PL204637B1 - Pal rurowy w osłonie betonu i sposób wbijania rury palowej w grunt - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pal rurowy w osłonie betonu i sposób wbijania rury palowej w grunt.

Znane jest zwiększanie nośności fundamentów budynków za pomocą pali wbijanych w grunt; w nowych konstrukcjach, pale takie zazwyczaj składają się ze stosunkowo długich stalowo betonowych pali i ich części. W trakcie zabiegów konserwacyjnych, tj. podczas wzmacniania fundamentów budynków lub konstrukcji już istniejących, stosuje się pale krótkie i sekcyjne ze względu na brak miejsca, ponieważ czasami konieczne jest wbijanie pali w małych i niskich przestrzeniach wewnątrz budynków. W tego typu sytuacjach pale wbija się w grunt stosując słabe uderzenia, a nawet wibracje w celu uniknięcia nadmiernego wstrząsania konstrukcją i uszkodzenia budynku wokół i nad miejscem pracy. Wbijanie pali w grunt polega na naprzemiennym poruszaniu w górę i w dół elementu wbijającego wewnątrz rury palowej, lub alternatywnie uderzenia lub wibracje mogą działać na górny koniec pala. Po wbiciu pala w grunt przestrzeń wewną trz stalowej rury wype ł nia się zazwyczaj betonem. Zaleca się stosowanie do tego celu rur stalowych, ponieważ łatwo je przedłużać, na przykład spawając lub stosując odpowiednie łączniki tulejowe oraz, podczas wbijania w grunt, opór pala jest mniejszy niż, na przykład, pala betonowego, ze względu na gładką powierzchnię stalowej rury. Jeżeli końcówka pala nie może być wbita w skałę lub w inną podobną strukturę nośną, pal musi działać jako samonośny pal wiszący w warstwach gruntu wzdłuż długości pala. W sytuacji tego typu nośność stalowej rury jest słaba, ze względu na gładkość jej powierzchni, podczas gdy nośność pala betonowego jest zasadniczo lepsza. Tak jest rzeczywiście, na przykład w gruncie gliniastym, w którym warstwa gliny może być bardzo gruba.

W patencie NO-121440 ujawniono wtryskiwanie masy stabilizującej w połączeniu z palem fundamentowym wbijanym w grunt, składającym się z całkowicie konwencjonalnego pala stalowo-betonowego z betonową powierzchnią i konwencjonalną końcówką do skał [na przykład szwedzka norma SIS 911196; 1972-11-20] i z kanałem biegnącym przez stalowo betonowy pal, którym to kanałem wprowadza się masę stabilizującą w grunt w pobliżu końcówki pala. Pal ten musi być wbijany w grunt w taki sam sposób jak konwencjonalne stalowe pale do skał i nie ma małego oporu ze względu na swoją powierzchnię. Zazwyczaj do stabilizowania gruntu stosuje się wapno, ale w tym wypadku używa się betonu, którym prawdopodobnie jest cement, jak w publikacji EP-0539630. Według norweskiej publikacji but pala ma koniec o średnicy zasadniczo podobnej do średnicy końca rury palowej i wystającą węższą sekcję końcową oraz, w takiej cienkiej sekcji końcowej, kanały do wtryskiwania w grunt substancji stabilizującej. Celem jest stabilizacja gruntu w pobliżu końcówki pala, a zwłaszcza pod nią. Podano wzór na długość końcówki, według którego miara liniowa L wynosi (R+r)^3, tj. na rysunku, jest ona równa około trzykrotnej średnicy przekroju końcówki i w przybliżeniu jest równa średnicy pala. Trudno jest umieścić skutecznie pole nośne w miejscu końcówki, ponieważ pole to, które ma być polem nośnym, ma bardzo ograniczone pole powierzchni. Zwłaszcza w przypadku gdy grunt o słabej nośności ciągnie się poniżej obszaru zawierającego cement i utwardzonego na końcówce, znaczenie takiego obszaru utwardzonego może być znikome a nawet szkodliwe.

W patencie EP-0 539 630 A1 ujawniono sposób wytwarzania pali fundamentowych wkręcanych w grunt, polegający na tym, że po wbiciu pala w grunt, z końcówki śrubowej pala doprowadza się najpierw mieszankę wody z bentonitem w miejscu znajdującym się z przodu, a następnie, po dojściu końcówki śrubowej pala do nośnej warstwy gruntu, doprowadza się mieszankę cementu z wodą pod wysokim ciśnieniem, które jest wyższe od ciśnienia hydrostatycznego, po czym śrubowa końcówka pala silnie miesza ze sobą cement i grunt. Ciśnienie, pod jakim jest doprowadzana mieszanka cementu, jest bardzo wysokie i wynosi nawet 500-1000 barów. W wyniku tego, pomiędzy dolną częścią pala, a gruntem nośnym powstaje strefa nośna o dużej średnicy. Przede wszystkim sposób ten jest skomplikowany, ponieważ wymaga po pierwsze stosowania cieczy drążącej w postaci mieszanki wody z bentonitem, a zatem urządzeń do zmieniania masy wyprowadzanej z końcówki. Ponadto sposób ten wymaga stosowania dużych i drogich urządzeń zarówno do wkręcania pali w grunt jak i do wytwarzania wspomnianego wysokiego ciśnienia. Do zabiegów konserwacyjnych maszyny tego typu są zazwyczaj za duże, ponieważ po prostu nie mieszczą się w pomieszczeniach lub przestrzeniach piwnicznych. Oba rozwiązania, NO-121440 i EP-0 539 630, wymagają doprowadzania masy pod bardzo dużym ciśnieniem, ponieważ masę tę wprowadza się w grunt pod czołową powierzchnią końcówki, gdzie przeciwciśnienie gruntu jest największe i trzeba je pokonać za pomocą ciśnienia pompowanej cieczy.

Publikacja US-4 909 673 dotyczy sposobu wtryskiwania, zgodnie z którym zapewnia się rurę palową z dużą liczbą otworów wtryskowych, w których są zamocowane zawory wtryskowe od środka rury, w wyniku czego można zwiększyć tarcie pomiędzy palem a gruntem, wtryskując zaprawę cemenPL 204 637 B1 tową twardniejącą na zewnętrznej powierzchni stalowego pala. Podobnie jak we wspomnianej powyżej publikacji EP, również ten sposób wymaga stosowania wysokich ciśnień i dużych maszyn. Ponadto struktura ta jest zbyt skomplikowana i droga, żeby można ją było używać w małych projektach roboczych, takich jak zwiększanie nośności pojedynczego domu, itp.

W publikacji GB-796 262 ujawniono sposób cał kowicie róż ny od opisanych powyż ej, dotyczą cy sposobu wytwarzania wbijanego pala w osłonie betonu. Według tego sposobu, wbija się w grunt rurowy trzon palowy zaopatrzony w but pala z otwartym końcem górnym i z większym przekrojem w górnym końcu niż przekrojem trzonu pala, po czym wtłacza się papkę cementową lub silnie rozcieńczony beton wzdłuż wydrążonego trzonu pala, przez but pala, do komory utworzonej pomiędzy gruntem, a trzonem pala w wyniku działania buta pala. W sposobie tym, płynny cement lub beton jest zatem wtłaczany z góry równocześnie i w sposób ciągły z wbijaniem w utworzoną w gruncie komorę pod niskim ciśnieniem w celu ciągłego wypełniania komory. Na końcu wbijania wypełnioną przestrzeń komory uszczelnia się od góry, a doprowadzanie betonu wykonuje się pod wyższym ciśnieniem. W istocie rzeczy sposób ten zapewnia rurowy pal stalowy w nośnej osłonie betonowej uzyskany bardzo prostymi środkami. Jednakże rozwiązanie to pociąga za sobą znaczne problemy. W trakcie prób użycia konstrukcji opisanego tu typu stwierdzono, że najczęściej pal nie przemieszcza się w gruncie wzdłuż prostej drogi, ale wyraźnie wykazuje skłonność do zakrzywiania się tak, że na rurę palową mogą działać tak duże siły gnące, że nie może on już przemieszczać się w gruncie, a nawet może pęknąć. Co prawda w publikacji tej wspomina się o doprowadzaniu cementu lub masy betonowej po prostu pod małym ciśnieniem, ale uzyskanie tego wymaga stosowania maszyn za dużych i/lub za drogich dla kilku miejsc.

