PL180208B1 - Sposób i zespól do kotwienia w gruncie PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób kotwienia w gruncie za po- moca kotwy gruntowej w postaci rury za- wierajacej co najmniej dwie osiowe szcze- liny rozmieszczone wzdluz co najmniej jednego obszaru sciany rury w czesci rury, która ma byc wbita w grunt, w którym w rurze umieszcza sie rdzen, a nastepnie rure wraz z rdzeniem wbija sie w grunt, po czym rdzen wyjmuje sie z rury, znamien- ny tym, ze w rurze (2) zaglebia sie narze- dzie (5), które umieszcza sie w co najmniej jednym obszarze rury (2) zawierajacym osiowe szczeliny (3a, 3b), a nastepnie za pomoca narzedzia (5) wykonuje sie regu- lowane promieniowe rozszerzanie rury (2) w obszarze ze szczelinami (3a, 3b), a gdy zalozony stopien rozszerzenia rury (2) zo- stanie osiagniety, narzedzie (5) usuwa sie z rury (2). FIG 3 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i zespół do kotwienia w gruncie.

Procesy kotwienia kotew gruntowych, które mają zostać zagłębione na większą bądź mniejszą głębokość, na przykład podczas wykonywania fundamentów, są dobrze znane. Aktualnie najbardziej rozpowszechnionym rodzajem kotwienia jest monolityczna kotew betonowa wylewana w wyznaczonym miejscu kotwienia. Ten typ kotwienia jest bardzo czasochłonny, ponieważ forma do betonowania najpierw musi zostać zakopana w gruncie,

180 208 zanim zostanie przeprowadzony sam proces betonowania. Następnie beton musi związać zanim kotew będzie gotowa do obciążenia.

Kolejna wada betonowych kotwień jest taka, że wykazują one tendencję do rozpadania się po pewnym okresie używania. Aby można było sprawdzić trwałość takiego zakotwienia, należy wykonać odkrywkę.

Aby zrezygnować z betonowych kotew monolitycznych, znane jest również wbijanie w grunt elementów metalowych, które dzięki swojemu kształtowi, są zamocowane w gruncie po ich wbiciu. Jednakże tego typu kotwy gruntowe są trudne do wbicia w grunt na głębokość wystarczającą dla zakotwienia przenoszącego duże obciążenia. Jest również znane wbijanie w grunt na przykład metalowej rury, która jest następnie odkształcana tak, że uzyskuje się wzmocnienie w gruncie.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 1484565 znana jest kotew gruntowa, która zawiera rurę z mocnym końcem. Okrągły pręt jest umieszczony w mrze i połączony z jej końcem. Powyżej końca, w rurze są utworzone szczeliny. Szczeliny są równomiernie rozłożone wzdłuż rury i biegną w jej kierunku osiowym. Kotew gruntowa jest mocowana w gruncie w rezultacie wbijania w grunt okrągłego pręta oraz rury umieszczonej wokół niego. Gdy rura zostanie wbita w grunt, osiowa, skierowana w górę siła jest przykładana do okrągłego pręta, podczas gdy rura jest utrzymywana w miejscu przez osiową siłę skierowaną w dół. Okrągły pręt jest zatem poruszany tak, że przemieszcza się w górę, na zewnątrz rury, podczas gdy koniec rury przemieszcza się do góry. Kształt rury odpowiednio się zmienia w obszarze szczelinowym tak, że wywołane jest rozszerzenie rury w tym obszarze. Okrągły pręt może następnie zostać wyjęty z rury.

Ten znany rodzaj kotwienia jest jednakże nieodpowiedni dla głębokich kotwień i może jedynie być stosowany dla kotew gruntowych o bardzo małych wymiarach.

W przypadku dużych wymiarów rury i głębokiego kotwienia, metoda ta jest trudna do przeprowadzenia, zarówno pod względem praktycznym, jak i ekonomicznym. Co więcej, metoda ta jest niezadowalająca, jeżeli pożądane jest otrzymanie wielu rozszerzonych obszarów w każdej kotwie gruntowej w gruncie.

