PL214222B1 - Urządzenie do wykonywania pala wkręcanego - Google Patents

Abstract

Urządzenie składa się z odcinka rury (5) zakończonego stopą (1) w kształcie stożkowego wiertła, instalacji do doprowadzenia iniektu pod podstawę stopy (1) oraz z żerdzi wiertniczej (7). W podstawie stopy (1) jest uformowane gniazdo (3) do umieszczenia końcówki żerdzi wiertniczej (7) wkręcającej stopę (1) z odcinkiem rury (5) w grunt. Stopa (1) z odcinkiem rury (5), formującej trzon pala, jest wykonana z betonu i ma w wierzchołku osadzoną znaną, traconą, kształtkę wiertniczą (2). Instalacja iniekcyjna (9), osadzona w żerdzi wiertniczej (7) jest połączona z obrotowym złączem (8). Gniazdo (3) ma kształt dopasowany do ścisłego przylegania końcówki żerdzi wiertniczej (7), korzystnie kształt prostopadłościanu foremnego ewentualnie ostrosłupa ściętego.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214222 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 381897 ^{(51) Int.Cl.}

E02D 5/38 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 05.03.2007 (54) Urządzenie do wykonywania pala wkręcanego

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 15.09.2008 BUP 19/08	(73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW, Warszawa, PL MOSTMARPAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Zarzecze, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.07.2013 WUP 07/13	(72) Twórca(y) wynalazku: EDWARD MARCINKÓW, Zarzecze, PL WOJCIECH GAWEŁ, Węgierska Górka, PL KRZYSZTOF GRZEGORZEWICZ, Warszawa, PL PIOTR RYCHLEWSKI, Kobyłka, PL

PL 214 222 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wykonywania pala wkręcanego.

Znane dotychczas sposoby wykonywania pali wkręcanych polegały na wkręcaniu całego pala siłą przyłożoną do jego górnego końca (głowicy).

Powodowało to konieczność konstruowania pala głównie na siły występujące na tym etapie wykonawstwa, znacznie różne od sił wynikających z pracy pala w gruncie.

Znany sposób wykonywania pali wkręcanych stalowo-betonowych o nazwie TUBEX, polega na tym, że pal, który składa się z rury stalowej trzonu, zakończonej podstawą w kształcie stożka uzwojonego spiralnie, oraz dyszy do podawania zaczynu cementowego, usytuowanej centralnie w rurze stalowej, pogrąża się w gruncie przez pokręcanie rurą pala w obu kierunkach, z równoczesnym jej wciskaniem lub wyciąganiem. Pogrążanie pala jest wspomagane podpłukiwaniem, do czego służy dysza do podawania zaczynu i kanaliki uformowane w podstawie, przez które zaczyn wypływa na zewnątrz pala. Do pokręcania rury służy obejma stołu obrotowego, w który wyposażona jest maszyna do wykonania pala w gruncie. Trzon pala może składać się z odcinków rur, które łączone są przez spawanie. Pale te mogą osiągać duże nośności, szczególnie w gruntach niespoistych. Niedogodność tego rozwiązania polega na tym, że pal pokręcany jest momentem przyłożonym do górnej krawędzi rury trzonu i im dłuższy jest pal tym działa większy moment skręcający na ściany rury, którą trzeba pokręcać. Wymaga to stosowania rur o dużej wytrzymałości na skręcanie a więc odpowiednio grubych lub wykonanych z bardzo dobrej stali, mającej dużą wytrzymałość na skręcanie. Koszt wykonania pala według tego sposobu jest wysoki, ponieważ rury trzonu razem z głowicą pala pozostają w gruncie.

Z polskiego opisu wzoru użytkowego nr 59843 znane jest urządzenie do formowania pali w gruncie, które składa się z rury obsadowej, osadzonej na stopie w kształcie stożka ze spiralnym uzwojeniem, rury wypełnianej betonem po pogrążeniu, stanowiącej trzon pala, oraz rurki iniekcyjnej umieszczonej wewnątrz tej rury, doprowadzającej zaczyn cementowy do kanalików, znajdujących się w końcówce stopy. Końcówka z kanalikami do iniekcji osadzona jest w gnieździe stopy pala.

W polskim opisie zgłoszeniowym nr P-337323 ujawniono sposób i urządzenie do wiercenia otworów w gruncie i osadzania rury osłonowej. W tym rozwiązaniu koronka wiertnicza osadzona jest na żerdzi wiertniczej i wykonuje odwiert z jednoczesnym wprowadzeniem do otworu rury osłonowej, opasującej w odstępie żerdź wiertniczą. Podczas wiercenia doprowadza się płuczkę do kanału pomiędzy żerdzią a rurą osłonową a po zakończeniu wiercenia do tego kanału wprowadza się substancję wiążącą w celu utworzenia zakotwienia.

