БУРОИНЪЕКЦИОННАЯ СВАЯ Российский патент 2024 года по МПК E02D5/44 

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства буроинъекционных свай в слабых грунтах при возведении фундаментов зданий на сложном рельефе, подпорных стен, откосов дорог.

Известно техническое решение, содержащее инъекционную трубу, расширяющую оболочку и хомут для крепления оболочки к инъекционной трубе. Оболочка выполнена из лёгкого деформируемого водонепроницаемого материала. На нижнем конце инъекционной трубы сваи выполнены отверстия для облегчения более плотного заполнения расширяющейся оболочки бетонной смесью (RU 218904, МПК Е02D 5/92, 10.09.2002).

Недостаток устройства заключается в том, что отверстия в инъекционной трубе расположенные только на конце трубы в месте расположения оболочки после нагнетания бетонной смеси не обеспечивает заполнение пространства между стенкой скважины и инъекционной трубы, а соответственно не исключает свободного перемещения её в пределах диаметра скважины и последующего разрушения сваи. Также в процессе нагнетания бетонной смеси в расширяющую оболочку происходит уплотнение нижних слоёв грунтового основания под оболочкой и соответственно разуплотнение верхних слоёв над ней, в результате возникает опасность упругого отпора грунта, особенно при циклическом изменении внешней нагрузки.

Наиболее близкой является инъецированая цементно-песчаным раствором буроинъекционная свая с контролируемым уширением, включающая арматурный каркас в виде трубы-инъектора с двумя или тремя зонами инъекционных расположенных в шахматном порядке равномерно во всех зонах отверстий диаметром 0,08-0,12d, где d - диаметр скважины, в первой зоне - на расстоянии 4-5d от конца, где закреплена резиновая мембрана-стакан, во второй и третьей - по всей длине трубы-инъектора (RU 2522358, МПК Е02D 5/46, 10.07.2014).

К недостаткам устройства необходимо отнести низкую несущую способность сваи на стыке пакера и резинового мембраного-стакана после его заполнения раствором в зоне слабого грунта, так как при нагрузках направленных перпендикулярно оси сваи возникают концентраторы напряжения, которые приведут к излому сваи. Кроме того, при повреждении резинового шланга подачи цементно-песчанного раствора в результате заклинивания пакера в инъекционной тубе или механического повреждения раствор через отверстия в инъекционной тубе заполнит пространство между стенкой скважины и трубой, а резиновый мембраный-стакан останется не заполненным частично или полностью, что не решает проблему упрочнения фундамента и ставит под сомнение применение такого типа сваи для восстановления фундамента зданий в зоне слабых грунтов.

Задачей изобретения является разработка конструкции буроинъекционной сваи, направленной на повышении эксплуатационной надёжности.

Технический результат – повышение прочности сваи для низкой несущей способности грунтов.

Технический результат достигается при использовании буроинъекционной сваи, включающей инъекционную трубу с инъекционными отверстиями и закреплённой на её нижней части эластомерной оболочкой, при этом инъекционная труба снабжена арматурным каркасом, выполненным в виде охватывающих эластомерную оболочку арматурных стержней с неподвижно закреплёнными на инъекционной трубе верхними концами и свободными нижними концами, расположенными над установленным на конце инъекционной трубы режущим аппаратом с шарнирно закреплёнными на головке аппарата ножами, при этом буроинъекционная свая снабжена обсадной трубой и запорной трубой, по скользящей посадке установленной на инъекционной трубе над арматурными стержнями.

Сущность изобретения заключается в конструкции буроинъекционной сви с контролируемым уширением, обеспечивающей бурение скважины и инъекцирование цементно-песчанного раствора по всей длине затрубного пространства. Арматурный каркас выполнен в виде инъекционной трубы с инъекционными отверстиями, закреплённой в нижней части трубы эластомерной оболочкой и охватывающих эластомерную оболочку арматурных стержней, неподвижно закреплённых верхними концами на инъекционной трубе и свободными нижними концами, расположенными над установленным на конце инъекционной трубы режущим аппаратом. Инъекционные отверстия предназначены для заполнения затрубного пространства и эластомерной оболочки, закреплённой на инъекционной трубе сверху и снизу хомутами. На головке режущего аппарата, неподвижно закреплённого на конце инъекципонной трубы шарнирно установлены ножи с переменным углом α.