Ze stanu techniki znane są również inne sposoby zwiększania nośności pali, takie jak przedstawione w szwedzkim opisie patentowym nr 501607 czy opisach japońskich JP, A, 59-130914 i JP, A, 59-130915.

Według szwedzkiego opisu patentowego nr 501607 zwiększa się nośność pala poprzez wyposażenie pala w powiększoną stopę. Rozprężny korpus wykonany z pofałdowanej płyty jest formowany w otworze oraz korpus jest rozszerzany poprzez zastosowanie zaprawy cementowej wprowadzanej pod ciśnieniem, gdy beton obecny w otworze zaczyna twardnieć.

Według japońskiego opisu JP, A, 59-130914 zwiększenie nośności stalowych pali rurowych osiąga się sposobem, w którym w grunt zostaje wprowadzony zawierający ładunek wybuchowy stalowy pal rurowy, do którego końca przyspawane są podwójne blachy. Cylinder zapobiegający odkształceniu się stalowego pala rurowego, zaopatrzony wewnątrz w detonator ładunku wybuchowego, zostaje przy pomocy sznura spuszczony w głąb pala i zatrzymany na wysokości podwójnych blach. Ładunek wybuchowy zostaje zdetonowany przy pomocy detonatora w celu wygięcia podwójnych blach w kierunku na zewnątrz.

Według opisu japońskiego JP, A, 59-130915 w grunt wprowadzana zostaje stalowa rura, w głąb której spuszczony zostaje, przy pomocy np. wciągarki, cylinder zawierający w swoich pierścieniowych bruzdach ładunek wybuchowy. Ładunek wybuchowy zostaje z poziomu gruntu zdalnie zdetonowany tworząc liczne wygięcia na zewnątrz, zaś do stalowej rury zostaje wlany beton tworząc pal. Ponieważ wygięte na zewnątrz odcinki powstają w wielu pionowo ułożonych miejscach końcowego odcinka stalowej rury, pal uzyskuje bardzo dużą siłę nośną.

Sposób kotwienia w gruncie za pomocą kotwy gruntowej w postaci rury zawierającej co najmniej dwie osiowe szczeliny rozmieszczone wzdłuż co najmniej jednego obszaru ściany rury w części rury, która ma być wbita w grunt, w którym w rurze umieszcza się

180 208 rdzeń, a następnie rurę wraz z rdzeniem wbija się w grunt, po czym rdzeń wyjmuje się z rury, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w rurze zagłębia się narzędzie, które umieszcza się w co najmniej jednym obszarze rury zawierającym osiowe szczeliny, a następnie za pomocą narzędzia wykonuje się regulowane promieniowe rozszerzanie rury w obszarze ze szczelinami, a gdy założony stopień rozszerzenia rury zostanie osiągnięty, narzędzie usuwa się z rury.

Korzystnie regulowane promieniowe rozszerzanie rury wykonuje się w co najmniej dwóch obszarach rury, z których każdy zawiera co najmniej dwie szczeliny.

Korzystnie regulowane promieniowe rozszerzanie rury wykonuje się w każdym szczelinowym obszarze rury w celu zwiększenia nośności kotwienia.

Korzystnie dane dotyczące rozszerzania mierzy się w trakcie procesu kotwienia. Te pomierzone dane są dalej wykorzystywane dla dostarczenia wstępnej oceny geotechnicznych właściwości gruntu.

Zespół do kotwienia w gruncie zawierający kotew gruntową w postaci rury oraz rdzeń, przy czym rura posiada co najmniej dwie osiowe szczeliny rozmieszczone wzdłuż co najmniej jednego obszaru ściany rury w części rury, która ma być wbita w grunt, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rura jest otwarta na całej swojej długości, zaś rdzeń, który jest umieszczany w rurze i wyjmowany z niej, posiada dolny zaostrzony koniec i średnicę mniejszą od średnicy rury oraz jest dłuższy od rury co najmniej o długość zaostrzonego końca. Zespół obejmuje również narzędzie do regulowanego promieniowego rozszerzania kotwy gruntowej zawierające korpus posiadający co najmniej dwie promieniowo usytuowane wnęki, które są rozmieszczone w równych odstępach od siebie wokół obwodu korpusu i z których każda na jednym swoim końcu jest otwarta na obrzeżu korpusu, a na drugim końcu jest ograniczona przez podstawę utworzoną przez korpus, a w każdej wnęce jest ruchomo zamocowany tłok, przy czym wnęki są połączone za pomocą połączeń przepływowych z przepływowymi przyłączeniami, które są połączone ze źródłem napędu hydraulicznego.

