СПОСОБ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНОЙ СВАИ БЕЗ ОБСАДНОЙ ТРУБЫ Российский патент 2024 года по МПК E02D5/36 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам устройства буронабивных свай.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известен способ возведения буронабивной сваи в грунте, преимущественно вблизи существующих фундаментов, заключающийся в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки, при этом погружение указанной трубы, у которой сечение винтовой навивки по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02-0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности, осуществляют за счет одновременного вращения ее и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом, затем в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют ее бетоном, а затем до затвердения бетона трубу вывинчивают из грунта или оставляют в грунте [RU 2208088, E02D 5/56, E02D 7/22, опубл. 10.07.2003].

Из уровня техники известен способ устройства буронабивной сваи, включающий образование скважины в грунте путем бурения, размещение металлического каркаса в полости трубы и подачу в нее бетонной смеси, отличающийся тем, что в пробуренную скважину путем ввинчивания опускают трубу со шнековой навивкой на нижнем конце трубы, причем навивка имеет больший диаметр по отношению к диаметру скважины для образования контакта кромки шнековой навивки со стенками скважины, а после размещения каркаса в полости этой трубы через нее осуществляют подачу бетонной смеси в скважину под давлением и одновременно вывинчивают трубу, при этом уплотняют стенки скважины и формируют сваю бетонной смесью под шнековой навивкой по мере перемещения трубы [RU 2717554, E02D 5/56, опубл. 24.03.2020]

Несмотря на повышение несущей способности буронабивной сваи посредством уплотнения стенок скважины за счет применения обсадных труб, аналоги имеют ряд недостатков, а именно: трубы, выполненные из металла, склонны к коррозионным процессам; стоимость обсадных труб достаточна высока; требуется дорогостоящее дополнительное оборудование, включающее обсадной погружной стол; для осуществления бурения с обсадными трубами требуется буровая машина повышенной мощности; операции по обслуживанию, монтажу, погружению и извлечению обсадных труб занимают много времени.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ возведения буронабивной сваи, включающий бурение скважины в грунте с использованием промывочной жидкости и последующее подводное бетонирование ствола, при этом бурение скважины ведут с использованием в качестве промывочной жидкости водного раствора, гидролизованного полиакрилнитрила, а подводное бетонирование осуществляют после образования на стенках скважины гель-камня [RU 2032797, E02D 5/56, опубл.10.04.1995 - прототип]. Изобретение обеспечивает повышение несущей способности сваи без использования обсадной трубы.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является расширение арсенала способов устройства буронабивных свай без необходимости использования обсадной трубы.

Техническими результатами, на достижение которых направлено заявленное изобретение, являются: придание устойчивости стенкам скважины при выемке грунта, упрощение и ускорение выемки грунта из скважины, в частности, на слабых грунтах, без применения специального бурового инструмента, а также снижение крутящего момента и, как следствие, массы используемой при осуществлении способа буровой установки более, чем в 2 раза, а также продление ресурса бурового инструмента.

Указанные технические результаты достигаются тем, что предложен способ устройства буронабивной сваи без обсадной трубы, в котором осуществляют бурение скважины в грунте от исходной до проектной отметки с последующим ее бетонированием, при этом одновременно с бурением в скважину подают буровой раствор, представляющий собой водный раствор полимеров акриламида с добавкой лигносульфонатов технических в количестве 0,5-1,0 мас.% от массы полимеров акриламида, причем условную вязкость бурового раствора подбирают в зависимости от типа грунта таким образом, что значения вязкости тем выше, чем крупнее гранулометрический состав частиц грунта, а также выше его плотность, при этом контролируют уровень бурового раствора в зависимости от типа грунта таким образом, что он не падает ниже заданного уровня относительно исходной отметки грунта, после чего осуществляют выемку грунта из скважины, а по достижении проектной отметки погружают в нее арматурный каркас и осуществляют бетонирование с параллельной откачкой бурового раствора.

Существует вариант, в котором условную вязкость бурового раствора подбирают в интервале 50-110 с.

Существует вариант, в котором заданный уровень относительно исходной отметки грунта составляет 1-2 м.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Водный раствор полимеров акриламида с добавкой лигносульфонатов технических (ЛСТ), готовят следующим образом.

В качестве емкости используют автобетоновоз (миксер), на котором бетонные заводы и строители транспортируют бетонные смеси готовые. Миксер универсален, легкодоступен, эффективно перемешивает (гомогенизирует) водный раствора полимеров с добавкой ЛСТ.

На горловину миксера устанавливают дозатор для сухих полимеров акриламида и добавки ЛСТ, что позволяет регулировать и обеспечить надлежащую скорость подачу сухих компонентов в миксер.

Для дозирования и подачи воды используют расходомер, что позволяет регулировать и обеспечить надлежащие скорость подачи и объем воды в миксер. Расходомер выполнен мобильным и имеет возможность подключения к любому пожарному гидранту. Расходомер сконструирован на базе универсального счетчика Декаст ВСКМ 90-50 «Атлант» L300 Ду50 с пропускной способностью 30 м³/час и головок ГМ-50 для подключения к гидранту.

Буровой раствор характеризуется главным показателем качества - параметром условной вязкости. Условная вязкость определяется с помощью воронки Марша. Вязкость по Маршу - это соотношение скорости прохождения бурового раствора через отверстие в воронке (скорость сдвига) и массы самого бурового раствора, которая заставляет буровой раствор двигаться (напряжение сдвига). Вязкость по Маршу записывается в секундах, в течение которых 1 кварта (0,9465 л) бурового раствора вытекает из наполненной воронки.