Инъекционные отверстия, расположенные над эластомерной оболочкой снаружи закрыты с гарантированным зазором β запорной трубой, предназначенной для поэтапного их открытия при заполнении цементно-песчанным раствором затрубного постранства. На начальной стадии идет заполнение эластомерной оболочки для разведения в уширителе зоны слабых грунтов арматурных стержней, до величины зазора с грунтом h равной расстоянию от инъекционной трубы до стенки скважины и от места соединения арматурного каркаса с инъекционной трубой до границы А начала зоны слабого грунта. Расстояние L между соединением арматурного каркаса с инъекционной трубой до верхнего хомута крепления эластомерной оболочкой не более зазора h, что обеспечивает равнопрочность сваи после извлечения из скважины обсадной и запорной труб при переменных боковых нагрузках.

Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом:

- на фиг. 1 схематично представлена установка обсадной, инъекционной и запорной труб, арматурный каркас, режущий аппарат и эластичная резиновая оболочка.

- на фиг. 2 схематично представлено частичное изъятие обсадной и запорной труб и заполнение оболочки цементно-песчанным раствором.

- на фиг. 3 схематично представлена готовая буроинъекционная свая.

Буроинъекционная свая содержит обсадную трубу 1, установленную через подпорную стену 2 в скважину 3, инъекционную трубу 4, расположенную внутри обсадной трубы 1. На наружной поверхности инъекционной трубы 4 по всей её длине равномерно друг от друга выполнены инъекционные отверстия 5, в том числе в зоне уширения 6 скважины 3, то есть в зоне (I) слабого грунта.

На конце инъекционной трубы 4 установлены ножи 7, шарнирно закреплённые на головке 8 режущего аппарата, также в этой зоне неподвижно хомутами 9 закреплена, выполненная из эластичного материала, например, резины, оболочка 10, внутренняя полость которой сообщается с полостью инъекционной трубы 4 через инъекционные отверстия 5, предназначенными для заполнения цементно-песчанным раствором 11. При заполнении оболока 10 разводит арматурные стержни 12 арматурного каркаса 13, неподвижно закреплённого верхними концами на инъекционной трубе 4. Нижние концы арматурного каркаса 13 свободны, причём расстояние между верхними концами стержней 12 арматурного каркаса 13 и верхнего хомута 9 крепления оболочки 10 не менее расстояния инъекционной трубы 4 до стенки скважины 3 и арматурного каркаса 10 до границы А - начала формирования уширения зоны слабого грунта. Это обеспечивает равнопрочность сваи после извлечения из скважины обсадной и запорной трубы 14, при переменных боковых нагрузках.

Для предотвращения проникновения в пространство между скважиной 3 и инъкционной трубой 4, цементно-песчаного раствора при заполнении оболочки 10, на инъкционную трубу 4, выполняющую функцию, как бурильного устройства, так и арматуры сваи, установлена с зазором β со скользящей посадкой труба 14, которая закрывает отверстия 5 инъкционной трубы 4 во время заполнения бетонной смесью 11 оболочки 10 и исключает преждевременное заполнение в зоне (II) затрубного пространства скважины 3 цементно- песчаным раствором насосной станцией.