W publikacji GB-2 234 774 opisano sposób formowania pala i sposób podtrzymywania struktury budynku. W skład ujawnionego pala wchodzi rurowa osłona i powiększenie lub występ w pobliżu jej końca natarcia, a także szereg otworów przechodzących przez osłonę z boku wspomnianego występu, które to otwory są najpierw zamknięte lub uszczelnione za pomocą materiału, który może pękać. W publikacji tej nie wspomina się ani o wymiarach ani o ich stosunkach. Wedł ug tej publikacji, w ś cianie i fundamencie budynku wytwarza się najpierw kanał w trakcie oddzielnych prac wiertniczych, po czym przez wykonany kanał przeprowadza się ujawniony pal i wbija go w grunt do osiągnięcia odpowiedniej głębokości. Podczas wspomnianego prowadzenia i wbijania otwory w osłonie są zamknięte, np. za pomocą taśmy przylepnej. Na końcu przestrzeń pomiędzy osłoną, a kanałem uszczelnia się za pomocą płynnej mieszanki lub zaprawy cementowej, którą wtłacza się pod ciśnieniem w osłonę, na którym to etapie następuje rozerwanie zamknięć lub pokryw otworów, co umożliwia przepływ zaprawy cementowej przez otwór utworzony przez występ, co wiąże osłonę ze strukturą budynku. Sposób ten i pal mają kilka wad. Po pierwsze, sił a potrzebna do wbicia pala w grunt jest bardzo duż a, co oznacza konieczność stosowania dużych, ciężkich i drogich maszyn. Po drugie, ściany otworu utworzonego przez występ w glebie łatwo zapadają się, co uniemożliwia wypełnianie szczeliny pomiędzy osłoną a gruntem mieszanką cementową. Na końcu, ujawnione doprowadzanie pod ciśnieniem mieszanki cementowej wymaga również stosowania ciężkiego, drogiego i energochłonnego sprzętu.

Zatem celem wynalazku jest zapewnienie metalowego, zwykle stalowego pala, na przykład pala rurowego, którego powierzchnia zewnętrzna, po wbiciu w glebę, może być osłonięta utwardzalną masą, taką jak beton, bez stosowania skomplikowanych, drogich i/lub dużych maszyn tak, żeby nośność gotowego pala z betonową powierzchnią była co najmniej równa nośności prefabrykowanych pali betonowych. Innym celem wynalazku jest zapewnienie metalowego pala, na przykład pala rurowego, wymagającego minimalnej energii podczas wbijania w grunt, odpowiadającej co najwyżej energii wbijania w grunt prostej rury stalowej. Trzecim celem wynalazku jest metalowy pal, na przykład pal rurowy, który, podczas wbijania w grunt, nie wykazuje skłonności do przemieszczania się w kierunku, który nie pokrywa się z zamierzonym kierunkiem wbijania, co najmniej w stopniu nieszkodliwym. Co najmniej w ogólnym zarysie, pal taki powinien pozostać prosty. Czwartym celem wynalazku jest pal takiego typu jaki opisano o prostej budowie i korzystnych kosztach wytwarzania i stosowania. Piątym celem wynalazku jest sposób wbijania takiego metalowego pala w grunt i pokrywania go betonem, który można zrealizować nawet w ciasnych miejscach i w różnych typach gruntu. Jeszcze innym celem wynalazku jest zapewnienie takiego sposobu, który umożliwia uzyskanie, na przykład, pala rurowego o dobrej nośności w różnych typach gruntu. Zatem celem wynalazku jest zapewnienie sposobu wbijania pali i pala łączących w sobie ł atwość instalowania rurowych pali stalowych i dobre zakotwiczenie pali betonowych w gruncie.

Pal rurowy w osłonie betonu, zawierający metalową rurę palową do wbijania w grunt, co najmniej jeden otwór na górnym końcu rury palowej do doprowadzania masy betonowej do wnętrza rury palowej oraz but pala na dolnym końcu rury palowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że but pala

PL 204 637 B1 zawiera podłużną sekcję końcową o zasadniczo jednakowej szerokości i okucie na górnym końcu, którego średnica jest większa niż średnica rury palowej, a obszar buta pala jest zaopatrzony w otwory przepływowe umożliwiające wypływ masy betonowej, przy czym w bucie pala maksymalna średnica okucia jest zasadniczo większa niż zewnętrzna średnica rury palowej, a odległość punktu odpowiadającego maksymalnej średnicy okucia od nakładki narzędziowej sekcji końcowej jest co najmniej siedem razy większa od zewnętrznej średnicy rury palowej, przy czym okucie zawiera powierzchnię zewnętrzną zwężającą się co najmniej częściowo ku nakładce narzędziowej, oraz okucie zawiera rozciągającą się ku górze krawędź zewnętrzną tworzącą otwarte ku górze zagłębienie otaczające rurę palową lub jej przedłużenie.

Korzystnie otwory przepływowe są umieszczone nad najniższą otwartą ku górze bazą okucia otaczającą rurę palową lub jej przedłużenie, oraz przechodzą one przez obwodową powierzchnię buta pala i/lub rurę palową i/lub przedłużenie rury palowej, umożliwiając wypływ masy betonowej podczas wbijania pala w grunt, oraz otwory przepływowe są otwarte na zewnątrz rury palowej w kierunkach promieniowych.

Korzystnie przedłużenie rury palowej jest częścią łączącą rozciągającą się od miejsca znajdującego się nad okuciem do miejsca znajdującego się pod okuciem, przy czym część łącząca ma górną średnicę większą niż jej średnica dolna.

Korzystnie zewnętrzna średnica zagłębienia okucia jest zasadniczo większa niż górna średnica części łączącej lub zewnętrzna średnica rury palowej, a otwory przepływowe są co najmniej częściowo umieszczone na poziomie zewnętrznej krawędzi okucia albo na wysokości zagłębienia.

Korzystnie zewnętrzna średnica sekcji końcowej jest maksymalnie równa zewnętrznej średnicy rury palowej, przy czym sekcja końcowa składa się z metalowego pręta lub metalowej rury oraz odległość pomiędzy nakładką narzędziową a punktem odpowiadającym maksymalnej średnicy okucia jest dziesięć razy większa od zewnętrznej średnicy rury palowej.

Korzystnie sekcja końcowa jest metalową rurą i w miejscu nakładki narzędziowej jest zamknięta elementem końcowym, oraz sekcja końcowa zawiera albo część rury palowej albo element rurowy przymocowany do okucia lub część części łączącej.

Korzystnie sekcja końcowa jest metalowym prętem, przy czym sekcja końcowa zawiera albo element prętowy przymocowany do komory w okuciu, albo sekcję części łączącej.

Korzystnie okucie zawiera ponadto albo przelotowy otwór, którego średnica odpowiada średnicy zewnętrznej części końcowej, przez który przechodzi rura palowa lub część łącząca, albo skierowany ku górze występ, którego średnica wewnętrzna lub jego średnica zewnętrzna są przystosowane do umieszczania końca rury palowej.

Korzystnie, odpowiednio, część łącząca lub okucie zawierają w swojej górnej części wewnętrzne lub zewnętrzne wgłębienie do umieszczania dolnego końca rury palowej, oraz kanał biegnący od wnętrza rury palowej co najmniej do otworów przepływowych, zaś część łącząca zawiera powierzchnię stopującą, której górna średnica jest większa niż średnica otworu okucia do opierania się o dno okucia, oraz część łącząca składa się z elementu, który jest integralny z sekcją końcową.

Korzystnie okucie lub część łącząca zawierają ponadto elementy łączące do mocowania pomiędzy rurą palową a okuciem lub częścią łączącą.

Korzystnie w skład rury palowej wchodzi kilka sekcji rurowych oraz elementy łączące lub łączące je złączki, oraz na zewnętrznej powierzchni rury palowej znajdują się elementy przyczepne do betonu.

Sposób wbijania rury palowej w grunt i osłaniania jej betonem, który to rurowy pal zawiera metalową rurę palową, której górny koniec jest zaopatrzony w co najmniej jeden otwór, i której dolny koniec jest zaopatrzony w zwężający się but pala, którego średnica jest większa niż średnica rury palowej, i do obszaru którego otwiera się dolny koniec rury palowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że mocuje się but pala do dolnego końca rury palowej, która ma być wbijana w grunt w celu uzyskania rurowego pala, przy czym but pala zawiera podłużną sekcję końcową o zasadniczo jednakowej szerokości i zaopatrzoną w okucie w odległości od nakładki narzędziowej, przy czym odległość jest co najmniej pięć razy większa od średnicy zewnętrznej rury palowej, i maksymalna średnica którego jest zasadniczo większa niż zewnętrzna średnica rury palowej, oraz nad okuciem otwierają się promieniowe otwory przepływowe, wbija się rurę palową w grunt za pomocą siły pulsującej, wypełnia się wnętrze rury palowej betonową masą składającą się z utwardzalnego hydraulicznie środka wiążącego, materiału kamiennego jako wypełniacza oraz wody, wbija się rurę palową głębiej w grunt za pomocą siły pulsującej tak, że masa betonowa płynie przez otwory przepływowe wokół rury palowej i w górę do komory wydrążonej w gruncie przez but pala, dodaje się masę betonową do wnętrza rury palowej,

PL 204 637 B1 oraz rurowy pal wbija się dalej w grunt za pomocą siły pulsującej naprzemiennie z dodawaniem masy betonowej do wnętrza rury palowej.

