Способ изготовления комбинированной опоры Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 E02D3/12 

Изобретение относится кстроите ству и может быть использовано при изготовлении свайньах фундаментов из грунтов путем комбинированного применения,.их в сочетании со сборн ми сваями или сваями-колоннами. . Известен способ изготовления те могрунтовых свай, включающий образ вание и герметизацию скважины, под чу и сжигание в ней горючих смесей нагнетание в грунт нагретых газовЦ Недостатком указанного способа является неиспользование прочности укрепленного массива грунта для фундаментных конструкций, что сужает технологические возможности способа. . Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому ре зультату является способ изготовления комбинированной опоры, включающий образование скважины/ формйрогваниё в ней пяты и установку в сква жину сборного ствола С 2. . Недостатками этого способа являются неравномерная прочность по высоте, а также то, что сцепление сборного ствола с грунтом по боковой поверхности мало, поэтому основ ную часть вертикальной нагрузки приходится передавать через подошву сваи, что вызыв-ает необходимость уширения ее пяти. . Цель изобретения,- повышение несущей способности за счет обеспечения равномерной прочности изготов |ляемой опоры по высоте. Указанная цель достигается тем. :что согласно способу изготовления комбинированной опоры, включающему образование скважины, формирование в ней пяты и установку в скважину сборного ствола, формирование пяты осуществляют путем сжигания в скважине, горючих смесей до оплавления грунта стенок скважины и заплавления им нижней части скважины с последующим охлаждением, а перед установкой сборного, ствола в скважину укладывают пластичный твердеющий материал в объеме, определяемым из соотношения. Y К-Н.- (. , где К - коэффициент, учитывающий расход пластичного твердеющего, материала в грунт при погружении сборного ствола И. -глубина погруженияподошвы опоры, м; f - средняя площадь поперечного сечения скважины, м .F - средняя площадь поперечного сечения подземной части опо ры, м . На фиг. 1 изображены Скрепляемый грунт и термогрунтовая опора; на фиг. 2 - опора, изготовленная предлагаемым способом. Технология способа заключается в .следующем. Скважину 1 образуют ниже глубины промерзания грунта 2 сечением по форме подземной части 3 опоры, например сборного ствола, сваи-колоннц 4, цилиндрическим. После этого скважину 1 герметизируют затвором 5 с форсункой б, через которую подают в скважину 1 горючие смеси и сжигают их в ней. Продукты сгорания нагнетают в грунт 7 через стенки 8, пока заданная температура не достигнет внешней ГЕ аницы 9 укрепляемого массива грунта 7. Температура задается в зависимости от цели обжига и вида грунта, например , исходя из УСЛОВИЙ устранения пучинных свойств в грунте при многократном замораживании и последующем оттаивании. Затем температуру повыг шают до начала плавления грунта, например до 1000-1200°С, и постепенно снизу вверх заплавляют скважину 1 местным грунтом 10 до уровня погружения подошвы 11 сваи-колонны 4. После этого при.открытых отверстиях 12 на затворе 5 через форсунку 6 нагнетают в скважину 1 атмосферный воздух и охлаждают ее до 80-100 с в зависимости от вида пластичного твердеющего материала, которым после демонтажа затвора 5 заполняют скважичу 1 в объеме, определяемом из указанного соотношения. Таким материалом может быть, например, цементный раствор состава 1:4 или другой пластичный материал. Вслед за этим-в скважину 1 погружают до уровня 11 сваю-колонну. При этом пластичный твердеющий материал под давлением сваи-колонны выдавливается снизу вверх и заполняет.зазор 13 между стенками 8 скважины 1 и сваейколонной 4. Бурение скважины ниже глубины промерзания грунта исключает необходимость его обжига при высоких температурах по всей высоте скважины, так как способность грунта к морозному пучению устраняется уже при 500-600 С. В этомСлучае выше глубины промерзания окружающий ствол скважины грунт исключает после обработки деформации пучения изготавливаемой комбинированной опоры. Образование скважины по форме подземной части опоры дает возможность равномерной передачи внешней нагрузки от сборного ствола на укрепленный грунт и от него на массив, избегая при этом или существенно снижая развитие пластических деформаций, к месту контакта опоры с грунтом природного сложения. Все это

