призмы 2 определяет устойчивое положение трамбовки при нанесении ударов по грунту любой трамбующей плитой 5. В совокупности вышесказанное определяет повышение эффективности уплотнения грунта. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.