Korzystnie pierwszą sekcję rurową, wbitą co najmniej częściowo w grunt, przedłuża się za pomocą drugiej sekcji rurowej przy użyciu złączek lub elementów łączących, rurę palową przedłuża się dalej za pomocą dodatkowych sekcji rurowych w zależności od zamierzonej głębokości palowania, oraz rurowy pal wbija się dalej w grunt przy użyciu siły pulsującej naprzemiennie z co najmniej częściowym dodawaniem masy betonowej do wnętrza rury palowej do chwili dojścia sekcji końcowej rurowego pala do zamierzonej głębokości w gruncie, oraz pozwala się betonowej masie na stwardnienie zarówno wokół rury palowej, jak i wewnątrz rury palowej w celu uzyskania gotowego rurowego pala betonowego.

Korzystnie masę betonową doprowadza się do wnętrza rury palowej bez znacznego nadciśnienia, przy czym siłę pulsującą wytwarza się udarowo i/lub wibracyjnie, a jej wartość maksymalna jest taka, że wewnątrz rury palowej pojawiają się impulsy ciśnienia, które to impulsy wynoszą co najmniej 1 MPa, a korzystnie co najmniej 1,5 MPa, a czas ich trwania wynosi maksymalnie 50 ms, typowo 0,1 ms - 15 ms, a korzystnie jest możliwie najkrótszy.

Korzystnie, w razie konieczności, rurowy pal wbija się dalej w grunt za pomocą siły pulsującej do pewnej głębokości, dodaje się pewną ilość masy betonowej do wnętrza rury palowej oraz wbija się pal rurowy w grunt do chwili osiągnięcia zamierzonej głębokości, część znajdującą się pomiędzy górną powierzchnią warstwy masy betonowej, a powierzchnią gruntu wokół pala rurowego wypełnia się materiałem kamiennym, lub podobnym materiałem, oraz rurę palową dalej wypełnia się masą betonową i naprzemienne wbija się dalej w grunt za pomocą siły pulsującej do chwili dojścia sekcji końcowej rurowego pala na zamierzoną głębokość w gruncie, oraz wypełnia się betonem resztę wnętrza rury palowej.

Nieoczekiwanie stwierdzono teraz, że zapewniając dolny koniec pala, który jest najpierw wbijany w grunt, z takim butem pala mającym okucie, którego średnica jest większa niż średnica rury palowej, oraz ze stosunkowo długą sekcją końcową wystającą z tego okucia w kierunku wbijania pala, tj. w dół; oraz konstruując wylot dla masy utwardzalnej biegnący od wnętrza rury palowej przez otwory na obwodzie nad miejscem styczności okucia z rurą palową, pal, wbijany udarowo i/lub wibracyjnie, wchodzi w grunt wystarczająco prosto. Nieoczekiwanie stwierdzono również, że utwardzalna masa przemieszcza się skutecznie i szybko przez otwory na obwodzie ze środka metalowej rury palowej do komory utworzonej wokół rury palowej przez okucie głównie w wyniku działania udarów i/lub wibracji pala tak, że nie jest konieczne stosowanie ciśnienia w celu doprowadzania twardniejącej masy na górnym końcu rury palowej nad powierzchnią gruntu, natomiast masę można po prostu wlewać do środka rury palowej. Siła potrzebna do wbijania rurowego pala w grunt jest mała, a nośność gotowego osłoniętego i wypełnionego betonem pala rurowego jest znakomita, kiedy działa on jak pal wiszący albo na całej swojej długości albo na pewnej jej części. Zaletą wynalazku jest ponadto to, że nie jest konieczne stosowanie skomplikowanych środków na górnym końcu rury palowej w celu umożliwienia równoczesnego doprowadzania utwardzalnej masy i wykonywania zagłębiających uderzeń lub wibracji, ponieważ, według wynalazku, etapy te są realizowane oddzielnie. Ulepszona struktura pala i sposób jego instalowania według wynalazku są znakomicie dostosowane do naprawy fundamentów budynków, ale wynalazek nie ogranicza się tylko do takich zastosowań. Wynalazek można stosować w palach wbijanych w grunt zarówno udarowo jak i wibracyjnie.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1A-1H są schematycznymi rzutami pionowymi, prostopadłymi do poziomu gruntu różnych etapów sposobu według wynalazku przy użyciu pala rurowego i buta pala wyposażonego w jego długą sekcją końcową, fig. 2 jest widokiem podobnym do pokazanych na fig. 1A-1H, pokazującym pierwszy przykład wykonania gotowej struktury pala wykonanej w gruncie za pomocą pala i sposobu według wynalazku, fig. 3 przedstawia drugi przykład wykonania gotowej struktury pala wykonanej za pomocą pala i sposobu według wynalazku, w gruncie, podobnie do fig. 2, fig. 4A jest przekrojem podłużnym wzdłuż linii II-II na fig. 4B pierwszego przykładu wykonania buta pala według wynalazku przymocowanego do rury palowej, fig. 4B jest przekrojem poprzecznym wzdłuż linii II-II na fig. 4A pierwszego przykładu wykonania buta pala według wynalazku przymocowanego do rury palowej, fig. 5A jest przekrojem podłużnym wzdłuż linii III-III na fig. 5B drugiego przykładu wykonania buta pala według wynalazku przymocowanego do rury palowej, fig. 5B jest przekrojem poprzecznym wzdłuż linii IV-IV na fig. 5A drugiego przykładu wykonania buta pala według wynalazku przymocowanego do rury palowej, fig. 6A jest przekrojem podłużnym wzdłuż linii V-V na fig. 6B trzeciego przykładu wykonania buta pala według wynalazku przymocowanego do rury palowej, fig. 6B jest przekrojem poprzecznym wzdłuż linii VI-VI na fig. 6A

PL 204 637 B1 trzeciego przykładu wykonania buta pala według wynalazku przymocowanego do rury palowej, fig. 7 jest przekrojem podłużnym podobnym do pokazanego na fig. 4A-6A czwartego przykładu wykonania buta pala według wynalazku przymocowanego do rury palowej, a fig. 8A-8C pokazują trzy różne złącza według wynalazku do przedłużania sekcji rury palowej jako sekcje podłużne rury palowej, podobne do widocznych na fig. 4A-6A i 7.

Wynalazek dotyczy pala rurowego 40 do osłaniania betonem, którego trzon stanowi rura palowa 2. Jedynie w przypadku, kiedy jest konieczne oddzielenie różnych części lub sekcji rury palowej od siebie, stosuje się bardziej zindywidualizowane numery identyfikacyjne 2a, 2b, 2c itp. Ogólny numer identyfikacyjny 2 dotyczy ich wszystkich. Zatem pal rurowy 40 zawiera metalową rurę palową 2, zazwyczaj z materiału stalowego na rury, która ma być wbijana lub wciskana w grunt, i która może składać się, w sposób opisany dalej, z jednej lub kilku sekcji 2a, 2b, 2c, itd. pala. W opisie tym pojęcia „koniec dolny”, „w dół”, „dół”, itp. odnoszą się do kierunku, w jakim zagłębia się pal, albo do położenia, w kierunku którego przemieszcza się koniec; i, odpowiednio, pojęcia „koniec górny”, „w górę”, „góra” itp. odnoszą się do położenia końca pala pozostającego nad gruntem albo wskazującego na zewnątrz od powierzchni gruntu. Zazwyczaj pale 40 są wbijane w grunt w położeniu pionowym albo zbliżonym do pionowego, jak pokazano na fig. 1A-3, tak, że objaśnione powyżej kierunki i strony są oczywiste, ale należy je rozumieć w ten określony sposób nawet jeżeli oś 31 pala tworzy kąt znacznie odbiegający od kąta prostego w stosunku do położenia poziomego albo do poziomu opisującego powierzchnię gruntu 20; odchylenie to może wynosić dziesiątki stopni kątowych.