Korzystnie narzędzie zawiera trzy wnęki i trzy tłoki.

Korzystnie narzędzie zawiera cztery wnęki i cztery tłoki.

Korzystnie wnęki są rozmieszczone względem siebie w podobnych odstępach osiowo wzdłuż długości narzędzia.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje podstawowy przykład wykonania rurowej kotwy gruntowej, fig. 2 przedstawia rurową kotew gruntową z fig. 1, gdy jest ona wbijana w grunt, fig. 3 przedstawia rurową kotew gruntową, gdy stosowany jest sposób według wynalazku, fig. 4 pokazuje w widoku z boku przykład narzędzia do wykonywania regulowanego promieniowego rozszerzania rurowej kotwy gruntowej za pomocą sposobu według wynalazku, oraz fig. 5 przedstawia narzędzie z fig. 4, w perspektywie.

Sposób według wynalazku jest przeznaczony do zastosowania dla rurowych konstrukcji z materiału sprężystego, na przykład kotwy gruntowej 1 w postaci stalowej rury 2. Taka stalowa rura 2 jest otwarta na całej swojej długości oraz posiada w dwóch różnych obszarach rury 2 dwie osiowe szczeliny 3a, 3b, umieszczone po każdej stronie stalowej rury 2. Szczelinowe obszary są wbijane w grunt.

W czasie procesu wbijania w grunt rdzeń 4 jest umieszczany w rurze 2. Rdzeń 4 posiada dolny, zaostrzony koniec 4a, który ułatwia wbijanie w grunt w ten sposób, że w trakcie wbijania, koniec 4a wystaje z dolnego końca rury 2. Rdzeń 4 zmniejsza obciążenie przypadające na rurę 2 w czasie procesu wbijania, jak również zabezpiecza rurę 2 przed napełnieniem ziemią bądź innym materiałem znajdującym się w gruncie. Dzięki rdzeniowi 4, rura 2 może być wbijana w grunt, gdy zawiera on skałę lub zamarzniętą glebę. Podczas wbijania, rdzeń 4 oraz rura 2 są roboczo połączone ze sobą na ich odpowiednich górnych końcach tak, że te górne końce mogą być przesuwane w tym samym czasie, jak rdzeń 4 i rura 2 są wbijane. Gdy rura 2 zostanie wbita na pożądaną głębokość, rdzeń 4 jest usuwany

180 208 z rury 2 i może następnie być użyty ponownie do wbicia kolejnej rury 2. Operacja wbijania jest wykonywana mechanicznie, na przykład za pomocą młota hydraulicznego.

Gdy rura 2 zostanie wbita w ziemię, narzędzie 5 jest umieszczane w rurze 2. Narzędzie 5, w pierwszej złożonej pozycji może łatwo być przesuwane w rurze 2. Narzędzie 5 może przykładowo składać się z narzędzia hydraulicznego, pokazanego na fig. 4 i 5, ale inne narzędzia są oczywiście również możliwe do zastosowania.

Narzędzie 5 według fig. 4 i 5 jest szczególnie przystosowane do wykonywania regulowanego promieniowego rozszerzania rurowej kotwy gruntowej 1. Narzędzie 5 składa się z korpusu 5a narzędzia 5 przystosowanego do wpuszczania w rurową kotew gruntową 1. Korpus 5a narzędzia 5 odpowiednio składa się z litego elementu stalowego. Korpus 5a narzędzia 5 zawiera cztery promieniowo skierowane tłoki 6, które są umieszczone w jednakowych odstępach wokół obwodu narzędzia 5 i które są ruchomo zamocowane w odpowiednich promieniowych wnękach 7 w korpusie 5a narzędzia 5. Wnęki 7 są umieszczone względem siebie w zasadniczo podobnych odstępach osiowo wzdłuż długości narzędzia 5 i każda jest otwarta na zewnątrz w jednym kierunku na obwodzie korpusu 5a narzędzia 5 i są ograniczone w drugim kierunku przez podstawę utworzoną przez korpus 5a narzędzia 5, ponieważ wnęki nie przechodzą przez cały korpus 5a narzędzia 5. Wnęki 7 mają postać otworów wywierconych lub frezowanych w korpusie 5a narzędzia 5 dla hydraulicznych tłoków 6. Pełny korpus 5a narzędzia 5 zawiera połączenia przepływowe łączące wnęki 7, przy ich odpowiednich podstawach, z przepływowymi przyłączeniami 8 na zewnątrz korpusu 5a narzędzia 5. Połączenia przepływowe są przyłączone do źródła napędu hydraulicznego poprzez ich przepływowe przyłączenia 8.

