Способ изготовления грунтовой сваи Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к строитель ству и может быть использовано при изготовлении свай из грунтов, преимущественно в просадочных лессовых второго типа по просадочности грунтах. Известен способ изготовления грун товой сваи, включающий образование скважины, монтаж.топливопровода и бункера с грунтом, подачу в скважину горючих смесей и грунта, сжигание горючих смесей и заполнение скважины расплавленным грунтом 1 . Недостатками этого способа являют ся большие потери тепла в атмосферу из-за негерметизированности скважи;ны, достигающие 25-30 и нерациональ ное использование тепла при плавлении грунта в стволе скважины для обжига окружающего ее грунта, что снижает эффективность способа. Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является способ изготовления грунтовой сваи, включающий образование скважины с уширением, подачу в скважину горючих смесей и формирование ствола путем сжигания их и- нагнетания горячих газов в грунт С2Х Недостатками этого способа являют ся невысокая несущая способность грунтовой сваи, а также невозможност применения в лессовых грунтах второго типа по просадочности, так как развивающиеся при замачивании таких грунтов силы сдвига по внешней поверхности свай уменьшают их несущую способность. Целью изобретения является повыше ние несущей способности сваи, возвоДИМОЙ в условиях просадочных грунтов за счет исключения сцепления боковой поверхности ствола с окружающим грун том. Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления грунтовой сваи, включающему образование скважины с уширением, подачу в скважину горючих смесей и формирование ствола путем сжигания их и нагнетания горючих газов в грунт, образование скважины осуществляют в два этапа, в начале бурением шпура диаметром и длиной, меньшими соответствующих размеров ствола сваи, с последующим расположением в шпуре удлиненного заряда взрывчатого вещества и его взрыванием, а сжигание горючих смесей осуществляют при постоянно увеличивающейся температуре, скорость подъема которой определяют из соотношения t/i7 2JriD-i);)g где а скорость спекания грунта, диаметр изготавливаемой сваи, м; диаметр скважины в стволе, м; длина факела, м; температура в центре факела, град; расчетная температура обжи-; га на внешнем контуре изготавливаемой сваи, град. На чертеже изображена технологическая схема изготовления грунтовой сваи согласно предлагаемому способу. рпособ изготовления грунтовц)|1 сваи включает изготовление шпура 1 диаметром -6 см на глубину горизонта 2 просадочного грунта. Затем шпур 1 расширяют взрывом удлиненного заряда взрывчатого вещества до поперечного сечения скважины 3 и добуривают ее до отметки заглубления в непросадочный грунт, образуя уширение 5После этого в скважину 3 подают горючие смеси и разжигают факел 6. Затем со скоростью подъема температур, определяемой из соотношения (1), поднимают факел 6 по стволу скважины 3 и от горизонта 2 оплавляют стенки грунтом 7. После этого подают из бункера 8 порциями смесь грунта с топливом и легкоплавкими материалами и заплавляют скважину 3 от горизонта k расплавленным грунтом 9 до проектного уровня 10. Уплотнение грунта взрывом увеличивает его теплопроводность и при скорости подъема температуры, определяемой соотношением (1), образуется скачок температуры, который приводит к необратимому разрушению структурных связей грунта на границе контакта сваи с исходной материнской породой. Это, как показывают опыты, уменьшает силы сцепления 3- раза и тем самым резко снижает действие сил нагружающего трения, возникающих при замачивании просадочного грунта. Заглубленная и расширенная часть сваи в непросадочном горизонте обеспечивает несущую способность сваи и ее размеры определяются расчетом.

Предварительное оплавление стенок скважины и уагревание их при этом уменьшает в 20-30 раз-фильтрацию в массив грунта газов из скважины и создает благоприятные условия для теплообмена внутри ствола скважины при заплавлении ее грунтовыми смесями. -Добавление в них легкоплавких материалов обеспечивает при этом более равномерный расплав грунта и сокращает расходы тепловой энергии.

П р и м е р. На участке работ производят изготовление двух грунтовых свай в лессовидном просадочном покровном суглинке мощностью 12 м, подстилаемым тяжелым непросадочным суглинком достаточной мощности.

Шпуры 1 проходят установкой ЛБУ-50 диаметром 0,05 м на глубину 12 м, затем в них закладывают удлиненные заряды взрывчатого вещества

и производят камуфлетный взрыв без выброса породы, в результате которого образуются скважины диаметром 0,2 м. После этого скважины 3 Добуривают установкой ЛБУ на 1 м и расширяют приставкой к ЛБУ в забое 5 до 0,6 м. После зажигания факела 6 со скоростью подъема темпэратуры около стенки грунта 7 оплавляются на толщину S см от горизонта 2 до проектной отметки 10. Затем факел 6 вновь регулируют на глубину отметки t, в скважину 3 подают грунт с твердым топливом и молотым полевым шпатом в составе и расплавом грунта 9 скважины 3 заплавляют до отметки 10. После изготовления свай грунт вокруг них замачивают по стандартной методике и

определяют несущую способность свай на центральную сжимающую нагрузку.

Одновременно изготавливают две спаи в аналогичных условиях и по из.вестному спосоЗу. Результы и их ана-: ЛИЗ приведены в таблице.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРУНТОВОЙ СВАИ, включающий образование скважины с уширением, подачу в скважину горючих смесей и формирование ствола путем сжигания их и нагнетания горячих газов в грунт, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности сваи, возводимой в условиях просадочных грунтов, за счет исключения сцепления боковой поверхности ствола с окружающим грунтом, образование скважины осуществляют в два этапа, в чале бурением шпура диаметром и длиной, меньшими соответствующих размеров ствола сваи, с последующим расположением в шпуре удлиненного заряда взрывчатого вещества и его взрыванием, a сжигание горючих смесей осуществляют при постоянно увеличивающейся температуре, скорость подъема которой определяют из соотношения , Vr г тг 2jr(D2-D)e где a - скорость спекания грунта, мЗ/ч; диаметр изготавливаемой D (О сваи, м; DO диаметр скважины в стволе, м; В длина факела, м; температура в центре факеt ла, град; tp - расчетная температура обжита грунта на внешнем контуре изготавливаемой сваи, Од град. о: Горгачае смеем