Przekrój poprzeczny rury palowej 2 jest typowym kołowym przekrojem rury stalowej, ale, oczywiście, można również stosować rury o innych przekrojach poprzecznych, takich jak kwadratowy, rombowy lub prostokątny. Średnica zewnętrzna D2 rury palowej może wynosić, niezależnie od kształtu przekroju poprzecznego, na przykład 25 mm - 1500 mm, korzystnie od co najmniej 40 mm do co najwyżej 300 mm, a na ogół od co najmniej 50 mm do co najwyżej 200 mm. Grubość ścianki rury palowej 2 może wynosić 1 mm - 20 mm, w zależności od średnicy zewnętrznej rury palowej, korzystnie co najmniej 3 mm i co najwyżej 15 mm, a typowo co najmniej 5 mm i co najwyżej 12 mm. Naturalnie, średnica wewnętrzna rury palowej jest mniejsza niż średnica zewnętrzna o grubość ścianki i tworzy wnętrze 12 rury palowej, wzdłuż którego masa betonowa B przechodzi od górnego końca 29 do otworów przepływowych 7. Długości sekcji palowych 2a, 2b, 2c, itp. rury palowej 2, które mają być ze sobą połączone, są mniejsze niż wysokość przestrzeni, wewnątrz której rurowy pal 40 jest wbijany w grunt tak, że odcinki L2 sekcji rurowych 2a, 2b, 2c, itp. często wynoszą co najmniej 0,5 m i co najwyżej 3 m, natomiast typowo 1 m - 2,5 m. Jeżeli jest dosyć miejsca, to oczywiście możliwe jest użycie również dłuższych sekcji palowych, np. 6 m lub jeszcze dłuższych. W razie potrzeby, zewnętrzna powierzchnia rury palowej 2 jest powleczona elementami przylepnymi 30, takimi jak sczepione kawałki taśmy stalowej lub inne wytworzone kształty, w celu poprawy przyczepności pomiędzy utwardzalnym betonem B, a rurą palową. Chociaż typowe i korzystne przykłady wykonania wynalazku dotyczą konserwacji i ponownego podtrzymywania już istniejących konstrukcji, takich jak fundamenty domów, mostów, dróg i innych konstrukcji stałych, pal według wynalazku można również używać w innych połączeniach, takich jak nowe konstrukcje oraz kotwy gruntowe i gwoździe gruntowe.

W górnym końcu rury palowej 2 cylindrycznej rury 40 pozostającym ponad powierzchnią 32 gruntu lub co najmniej w pobliżu powierzchni 32 gruntu, a zatem skierowanym ku zewnętrznej przestrzeni, znajduje się otwór lub otwory 29 do doprowadzania płynnej masy betonowej do wnętrza 12 rury palowej. W swojej najprostszej postaci otwór 29 w rurze palowej 2 jest tylko otwartym końcem rury, w który jest wlewana płynna masa betonowa, jak pokazano na fig. 1B, 1D i 1G. Alternatywnie, w górnym końcu rury palowej może znajdować się otwór lub otwory 29 usytuowane albo na obwodzie rury i/lub na podstawie napędowej, która może być stosowana na górnym końcu rury i stosowana do przenoszenia siły F wbijającej pal w grunt, i której nie pokazano na figurach. Taka podstawa napędowa może składać się, na przykład, z elementów łączących 21 do sekcji rurowych albo z jakiegoś innego typu elementów mocowanych do końca rury palowej i odłączanych od niego, chroniących ten koniec rury palowej przed uszkodzeniem i odkształceniem oraz rozprowadzających skierowaną na niego siłę F w odpowiedni sposób na rurę palową, która to siła wbija rurowy pal 40 w grunt.

Na dolnym końcu rurowego pala 40 znajduje się zbieżny ku dołowi but 1 pala według wynalazku o dużej średnicy zewnętrznej D1; rura palowa, a zwłaszcza jej wnętrze 12, są otwarte na obszar buta 1 pala w celu umożliwienia wypływania masy betonowej B. But 1 pala według wynalazku zawiera podłużną sekcję końcową 3 o zasadniczo równomiernej szerokości, tj. zewnętrznych wymiarach poprzecznych wzdłuż jej długości, nakładkę narzędziową 10 na dolnym końcu oraz okucie 6 na końcu górPL 204 637 B1 nym, którego maksymalna średnica D1 jest zasadniczo większa niż średnica zewnętrzna D2 rury palowej. Maksymalna średnica D1 okucia tworzy komorę M w gruncie lub przestrzeń T wokół rury palowej dla betonu B. Zazwyczaj próbuje się ułożyć warstwę betonu o z góry określonej grubości wokół rury palowej, przy czym grubość tej warstwy wynosi około połowy różnicy pomiędzy maksymalną średnicą D1 buta pala a zewnętrzną średnicą D2 rury palowej. Zatem pożądaną grubość WB warstwy betonu uzyskuje się poprzez grubość W wychodzącą w kierunku promienia komory T otaczającej rurę palową, przy czym grubość W uzyskuje się zakładając z góry maksymalną średnicę D1 buta pala względem średnicy zewnętrznej rury palowej, tj. W = [D1-D2]/2. Pożądana grubość warstwy na powierzchni rury palowej wynosi typowo co najmniej 5 mm i co najwyżej 200 mm, ogólnie co najmniej 15 mm i co najwyżej 100 mm, korzystnie 30 mm - 50 mm. Różnica W pomiędzy maksymalną średnicą D1 buta pala, a średnicą zewnętrzną D2 rury palowej wynosi, jak określono powyżej, co najmniej 10 mm - 400 mm, itp. Należy zauważyć, że stosując rurowy pal według wynalazku, przy stosowaniu buta pala według wynalazku i postępując sposobem według wynalazku, różnica pomiędzy średnicami buta pala, a rurą palową, itp. tj. grubością W w kierunku promienia a grubością nominalną WB warstwy betonu nie są dokładnie równe w rzeczywistym gruncie M z rożnych powodów. Średnica nominalna WB tej warstwy betonu otaczającej stalową rurę palową, a zatem maksymalna średnica D1 tworząca okucie, może również być proporcjonalna do średnicy zewnętrznej D2 rury palowej, co można uzyskać stosując maksymalną średnicę D1 wynoszącą 1-4 razy, albo korzystnie 1,5-2,5 razy większą od średnicy zewnętrznej D2 rury palowej. Należy rozumieć, że jeżeli kształty przekrojów poprzecznych rury palowej 2 i okucia 6 są różne od siebie, jak w przykładzie wykonania z fig. 5A i 5B oraz w przykładzie wykonania z fig. 6A i 6B, wynikająca z tego grubość W i grubość nominalna WB betonu zmieniają się z różnych stron pala. Podobnie, należy zauważyć, że w zależności od parametrów gruntu M i ich zmian, takich jak łuszczenie się lub niejednorodność, grubość rzeczywista WB warstwy betonu zmienia się w podłużnym kierunku pala, tj. w kierunku osi 31, jak pokazano na fig. 1A-3.

Okucie według wynalazku może być zasadniczo cylindryczne w kierunku osi pala, jak na fig. 6A. Jednakże okucie 6 według wynalazku ma powierzchnię zewnętrzną 8, która co najmniej częściowo zwęża się lub zbiega ku nakładce narzędziowej 10, jak wyraźnie pokazano na fig. 4A, 5A i 7. Zatem ta zewnętrzna powierzchnia może mieć postać stożka ściętego lub piramidy, albo może mieć inny zbieżny kształt tak, że linia boczna w przekrojach podłużnych przechodzących przez oś 31 pala, odpowiadających fig. 4A, 5A, 6A i 7, może być linią prostą, krzywą wypukłą lub wklęsłą, linią skokową z kątami ostrymi lub zaokrąglonymi, albo dowolną inną linią. Jednakże według wynalazku zaleca się stożek ścięty lub piramidę, z prostymi lub zakrzywionymi liniami bocznymi, albo ich kombinacją, ponieważ przy takim kształcie warstwa gruntu ograniczona do przestrzeni lub komory T utworzona wokół rury palowej 2 rurowego pala 40 staje się zwarta w sposób bardziej skuteczny i, jak się wydaje, za pomocą mniejszej siły F wbijającej pal w grunt, niż w przypadku gdy linia boczna nie stanowi zasadniczo zbieżnej postaci w okuciu w kierunku ku nakładce narzędziowej. Uważa się zatem, że przykłady wykonania z fig. 4A, 5A i 7 są bardziej korzystne niż przykład wykonania z fig. 6. Kształt przekroju poprzecznego okucia względem osi 31 pala można zmieniać w szerokich granicach w przekroju podłużnym. Przekrój poprzeczny może być owalny lub okrągły, jak na fig. 4B; prostokątny lub kwadratowy, jak na fig. 5B; z wystającymi ramionami, jak na fig. 6B; albo może być dowolnym innym kształtem symetrycznym względem jednej lub kilku płaszczyzn podłużnych ogólnie przechodzących przez oś 31. Zatem kształt przekroju poprzecznego buta 1 pala nie musi być identyczny z kształtem przekroju poprzecznego rury palowej 2. Jednakże średnica maksymalna D1 buta pala musi spełniać warunki określone powyżej w każdym miejscu na obwodzie buta pala. Na przykład, na fig. 6B, obie średnice maksymalne D1 różniące się między sobą, muszą być zasadniczo większe niż średnica zewnętrzna rury palowej. Należy zwłaszcza zauważyć, że ten zwężający się kształt okucia 6 jest oddzielną cechą niezależną od zwężającego się kształtu końca buta 1 pala.