Пример работы буроинъекционной сваи. Для укрепления откоса при больших нагрузках от грунта или фундамента зданий со слабыми грунтами применяется подпорная стенка 2 с буроинъекционной сваей. Закрепление подпорной стенки 2 предлагаемым техническим решением осуществляется следующим образом. Перед погружением в скважину 3 сваи обсадной трубы 1, определяют зону слабого грунта, для дальнейшего упрочнения сваи, после чего опускают обсадную трубу 1 вместе с инъекционной трубой 4, которая ножами 7 шарнирно закреплёнными на головке 8 режущего аппарата формирует скважину. При этом обсадная труба 1 одновременно выполняет функцию толкателя сложенных под углом α ножей 7 режущего аппарата. Толкатель – обсадная труба разводит в зоне (I) слабого грунта ножи 7 до заданного диаметра скважины в этой зоне и вместе с инъекционной трубой 4 погружается на расчётную глубину. После чего снаружи на инъекционную трубу 4 устанавливают, с зазором β со скользящей посадкой трубу 14, закрывающую все инъекционные отверстия 5 инъекционной трубы 4, лежащие выше оболочке 10 и заполняют её цементно-песчанным раствором 11 до разведения к стенкам уширения 6 на величину h стержней 12 арматурного каркаса 13. После заполнения насосной станцией оболочки 10 запирающую отверстия 5 трубу 14 поднимают, открывая близ лежащее отверстие 5 и заполняют затрубное пространство скважины 3, поэтапно, извлекая обсадную трубу 1 и запирающую отверстия 5 трубу 14 до подпорной стенки 2 с одновременным удалением обсадной трубы 1 и запирающую отверстия 5 инъекционной трубы 4 трубу 14. При этом инъекционная труба 4 с заполненной цементно-песчанным раствором 11 оболочкой 10 и режущим аппаратом, установленным на конце инъекционной трубы 4, выполняют одновременно с арматурным каркасом 13 функцию арматуры буроинъекционной сваи, что обеспечивает повышение её несущей способности и эксплуатационной надёжности.

Таким образом, буроинъекционная свая, включающая инъекционную трубу с инъекционными отверстиями и закреплённой на её нижней части эластомерной оболочкой, в которой инъекционная труба снабжена арматурным каркасом, выполненным в виде охватывающих эластомерную оболочку арматурных стержней с неподвижно закреплёнными на инъекционной трубе верхними концами и свободными нижними концами, расположенными над установленным на конце инъекционной трубы режущим аппаратом с шарнирно закреплёнными на головке аппарата ножами, при этом буроинъекционная свая снабжена обсадной трубой и запорной трубой, по скользящей посадке установленной на инъекционной трубе над арматурными стержнями, обеспечивает повышение прочности сваи для низкой несущей способности грунтов.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства буроинъекционных свай в слабых грунтах при возведении фундаментов зданий на сложном рельефе, подпорных стен, откосов дорог. Буроинъекционная свая включает инъекционную трубу с инъекционными отверстиями и закреплённой на её нижней части эластомерной оболочкой. Инъекционная труба снабжена арматурным каркасом, выполненным в виде охватывающих эластомерную оболочку арматурных стержней с неподвижно закреплёнными на инъекционной трубе верхними концами и свободными нижними концами, расположенными над установленным на конце инъекционной трубы режущим аппаратом с шарнирно закреплёнными на головке аппарата ножами. Буроинъекционная свая снабжена обсадной трубой и запорной трубой, по скользящей посадке установленной на инъекционной трубе над арматурными стержнями. Технический результат состоит в повышении прочности сваи для низкой несущей способности грунтов. 3 ил.

Буроинъекционная свая, включающая инъекционную трубу с инъекционными отверстиями и закреплённой на её нижней части эластомерной оболочкой, отличающаяся тем, что инъекционная труба снабжена арматурным каркасом, выполненным в виде охватывающих эластомерную оболочку арматурных стержней с неподвижно закреплёнными на инъекционной трубе верхними концами и свободными нижними концами, расположенными над установленным на конце инъекционной трубы режущим аппаратом с шарнирно закреплёнными на головке аппарата ножами, при этом буроинъекционная свая снабжена обсадной трубой и запорной трубой, по скользящей посадке установленной на инъекционной трубе над арматурными стержнями.