позволяет повысить несущую способность, такой комбинированной термогрунтовой опоры Заплавление ствола до уровня погружения полошвы сваиколонны с одной.стороны сокращает расход .материала колонны, а с другой - позволяет наиболее рационально использовать тепловую энергию, так как температура грунта в стенка скважины составляет 950-1000°С, и для начала его.плавления достаточно поднять ее всего лишь на . Охлаадение ствола до температуры ниже 100°С производится из условий твердения материала, которым заполняется зазор мез|аду стенками скважины и сваи-колонны, а требование пластичности такого материала обусловливаётс я способностью его выдавливания при погружении сваи-коЛонны Объем этого материала, как показали опыты, оказывается несколько больше Чём объем зазора, что. учитывается коэффициентом К в указанном соотношении, котр1млй по экспериментальным данным составляет 1,06-1,14,

П р и.м е р. На экспериментальной площадке изготавливаются две комбинированных термогрунтовых в покровном суглинке с пористостью О,48 и объемной массой 1,72 т/м. Природная влажность .грунта 0,34. Скважины бурятся установкой ЛБУ-50 на глубину 3м, что на 1,4 м ниже; глубины промерзания грунта. Стволы скважин выполняются с переменным сечением, вначале до-глубины 3-мдиаметром 0,2 м, а затем с глуби-ны 1,5 м диаметр увеличивается до 0,3 м. Эта отметка соответствует уровню погружения в скважину сваиколонны, подземная часть которой имеет диаметр 0,25м. Затем стволы скважин очищаются от остатков грунПоказатели

та, скважины герметизируются сжигаются смеск жидкого топлива тепj лотой сгорания 42 мДж/к1 и сжатого воздуха, подаваемого в скважинь от компрессоных передвижных установок |ПКС-6М под давлением 0,1-0,17 МПа. iBoKpyr скважин -устанавливаются термопары ТХА-хп, соединенные с самопишущими .приборами типа ХА.

Нагнетание нагретого газа продолжают 12 ч,, пока вокруг скважин не образуется упрочненная оболочка толщиной 0,2 М по контуру температуры , принятой за расчетную. После этого температура в скважинах повьпиается до и ствол заплавляется постепенно снизу вверх на 1,.2 м грунтом, стекающим со стенок скважины. , Затем в скважину «агнетзется один атмосферный воздух при давлении 0,2-0,3 МПа при открытом отверстии в затворе для его обратного BHXozka, пока температура стенок скважин не . достигнет вО-ЭОС. После этого в скважины подается цементный раствор ., состава 1:4 на крупно-зернистом песке в объеме 0,04 м , свая-колонна постепенно погружается до проектной глубины 1,5 м. Коэффициент К ж указанном соотношении 1,.

Объем укрепленного вокруг скваясйч грунта 1,1 м. Продолжительность из- готовления комбинированной термо- . грунтовой сваи 19 и 21 ч. Несущая способность по опытам около 50 тс.

Одновременно для сравнения была изготовлена свая-массив известным способом в аналогичных условиях. На это затрачивается 51 ч, а объем массива 3,5 м . Расчетная способность 50 тс. :

в таблице приведен сравнительный анализ данных эксперимента. .

ИзвестПредлагаемый способный способ

Свая 2

Свая 1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ОПОРЫ, включающий образование скважины, формирование в ней пяты и установку;в скважину сборного ствола, о тли.чающийся тем, что, с целью повышения несущей способности за счет обеспечения равномерной прочности изготовляемой опоры по высоте, формирование пяты осуществляют путем сжигания в скважине горючих смесей до оплавления грунта стенок скважины и заплавления им нижней части скважины с последующим охлаждением/ а перед установкой сборного ствола в скважину укладывают пластичный твердеющий материал в объеме, определяемом из соотнсмиения (.-ЧЬ К-Н, где К - коэффициент, учитывающий О расход пластичного твердею;в щего материала в грунт при (Л погружении сборного ствола; глубина погружения подошвы и с опоры, м ссредняя площадь поперечного сечения скважины, м ; F средняя площадь поперечного сечения подземной части опоры, м . о 00 СП

Расчетная несущая способность сваи

Объем укрепленного грунта по контуру бООС

Продолжительность изготовления сваи

Производительность в расчете на 1 тс несущей способности сваи

50 3,5

50

50

1,1

1,1

51 21

19

0,98

2,38

тс/ч 2,63

Таким обраэом, предлагаемый спо- |соб позволяет сократить продолжительМость изготоялрния свай в 2,4-2,7 раз

4V&f

и уменьшить при этом объем укрепляемого грунта более чем в 3 ра-, за.

Фи&