Według specjalnej cechy wynalazku, odległość L1 w miejscu R odpowiadającym maksymalnej średnicy D1 okucia 6 od wspomnianej nakładki narzędziowej 10 jest co najmniej pięć razy większa niż średnica zewnętrzna D2 pala tak, że pomiędzy okuciem a nakładką narzędziową 10 znajduje się sekcja końcowa 3 o zasadniczo jednakowych lub liniowych wymiarach zewnętrznych wzdłuż swojej długości. Jak widać na figurach, sekcja końcowa 3 pomiędzy nakładką narzędziową a okuciem oraz biegnąca w dół od okucia 6, która to sekcja końcowa nie jest osłonięta betonem podczas wbijania rurowego pala 40 w grunt, prowadzi cały pal rurowy tak, żeby wchodził prosto podtrzymując się samoczynnie, np. podczas uderzania pala lub przenoszenia jego wibracji na grunt M ściśle otaczający but 1 pala, a zwłaszcza sekcję końcową 3. Jeszcze bardziej skuteczne prowadzenie rury palowej 2 i jej sekcji

PL 204 637 B1 rurowych 2a, 2b, itp. uzyskuje się ustalając odległość L1 pomiędzy miejscem R odpowiadającym średnicy maksymalnej okucia i nakładką narzędziową, tj. długość sekcji końcowej i części okucia tak, żeby była co najmniej siedem razy, a korzystnie dziesięć razy większa niż średnica zewnętrzna D2 rury palowej. Długość L3 zwężającej się lub zbiegającej powierzchni zewnętrznej 8 okucia 6 wynosi co najwyżej 40%, a typowo poniżej 30% długości L1 pomiędzy miejscem R o maksymalnej średnicy okucia a nakładką narzędziową 10.

Przykładowa odległość L1 wynosi pomiędzy 30 cm - 1 m, w przybliżeniu 0,5 m lub więcej.

Kształt przekroju poprzecznego sekcji końcowej 3 może zmieniać się w szerokich granicach, tak, że może on być okrągły, owalny, kątowy, gwiaździsty, z występem, itp., ale, korzystnie, jest to kształt symetryczny względem jednej lub kilku płaszczyzn podłużnych przechodzących przez oś 31 Sekcja końcowa 3 może zawierać metalowy pręt i metalową rurą wykonaną z litego materiału. Wspomniana sekcja końcowa 3 składa się, na przykład, z sekcji 2' rury palowej 2, jak widać na fig. 7; albo z odcinka rurowego 11 przymocowanego do okucia 6, jak na fig. 6A; albo z części 17 elementu łączącego 4 objaśnionego bardziej szczegółowo dalej; albo z elementu prętowego 18 przymocowanego do zagłębienia w okuciu 6. W przykładzie wykonania z fig. 7, rzeczywista rura palowa 2 przechodzi zatem przez otwór 16 w okuciu, a część 2' biegnie poniżej okucia tworząc sekcję końcową. W tym przypadku okucie jest przymocowane do rury palowej, a zatem do sekcji końcowej, za pomocą spoin tworzących elementy łączące 15a. Oczywiście, okucie to może być przymocowane również za pomocą nitów, wkrętów lub śrub przechodzących przez okucie i rurę palową, albo za pomocą innych środków mocujących. W przykładzie wykonania z fig. 6A, sekcja rurowa 11 została dopchnięta ku dołowi okucia 6 na kołek wystający 33 i, w razie potrzeby, przyspawana do okucia za pomocą spoin tworzących elementy złączne 15a. W przykładzie wykonania z fig. 5A, element prętowy 18 został wepchnięty w komorę 34 w okuciu i, w razie potrzeby, przyspawany do okucia za pomocą spoin tworzących elementy złączne 15a. Jeżeli odcinek rurowy jest odpowiednio ściśle osadzony na kołku 33 albo jeżeli element prętowy jest odpowiednio ściśle osadzony w komorze 34, spawanie nie jest potrzebne. Średnica zewnętrzna D3 sekcji końcowej, korzystnie, jest co najwyżej równa średnicy zewnętrznej D2 rury palowej, ale w pewnych sytuacjach można zastosować szerszą sekcję końcową 3, której średnica zewnętrzna jest jednakże zasadniczo mniejsza niż maksymalna średnica D1 okucia. Zatem zwykle średnica zewnętrzna D3 sekcji końcowej jest mniejsza niż średnica rury palowej, a główna średnica zewnętrzna sekcji końcowej 3 zmienia się pod względem długości co najwyżej o 30% różnicy pomiędzy średnicami [D1 - D3] sekcji końcowej i okucia, ale zazwyczaj stanowi co najwyżej 10% wspomnianej różnicy. Średnica główna wynika z kształtu, który powstaje jako kombinacja tych części sekcji końcowej, które tworzą ponad połowę obwodu przekroju poprzecznego sekcji końcowej. Sekcję końcową trzeba widzieć jako sekcję o zasadniczo jednakowej szerokości, chociaż zawiera ona kołnierze nośne 35 biegnące w kierunku osi 31, jak pokazano liniami przerywanymi na fig. 6A, lub inne podobne części pokrywające zazwyczaj tylko część obwodu sekcji końcowej i/lub sekcję końcową 9 zawierającą lekko rozszerzoną część 36, jak na fig. 6A.

Według wynalazku, but 1 pala zawiera ponadto otwory przepływowe 7 usytuowane nad najniższą skierowaną ku górze swobodną bazą 24 okucia 6 otaczającego rurę palową albo jej przedłużenie i przechodzące przez obwodową powierzchnię 13, 22, 23 wspomnianego buta 1 pala i/lub rury palowej 2 i/lub przedłużenia rury palowej z przeznaczeniem na wypływ masy betonowej B. Skierowana ku górze swobodna baza odnosi się do powierzchni poprzecznej do osi pala, znajdującej się na zewnątrz średnicy zewnętrznej D2 rury palowej 2 i której obszar nie jest ograniczony przez pole przekroju poprzecznego rury palowej. Otwory przepływowe 7 są stale otwarte od wnętrza 12 rury palowej na zewnątrz rury palowej w kierunkach promieniowych. Okucie może zawierać ogólnie płaską skierowaną ku górze swobodną bazę 24, jak na fig. 6A, ale, korzystnie, okucie 6 zawiera skierowaną ku górze podniesioną krawędź zewnętrzną 25, tworzącą skierowane ku górze otwarte zagłębienie 5 otaczające rurę palową 2 lub jej przedłużenie, takie jak część łącząca 4. W tym przypadku skierowana ku górze otwarta swobodna baza 24 składa się z bazy zagłębienia 5, jak na fig. 4A, 5A i 7, która to baza 24 łączy się następnie ze wspomnianą powierzchnią obwodową 13, 22, 23 i okuciem albo jego skierowaną ku górze, podniesioną krawędzią zewnętrzną 25 na zewnątrz otworów przepływowych 7. W przykładzie wykonania z tych figur, baza 24 jest płaska, ale może ona również mieć jakiś inny kształt. Promieniowe otwory przepływowe mogą być okrągłe lub wydłużone, jak można zobaczyć na figurach, i na ogół są równo rozmieszczone na wspomnianej powierzchni obwodowej. Liczba otworów przepływowych wynosi co najmniej dwa, ale najczęściej jest ich trzy do pięciu, w przybliżeniu na tej samej wysokości.