Zalecanym źródłem napędu hydraulicznego jest pompa wysokociśnieniowa obustronnego działania o ciśnieniu roboczym do 1000 barów. Na źródle napędu hydraulicznego są umieszczone układy do mierzenia ciśnienia, przepływu i innych ważnych parametrów.

Możliwość mierzenia danych dotyczących rozszerzania, to jest ciśnienia, przepływu, etc., podczas wykonywania procesu kotwienia, umożliwia ustalenie obciążeń ściskających, rozciągających i momentu obrotowego, które rurowa kotew gruntowa 1 może przenieść. Zmierzone dane mogą również być użyte w celu dostarczenia wstępnych ocen dotyczących geotechnicznych właściwości gruntu.

Za pomocą narzędzia 5 obszar rury 2 zawierający osiowe szczeliny 3a, 3b może być obciążony w kierunku promieniowym. Obciążenie jest przykładane na wnętrze rury 2 w kierunku ściany rury 2, w drugim, wysuniętym położeniu narzędzia 5. W tym położeniu olej w narzędziu 5 jest wtłaczany pod ciśnieniem, tak, że tłoki 6 poruszają się na zewnątrz. Ponieważ wnęki 7 są połączone przepływowo ze sobą, gdy jeden z tłoków 6 osiągnie maksymalne ciśnienie, olej przepływa do następnej wnęki 7 do czasu, aż wszystkie tłoki 6 znajdą się w położeniu zewnętrznym.

Szczeliny 3a, 3b w rurze 2 umożliwiają jej rozszerzenie się w tym obszarze, jeżeli obciążenie jest przykładane w co najmniej dwóch przeciwległych punktach, rozmieszczonych po każdej stronie rury, w połowie odległości pomiędzy szczelinami 3a, 3b. Rozszerzenie lub deformacja jest w ten sposób wywoływana w obszarze wokół osiowych szczelin 3a, 3b. Promieniowe rozszerzenie rury 2 w obszarach szczelinowych może być regulowane przez prowadzenie narzędzia 5 zagłębionego w rurze 2. Dzięki temu jest możliwe lepsze przystosowanie kotwy gruntowej 1 do warunków gruntowych.

Jeżeli rozszerzenie ma zostać wywołane w określonym obszarze, narzędzie 5 jest doprowadzane do stanu złożonego tak, aby uzyskać odpowiedni kształt pozwalający na jego przemieszczenie w rurze. Dokonuje się tego w ten sposób, że źródło napędu hydraulicznego obustronnego działania wywołuje powrót oleju hydraulicznego tak, że tłoki 6 przemieszczają się do środka korpusu 5a narzędzia 5. Narzędzie 5 jest następnie wyjmowane z rury 2 lub przesuwane do obszaru przewidzianego do kolejnego rozszerzenia. W ten sposób, to samo narzędzie 5 może być stosowane do przeprowadzenia dalszego rozszerzania rury

180 208 w innych obszarach zawierających osiowe szczeliny 3a, 3b. Ilość możliwych rozszerzeń w rurze 2 jest ostatecznie ograniczona do liczby obszarów w rurze 2 wyposażonych w osiowe szczeliny 3a, 3b. Należy również docenić fakt, że można zadecydować, aby nie rozszerzać rury 2 w określonych obszarach, nawet jeśli są one wyposażone w osiowe szczeliny 3a, 3b.

