СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ Российский патент 1999 года по МПК E02D5/34 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении свай в слабых грунтах: песчаных, просадочных, насыпных, плывунных и др.

Известен способ возведения столбчатой опоры, включающий формирование скважины вращением шнекового снаряда при нагрузке его давлением, подачу рабочего материала через устье скважины под пяту шнекового снаряда в забой скважины и его уплотнение, извлечение шнекового снаряда при его обратном вращении [1].

Способ также предусматривает одновременную подачу раствора и его перемешивание с грунтом специальным буром, при этом бурение скважины производят без выемки грунта, а формирование вертикальной полости под ствол опоры производят с одновременным уплотнением цементогрунтовой смеси и разбуренного грунта.

Способ позволяет повысить производительность работ, однако его осуществление требует специального оборудования с использованием жидкого раствора, и он не позволяет получить удовлетворительное качество сваи, особенно при ее изготовлении в слабых грунтах, поскольку жидкий раствор перемешивается непосредственно с грунтом с низким качеством уплотнения цементогрунтовой смеси.

Известен способ образования скважин, включающий формование скважины буровым снарядом при нагрузке его давлением, подачу рабочего материала через устье скважины на внешнюю поверхность бурового снаряда и уплотнение рабочего материала при извлечении бурового снаряда из скважины [2].

В этом способе закрепление стенок скважины производят вдавливанием закрепляющего материала в стенки скважины буровым снарядом одновременно с его извлечением из скважины. Способ предназначен только для уплотнения стенок скважины специальным буровым снарядом, а не для одновременного изготовления сваи. Данным способом невозможно закрепить дно скважины и этот способ невозможно использовать при изготовлении свай в слабых грунтах: сухих песчаных, плывунных и тому подобных.

Известен способ для изготовления буронабивной сваи, включающий формирование скважины вращением шнекового снаряда при нагрузке его давлением, подачу рабочего материала через устье скважины под пяту шнекового снаряда в забой скважины и его уплотнение давлением, извлечение шнекового снаряда при его обратном вращении [3].

Этот способ применим для изготовления свай в слабых грунтах. Способ предусматривает бурение скважины при прямом вращении шнекового снаряда, подачу в скважину жидкого рабочего материала под пяту шнекового снаряда через канал в стволе шнека под давлением от компрессора, установленным на дневной поверхности, причем рабочий материал подается одновременно с извлечением шнекового снаряда и выемкой грунта из скважины. Данный способ является очень энергоемким. Кроме того, при инъекции жидкой бетонной смеси в слабый грунт, поскольку тот предварительно не уплотнен, могут происходить разнонаправленные разрывы пласта, и раствор по трещинам и пустотам уйдет в произвольном направлении. Способ для своей реализации требует повышенного количества жидкого раствора.

Наиболее близким является способ возведения буронабивной сваи, включающий формирование скважины вращением шнекового снаряда при нагрузке его давлением, подачу рабочего материала через устье скважины под пяту шнекового снаряда в забой скважины, уплотнение рабочего материала пятой шнекового снаряда посредством давления на шнековый снаряд, извлечение шнекового снаряда при его обратном вращении [4].

В этом способе, как и в предыдущем, используется жидкий раствор, который подается под пяту шнекового снаряда через канал в его стволе. Однако уплотнение рабочего материала производят давлением на шнековый снаряд, для чего используют вибратор, связанный с колонной шнекового снаряда. Способ является менее энергоемким, чем предыдущий. Однако, он также требует использования специальной оснастки и оборудования. Кроме того, вибрация в слабых грунтах может вызвать расслоение бетонной смеси и разрыв пластов с уходом раствора в произвольном направлении.

Решаемая изобретением задача - повышение качества буронабивной сваи.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение несущей способности сваи, расширение ассортимента рабочего материала для ее изготовления.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе возведения буронабивной сваи, включающем формирование скважины вращением шнекового снаряда при нагрузке его давлением, подачу рабочего материала через устье скважины под пяту шнекового снаряда в забой скважины, уплотнение рабочего материала пятой шнекового снаряда посредством давления на шнековый снаряд, извлечение шнекового снаряда при его обратном вращении, согласно изобретению формирование скважины производят при обратном вращении шнекового снаряда для уплотнения ее стенок, подачу рабочего материала производят при обратном вращении шнекового снаряда по внешней его поверхности, уплотнение рабочего материала производят при обратном вращении шнекового снаряда, а извлечение снаряда производят при нагрузке его давлением путем выталкивания шнекового снаряда из скважины уплотненным рабочим материалом.

Возможен дополнительный вариант осуществления способа, в котором целесообразно, чтобы в качестве рабочего материала использовали гравий и/или щебень, и/или сухой сыпучий суглинок, и/или бетонный раствор, и/или песок.

За счет формирования скважины при обратном вращении шнекового снаряда, подачи рабочего материала через устье скважины непосредственно на внешнюю поверхность шнекового снаряда при обратном его вращении и извлечения шнекового снаряда под нагрузкой за счет выталкивания шнекового снаряда из скважины уплотненным рабочим материалом удалось решить поставленную задачу с достижением заявленного технического результата.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его осуществления со ссылками на прилагаемые рисунки, изображающими технологическую схему процесса.

Фиг. 1 изображает стадию формирования при обратном вращении шнекового снаряда с уплотнением стенок скважины; фиг. 2 - стадию подачи рабочей смеси через устье скважины; фиг. 3 - промежуточную стадию извлечения шнекового снаряда под нагрузкой за счет выталкивания шнекового снаряда из скважины уплотненным рабочим материалом; фиг. 4 - окончательную стадию извлечения шнекового снаряда и формирования набивной сваи.

Способ осуществляют следующим образом.

Формируют (фиг.1) скважину 1 вращением шнекового снаряда 2 при нагрузке его давлением P и при обратном вращении шнекового снаряда 2 для уплотнения стенок скважины 1. В результате формируют уплотненную зону 3. После погружения шнекового снаряда 2 на расчетную глубину осуществляют подачу (фиг. 2) рабочего материала 4 через устье 5 скважины 1 под пяту 6 шнекового снаряда 2 в забой 7 скважины 1 при обратном вращении шнекового снаряда 2. Подачу рабочего материала 4 производят при обратном вращении шнекового снаряда 2 по внешней его поверхности. В качестве рабочего материала 4 могут быть использованы: сыпучий грунт, песчано-гравийная смесь, жесткий бетонный раствор, который при обратном вращении шнеков шнекового снаряда 2 перемещается вниз в забой 7 скважины 1, оттесняя при этом окружающий слабый грунт под пятой 5 шнекового снаряда 2.

Уплотнение рабочего материала 4 пятой 6 шнекового снаряда 2 посредством давления на шнековый снаряд 2 производят за счет применения стандартных боровых установок, например, УГБ-50, УРБ-2А-2, ЛБУ и других, обеспечивающих обратное вращение шнекового снаряда 2 с давлением P. Эти станки позволяют обеспечить вертикальные нагрузки на шнековую колонну 6-8 тс.

Обратное вращение шнекового снаряда 2 с непрерывной подачей в скважину 1 рабочего материала 4 приводит сначала к формированию под пятой 6 (под нижним концом шнекового снаряда 2) уплотненного "ядра" с диаметром, превышающим диаметр шнекового снаряда 2, а затем к выталкиванию вверх нагруженных шнеков.

Таким образом, извлечение (фиг. 3) шнекового снаряда 2 при его обратном вращении производят при нагрузке его давлением P путем выталкивания шнекового снаряда 2 из скважины 1 уплотненным рабочим материалом 4. При данной операции извлечения шнекового снаряда в скважине 1 последовательно формируют снизу вверх буронабивную прессованную сваю из жесткого рабочего материала и с уплотнением грунта в околосвайном пространстве. Когда пята 6 шнекового снаряда 2 появляется на дневной поверхности (фиг.4), возведение сваи заканчивают.

Заявленный способ позволяет использовать стандартное оборудование и обеспечивает по сравнению с известными способами более высокое и однородное качество уплотнения рабочего материала 4 и окружающего грунта за счет постоянного и достаточно большого давления от веса буровой машины и колонны шнекового снаряда 2, а также позволяет формировать буронабивные сваи из жесткого рабочего материала 4 с уплотнением в слабых, обводненных, в том числе плывунных грунтах, с более высокой несущей способностью буронабивной сваи. Для набивки сваи могут быть использованы шнеки диаметром 200-300 мм со скоростью вращения 0,5-5 оборотов/сек, которые позволяют получить сваи диаметром до 800-900 мм. Указанные нагрузки 6-8 тс позволяют превысить структурную прочность слабых грунтов порядка 10 раз.

Таким образом, наиболее успешно заявленный способ возведения буронабивной сваи может использоваться в строительстве при изготовлении свай в слабых грунтах: обводненных, песчаных, просадочных, насыпных, плывунных и др.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1472570, E 02 D 5/46, опубл. 1989 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 1139800, E 02 D 5/46, опубл. 1985 г.

3. Патент США N 3206936, н.к.и. 405-241, опубл. 1965 г.

4. Патент США N 3188817, н.к.и. 405-241, опубл. 1965 г.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении буронабивных свай в слабых грунтах: песчаных, просадочных, насыпных, плывунных и др. Способ включает формирование скважины при обратном вращении шнекового снаряда при нагрузке его давлением, подачу рабочего материала через устье скважины под пяту шнекового снаряда в забой скважины при обратном вращении шнекового снаряда по внешней его поверхности, уплотнение рабочего материала пятой шнекового снаряда посредством давления на шнековый снаряд при обратном вращении и при нагрузке его давлением путем выталкивания шнекового снаряда из скважины уплотненным рабочим материалом. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении качества буронабивной сваи, повышении несущей способности и расширении ассортимента рабочего материала для изготовления сваи. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ возведения буронабивной сваи, включающий формирование скважины вращением шнекового снаряда при нагрузке его давлением, подачу рабочего материала через устье скважины под пяту шнекового снаряда в забой скважины, уплотнение рабочего материала пятой шнекового снаряда посредством давления на шнековый снаряд, извлечение шнекового снаряда при его обратном вращении, отличающийся тем, что формирование скважины производят при обратном вращении шнекового снаряда для уплотнения ее стенок, подачу рабочего материала производят при обратном вращении шнекового снаряда по внешней его поверхности, уплотнение рабочего материала производят при обратном вращении шнекового снаряда, а извлечение шнекового снаряда производят при нагрузке его давлением путем выталкивания шнекового снаряда из скважины уплотненным рабочим материалом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочего материала используют гравий, и/или щебень, и/или сухой сыпучий суглинок, и/или бетонный раствор, и/или песок.