PL 204 637 B1

Jeżeli otwory przepływowe 7 znajdują się na kilku wysokościach tak, żeby pomiędzy nimi znajdowała się szyjka, jak na fig. 5A i 7, łączna liczba otworów może być większa. Dodatkowe pole powierzchni przekroju otworów przepływowych jest mniejsze niż pole powierzchni przekroju wnętrza 12 rury palowej tak, że może ono wynosić poniżej 90%, poniżej 70%, poniżej 50%, a nawet około 30% pola powierzchni przekroju poprzecznego wnętrza 12 rury palowej. Średnica otworów może wynosić, na przykład, 10 mm - 100 mm. Wewnętrzna średnica zewnętrzna D5 zagłębienia 5 okucia jest zasadniczo większa niż średnica górna D4 następnej części łączącej albo średnica zewnętrzna D2 rury palowej tak, żeby grubość skierowanej ku górze podniesionej krawędzi 25 okucia była mniejsza. Korzystnie, otwory przepływowe 7 znajdują się co najmniej częściowo na płaszczyźnie krawędzi zewnętrznej 25 okucia, albo na odcinku wysokości H1 dla zagłębienia 5. Wysokość H1 zagłębienia odnosi się tu do odległości pomiędzy bazą 24, a skierowaną ku górze podniesioną krawędzią 25. Uważa się, że konstrukcja ta, umożliwiająca albo tylko stosunkowo małą zmianę kierunku przepływu V betonu lub zmianę tego kierunku wzdłuż płaskiej krzywej, umożliwia, w trakcie wbijania udarowego lub wibracyjnego pala w grunt, skuteczniejszy przepływ płynnej masy betonu B z wnętrza 12 rury palowej ku komorze T w gruncie M wykonanej za pomocą okucia. Masa betonowa, tj. zaprawa cementowa, jest zatem przenoszona co najmniej w miejscu otworów przepływowych 7 i, jak się sądzi, również na zewnątrz nich, ku komorze T głownie od środka ku górze. Sekcja końcowa 3, ewentualnie element końcowy 9, oraz powierzchnia zewnętrzna 8 okucia 6 od dolnej części do krawędzi zewnętrznej 25 albo podobnej innej powierzchni zewnętrznej, są lite, tj. nie ma w nich otworów dla masy betonowej, ale zaprawa B płynie wyłącznie nad okuciem.

Wspomniane wydłużenie rury palowej jest częścią łączącą 4, biegnącą od miejsca znajdującego się nad okuciem do miejsca poniżej, za pomocą której okucie 6 jest połączone z rurą palową 2, jak pokazano na fig. 4A. W tym celu zewnętrzna górna średnica D4 górnej części łączącej jest większa niż zewnętrzna dolna średnica D3. Różnica pomiędzy tymi średnicami tworzy skierowaną w dół powierzchnię stopującą dla części łączącej. W okuciu, ponownie, znajduje się prostoliniowy przelotowy otwór 16 do przeprowadzenia przez niego elementu łączącego. W tym przypadku powierzchnia stopująca 14 elementu łączącego, której górna średnica D4 jest większa niż średnica D6 otworu 16 w okuciu, trzyma się samoistnie w bazie 15 okucia. W tym przypadku w części łączącej 4, w jej górnej części, znajduje się wewnętrzne obniżenie 26a, w które wchodzi dolny koniec rury palowej 2 i kanał 27, który biegnie od wnętrza 12 rury palowej co najmniej do otworów przepływowych 7, przy czym, korzystnie, przepływowy przekrój poprzeczny kanału 27 odpowiada przepływowemu przekrojowi poprzecznemu wnętrza 12. Część łącząca 4 składa się albo z tego samego kawałka co sekcja końcowa 3, jak widać na fig. 4A, albo, alternatywnie, z sekcji końcowej i elementu stopującego przymocowanych do siebie. Alternatywnie, w części łączącej może znajdować się zewnętrzne zagłębienie lub występ do mocowania rury palowej w sposób podobny jak zrobiono na fig. 5A za pomocą okucia 6.

Od swojego dolnego końca, rura palowa 2 może być przymocowana albo do okucia 6 i do sekcji końcowej 3 za pomocą części łączącej 4, jak opisano powyżej, albo bezpośrednio do okucia. W celu zamocowania do rury palowej, w przykładzie wykonania z fig. 7, w okuciu znajduje się przelotowy otwór 16, którego średnica D6 odpowiada średnicy zewnętrznej D3 sekcji końcowej, która w tym przypadku jest równa średnicy zewnętrznej D2 rury palowej, przez który to otwór przechodzi rura palowa. W przykładzie wykonania z fig. 5A, w okuciu 6 znajduje się skierowany w górę występ 19, którego średnica zewnętrzna D8 jest przystosowana do przyjmowania końca rury palowej 2. Ponadto, do miejsca przejściowego wspomnianego występu 19 w bazę 24 zagłębienia 5 może być uformowane obwodowe obniżenie 26b zapewniające stabilność końcówce rury palowej, na przykład przed działaniem sił zginających w sposób podobny jak opisano w poprzednim patencie obecnego zgłaszającego FI-81415. W przykładzie wykonania z fig. 6, na okuciu znajduje się skierowany ku górze występ 19 z obwodowym obniżeniem 26a, którego średnica wewnętrzna D7 jest przystosowana do umieszczania końca rury palowej 2. Również w tym przypadku w okuciu 6 znajduje się kanał 27 biegnący od wnętrza 12 rury palowej co najmniej do otworów przepływowych 7.

W skład opisanych powyżej okucia 6 lub części łączącej 4 wchodzą ponadto albo pierwsze elementy łączące 15a, takie jak spoiny pomiędzy okuciem lub częścią łączącą a rurą palową; albo drugie elementy łączące 15b, takie jak wkręty, nity lub śruby przechodzące przez okucie lub część łączącą i rurę palową; albo trzecie elementy łączące 15c, takie jak łączniki obciskane opisane w poprzednim patencie FI-81415 lub jakiś inny rodzaj łączników obciskanych, albo poprzeczne rowki spajające rurę palową 2 z okuciem 6 lub częścią łączącą 4. Połączenie obciskane według wspomnianego patentu można tworzyć za pomocą końcówki wtykowej pasującej do rury palowej, jak we wspomnianej publi10

PL 204 637 B1 kacji, albo za pomocą struktury odwróconej, w której znajduje się gniazdowa część pasująca do końca rury palowej 2. Naturalnie, do mocowania końca rury palowej 2 z okuciem 6 lub częścią łączącą 4 można zastosować również gwintowane połączenie z fig. 8A, które nakłada się w tym miejscu pomiędzy okuciem lub częścią łączącą a rurą palową.

Jak wspomniano powyżej, rura palowa 2 składa się z kilku sekcji rurowych 2a, 2b, 2c, itp. Sekcje rurowe są połączone ze sobą, na przykład za pomocą elementów łączących 21 lub łączników 20. Elementy łączące mogą zawierać tuleje, jak na fig. 8A i 8B, w które wchodzą sekcje rurowe rury palowej. W razie konieczności, takie połączenie może być przymocowane za pomocą wkrętów lub nitów 38 pomiędzy elementem łączącym a sekcją rurową, jak na fig. 8A, albo spoiną spawaną pomiędzy tulejowym elementem łączącym a sekcjami rurowymi, albo za pomocą odpowiedniego połączenia obciskanego, jak w patencie FI-81415 obecnego zgłaszającego, z tym wyjątkiem, że zastosowano pasującą część gniazdową, tj. połączenie tulejowe, jak na fig. 8B, albo jakiś inny rodzaj połączenia obciskanego lub rowków poprzecznych w sekcjach rurowych i elemencie łączącym. Alternatywnie stosowane połączenie 21 znowu zawiera spoinę pomiędzy końcami sekcji rurowych 2a i 2b, 2b i 2c, itp., jak na fig. 8C. Istnieje również możliwość zastosowania wtykowej części pasującej, która wchodzi do wnętrza sekcji rurowych, ale ma niewielką wadę polegającą na tym, że pole powierzchni przekroju poprzecznego wnętrza 2 rury palowej staje się w tym miejscu mniejsze.

