Устройство для уплотнения грунта в забое



Устройство для уплотнения грунта в забое
Устройство для уплотнения грунта в забое
Устройство для уплотнения грунта в забое
Устройство для уплотнения грунта в забое

 


Владельцы патента RU 2401909:

Общество с ограниченной ответственностью проектно-строительная компания "Фундамент" (RU)

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения буронабивных свай, в том числе в слабых и водонасыщенных грунтах. Устройство для уплотнения грунта в забое скважины буронабивной сваи включает обсадную трубу, закрепленную в ней втулку с пропущенным сквозь нее рабочим органом. Рабочий орган выполнен в виде полой трубы, на нижнем конце которой установлены пята и уплотняющая насадка, а на верхнем конце - верхний и нижний упоры и инерционная масса, размещенная на полой трубе между верхним и нижним упорами со скользящей посадкой. Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, заключается в повышении несущей способности буронабивных свай, возводимых в обводненных и слабых грунтах. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения буронабивных свай, в том числе в слабых и водонасыщенных грунтах.

Известны способы устройства буронабивных свай (Рекомендации по проектированию и устройству буронабивных свай с уплотнением грунта в забое скважины. М.: Производственные экспериментальные мастерские ВНИИОСП Госстроя СССР, 1982 г., с.4, 5), включающие засыпку щебня, его уплотнение с помощью сбрасываемой трамбовки, установку арматурного каркаса и бетонирование. Уплотнение грунта в забое скважины улучшает работу свай по нижнему концу, увеличивает их несущую способность.

Недостатком данных способов является возможность устройства буронабивных свай в глинистых сжимаемых грунтах, находящихся выше уровня грунтовых вод и способных удерживать стенки скважины от обрушения. Для водонасыщенных и слабых грунтов эта технология неприменима.

Наиболее близким к предлагаемому является способ возведения буронабивных свай (а.с. СССР №903473, опубл. 07.02.82, Бюл. №5), включающий образование в грунте скважины, установку цилиндрической обсадной трубы, дополнительной трубы внутри обсадной трубы, установку трамбовки в дополнительной трубе, подачу бетонной смеси в нижнюю часть скважины через дополнительную трубу с одновременным пригрузом обсадной трубы, извлечение дополнительной трубы, установку арматурного каркаса и заполнение остальной части скважины бетонной смесью для формирования ствола с одновременным извлечением обсадной трубы.

Способ по а.с. №903473 позволяет получить уширение пяты сваи за счет подачи бетонной смеси под давлением, что приводит к повышению несущей способности свай.

Однако наиболее эффективным является устройство уплотненной пяты сваи с использованием сухого твердого материала при непосредственном воздействии на него ударных, либо вибрационных нагрузок с наложением на процесс статических нагрузок. В известном способе твердый материал используется как компонента бетонной смеси. Поскольку давление создается в верхней части рабочего органа, а бетонная смесь имеет свойство расслоения с вытеснением воды наверх, то давление будет передаваться через жидкость по закону Паскаля по всем направлениям без изменения. При этом в твердой фазе каждая частица будет испытывать лишь обжатие этим давлением, но не вдавливаться в грунт. Если же в известном способе использовать сухой твердый материал, то имеется опасность заклинивания его в полости рабочего органа.

Известны также устройства для возведения набивных свай (Ганичев И.А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. М., Стройиздат, 1973, с.40-56), включающие обсадную трубу с теряемым башмаком.

Недостатком таких устройств является то, что область их применения ограничена сухими грунтами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для возведения набивной сваи (а.с. СССР №654746, опубл. 30.03.79, Бюл. №12), включающее обсадную трубу, закрепленную в ней пробку с пропущенным сквозь нее бетоноводом, водоотводящей трубкой, один конец которой расположен в полости пробки, а другой подсоединен к насосу. Известное устройство позволяет возводить буронабивные сваи в условиях обводненности грунтов.

Основной недостаток устройства по а.с. №654746 заключается в том, что оно не позволяет устраивать буронабивные сваи с предварительным уплотнением грунта в забое скважины, а также использовать арматурный каркас при бетонировании.

Техническая задача, решаемая предлагаемыми способом и устройством, заключается в повышении несущей способности буронабивных свай, возводимых в обводненных и слабых грунтах.