Wynalazek zapewnia łatwy do przeprowadzenia sposób mocowania w gruncie kotwy gruntowej w postaci rury 2. Ostateczne zakotwienie obejmuje rurę 2, która jest odkształcona w jednym lub wielu obszarach w taki sposób, że promieniowe obrzeże rury 2 jest poszerzone w rejonie tych obszarów. Jednakże, rura 2 jest odkształcona w taki sposób, że wgłębienia w rurze 2 są utrzymane na jej całej długości. Dzięki temu jest później łatwo przeprowadzać kontrolę rury 2, na przykład pod względem uszkodzeń korozyjnych lub tym podobnych.

Sposób według wynalazku nie jest ograniczony do zastosowania narzędzia 5, pokazanego na fig. 4 i 5, które jest tylko przykładem układu, za pomocą którego promieniowe rozszerzenie rurowej kotwy gruntowej 1 może być wykonane w określonych obszarach rury 2.

FIG. 3

180 208

FIG 5

180 208

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kotwienia w gruncie za pomocą kotwy gruntowej w postaci rury zawierającej co najmniej dwie osiowe szczeliny rozmieszczone wzdłuż co najmniej jednego obszaru ściany rury w części rury, która ma być wbita w grunt, w którym w rurze umieszcza się rdzeń, a następnie rurę wraz z rdzeniem wbija się w grunt, po czym rdzeń wyjmuje się z rury, znamienny tym, że w rurze (2) zagłębia się narzędzie (5), które umieszcza się w co najmniej jednym obszarze rury (2) zawierającym osiowe szczeliny (3a, 3b), a następnie za pomocą narzędzia (5) wykonuje się regulowane promieniowe rozszerzanie rury (2) w obszarze ze szczelinami (3a, 3b), a gdy założony stopień rozszerzenia rury (2) zostanie osiągnięty, narzędzie (5) usuwa się z rury (2).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że regulowane promieniowe rozszerzanie rury (2) wykonuje się w co najmniej dwóch obszarach rury (2), z których każdy zawiera co najmniej dwie szczeliny (3a, 3b).
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że regulowane promieniowe rozszerzanie rury (2) wykonuje się w każdym szczelinowym obszarze rury (2).
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dane dotyczące rozszerzania mierzy się w trakcie procesu kotwienia.
5. 5. Zespół do kotwienia w gruncie zawierający kotew gruntową w postaci rury oraz rdzeń, przy czym rura posiada co najmniej dwie osiowe szczeliny rozmieszczone wzdłuż co najmniej jednego obszaru ściany rury w części rury, która ma być wbita w grunt, znamienny tym, że rura (2) jest otwarta na całej swojej długości, zaś rdzeń (4), który jest umieszczany w rurze (2) i wyjmowany z niej, posiada dolny zaostrzony koniec (4a) i średnicę mniejszą od średnicy rury (2) oraz jest dłuższy od rury (2) co najmniej o długość zaostrzonego końca (4a) i zespół obejmuje narzędzie (5) do regulowanego promieniowego rozszerzania kotwy gruntowej zawierające korpus (5a) posiadający co najmniej dwie promieniowo usytuowane wnęki (7), które są rozmieszczone w równych odstępach od siebie wokół obwodu korpusu (5a) i z których każda na jednym swoim końcu jest otwarta na obrzeżu korpusu (5a), a na drugim końcu jest ograniczona przez podstawę utworzoną przez korpus (5a), a w każdej wnęce (7) jest ruchomo zamocowany tłok (6), przy czym wnęki (7) są połączone za pomocą połączeń przepływowych z przepływowymi przyłączeniami (8), które są połączone ze źródłem napędu hydraulicznego.
6. 6. Zespół według zastrz. 5, znamienny tym, że narzędzie (5) zawiera trzy wnęki (7) i trzy tłoki (6).
7. 7. Zespół według zastrz. 5, znamienny tym, że narzędzie (5) zawiera cztery wnęki (7) i cztery tłoki (6).
8. 8. Zespół według zastrz. 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że wnęki (7) są rozmieszczone względem siebie w podobnych odstępach osiowo wzdłuż długości narzędzia (5).