Poniżej opisano sposób według wynalazku wbijania rurowego pala w grunt M i pokrywania go betonem. Po pierwsze, but pala według wynalazku jest montowany z nadających się do tego elementów za pomocą niezbędnych środków na miejscu wbijania pala, albo alternatywnie w zakładzie produkcyjnym, a następnie but 1 pala jest mocowany do dolnego końca rury palowej 2, która ma być wbita w grunt tak, że uzyskuje się nadający się do użytku rurowy pal 40, w którym początkowo otwory przepływowe 7 dla masy betonowej B są otwarte, tj. nie są zamknięte, co umożliwia niezakłócony przepływ masy betonowej od początku wbijania pala bez konieczności doprowadzania betonu pod ciśnieniem. Po tym etapie rurowy pal jest umieszczany w pożądanym miejscu i położeniu względem gruntu M i jego powierzchni 32, po czym rurowy pal jest wbijany w grunt M jak na fig. 1 za pomocą siły pulsacyjnej albo jakiejś innej odpowiedniej siły F zmieniającej się z pewną częstotliwością. Urządzenie, za pomocą którego jest wytwarzana siła F, albo jako udarowa albo jako wibracyjna, nie zostało pokazane na figurach, ponieważ może ono być dowolnego odpowiedniego typu. W miarę zagłębiania się rurowego pala w grunt na z góry określoną odległość, wnętrze 12 rury palowej jest wypełniane płynną zaprawą, tj. masą betonową B składającą się z utwardzalnego hydraulicznie środka wiążącego, materiału kamiennego jako wypełniacza, jak również wody i ewentualnych dodatków lub tym podobnych. Najczęściej używanym utwardzanym hydraulicznie środkiem wiążącym jest cement, ale również można stosować żużel piecowy, inny odpowiedni środek wiążący lub ich kombinacje. W tym przypadku wystarczy wypełnić wnętrze 12 rury palowej 2 bez ciśnienia, na przykład, po prostu przez wlewanie, jak pokazano na fig. 1B, 1D i 1G, i nie ma potrzeby próbowania wytłaczania masy betonowej B z otworów przepływowych 7. Następnie rura palowa jest wbijana głębiej w grunt M za pomocą wspomnianej siły pulsującej F, jak na fig. 1C tak, że masa betonowa płynie w kierunku przepływu oznaczonego na figurze, ponieważ jej płynność zwiększa się od początkowo otwartych otworów przepływowych 7 wewnątrz rury palowej 2 wokół niej i ewentualnie w pewnym stopniu w górę ku komorze T wykonanej w gruncie za pomocą buta 1 pala. Uważa się, że siła pulsująca F zwiększa płynność lub konsystencję masy betonowej, tj. masa betonowa reaguje na takie działanie w taki sam sposób, jak materiały tiksotropowe. Przepływ z wnętrza 12 do komory T jest wyraźnie bardziej skuteczny w wyniku podciśnienia wytwarzanego wskutek skierowanego w dół ruchu postępowego w komorze T, jak również w wyniku tego, że przepływ V masy betonowej B z wnętrza rury palowej ku komorze T wymaga całkowitej lub częściowej zmiany kierunku tylko o około 90°, jak na fig. 5A, 6A i 7 i/lub zmiany kierunku na płaskim promieniu wynoszącym około [D1 - D2]/2, jak na fig. 4A, 5A i 7. W następnym etapie wspomnianą zaprawę lub masę betonową B dodaje się do wnętrza 12 rury palowej, i dalej wbija się rurowy pal w grunt M za pomocą siły pulsującej F naprzemiennie z dodawaniem masy betonowej B do wnętrza 12 rury palowej, jak pokazano na fig. 1D i 1E. Naturalnie, liczba tych naprzemiennych etapów może się zmieniać.

Po co najmniej częściowym wbiciu w grunt pierwszej sekcji rurowej 2a, tj. ogólnie po wbiciu jej większej części, pierwszą sekcję rurową 2a przedłuża się za pomocą drugiej sekcji rurowej 2b przy użyciu opisanych powyżej łączników 20 lub elementów łączących 21 do wytwarzania przedłużenia zgodnie z fig. 1F. Następnie rurę palową 2 dalej przedłuża się za pomocą nowych sekcji rurowych 2c, 2d, 2e, itp. i dodaje na przemian wspomnianą masę betonową B co najmniej częściowo do wnętrza 12 rury palowej, a rurę palową wbija się głębiej w grunt za pomocą siły pulsującej F, jak pokazano, odpoPL 204 637 B1 wiednio, na fig. 1G i 1H. Etapy te realizuje się do chwili kiedy sekcja końcowa 2 rurowego pala dojdzie do wyznaczonej głębokości S1 w gruncie M. Według pierwszego przykładu wykonania sposobu, płynną masę betonową Bdodaje się w sposób ciągły w miarę wbijania rurowego pala 40 w grunt i, w razie potrzeby, przeprowadza się końcowe napełnianie rury palowej; następnie pozwala się masie betonowej B stwardnieć zarówno wokół rury palowej jak i we wnętrzu 12 rury palowej 2. W rezultacie uzyskuje się gotowy rurowy pal betonowy pokazany na fig. 2. Według drugiego przykładu wykonania sposobu, najpierw wbija się rurowy pal 40 w grunt M za pomocą siły pulsującej F nie doprowadzając masy betonowej B do wnętrza rury palowej do chwili dojścia rurowego pala 40 na pewną głębokość S2, po czym część, na przykład jedną część betonu, doprowadza się do wnętrza 12 rury palowej i krótko wbija się rurę palową za pomocą siły F. To krótkie wbijanie w grunt odpowiada, na przykład, długości komory T, jaką może wypełnić ilość masy betonowej znajdująca się w rurze palowej. W razie potrzeby można przeprowadzić również dwa lub więcej napełnienia rurowego pala i dwa lub więcej etapy wbijania za pomocą siły F, co również oznacza wspomniane krótkie wbijanie rurowego pala w grunt, pomimo odpowiednio większej długości komory T. Następnie tę część, która znajduje się pomiędzy powierzchnią gruntu, a górną stroną wytworzonego w ten sposób bloku z masy betonowej w komorze, wypełnia się wokół rurowego pala za pomocą materiału kamiennego G, takiego jak piasek, żwir lub do-wolny inny podobny materiał. Następnie wnętrze 12 rury palowej dodatkowo wypełnia się betonem B i naprzemiennie wbija się rurowy pal dalej w grunt M za pomocą siły F, jak opisano powyżej. Etapy te kontynuuje się do chwili kiedy sekcja końcowa 3 rurowego pala dojdzie na zamierzoną głębokość S1 w gruncie M. Ostatecznie wypełnia się betonem pozostałą resztę wnętrza 12 rury palowej. Na końcu pozwala się masie betonowej B stwardnieć zarówno wokół rury palowej, jak i w jej wnętrzu 12 tak, że uzyskuje się gotowy rurowy pal betonowy według fig. 3.

Zatem masę betonową doprowadza się do wnętrza rury palowej bez stosowania znacznego nadciśnienia, a wspomnianą siłę pulsującą lub podobną F wytwarza się udarowo i/lub wibracyjnie, a jej wartość maksymalna jest taka, że impuls ciśnienia występuje we wnętrzu rury, który, według przedstawionych figur, wynosi co najmniej 1 MPa, a korzystnie co najmniej 1,5 MPa, a jego czas trwania wynosi co najwyżej 50 ms, na ogół 0,1 ms - 15 ms, typowo 0,1 - 10 ms, a korzystnie możliwie krótko, na przykład poniżej 5 ms. W ten sposób siła pulsująca wytwarza impuls ciśnienia o krótkim czasie trwania powodujący wtrysk zaprawy lub masy betonowej, którego wielkość zmierzona w instalacji testowej wynosiła 2,0 - 5,0 MPa lub w pobliżu tej wartości. Jak zaobserwowano, okazuje się, że poziom masy betonowej B w komorze T nie rośnie zasadniczo w trakcie wbijania pala, ale pozostaje w zasadzie na tym samym poziomie w granicach wahań wywoływanych naprzemiennym dodawaniem zaprawy lub masy betonowej i wbijaniem rurowego pala w grunt. Oprócz ujawnionej powyżej procedury polegającej na naprzemiennym doprowadzaniu masy cementowej B i wbijaniu rury palowej pewną siłą w grunt, dodawanie masy cementowej B i wbijanie rury palowej w grunt może być wykonywane równocześnie, ale takie postępowanie wymaga stosowania specjalnych rozwiązań dla otworu/otworów 29 na górnym końcu rury palowej. W alternatywnym trybie sposobu różnica czasu pomiędzy dodawaniem/doprowadzaniem masy betonowej B a działaniem siłą wbijającą F na pal, może być zmienna w znacznych granicach, począwszy praktycznie od zera do znacznie dłuższych czasów.

Claims (15)

1. Pal rurowy w osłonie betonu, zawierający metalową rurę palową do wbijania w grunt, co najmniej jeden otwór na górnym końcu rury palowej do doprowadzania masy betonowej do wnętrza rury palowej oraz but pala na dolnym końcu rury palowej, znamienny tym, że but (1) pala zawiera podłużną sekcję końcową (3) o zasadniczo jednakowej szerokości i okucie (6) na górnym końcu, którego średnica (D1) jest większa niż średnica (D2) rury palowej (2), a obszar buta (1) pala jest zaopatrzony w otwory przepływowe (7) umożliwiające wypływ masy betonowej (B), przy czym w bucie (1) pala maksymalna średnica (D1) okucia (6) jest zasadniczo większa niż zewnętrzna średnica (D2) rury palowej (2), a odległość (L1) punktu (R) odpowiadającego maksymalnej średnicy (D1) okucia (6) od nakładki narzędziowej (10) sekcji końcowej (3) jest co najmniej siedem razy większa od zewnętrznej średnicy (d2) rury palowej (2), przy czym okucie (6) zawiera powierzchnię zewnętrzną (8) zwężającą się co najmniej częściowo ku nakładce narzędziowej (10), oraz okucie (6) zawiera rozciągającą się ku górze krawędź zewnętrzną (25) tworzącą otwarte ku górze zagłębienie (5) otaczające rurę palową (2) lub jej przedłużenie.