Поставленная задача решается тем, что в способе возведения буронабивных свай, включающем образование в грунте скважины, установку в скважине обсадной трубы, установку в обсадной трубе рабочего органа и уплотнение грунта в забое скважины, извлечение рабочего органа, установку арматурного каркаса и заполнение остальной части скважины бетонной смесью с одновременным извлечением обсадной трубы, установку обсадной трубы осуществляют одновременно с образованием в грунте скважины, а уплотнение грунта в забое скважины осуществляют путем дозированной подачи в зону уплотнения жесткого материала и его трамбование.

Предлагаемая последовательность операций позволит существенно повысить несущую способность буронабивных свай, устраиваемых преимущественно в слабых и водонасыщенных грунтах.

Предлагаемое устройство для уплотнения грунта решает ту же техническую задачу - повышение несущей способности буронабивных свай, возводимых в обводненных и слабых грунтах.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для уплотнения грунта, включающем обсадную трубу и закрепленную в ней втулку с пропущенным сквозь нее рабочим органом, рабочий орган выполнен в виде полой трубы, на нижнем конце которой закреплены пята и уплотняющая насадка, а на верхнем конце - верхний и нижний упоры и инерционная масса, размещенная на полой трубе между верхним и нижним упорами со скользящей посадкой.

Предлагаемая конструкция рабочего органа позволяет создать надежное уплотнение забоя скважины путем трамбования в грунт жесткого материала. При этом исключается заклинивание материала в обсадной трубе и потеря кинетической энергии падающего тела, находящегося вне скважины.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1, 2, 3, 4 представлена технологическая схема устройства буронабивных свай.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На фиг.1 показана скважина, пробуренная с помощью обсадной трубы 1, снабженной шнеком 2 и долотом 3. На фигуре показан уровень 4 обводненности грунта, который находится выше уровня забоя скважины.

На фиг.2 представлено предлагаемое устройство в исходном положении. Устройство включает установленную в обсадной трубе 1 направляющую втулку 5, через которую со скользящей посадкой установлен рабочий орган в виде трубы 6, в полость которой засыпают сухой жесткий материал 7 в виде щебня, гальки предпочтительно калиброванного размера. На нижнем конце трубы 6 установлена пята 8 в виде крестовины, у которой для уменьшения оседания при просыпании сквозь нее материала боковые поверхности площадок скошены (позиция 8 на фиг.3 вынесена отдельно). На нижнем же конце трубы 6 с помощью сварки закреплена уплотняющая насадка 9 в виде отрезка цилиндрической трубы, заглушенной с двух сторон: сверху - кольцом, снизу - поверхностью усеченного конуса с углом при основании 10-15 градусов. Коническая поверхность позволяет при уплотнении ограничить поступление материала на периферию обсадной трубы 1 с тем, чтобы сформировать уплотненное ядро в центре скважины, исключив таким образом попадание материала между стенками обсадной трубы и уплотняющей насадкой 9. Для исключения засасывания насадки в грунте ее поверхность целесообразно перфорировать.

Ударный узел устройства выполнен в виде инерционной массы 10, надетой со скользящей посадкой на трубу 6 между нижним 11 и верхним 12 упорами, установленными в верхней части трубы 6.

В случае вибрационного трамбования грунта при наложении на процесс статической нагрузки 10 в верхнем торце трубы 6 устанавливают вибратор 13.

Предлагаемое устройство работает, а способ осуществляют следующим образом.

Бурят скважину, используя для этого обсадную трубу 1 со шнеком 2 и долотом 3. При этом происходит установка обсадной трубы 1 в скважине. После бурения долото 3 извлекают, а в обсадную трубу 1 через направляющую втулку 5 (фиг.2) со скользящей посадкой до упора устанавливают рабочий орган 6, в полость которого засыпают твердый сухой материал 7. Инерционную массу 10 с помощью устройства нагружения (не показано) всегда поднимают и сбрасывают со строго фиксированной отметки h, внедряя таким образом материал 7 в грунт. Если в результате уплотнения возникло проседание трубы 6, то со следующим подъемом инерционной массы 10 до отметки h будет подниматься и труба 6. При подъеме трубы 6 происходит досыпка материала 7 в зону уплотнения. Порция просыпавшегося материала 7 за каждый цикл пропорциональна величине, определяемой как разность между нижним и верхним положениями трубы 6. Поскольку нагружающее устройство обеспечивает подъем и сбрасывание инерционной массы 10 каждый раз со строго фиксированной отметки h, то масса просыпавшегося материала будет зависеть от того, насколько эффективно произошло уплотнение материала 7 в грунт за предыдущий цикл. В этом и состоит дозированная подача материала за каждый цикл уплотнения ровно настолько, насколько произошла усадка материала. Привязка дозы к величине уплотнения исключает накапливание материла в зоне уплотнения, которое может приводить к неприятным последствиям - его заклиниванию.

