Способ изготовления буронабивной сваи и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2570695:

ООО "СТАВГЕОСТРОЙ" (RU)

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для изготовления буронабивных свай. Способ изготовления буронабивных свай включает бурение скважины, накатывание на стенки скважины винтовых канавок, подачу в скважину взрывчатого вещества и твердеющего состава и уплотнение стен скважины путем вдавливания твердеющего состава в грунт взрывом. Накатывание на стенках скважины винтовых канавок производят путем возвратно-поступательного перемещения в скважине тора и штока, установленного в торе. Заполнение скважины твердеющим составом и образование винтовых канавок производят одновременно. Подачу взрывчатого вещества и подачу твердеющего состава производят во время подъема штока и тора из скважины. Твердеющий состав вдавливают в грунт штоком и тором. Технический результат состоит в повышении несущей способности сваи на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, снижении себестоимости изготовления сваи. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к 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, Е02D 3/10, 2006.01.

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

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 Е02D 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, Е02D 5/44, 2006.01.

Этот способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой осуществляют 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.

Известен способ по патенту 2256029 C1, Е02D 5/42.

Способ включает бурение скважины, заполнение скважины твердеющим материалом.

Известен способ по патенту 2181410, Е02D 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.

Для изготовления буронабивных свай известен способ уплотнения грунта, включающий бурение скважины, накатывание на стенке скважины резьбы и заполнение скважины бетоном. Патент 2254410 C1, Е01С 19/28, 24.06.200.

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.

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, включающий бурение скважины, накатывание на стенке скважины винтовых канавок, подачу в скважину взрывчатого вещества и твердеющего состава, инициирование взрывчатого вещества и уплотнение твердеющего состава в грунт взрывом, при этом накатывание на стенках скважины канавок производят путем возвратно-поступательного перемещения в скважине тора и штока, установленного в торе, при этом заполнение скважины твердеющим составом и образование винтовых канавок производят одновременно, причем подачу взрывчатого вещества и подачу твердеющего вещества производят во время подъема штока и тора из скважины, причем твердеющий состав вдавливают в грунт штоком и тором.

Способ осуществляют устройством для образования буронабивных скважин, включающим тяговый орган, систему подачи текучего агента, систему подачи взрывчатого вещества, шток с рабочим органом для образования винтовых канавок, тор, установленный на штоке, при этом оболочка тора скручена и ее концы соединены между собой.

На представленном чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа.

Устройство, представленное на чертеже, выполнено из торовой оболочки 1, которая заполнена текучим агентом, например жидкостью, или газом, или порошком.

Торовая оболочка 1, выполнена из цилиндрического рукава, концы которого повернуты относительно друг друга на несколько оборотов и соединены герметично друг с другом.

Рабочий орган 2, например шнековая колонна, имеет пяту 3.

Рабочий орган 2 соединен со штоком 4.

На устье скважины 5 любым известным способом установлен механизм, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения штока 4.

Механизм возвратно-поступательного перемещения штока 4 выполнен из фермы 6, шкива 7 установленного на конце штока 4. Шкив 7 охвачен тросом 8, конец 9 которого закреплен на анкер 2, а конец 10 закреплен на приводном реверсивном барабане 11.

Конец троса 12 соединен со штоком 4 и приводным барабаном 13.

На ферме 6 установлена система 14 подачи твердеющего состава 15, который втрамбовывается в грунт 16.

Взрывчатое вещество подается в скважину 5 системой 17.

Торовая оболочка 1 имеет клапан 18 для подачи текучего агента.

Трос 12 соединен со штоком 4 через вертлюг 19, предохраняющий трос 12 от скручивания.

Устройство, изображенное на чертеже, работает следующим образом.

В скважину 5 подают порцию твердеющего состава 15.

Затем барабаном 13 опускают шток 4 со шнековой колонной 2 в скважину 5.

Вращением барабана 11 наматываем трос 8, который давит на шкив 7, шкив 7 давит на шток 4, перемещая его вниз.

Торовая оболочка 1 катится по стенке скважины 5 и по штоку 4.

