Способ изготовления буронабивных свай и устройство для его осуществления

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для изготовления буронабивных свай. Способ изготовления буронабивной сваи включает бурение или прокалывание скважины, опускание в нее арматурного каркаса, заполнение скважины твердеющим материалом и уплотнение и втрамбовывание его в грунт. К арматурным стержням и верхнему арматурному кольцу закрепляют цилиндр, в котором установлена оболочка, в которой установлен тор, заполненный текучим агентом. В оболочке выполнены полости, образованные отогнутыми участками оболочки. Концы оболочки отогнуты и герметично закреплены по периметру тора. Внутри оболочки установлен ударник с наконечником. Системой подачи и удаления в одну из полостей подают текучий агент и удаляют его из другой полости. Оболочка начинает перекатываться в цилиндре, при этом оболочка давит на твердеющий материал в продольном и радиальном направлениях и впрессовывает его в грунт. Оболочка и тор обжимают ударник и перемещают его вниз, при этом наконечник давит на твердеющий материал в продольном и радиальном направлениях. Уплотнение и втрамбовывание твердеющего материала производят при возвратно-поступательном перемещении оболочки и ударника, по мере уплотнения твердеющего материала его при необходимости добавляют. После уплотнения твердеющего материала устройство удаляют из арматурного каркаса, а в скважину добавляют твердеющий материал, до полного заполнения. Технический результат состоит в повышении несущей способности сваи на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, снижении материалоемкости. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится области строительства и может быть применено для изготовления буронабивных свай.

Известен способ уплотнения грунта, включающий бурение скважины, укладку в скважину взрывчатого вещества и уплотнение скважины взрывом. Патент 2346111 C2, E02D 3\10, 2006.01.

Недостатком этого способа является то, что он не пригоден для изготовления буронабивных свай.

Для изготовления буронабивных свай известен способ уплотнения грунта, включающий бурение скважины, накатывание на стенке скважины резьбы и заполнение скважины бетоном. Патент 2254410 C1, E01C 19\28, 24.06.2004.

Для осуществления этого способа применяют устройство, включающее шнек и приспособление для накатки резьбы на стенке скважины и систему подачи бетона в скважину.

Недостатком этих способа и устройства является недостаточная несущая способность сваи.

Известен способ изготовления буронабивной сваи, который предусматривает образование скважины с использованием обсадной трубы, установку в скважину арматурного каркаса, рабочего разрядника, заполнение скважины твердеющим материалом и образование ствола с уширениями посредством производства на разных горизонтах высоковольтных электрических разрядов. Патент 2117726 E02D 5/34, 20.08.1998.

Недостатком этого способа является недостаточная несущая способность буронабивной сваи.

Известен способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой. Патент 2322550 C1, E02D 5/44, 2006.01.

Этот способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой изготовляют следующим образом.

Первоначально образуют скважину для сваи соответствующего диаметра. В зависимости от грунта, в котором образуют скважину, скважина может быть образована путем бурения или прокола. Затем в скважину на электродах спускается один или несколько зарядов в виде патронов с недетонирующей смесью, содержащей горючее и окислитель. В качестве горючего используют твердый углерод из группы полиэтилен, полипропилен, полистирол, а в качестве окислителя - хлорат натрия или калия. Состав смеси и конструкция заряда в виде патрона, заполненного окислителем, окружающим углеводородсодержащие элементы в виде пленок или трубок, обеспечивают протекание реакции горения композиции в дефлаграционном режиме и выделение значительного количества энергии и газов. Срабатывание патронов в замкнутом объеме происходит при полном отсутствии дыма, запаха, а также мощной ударной, сейсмической и звуковой волн.

После спуска в скважину снаряженных патронов с недетонирующей смесью производят заполнение скважины бетонной смесью и осуществляют электрическое инициирование поджига недетонирующей смеси.

Устройство для осуществления этого способа включает систему подачи в скважину бетонной смеси, механизм подачи в скважину патронов, подключенных электродами к источнику электрического тока.

Недостатком этих способа и устройства является недостаточная несущая способность буронабивной сваи и неравномерность уплотнения грунта в скважине.

Наиболее близким прототипом, который принят в качестве ближайшего прототипа, является способ по патенту 2256029 C1, E02D 5\42.

Способ включает бурение скважины, заполнение скважины твердеющим материалом.

За прототип принят способ по патенту 2181410, E02D 5\34.

Способ включает бурение скважины, ввод арматуры, заполнение скважины твердеющим материалом, уплотнение твердеющего материала и втрамбовывание его в грунт, при этом втрамбовывание твердеющего материала в грунт и его уплотнение производят путем нанесения последовательных ударов по твердеющему материалу, при этом одновременно формируют сваю путем нанесения последовательных ударов ударником. После каждого удара происходит уширение скважины за счет уплотнения окружающего грунта.

Недостатком этого способа является недостаточная несущая способность сваи, что влечет изготовление дополнительных свай.

Задачей изобретения является повышение несущей способности сваи на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, а также снижение себестоимости изготовления сваи.

Поставленная задача решается совокупным применением группы изобретений.