Материал 7, просыпавшийся под пяту 8, укладывается с углом естественного откоса. Во время очередного удара он раздавливается крестовиной и попадает в зону действия конической поверхности уплотняющей насадки 9.

По наблюдению за циклическим погружением трубы 6 устанавливают:

1. Отсутствие в трубе 6 уплотняющего материала 7.

Как уже отмечалось, при подъеме трубы 6 до отметки h материал, находящийся в трубе 6, будет просыпаться под раздавливающую пяту 8. В момент сброса инерционной массы 10 труба 6, опираясь на этот материал, будет оставаться на фиксированной отметке h. Если материал в трубе 6 закончился, при сбросе вместе с инерционной массой 10 свободно будет падать и труба 6. При этом ее суммарная осадка относительно отметки h без досыпки материала 7 в зону уплотнения от цикла к циклу будет увеличиваться.

2. Момент окончания уплотнения.

Окончанию процесса соответствует время, когда осадка трубы после пяти-семи ударов стабилизируется и составляет не более 2 сантиметров. С уменьшением интенсивности уплотнения (при подходе к моменту окончания) необходимо ограничить подачу материала 7 в трубу 6. Идеальной является ситуация, когда окончание уплотнения и заканчивание материала 7 в трубе 6 происходят одновременно.

Наряду с ударным уплотнением при возведении сваи может быть использовано вибрационное уплотнение при наложении на процесс статической нагрузки (например, с использованием инерционной массы 10). Для этого в торце трубы 6 установлен вибратор 13. При включении вибратора 13 происходит уплотнение материала 7 и соответствующее проседание трубы 6. Так же, как и при ударном нагружении, по мере уплотнения вибрацией время от времени необходимо производить досыпку материала 7 в зону уплотнения, поднимая трубу 6 на отметку, не превышающую значение h. Максимальная высота проседания трубы, при которой необходимо повторить засыпку материала 7, должна составлять не более 10-15 сантиметров ниже отметки h.

На фиг.4 показана завершающая стадия возведения буронабивной сваи.

После формирования уплотненной зоны 14 рабочий орган из обсадной трубы 1 извлекают, откачивают воду, устанавливают арматуру 15 и производят заполнение скважины бетонной смесью 16 с одновременным извлечением из скважины обсадной трубы 1. Поскольку удельный вес бетонной смеси в 2,5 раза превышает удельный вес воды, оставшаяся между внешней стенкой обсадной трубы 1 и стенками скважины вода выдавливается и весь объем скважины по мере подъема обсадной трубы 1 заполняется бетоном.

Устройство для уплотнения грунта в забое скважины буронабивной сваи, включающее обсадную трубу, закрепленную в ней втулку с пропущенным сквозь нее рабочим органом, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде полой трубы, на нижнем конце которой установлены пята и уплотняющая насадка, а на верхнем конце - верхний и нижний упоры и инерционная масса, размещенная на полой трубе между верхним и нижним упорами со скользящей посадкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно к изготовлению буронабивных свай. .

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам, и обеспечивает увеличение несущей способности полых свай. .

Изобретение относится к области строительства, а в частности может применяться при устройстве буронабивных свай с уширенной пятой. .

Изобретение относится к строительству, в частности к сооружению опорных свай в грунтовой породе. .

Изобретение относится к способам создания свайных фундаментов для сооружений, к свайным фундаментам и оболочке для создания уширенной подошвы для свайных фундаментов.

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению оснований под фундаменты. .
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении набивных свай, в частности буронабивных свай с уширенной пятой. .

Изобретение относится к армирующему устройству для армирования подошвы сваи при закладке свайного фундамента с использованием фундаментной сваи. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве фундаментов различных сооружений. .