За счет того что концы торовой оболочки 1 повернуты относительно друг друга, шток 4, начинает вращаться и вращает рабочий орган (приводит в движение шнековую колонну), который начинает вдавливать твердеющий состав в грунт.

После того как шток 4 опустился на всю длину, барабаны 13, 11 вращают в обратную сторону.

Шток 4 с рабочим органом 2 (шнековой колонной) поднимают. После того как торовая оболочка 1 выйдет из скважины 5, вращение барабанов 13, 11 прекращают.

Системой 14 в скважину подают новую порцию твердеющего состава 15. После этого шток 4 и шнековую колонну снова опускают вниз.

После того как шток 4 опустился на всю длину, его поднимают. Циклы повторяют до тех пор пока весь расчетный объем твердеющего состава 15 не будет вдавлен в грунт 16 скважины 5.

После этого шток 4 поднимают и в скважину 5 системой 17 опускают взрывчатое вещество. Затем скважину 5 заполняют твердеющим составом 15.

Взрывчатое вещество взрывают.

Скважину снова заполняют твердеющим составом 15 и оставляют в таком состоянии до затвердевания твердеющего состава 15.

Давлением текущего агента в торовой оболочке 1 и ее длиной и диаметром можно добиться огромных усилий крутящего момента, развиваемой рабочим органом 2 (шнековой колонной).

Такого крутящего момента крутящего момента невозможно получить известными способами и устройствами.

Пример.

Способ реализуют 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 используют цементно-песчаную смесь состава, кг/куб. м уплотненного бетона:

Цемент 400
Песок 870
Гравии 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 скважину 5.

Уплотнение твердеющего материала производят возвратно-поступательным перекатыванием торовой оболочки 1 с одновременным возвратно-поступательным перемещением штока с рабочим органом 2 (шнековой колонной).

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

Предварительно рассчитывают количество твердеющего материала и расход текущего агента, например сжатого воздуха. После уплотнения твердеющего материала в скважину подают взрывчатое вещество и в скважину добавляют твердеющий материал до полного заполнения скважины, после чего взрывчатое вещество взрывают.

Вместо данного твердеющего материала 6 допускается использовать сухой грунт, например суглинок.

Скважины (буронабивные) располагают на определенных расстояниях таким образом, чтобы в уплотненном массиве обеспечить требуемые физико-механические характеристики грунта.

Согласно справочнику проектировщика (21.4 13.1.1, с. 299) «уплотнение грунтов производят до определенной степени плотности, выраженной через коэффициент уплотнения Ксом, представляющий собой отношение заданного или фактически полученного значения плотности сухого грунта Pd к его максимальному значению по стандартному уплотнению Pd max, то есть Ксом=Pd/Pd max»

Рекомендуемая технология позволяет получить среднюю плотность грунта вплоть до Pd≥2,1 т/м3 и степень уплотнения Ксом=1,1.

Заданная проектная плотность в уплотненном массиве обеспечивается соответствующим расчетом грунтовых свай при известном количестве грунта, набиваемого в скважины.

1. Способ изготовления буронабивной сваи, включающий бурение скважины, накатывание на стенки скважины винтовых канавок, подачу в скважину взрывчатого вещества и твердеющего состава и уплотнение стен скважины путем вдавливания твердеющего состава в грунт взрывом, отличающийся тем, что накатывание на стенках скважины винтовых канавок производят путем возвратно поступательного перемещения в скважине тора и штока, установленного в торе, при этом заполнение скважины твердеющим составом и образование винтовых канавок производят одновременно, причем подачу взрывчатого вещества и подачу твердеющего состава производят во время подъема штока и тора из скважины, причем твердеющий состав вдавливают в грунт штоком и тором.

2. Устройство буронабивной скважины, включающее рабочий орган, систему подачи текучего агента, систему подачи взрывчатого вещества, шток с рабочим органом для образования винтовых канавок, тор, установленный на штоке, при этом концы оболочки тора повернуты относительно друг друга на несколько оборотов и герметично соединены между собой, при этом полость, образованная отогнутыми участками оболочки тора, заполнена текучим агентом, причем шток соединен с механизмом, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения штока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, а именно к областям промышленного, транспортного, гражданского, военного, гидротехнического, сельскохозяйственного, коммерческого строительства.