PL 204 637 B1

2. Pal według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory przepływowe (7) są umieszczone nad najniższą otwartą ku górze bazą (24) okucia (7) otaczającą rurę palową (2) lub jej przedłużenie, oraz przechodzą one przez obwodową powierzchnię (13, 22, 23) buta (1) pala i/lub rurę palową (2) i/lub przedłużenie rury palowej, umożliwiając wypływ masy betonowej (B) podczas wbijania pala w grunt, oraz otwory przepływowe (7) są otwarte na zewnątrz rury palowej (2) w kierunkach promieniowych.

3. Pal według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przedłużenie rury palowej jest częścią łączącą (4) rozciągającą się od miejsca znajdującego się nad okuciem (6) do miejsca znajdującego się pod okuciem (6), przy czym część łącząca (4) ma górną średnicę (D4) większą niż jej średnica dolna (D3).

4. Pal według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że zewnętrzna średnica (D5) zagłębienia (5) okucia (6) jest zasadniczo większa niż górna średnica (D4) części łączącej (4) lub zewnętrzna średnica (D2) rury palowej (2), a otwory przepływowe (7) są co najmniej częściowo umieszczone na poziomie zewnętrznej krawędzi (25) okucia albo na wysokości (H1) zagłębienia (5).

5. Pal według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna średnica (D3) sekcji końcowej (3) jest maksymalnie równa zewnętrznej średnicy (D2) rury palowej (2), przy czym sekcja końcowa (3) składa się z metalowego pręta lub metalowej rury oraz odległość (L1) pomiędzy nakładką narzędziową (10) a punktem (R) odpowiadającym maksymalnej średnicy (D1) okucia (6) jest dziesięć razy większa od zewnętrznej średnicy (D2) rury palowej (2).

6. Pal według zastrz. 1, znamienny tym, że sekcja końcowa (3) jest metalową rurą i w miejscu nakładki narzędziowej (10) jest zamknięta elementem końcowym (9), oraz sekcja końcowa (3) zawiera albo część (21 rury palowej (2) albo element rurowy (11) przymocowany do okucia (6) lub część (17) części łączącej (4).

7. Pal według zastrz. 1, znamienny tym, że sekcja końcowa (3) jest metalowym prętem, przy czym sekcja końcowa (3) zawiera albo element prętowy (18) przymocowany do komory (34) w okuciu (6), albo sekcję części łączącej (4).

8. Pal według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że okucie (6) zawiera ponadto albo przelotowy otwór (16), którego średnica (D6) odpowiada średnicy zewnętrznej (D3) części końcowej, przez który przechodzi rura palowa (2) lub część łącząca (4), albo skierowany ku górze występ (19), którego średnica wewnętrzna (D7) lub jego średnica zewnętrzna (D8) są przystosowane do umieszczania końca rury palowej (2).

9. Pal według zastrz. 3 albo 8, znamienny tym, że, odpowiednio, część łącząca (4) lub okucie (6) zawierają w swojej górnej części wewnętrzne lub zewnętrzne wgłębienie (26a, 26b) do umieszczania dolnego końca rury palowej (2), oraz kanał (27) biegnący od wnętrza (12) rury palowej co najmniej do otworów przepływowych (7), zaś część łącząca (4) zawiera powierzchnię stopującą (14), której górna średnica (D4) jest większa niż średnica (D6) otworu (16) okucia do opierania się o dno (15) okucia, oraz część łącząca (4) składa się z elementu, który jest integralny z sekcją końcową (3).

10. Pal według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że okucie (6) lub część łącząca (4) zawierają ponadto elementy łączące (15a, 15b, 15c) do mocowania pomiędzy rurą palową (2) a okuciem (6) lub częścią łączącą (4).

11. Pal według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład rury palowej (2) wchodzi kilka sekcji rurowych (2a, 2b, 2c, itd.) oraz elementy łączące (21) lub łączące je złączki (20), oraz na zewnętrznej powierzchni rury palowej (2) znajdują się elementy przyczepne (30) do betonu.

12. Sposób wbijania rury palowej w grunt i osłaniania jej betonem, który to rurowy pal zawiera metalową rurę palową, w górnym końcu której znajduje się co najmniej jeden otwór, i w której dolnym końcu znajduje się zwężający się but pala, którego średnica jest większa niż średnica rury palowej, i do obszaru którego otwiera się dolny koniec rury palowej, znamienny tym, że mocuje się but (1) pala do dolnego końca rury palowej (2), która ma być wbijana w grunt w celu uzyskania rurowego pala, przy czym but (1) pala zawiera podłużną sekcję końcową (3) o zasadniczo jednakowej szerokości i zaopatrzoną w okucie (6) w odległości (L1) od nakładki narzędziowej (10), przy czym odległość (L1) jest co najmniej pięć razy większa od średnicy zewnętrznej (D2) rury palowej (2), i maksymalna średnica (D1) którego jest zasadniczo większa niż zewnętrzna średnica (D2) rury palowej (2), oraz nad okuciem otwierają się promieniowe otwory przepływowe (7), wbija się rurę palową (2) w grunt (M) za pomocą siły pulsującej (F), wypełnia się wnętrze (12) rury palowej (2) betonową masą (B) składającą się z utwardzalnego hydraulicznie środka wiążącego, materiału kamiennego jako wypełniacza oraz wody, wbija się rurę palową (2) głębiej w grunt (M) za pomocą siły pulsującej (F) tak, że masa betonowa płynie przez otwory przepływowe (7) wokół rury palowej (2) i w górę do komory (T) wydrążonej w gruncie przez but (1) pala, dodaje się masę betonową (B) do wnętrza (12) rury palowej, oraz rurowy pal wbija

PL 204 637 B1 się dalej w grunt (M) za pomocą siły pulsującej (F) naprzemiennie z dodawaniem masy betonowej (B) do wnętrza (12) rury palowej (2).

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że pierwszą sekcję rurową (2a), wbitą co najmniej częściowo w grunt, przedłuża się za pomocą drugiej sekcji rurowej (2b) przy użyciu złączek (20) lub elementów łączących (21), rurę palową przedłuża się dalej za pomocą dodatkowych sekcji rurowych (2c, 2d, 2e, itd.) w zależności od zamierzonej głębokości palowania (S1), oraz rurowy pal wbija się dalej w grunt przy użyciu siły pulsującej naprzemiennie z co najmniej częściowym dodawaniem masy betonowej (B) do wnętrza (12) rury palowej (2) do chwili dojścia sekcji końcowej (3) rurowego pala do zamierzonej głębokości (S1) w grunt (M), oraz pozwala się betonowej masie (B) na stwardnienie zarówno wokół rury palowej (2), jak i wewnątrz (12) rury palowej (2) w celu uzyskania gotowego rurowego pala betonowego.

14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że masę betonową doprowadza się do wnętrza (12) rury palowej (2) bez znacznego nadciśnienia, przy czym siłę pulsującą (F) wytwarza się udarowo i/lub wibracyjnie, a jej wartość maksymalna jest taka, że wewnątrz rury palowej pojawiają się impulsy ciśnienia, które to impulsy wynoszą co najmniej 1 MPa, a korzystnie co najmniej 1,5 MPa, a czas ich trwania wynosi maksymalnie 50 ms, typowo 0,1 ms - 15 ms, a korzystnie jest możliwie najkrótszy.

15. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że w razie konieczności, rurowy pal (40) wbija się dalej w grunt za pomocą siły pulsującej (F) do pewnej głębokości (S2), dodaje się pewną ilość masy betonowej (B) do wnętrza (12) rury palowej (2) oraz wbija się pal rurowy w grunt do chwili osiągnięcia zamierzonej głębokości (S1), część znajdującą się pomiędzy górną powierzchnią warstwy masy betonowej, a powierzchnią gruntu wokół pala rurowego wypełnia się materiałem kamiennym (G), lub podobnym materiałem, oraz rurę palową (2) dalej wypełnia się masą betonową (B) i naprzemienne wbija się dalej w grunt (M) za pomocą siły pulsującej (F) do chwili dojścia sekcji końcowej (3) rurowego pala na zamierzoną głębokość (S1) w gruncie (M), oraz wypełnia się betonem (B) resztę wnętrza (12) rury palowej (2).