Изобретение относится к строительству свайных фундаментов из буронабивных свай в пылевато-глинистых грунтах. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления и устройства подземных оснований и фундаментов ответственных зданий и сооружений, возводимых на грунтах с низкой несущей способностью

Изобретение относится к строительству, а именно к трамбовочным устройствам для формирования набивных свай в мягких или нестабильных грунтах. Трамбовочное устройство содержит стержень для приведения в движение трамбовочной головки, трамбовочную головку, прикрепленную на конце стержня для трамбовки насыпки наполнителя в полости, сформированной в поверхности грунта, и имеющую в целом плоскую, тупую нижнюю поверхность, экран, диаметр которого обеспечивает соприкосновение нижнего края экрана с верхней поверхностью трамбовочной головки вблизи края этой верхней поверхности и который проходит вверх от трамбовочной головки на предварительно определенную высоту, достаточную для предотвращения обвала и обрушения боковых стенок полости в мягком грунте, где используется трамбовочное устройство, внутрь указанной полости. Технический результат состоит в повышении производительности и снижении сроков строительства процесса формирования сваи, обеспечении предотвращения обвала грунта боковой стенки во время трамбовки. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 пр., 2 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно может быть использовано для устройства противофильтрационных завес, а также свайных оснований, рассчитанных на различные комбинации экстремальных нагрузок (фиксация оползневых склонов, горизонтальные сдвиговые нагрузки, сейсмические воздействия и т.п.). Фибробетонная свая, образованная цилиндрической оболочкой с самораскрываемым нижним концом с отверстиями на боковой поверхности и инъектором с двумя тампонами, который помещен в цилиндрическую оболочку. Отверстия на боковых поверхностях оболочки в исходном положении закрыты шиберами, закрепленными на поверхности оболочки шарнирами и гибкими высокопрочными связями, ограничивающими раскрытие шиберов. Внутренняя полость оболочки заполняется под давлением через инъектор с двумя тампонами и двумя трубами фибробетоном, раскрывая таким образом шиберы, максимальное раскрытие которых ограничивается гибкими связями, в результате чего на внешней поверхности оболочки образуются консоли из фибробетона, армированные для восприятия нормальных напряжений шиберами и гибкой связью, а для восприятия касательных напряжений армированные фибрами в фибробетонных наполнителях. Технический результат состоит в повышении прочности конструкции, снижении материалоемкости. 1 ил.

Изобретение относится к разработке подводных жидких и газообразных залежей и может быть применено для фиксации добычного оборудования на морском дне посредством якорей. Способ включает установку винтоприсосного свайного якоря путем ввинчивания цилиндра в грунт до ограничителя, бурение скважины через устье, опускание в скважину колонны усиленных обсадных труб, заливку внутренней полости колонны бетоном. При этом нижнюю обсадную трубу предварительно снабжают продольными пропилами. Перед заливкой бетона в колонну обсадных труб на расстоянии от дна скважины на 1,5-2,0 м опускают заряд и производят подрыв заряда с образованием в зоне пропилов перевернутого султана и образованием в грунте каверны, при этом бетоном также заполняется каверна. Технический результат заключается в повышении надежности удержания плавучих конструкций относительно морского дна при штормах, столкновении с айсбергами и подвижными ледовыми полями. 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свайных оснований и фундаментов преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции. Способ производства сваи вдавливанием включает образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания трубы с наконечником, диаметр которого превышает диаметр ствола трубы, и заполнение трубы раствором. Наконечник имеет заостренную форму и снабжен калибровщиком с диаметром, превышающим диаметр ствола трубы, для формирования зазора между стенкой скважины и стволом трубы. Зазор заполняют раствором с замедлителем твердения через гибкий шланг, соединенный со штуцером, который закреплен внутри калибровщика. Технический результат состоит в повышении надежности сваи, сокращении сроков возведения, упрощении технологии изготовления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам в вечной мерзлоте. Способ возведения столбчатого фундамента с камуфлетным уширением включает создание скважины путем выемки грунта, образование на конце полости камуфлетного уширения путем размещения в нижней части скважины заряда взрывчатого вещества и последующего его взрыва, при этом перед введением в скважину литого бетона осуществляют армирование фундамента. Согласно изобретению, перед образованием полости камуфлетного уширения в скважину вводится обсадная труба до уровня предполагаемого камуфлетного уширения, а в незаполненную бетоном верхнюю часть обсадной трубы после бетонирования устанавливается тепловая труба, нижний торец которой размещен ниже нижнего уровня вечной мерзлоты. Технический результат изобретения состоит в ускорении и упрощении возведения фундамента с высокой несущей способностью с одновременным повышением его надежности за счет исключения прогрева столбчатого фундамента в летнее время. 1 ил.
Наверх