Ожидаемый технический результат от использования изобретения заключается в применении способа, включающего изготовление буронабивной сваи, включающее бурение или прокалывание скважины, опускание в нее арматурного каркаса, заполнение скважины твердеющим материалом и уплотнение и втрамбовывание его в грунт, при этом к арматурным стержням и верхнему арматурному кольцу закрепляют цилиндр, в котором установлена оболочка, в которой установлен тор, заполненный текучим агентом, при этом в оболочке выполнены полости, образованные отогнутыми участками оболочки, причем концы оболочки отогнуты и герметично закреплены по периметру тора, внутри оболочки установлен ударник с наконечником, системой подачи и удаления, в одну из полостей подают текучий агент и удаляют его из другой полости, оболочка начинает перекатываться в цилиндре, при этом оболочка давит на твердеющий материал в продольном и радиальном направлениях и впрессовывает его в грунт, причем оболочка и тор обжимают ударник и перемещают его вниз, при этом наконечник давит на твердеющий материал в продольном и радиальном направлениях, уплотнение и втрамбовывание твердеющего материала производят при возвратно-поступательном перемещении оболочки и ударника, по мере уплотнения твердеющего материала его при необходимости добавляют, после уплотнения твердеющего материала устройство удаляют из арматурного каркаса, а в скважину добавляют твердеющий материал, до полного заполнения.

Способ осуществляют устройством, включающим цилиндр, соединенный с арматурным каркасом, оболочку, в котором установлена оболочка, в которой установлен тор, заполненный текучим агентом, при этом в оболочке выполнены полости, образованные отогнутыми участками оболочки, причем концы оболочки отогнуты и герметично закреплены по периметру тора, внутри оболочки установлен ударник с наконечником, систему подачи и удаления текучего агента из полостей, образованных отогнутыми участками оболочки, систему подачи в скважину твердеющего материала, управление работой системой производится командоаппаратом.

На представленном чертеже изображено устройство для осуществления способа.

Это устройство установлено в скважине 1, в которой размещен арматурный каркас 2, выполненный из арматурных стержней 3, закрепленных на арматурных кольцах 4.

После того как оболочка 8 перекатится до крайнего нижнего положения, срабатывает командоаппарат, происходит переключение работы системы 15 подачи и удаления текучего агента. Текучий агент подается в полость 14 и удаляется из полости 13. Оболочка 8 перекатывается вверх.

Оболочка 8 и ударник 11 выходят из твердеющего материала 6. При возвратно-поступательном перемещении оболочки 8 и ударника 11 постоянно меняется расстояние между концом оболочки 8 и наконечником 12. Это приводит к сжатию твердеющего материала 6 и втрамбовыванию его в грунт 5. Перемещение оболочки 8 и ударника 11 с разными скоростями создает в грунте 5 и твердеющем материале 6 зоны: разрежения - сжатия, которые способствуют уплотнению твердеющего материала 6.

Изготовленная таким образом свая обладает большей несущей способностью, чем свая, изготовленная известным способом.

Способ реализуется следующим образом.

Бурят или прокалывают скважину соответствующего диаметра. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас и после этого скважину заполняют твердеющим материалом 6, например бетоном.

В качестве твердеющего материала 6 использовали цементно-песчаную смесь состава, кг/куб.м уплотненного бетона:

Цемент - 400

Песок - 870

Гравий с фракциями 5-10 мм - 392

Гравий с фракциями 10-20 мм - 478

Вода - 200

После этого твердеющий материал уплотняют. Уплотнение производят устройством, изображенным на чертеже.

Для этого устанавливают устройство в арматурный каркас 2 и соединяют с ним.

Уплотнение твердеющего материала производят возвратно-поступательным перекатыванием оболочки 8 с одновременным возвратно-поступательным перемещением ударника 11.

По мере уплотнения твердеющего материала его при необходимости добавляют в скважину 1.

Предварительно рассчитывают количество твердеющего материала 6 и расход текучего агента, например сжатого воздуха. После уплотнения твердеющего материала 6 устройство удаляют из арматурного каркаса 2 и в скважину 1 добавляют твердеющий материал 6 до полного заполнения скважины 1.

Использование изобретения повышает несущую способность сваи.

1. Способ изготовления буронабивной сваи, включающий бурение или прокалывание скважины, опускание в нее арматурного каркаса, заполнение скважины твердеющим материалом и уплотнение и втрамбовывание его в грунт, отличающийся тем, что к арматурным стержням и верхнему арматурному кольцу закрепляют цилиндр, в котором установлена оболочка, в которой установлен тор, заполненный текучим агентом, при этом в оболочке выполнены полости, образованные отогнутыми участками; оболочки, причем концы оболочки отогнуты и герметично закреплены по периметру тора, внутри оболочки установлен ударник с наконечником, системой подачи и удаления в одну из полостей подают текучий агент и удаляют его из другой полости, оболочка начинает перекатываться в цилиндре, при этом оболочка давит на твердеющий материал в продольном и радиальном направлениях и впрессовывает его в грунт, причем оболочка и тор обжимают ударник и перемещают его вниз, при этом наконечник давит на твердеющий материал в продольном и радиальном направлениях, уплотнение и втрамбовывание твердеющего материала производят при возвратно-поступательном перемещении оболочки и ударника, по мере уплотнения твердеющего материала его при необходимости добавляют, после уплотнения твердеющего материала устройство удаляют из арматурного каркаса, а в скважину добавляют твердеющий материал, до полного заполнения.

2. Устройство для осуществления способа включает цилиндр, соединенный с арматурным каркасом, оболочку, в которой установлена оболочка, в которой установлен тор, заполненный текучим агентом, при этом в оболочке выполнены полости, образованные отогнутыми участками оболочки, причем концы оболочки отогнуты и герметично закреплены по периметру тора, внутри оболочки установлен ударник с наконечником, систему подачи и удаления текучего агента из полостей, образованных отогнутыми участками оболочки, систему подачи в скважину твердеющего материала, управление работой системы производится командоаппаратом.