ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Пример описания устройства

Пример описания устройства (патент РФ № 2358062 «Разрядник для создания набивных свай»,

автор Лосев М.М., патентообладатель Московский государственный

строительный университет)

МПК E02D 5/36

Разрядник для создания набивных свай

Изобретение относится к высоковольтному оборудованию для

создания набивных свай и может быть использовано при сооруже-

нии свайных фундаментов, усилении массивов грунта в капиталь-

ном строительстве.

Известно устройство для изготовления буронабивных свай

(а.

си. Такой разрядник позволяет создавать набивные сваи, однако

главным недостатком является то, что требует высоких затрат элек-

трической энергии.

Наиболее близким техническим решением к изобретению явля-

ется устройство, описанное в заявке на выдачу патента на изобре-

тение РФ № 94030388 (МПК E02D 5/36, 1994), разрядник которо-

го может уплотнять стенки скважины, но затраты электрической

энергии не соответствуют приросту удельной несущей способности

сваи. Дело в том, что электроды создают определенную направлен-

ность формируемым факторам электрического разряда (ударной

волне, гидродинамическим колебаниям, кавитационным потокам),

в то же время значительная часть энергии расходуется на совер-

шение полезной работы. Практикой установлено, что при диаметре

скважины 120-450 мм ее стенки расширяются до диаметра 300-

700 и выше, в зависимости от грунтовых условий (ТР 50-180-06

«Технические рекомендации по проектированию и устройству

свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-

импульсной технологии для зданий повышенной этажности (сваи-

РИТ)»). Вместе с тем после заполнения бетоном зоны с нарушенной

структурой грунта (буровой колонкой) наблюдается стабилизация в

дальнейшем его проникновения в более плотную структуру.

дующее расширение диаметра скважины под воздействием элек-

трического разряда происходит, однако глубина насыщения бето-

ном прямо пропорциональна вводимой удельной энергии. Энергия

электрических импульсов расходуется на создание поля плотности

вокруг скважины, на внедрение материала наполнения в грунт, на

уплотнение самого наполнителя и на образование выпора. В то же

время в ряде случаев при устройстве свайных или иных фундамен-

тов есть необходимость увеличить диаметр скважины в 2,0-2,5 ра-

за (как указано выше), добиться высокой удельной несущей спо-

собности сваи порядка 120-150 т, а также равномерного уплотне-

ния массива грунта до проектной величины.

Технический результат изобретения – снижение энергозатрат

процесса, увеличение несущей способности сваи.

На фиг. 1 и 2 показан общий вид разрядника.

Разрядник для создания набивных свай состоит из вертикально

расположенного верхнего электрода 1 и нижнего электрода 3, со-

держащего пять токопроводящих элементов 2, которые расположе-

ны на определенном расстоянии друг от друга напротив отверстий

в корпусе 5 формующей камеры. Для наиболее полного использо-

вания гидродинамического эффекта на корпусе 5 закреплен отра-

жающий экран 4. Для последовательного переключения нижних

электродов кабель 7 соединен с электрическим шаговым искате-

лем 6.

В данном устройстве тип электродов принят «симметричная вы-

пуклая поверхность – острие», что позволяет производить разряды

последовательно друг за другом. Количество электродов соответ-

ствует числу отверстий в формующей камере. Электроды распола-

гаются напротив отверстий в корпусе формующей камеры, при

этом количество электродов должно быть нечетным. Ось каждого

токопроводящего элемента нижнего электрода расположена пер-

пендикулярно рабочей поверхности верхнего электрода.

Для полного достижения эффекта направления ударных волн,

используют отражающий экран, угол наклона между рабочей по-

верхностью которого и осью токопроводящих элементов нижнего

электрода составляет 45-60°, используя свойство образования

гидроимпульсных ударных волн, а именно направленность их дей-

ствия.

Радиус основания выпуклой поверхности в 3-3,5 раза меньше

радиуса нижнего электрода.

Нижний электрод выполнен сменным.

нии камеры. Н. Сватовской установлено, что пара электродов не

требует регулировки зазора на протяжении 7000-8000 импульсов.

Для предотвращения припоя токопроводящих элементов к корпусу

и возможности изменения межэлектродного промежутка, токопро-

водящие элементы расположены в диэлектрической втулке.

Устройство работает следующим образом. В скважину, запол-

ненную литой бетонной смесью, опускается рабочий орган (раз-

рядник) до первого рабочего горизонта, как правило, 300-350 мм.

Процесс осуществляется следующим образом: электрическая энер-

гия переменного тока промышленной частоты напряжением 220-

380 В (частотой 50 Гц) до 10,0 кВ, для изготовления свай и уплот-

нения грунта. Электроэнергия постоянного тока и высокого напря-

жения накапливается в блоке конденсаторных батарей до

60,0 кДж. Дальше накопленную энергию направляют к излучателю

энергии (разряднику), погруженному в бетонную смесь. Между

электродами излучателя всегда должен находиться жидкий электро-

лит, каким является цементный раствор или бетонная смесь. При

подаче электроэнергии на электроды излучателя в межэлектродном

промежутке создается высокая плотность энергии 1013?1014

Дж/м3, происходит пробой с образованием плазменного канала

разряда. В этом канале за 10-4?10-5 с повышаются температура до

104?4?105°С и давление до 108?3?109 Па, что обеспечивает вы-

сокую скорость расширения канала разряда (до сотен метров в

секунду), образование и распространение в окружающей среде

волн сжатия. На этой стадии происходит преобразование запасен-

ной в накопителе электрической энергии в энергию гидродинами-

ческих возмущений.

Предлагаемый разрядник позволяет формировать сваю с

меньшим расходом энергии. При этом равномерно уплотняется

грунтовый массив, что влияет на общую несущую способность

сваи. Несущая способность сваи повышается на 20-25%.