Zgodnie z wynalazkiem urządzenie do formowania pali wkręcanych w grunt składa się z odcinka rury osłonowej, zakończonej z jednej strony stopą, uformowaną w kształcie stożka ze spiralnym uzwojeniem i instalacji do doprowadzenia iniektu pod podstawę. Stopa, w kształcie stożka spiralnego, ma w wierzchołku osadzoną końcówkę wiertniczą a w podstawie gniazdo do umieszczenia końcówki żerdzi wiertniczej, przenoszącej na stopę moment obrotowy, powodujący wkręcanie pala. Kształt gniazda w stopie jest dopasowany do ścisłego przylegania końcówki żerdzi wiertniczej.

Obrzeże rury osłonowej może być uformowane tak, że tworzy zamek do połączenia z następnym odcinkiem rury, którym przedłuża się trzon pala w trakcie zagłębiania stopy pala. W stopie pala uformowane są kanaliki, zakończone dyszami znajdującymi się na powierzchni stopy, do doprowadzenia płynnej substancji, którą może być materiał wiążący do formowania pala, ewentualnie płuczka, ułatwiająca wykonanie otworu i wkręcanie pala w grunt. Przewód doprowadzający płynną substancję umieszczony jest wewnątrz żerdzi.

W korzystnym wykonaniu rura osłonowa ze stopą w kształcie spiralnego stożka jest uformowana z betonu a gniazdo, do osadzenia końcówki żerdzi wiertniczej jest wzmocnione zbrojeniem w kształcie spirali, umieszczonym wokół gniazda i wkładką z materiału o większej wytrzymałości niż beton, np. ze stali. Na styku podstawy stopy pala z żerdzią wiertniczą, wewnątrz rury, jest umieszczona uszczelka, zapobiegająca przedostawaniu się płynnej substancji do przestrzeni między żerdzią a częścią wewnętrzną rury pala.

Rury do przedłużenia trzonu pala mogą być stalowe gładkie, karbowane lub betonowe. Wybór sposobu przedłużenia pala i połączenia następnych odcinków z odcinkiem rury zakończonej stożkową stopą, zależy od wartości obciążeń statycznych występujących w styku, wynikających z długości pala, sposobu pracy, położenia styku, warunków gruntowo - wodnych.

PL 214 222 B1

Do łączenia odcinków rur można zastosować złącze spawane a w tym przypadku obrzeża rur mają stalowe okucia pierścieniowe i połączone są przez spawanie, ewentualnie przy użyciu nakładki. W innym wariancie wykonania stosuje się połączenia skręcane i wtedy pierścienie, osadzone na obrzeżu łączonych rur, są gwintowane. Jeszcze inny sposób, to złącze sprężone, uzyskane przez umieszczenie nagwintowanych prętów w otworach wykonanych w obrzeżach łączonych rur i sprężenie łączonych odcinków przez dokręcenie prętów.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że wkręcanie pala odbywa się przez końcówkę żerdzi wiertniczej umieszczoną w stopie pala a nie, jak było dotychczas, przez pokręcanie głowicy rury przy użyciu obejmy zamocowanej na jej górnym końcu. Dzięki takiemu rozwiązaniu można do wykonania urządzenia zastosować beton, z którego formuje się rurę ze stopą w postaci spiralnego stożka a do przedłużenia trzonu pala rurę z dowolnego materiału, nawet o niewielkiej wytrzymałości, ponieważ rury te nie przenoszą obciążeń od wkręcania ich w grunt, jak to było dotychczas. Z tego powodu znacznie zmniejsza się koszty wykonania pala i ułatwia pracę.

Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny, pionowy, urządzenia, fig. 2 - szczegół uformowania głowicy w przekroju wzdłuż osi, fig. 3 - połączenie spawane na nakładkę odcinków rur.

Urządzenie składa się z odcinka rury 5, tworzącej trzon pala, zakończonego stopą 1, uformowaną w kształcie spiralnego stożka.

Wierzchołek stopy 1 jest wzmocniony okuciem 2, w postaci typowej, traconej, kształtki wiertniczej, umożliwiającej rozwiercanie przeszkód gruntowych.

Odcinek rury 5 zakończony stopą 1 jest wykonany jako prefabrykowany element żelbetowy, przy czym zarówno długość odcinka rury 5 i jej średnica dostosowane są do potrzeb, wynikających z dokumentacji projektowej i do możliwości transportowych oraz wielkości wiertnicy. Ko nstrukcja trzonu, którego elementem jest rura 5 może być przystosowana do przeniesienia obciążeń bezpośrednio po wkręceniu pala lub dozbrąjana i betonowana na miejscu lub przedłużana następnymi odcinkami rur 6. Stopa X posiada gniazdo 3 do osadzania końcówki żerdzi wiertniczej 7. Gniazdo uformowane jest w podstawie stopy, wzdłuż jej osi i otoczone jest wkładką żeliwną, z espoloną z materiałem stopy 1. Kształt gniazda 3 jest dopasowany do ścisłego przylegania końcówki żerdzi wiertniczej 7. W korzystnym wykonaniu gniazdo 3 i końcówka żerdzi 7 ma kształt prostopadłościanu foremnego lub ostrosłupa ściętego. Strefa wokół gniazda 3 jest dodatkowo wzmocniona zbrojeniem spiralnym 11, jak to pokazano na fig. 2.

W stopie 1 i wkładce gniazda 3 są kanały 4, zakończone dyszami znajdującymi się na p owierzchni stopy 1, służące do przepływu iniektu, doprowadzonego instalacją iniekcyjną 9, umieszczoną w żerdzi 7. Instalacja iniekcyjna 9 połączona jest z obrotowym złączem 8, osadzonym na żerdzi wiertniczej 7. Kanały 4, stanowiące system rurek połączonych z dolną częścią gniazda 3, umożliwiają wyprowadzenie iniektu na zewnątrz stopy 1. Wokół gniazda 3, pomiędzy podstawą stopy 1 a żerdzią wiertniczą 7 umieszczona jest uszczelka 10, zapobiegająca wypływaniu iniektu do wnętrza rury 5.

Trzon pala jest przedłużany, w zależności od potrzeb odcinkami rur 6 żelbetowymi gładkimi lub stalowymi o dowolnie ukształtowanej powierzchni, np. karbowanej. Połączenie rury 5 z następnym odcinkiem rury 6 może być zrealizowane przez spawanie lub specjalne wyprofilowanie obrzeży, tworzących zamek. Na fig. 3 przedstawiono połączenie spawane przy użyciu nakładki. W tym rozwiązaniu na obrzeżach rury 5 i 6 osadzone są stalowe pierścienie 13, które mogą być łączone przez spawanie, ewentualnie przy użyciu stalowych nakładek 14.

Osadzona w typowym złączu wiertniczym 12 żerdź wiertnicza 7, np. rurowa ze złączami stosowanymi w świdrach do pali FSC, może składać się z odcinków dostosowanych do długości odcinków rur 6, przedłużających trzon pala, przy czym pierwszy, dolny odcinek posiada końcówkę, spełniającą rolę śrubokręta, o kształcie dopasowanym do umieszczenia w gnieździe 3 stopy 1 i pokręcania rurą 5 zakończoną stopą 3.

Wynalazek znajduje zastosowanie do wykonywania prefabrykowanych pali wkręcanych w grunt, przeznaczonych do posadowienia obiektów inżynierskich w słabych, małonośnych podłożach.

Sposób wykonania pala przy użyciu urządzenia według wynalazku jest następujący:

W miejscu posadowienia pala ustawia się stopę 1 z odcinkiem rury 5. Końcówkę żerdzi wiertniczej 7 umieszcza się w gnieździe 3 stopy 1 i rozpoczyna wkręcanie stopy 1 i rury 5 w grunt z jednoczesnym podawaniem płuczki lub zaczynu cementowego instalacją do iniekcji 9. Po zagłębieniu rury 5 ze stopą 1 w grunt ewentualnie przedłuża się rurę 5 następnym odcinkiem rury 6 oraz odpowiednio

PL 214 222 B1 żerdź wiertniczą 7 i dalej wkręca się stopę 1 do wymaganej głębokości jednocześnie doprowadzając iniekt do gruntu wokół stopy 1. Po osadzeniu pala na wymaganej głębokości wyciąga się żerdź wiertniczą 7, ewentualnie wprowadza się zbrojenie do rury 5 i następnego odcinka rury 6 i wypełnia się rury mieszanką betonową, która po stwardnieniu tworzy trzon pala.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wykonywania pala wkręcanego w grunt, składające się z odcinka rury zakończonego stopą w kształcie spiralnego stożka i instalacji do doprowadzenia iniektu pod podstawę, znamienne tym, że w podstawie stopy (1) jest gniazdo (3) do umieszczenia końcówki żerdzi wiertniczej (7) wkręcającej stopę (1) z odcinkiem rury (5) w grunt.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że stopa (1) z odcinkiem rury (5), formującej trzon pala, jest wykonana z betonu i ma w wierzchołku osadzoną traconą, kształtkę wiertniczą (2).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w żerdzi wiertniczej (7) znajduje się instalacja iniekcyjna (9) połączona z obrotowym złączem (8).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kształt gniazda (3) jest dopasowany do ścisłego przylegania końcówki żerdzi wiertniczej (7).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że, gniazdo (3) i końcówka żerdzi (7) mają kształt prostopadłościanu foremnego ewentualnie ostrosłupa ściętego.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 4, znamienne tym, że gniazdo (3) jest wzmocnione wkładką żeliwną a strefa wokół gniazda (3) jest dodatkowo wzmocniona zbrojeniem spiralnym (11).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w gnieździe (3) głowicy (1) usytuowany jest otwór kanałów (4) do iniektu, a dysze tych kanałów (4) usytuowane są na powierzchni stopy (1).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obrzeże rury (5) posiada pierścień stalowy (13) do połączenia z obrzeżem następnego odcinka rury (6), formującego trzon pala.