Консистенция бурового раствора подбирается, исходя из принципа: чем крупнее гранулометрический состав частиц и выше плотность грунта, в котором осуществляется бурение, тем условная вязкость бурового раствора должна быть выше. Расход сухих полимеров акриламида с добавкой ЛСТ для водного раствора полимеров и его вязкость подбирают в зависимости от типа грунта с последующей (табл. 1).

Осуществляют бурение с параллельной подачей бурового раствора в скважину, при этом контролируют уровень бурового раствора в зависимости от типа грунта таким образом, что он не падает ниже заданного уровня относительно исходной отметки грунта (табл. 2).

Проведение работ по предложенному способу позволяет снизить значение крутящего момента и, как следствие, массы используемой при осуществлении способа буровой установки, а также продлить ресурс бурового инструмента, поскольку в составе бурового раствора присутствуют полимеры акриламида с добавкой лигносульфонатов, обеспечивающие снижение коэффициента трения «металл-грунт» (табл. 3) за счет адсорбции молекул лигносульфонатов на поверхности бурового инструмента и уменьшения поверхностного натяжения на границе раздела фаз.

Выемку грунта из скважины осуществляют по любой технологии без каких-либо ограничений. Буровой раствор, заполняя скважину при бурении, создает давление на стенки скважины, а кроме того склонен к образованию синтетической мембраны на стенках скважины во время выемки грунта, которая контролирует потерю жидкости, тем самым придается устойчивость стенкам скважины при выемке грунта. Кроме того, полимеры, входящие в состав бурового раствора, способствуют связыванию частиц грунта в более крупные агломераты, что упрощает и ускоряет выемку грунта из скважины, в частности, на слабых грунтах, без применения специального бурового инструмента.

Без использования бурового раствора выемка шнековым наконечником имеет низкий коэффициент полезного действия, поскольку грунт не будет закрепляться на шнековом наконечнике. В этом случае необходимо применять, например, ковшебур, с помощью которого возможно осуществлять бурение и накопление грунта одновременно с последующим извлечением его на поверхность. В случае использования заявленного бурового раствора выемка грунта может быть осуществлена лишь с применением шнекового наконечника за счет удержания на нем связанного грунта.

После достижения проектной отметки в пробуренную скважину, заполненную буровым раствором, погружают арматурный каркас, после чего осуществляют бетонирование скважины, например, по технологии «вертикальной погружной трубы» (ВПТ), с параллельной откачкой бурового раствора.

Изобретение иллюстрируется примерами осуществления, в которых в скважину подавали буровой раствор с добавкой ЛСТ в количестве 0,5, 0,6, 0,75, 0,8 или 1 мас. % от массы полимеров акриламида. Добавка ЛСТ в количестве менее 0,5 мас. % не оказывает достаточного влияния на снижение коэффициента трения «металл-грунт». Добавка ЛСТ в количестве более 1 мас. % может оказать негативное влияние на изменение вязкости бурового раствора.

Таким образом, показана возможность осуществления заявленного изобретения с достижением указанных технических результатов.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам устройства буронабивных свай. Способ устройства буронабивной сваи без обсадной трубы, в котором осуществляют бурение скважины в грунте от исходной до проектной отметки с последующим ее бетонированием. Одновременно с бурением в скважину подают буровой раствор, представляющий собой водный раствор полимеров акриламида с добавкой лигносульфонатов технических в количестве 0,5-1,0 мас. % от массы полимеров акриламида. Условную вязкость бурового раствора подбирают в зависимости от типа грунта таким образом, что значения вязкости тем выше, чем крупнее гранулометрический состав частиц грунта, а также выше его плотность. Контролируют уровень бурового раствора в зависимости от типа грунта таким образом, что он не падает ниже заданного уровня относительно исходной отметки грунта. Осуществляют выемку грунта из скважины. По достижении проектной отметки погружают в нее арматурный каркас и осуществляют бетонирование с параллельной откачкой бурового раствора. Технический результат состоит в обеспечении придания устойчивости стенкам скважины при выемке грунта, упрощении и ускорения выемки грунта из скважины, в частности, на слабых грунтах, без применения специального бурового инструмента, снижении крутящего момента и, как следствие, массы используемой при осуществлении способа буровой установки более, чем в 2 раза, продлении ресурса бурового инструмента. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ устройства буронабивной сваи без обсадной трубы, в котором осуществляют бурение скважины в грунте от исходной до проектной отметки с последующим ее бетонированием, отличающийся тем, что одновременно с бурением в скважину подают буровой раствор, представляющий собой водный раствор полимеров акриламида с добавкой лигносульфонатов технических в количестве 0,5-1,0 мас. % от массы полимеров акриламида, причем условную вязкость бурового раствора подбирают в зависимости от типа грунта таким образом, что значения вязкости тем выше, чем крупнее гранулометрический состав частиц грунта, а также выше его плотность, при этом контролируют уровень бурового раствора в зависимости от типа грунта таким образом, что он не падает ниже заданного уровня относительно исходной отметки грунта, после чего осуществляют выемку грунта из скважины, а по достижении проектной отметки погружают в нее арматурный каркас и осуществляют бетонирование с параллельной откачкой бурового раствора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что условную вязкость бурового раствора подбирают в интервале 50-110 с.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заданный уровень относительно исходной отметки грунта составляет 1-2 м.