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 усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции зданий, так и при возведении новых зданий и сооружений.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при дистанционном мониторинге состояния строительных конструкций. Заявлена система мониторинга формообразования монолитного объекта, содержащая цепочку датчиков, размещаемую в формообразующей конструкции перед процессом твердения, и линию связи, расположенную вдоль оси цепочки между ее первым и вторым концами.
Изобретение относится к области строительства, а именно - к технологии изготовления буровых железобетонных свай при сооружении оснований и фундаментов. Задача изобретения - исключение возможности контакта арматурного каркаса с грунтом основания путем обеспечения оперативного контроля сплошности ствола буровой сваи, контроля отсутствия в скважине пережимов, а следовательно, обеспечение надежности и долговечности сваи.

Изобретение относится к фундаментостроению и может быть использовано для повышения несущей способности слабых водонасыщенных грунтов природного или искусственного сложения путем формирования из армопреобразующих бетонолитных набивных свай в основании фундаментов армопреобразованных массивов с заданными значениями несущей способности.

Изобретение относится к фундаментостроению и может быть использовано для повышения несущей способности слабых водонасыщенных грунтов природного или искусственного сложения путем формирования массива из армопреобразующих бетонолитных набивных свай с уширениями в основании фундаментов армопреобразованных массивов с заданными значениями несущей способности и устройства фундамента.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов, конструкций укрепления откосов и дамб, берегоукреплений и гидротехнических сооружений, обладающих высокими прочностными и жесткостными характеристиками.

Изобретение относится к строительству, а именно укреплению почвы, усилению фундаментов, закреплению соединительных тяг к регулируемым анкерам. .
Изобретение относится к строительству малоэтажных зданий и сооружений, а именно к способам устройства набивных свай, преимущественно в слабых песчаных, макропористых природных и насыпных пылевато-глиняных грунтах с естественной влажностью.

Изобретение относится к области геотехнического строительства, а именно к изготовлению буронабивных и буроинъекционных свай в сложных грунтах, содержащих слабые или рыхлые, легко уплотняющиеся зоны.

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений, а именно к производству подземных конструкций различного назначения в дисперсных грунтах с использованием специальных устройств, повышающих технологичность процессов их изготовления. Способ изготовления буронабивных свай заключается в предварительном бурении скважины до заданной глубины, креплении грунта стенок скважины, заполнении скважины бетонной смесью с уплотнением. Над устьем скважины устанавливают устройство технологического кондуктора, монтируют на него устройство грунтоуплотнительного блока, содержащее гибкий герметичный грунтоуплотнительный пенал, который помещают в скважину на всю ее глубину, включая забой скважины, заполняют гибкий герметичный грунтоуплотнительный пенал сжатым воздухом высокого давления, одновременно осуществляя крепление грунта стенок скважины и забоя с последующим их уплотнением в течение не менее 6 часов. Перед началом бетонирования выпускают сжатый воздух из гибкого герметичного грунтоуплотнительного пенала, затем извлекают грунтоуплотнительный блок из технологического кондуктора, монтируют на технологический кондуктор устройство бетонирующего блока со стойкой бетоноуплотнителя, содержащей гибкий герметичный бетоноуплотняющий пенал, который размещают в центре скважины, затем заполняют скважину бетонной смесью на всю ее глубину, уплотняют бетонную смесь одновременно по всему ее объему с помощью гибкого герметичного бетоноуплотняющего пенала, который наполняют сжатым воздухом высокого давления и поддерживают максимальное проектное давление на весь период полного набора прочности бетона. Верхний слой бетонной смеси в устье скважины доуплотняют глубинным вибратором, а при наборе прочности бетона не менее 30% демонтируют технологический кондуктор с бетонирующим блоком, при этом оставляя стойку бетоноуплотнителя в теле буронабивной сваи. Технический результат состоит в повышении технологичности изготовления буронабивных свай, снижении трудоемкости, материалоемкости и энергоемкости комплекса строительных процессов, сокращении продолжительности и стоимости работ. 4 н.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх