СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ Российский патент 2008 года по МПК E02D5/56 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для сооружения новых и укрепления ранее возведенных фундаментов, а также при строительстве опор в любых грунтовых условиях, воспринимающих знакопеременные нагрузки.

Известен способ возведения сваи, оснащенной винтовыми лопастями, зафиксированными на одинаковом расстоянии друг от друга, с возможностью автономного восприятия стволом и лопастями усилий при погружении путем завинчивания сваи в грунт (а.с. СССР №566903, кл. Е02D 5/56, 1975).

Недостатком этого способа является невозможность изменения расстояния между винтовыми лопастями, что снижает несущую способность сваи из-за отсутствия возможности закрепления лопастей в несущих слоях грунта. Кроме того, для завинчивания сваи необходимо создать значительное осевое усилие, т.е. требуется применение энергоемкого и тяжелого бурового оборудования.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ возведения сваи, винтовые лопасти которой жестко закрепляют на стволе сваи непосредственно в процессе ее возведения на расстояниях, соответствующих расположению несущих слоев грунта согласно геологическому разрезу (а.с. СССР №966157, кл. Е02D 5/56).

Недостатком данного способа возведения сваи, равно как и всех прочих способов возведения винтовых свай, помимо указанных выше, является невозможность избежать просадки сваи под действием значительных осевых усилий из-за способности винтовой сваи смещаться по винтовой линии в осевом направлении.

Технический результат, ожидаемый от использования изобретения, состоит в повышении несущей способности буронабивной сваи для использования при строительстве фундаментов зданий и сооружений в любых грунтовых условиях, а также в условиях ограниченного пространства.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения буронабивной сваи, включающем образование пилотной скважины в грунте методом бурения с выдачей разрушенного грунта на поверхность посредством шнекового бурового снаряда с породоразрушающим инструментом, извлекаемым из скважины и устройством с выдвижным породоуплотняющим элементом, посредством породоуплотняющего элемента в стенках пилотной скважины в несущих слоях грунта согласно геологическому разрезу образуют кольцевые полости и соединяют их между собой вертикальными полостями, при этом кольцевые полости располагают в плоскостях, перпендикулярных оси сваи, а вертикальные полости располагают в шахматном порядке относительно друг друга в плоскостях, параллельных оси сваи, так же тем, что ствол пилотной скважины, кольцевые и вертикальные полости по мере извлечения бурового снаряда непрерывно заполняют бетонной смесью и тем, что для повышения прочностных характеристик сваи в скважине устанавливают металлический каркас.

Указанные признаки являются необходимыми и достаточными для получения указанного технического результата.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена пилотная скважина с пустотелой шнековой колонной, породоразрушающим инструментом и устройством с выдвижным породоуплотняющим элементом для образования кольцевых и вертикальных полостей в стенках скважины, на фиг.2 - та же бурильная колонна с выдвинутым породоуплотняющим элементом в процессе образования кольцевых и вертикальных полостей в стенках пилотной скважины, на фиг.3 - готовая свая с горизонтальными кольцевыми и вертикальными полостями в разрезе.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхности грунта собирают буровой снаряд, состоящий из полой шнековой колонны 1, верхний конец которой выполнен с элементом связи 2 с вращателем буровой установки (не показан), обеспечивающий передачу крутящего момента и осевого усилия на породоразрушающий инструмент 3 и устройство 4 с выдвижным породоуплотняющим элементом 5, образующим горизонтальные кольцевые 6 и вертикальные 7 полости в стенках пилотной скважины 8.

После завершения проходки пилотной скважины 5 по внутреннему каналу полой шнековой колонны 1 подают под давлением бетонную смесь 9 (фиг.2). Под действием давления бетонной смеси 9 в устройстве 4 срабатывает механизм выталкивания (не показан) выдвижного породоуплотняющего элемента 5, который внедряется в стенку пилотной скважины 8. Выдвижной породоуплотняющий элемент 5 выполнен таким образом, что, внедрившись в стенку пилотной скважины 8 при вращательном движении бурового снаряда, обеспечивает образование горизонтальных кольцевых полостей 6, а при вертикальном перемещении бурового снаряда - образование вертикальных полостей 7 способом вдавливания грунта в стенки пилотной скважины 8, в результате чего уплотненный грунт не смешивается с бетонной смесью 9 и не нарушает ее прочностных характеристик.

Затем, не прекращая подачи бетонной смеси 9, начинают вращать полую шнековую колонну 1, в результате чего образуется горизонтальная полость 6 за пределами стенок пилотной скважины 8, которая мгновенно заполняется бетонной смесью 9. Сделав один оборот, вращение шнековой колонны 1 прекращают и производят ее подъем на определенную высоту, в результате чего образуется вертикальная полость 7 за пределами стенки пилотной скважины 8, которая также мгновенно заполняется бетонной смесью 9 одновременно с заполнением полости ствола скважины.

Далее, не прекращая подачи бетонной смеси 9, снова вращают шнековую колонну 1 на полтора оборота (на 540°), образуя следующую горизонтальную полость 6. При этом породоуплотняющий элемент 5 расположится напротив предыдущей вертикальной полости 7. Произведя следующее поднятие шнековой колонны 1 без вращения на определенную высоту, породоуплотняющий элемент 5 образует следующую вертикальную полость 7, расположенную напротив предыдущей, находящейся на нижнем уровне.

Производя попеременно вращение без поднятия с последующим поднятием без вращения полой шнековой колонны 1 при непрерывной подаче бетонной смеси, после полного извлечения буровой колонны из пилотной скважины получается скважина с несколькими горизонтальными полостями 6, сопряженными между собой вертикальными полостями 7, расположенными в шахматном порядке относительно друг друга и заполненная бетонной смесью. Установив в такую скважину металлический каркас 10, получают сваю с высокой несущей способностью за счет значительного увеличения опорной поверхности материала сваи с грунтом.

Таким образом, способ возведения буронабивной сваи по изобретению обладает следующими преимуществами по сравнению с известными.

1. Значительно увеличивается площадь опорной поверхности сваи с грунтом.

2. Обеспечивается возможность размещения дополнительных опорных элементов сваи в ее различных интервалах, обладающих большей несущей способностью по отношению к интервалам с низкой несущей способностью.

3. Отпадает необходимость применения тяжелого и энергоемкого бурового оборудования, имеющего, как правило, значительные габариты, что зачастую оказывается не приемлемым в стесненных условиях существующих строений.

4. Обеспечивается высокая производительность возведения буронабивных свай с высокой несущей способностью.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для сооружения новых и укрепления ранее возведенных фундаментов, а также при строительстве опор в любых грунтовых условиях, воспринимающих знакопеременные нагрузки. Способ возведения буронабивной сваи заключается в том, что образуют пилотную скважину в грунте методом бурения с выдачей разрушенного грунта на поверхность посредством шнекового бурового снаряда с породоразрушающим инструментом, извлекаемым из скважины и устройством с выдвижным породоуплотняющим элементом, которым в стенках пилотной скважины в несущих слоях грунта согласно геологическому разрезу образуют кольцевые полости и соединяют их между собой вертикальными полостями. Кольцевые полости располагают в плоскостях, перпендикулярных оси сваи, а вертикальные полости располагают в шахматном порядке относительно друг друга в плоскостях, параллельных оси сваи. Технический результат - повышение несущей способности буронабивной сваи в любых грунтовых условиях и условиях ограниченного пространства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ возведения буронабивной сваи, включающий образование пилотной скважины в грунте методом бурения с выдачей разрушенного грунта на поверхность посредством шнекового бурового снаряда с породоразрушающим инструментом, извлекаемым из скважины и устройством с выдвижным породоуплотняющим элементом, отличающийся тем, что посредством породоуплотняющего элемента в стенках пилотной скважины в несущих слоях грунта согласно геологическому разрезу образуют кольцевые полости и соединяют их между собой вертикальными полостями, при этом кольцевые полости располагают в плоскостях перпендикулярных оси сваи, а вертикальные полости располагают в шахматном порядке относительно друг друга в плоскостях параллельных оси сваи.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ствол пилотной скважины, кольцевые и вертикальные полости по мере извлечения бурового снаряда непрерывно заполняют бетонной смесью.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения прочностных характеристик сваи в скважине устанавливают металлический каркас.