Способ формования полостей в грунте для свайного фундамента

Способ формования полостей в грунте для свайного фундамента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5058681/33 (22) 2107.92

{46) 15.1193 Ьол. Мю 41-42 (7B) Волков Владимир Иванович: Гурковский Павел

Петрович (64) СООСОБ ФОРМОВАНИЯ ЙОЛОСТЕВ В

ГРУНТЕ ДНЯ СВАЙНОГО ФУМДАМИОА.

{57) Использование: строительство, создание оснваний и фундаментов для зданий и сооружений

Сущность изобретения: в грунте вылолняют не менее двух скважин и уплотняют. w избыточным дав<в> RU ае 2 0023Ì CË (Я) 629 43 Е0307 ОО лением рабочего агента, лри этом уплотнение ведут

s одной из скважин а в другой одновременно скачкообразно уменьшают давление рабочей среды.

Давление рабочей среды уменьшают поэтапно ло всей высоте саакинц также уплотняют грунт и в первой скввкиие. Скважины.в грунте выполняют с определенным eared лри этом уплотнение в четных скважинам на заданной глубине производят с одновремениьвв стюаообразным уменьшением давленивв нечетных скважинах или наоборот. 2 зл ф-лц 5 ил.

Изобретение относится к созданию оснований и фундаментов в промышленном и гражданском строительстве, а частности к способам выполнения в грунте полостей . различных параметров и назначений, а то числе колодцы, шурфы, стволы, скважины и пр„и может быть использовано для изготовления свай усиления инженерных сооружений.

Известен способ формования полостей а грунте. пс которому после выполнения скважин на их поверхность на заданном .участке воздействуют избыточным давлением рабочего агента, например, заряды ВВ, камуфлетный взрыв, электрогидравлический удар и пр. Характер уплотнения при этом определяется требованиями по рельефности полостей, свойствами грунта, величиной и характером воздействия . избыточным давлением рабочего агента.

Недостатком данного способа является ограниченные возможности по созданию полостей различной формы, что снижает функциональные возможности при выполнекии земляных работ, Известен способ формирования полостей а грунте, включающий выполнение нескольких скважин и последующее их уплотнение избыточным давлением рабочего агента. Формоаание полостей по этому способу, взятому в качество прототипа, обеспечивает уширение полостей и уплотнение их поверхности энергией избыточного давления рабочего агента. В этом случае степень проникновения в грунт ограничена,. т,к, источник давления в одинаковой мере воздействует нэ всю зону, При этом, последняя будет приближаться "< сферической, и для увеличения радиуса этой сферы требуeraÿ повторные воздействия давлений повышенных значений, Однако для расширения уже углотнеHHGA зоны этих значений давлений недостаточно. что требует повышения трудоемкости изготовления полостей. Кроме того, такое выполнение полостей также ограничивает возможности по созданию полостей от сферической, что снижает несущую спасобнОсть фундаментов и функциональные возможности при выполнении подобных работ.

Предполагаемое изобретение отличается тем, что в известном способе Формсвэния полостей в грунте для свайного фундамента, включающем выполнение в грунте не менее двух скважин и последующее их уплотнение избыточным давлением рабочего агента, зто уплотнение избыточным давлением рабочего агента, это уплотнение осуществляют а одной скважине, при этом одновременно в другой скважине скачкообразно уменьшают давление рабочей среды.

Кроме того, уплотнение с одновременным скачкообразным уменьшением давле5 ния рабочей среды производят поэтапно по всей высоте скважин.

Кроме того, скважины выполняют с определенным шагом, при этом уплотнение в

10 четных скважинах на зэданной глубине производят с одновременным скачкообразным уменьшением давления в нечетных скважинах или наоборот..

При этом, скачкообразное уменьшение

"5 давления рабочей среды осуществляют резким снижением давления в замкнутой полости на заданном участке.

Как вариант, скачкообразное уменьшение давления рабочей среды осуществляют

2О на заданном участке постепенным повышением давления в замкнутой полости с последующим резким сбросом избыточного давления в атмосферу.

Сущность заявленного технического ре>5 шения состоит sтом,,что после выполнения скважин в одной иэ них осуществляют воздействие избыточным давлением рабочего агента, а а другой — скачкообразное уменьшение давления .рабочей среды. Поскольку воздействие производят одновременно а двух соседних скважинах, то на оси, связывающей источники воздействия, возникает одностороние направленная ударная волна, образующая сквозной канала, соединя 5 ащий полости двух соседних скважин, .Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить новое свойство, а именно — формовать полости. связанные соеди-, нительными каналами, причем каналы могут

"Î быть выполнены как горизонтальные, так и наклонные. Кроме того, наклон этих соединительных каналов может быть согласован с наклоном пластов грунта, что позволит проводить зти работы с меньшими знергозатратами, Для повышения эффективности выполнения соединительного канала между полостями возможно использование к6нцентгаторов для направленного воздейбо ствия волн давления. Кроме того, соединительный канал. может быть расширен, если источники воздействия избыточным давлением и скачкообразным его уменьшением проводить в скважинах поочередно, т.е. менять направление ударной волны.

Воэможность выполнения соединительного канала между полостями двух скважин пс предлагаемому способу позволяет вести укаэанные операции на каждом из промежуточных участков по мере выполнения части скважин дс заданной глубины. Зтс дает аoз2002895 можность получить требуемый рельеф скважин как в поперечном сечении с помощью соединительных каналов, так и по глубине.

Дополнительным эффектом в данном способе формования полостей является то, что независимо от требуемой глубины выполнения скважин одновременное воздействие обоих видов давлений всегда будет проводиться в забоях скважин, поскольку забой по мере выполнения полостей каждый раз будет перемещаться на более низкий участок в соответствии с требуемой рельефностью скважин до достижения заданной глубины.

Предлагаемый способ формования полостей в грунте позволяет выполнять полости для свайных фундаментов иэ более чем двух скважин. В этом случае скважины располагают с определенным шагом и, начиная с верхнего промежуточного участка обрабатывают поверхность грунта, причем в четных скважинах уплотнение ведут избыточным давлением рабочего агента, а в нечетных одновременно осуществляют скачкообразное уменьшение давления, Получаемые таким путем полости представляют собой единую решетку толщиной а одну сваю, глубина которой равна глубине скважин, а частота выполнения поперечных соединительных каналов может быть выбрана в соответствии с требованиями.

При этом скачкообразное уменьшение давления рабочей среды а замкнутой полости на заданном участке можно осуществлять резким снижением давления, что достигается размещением на участке скважины капсулы с предварительно разряженным объемом и последующей ее разгерметизацией. Такая операция а зависимости от структуры грунта может быть повторена, Как вариант, скачкообразное уменьшение давления рабочей среды на заданном участке может осуществляться постепенным повышением давления в замкнутой полости с последующим резким сбросом избыточного давления в атмосферу. При этом медленное повышение давления рабочей среды будет заполнять без разрушения грунта все имеющиеся макро- и макропериферийные участки, а последующий резкий сб рос давления будет способствовать мгновенному разрушению наиболее слабых структур грунта.

Таким образом, выполнение s двух рядом расположенных скважинах ударных воздействий с разным знаком (в одной скважине — избыточное давление, а в другой— ра зря Жение), и роводимое одновременно, позволяет путем сообщения полостей скважин соединительными каналами получать различные варианты аыпалне и я полостей для оснований и фундаментов а промышленном и гражданском строительстве, что существенно расширяет функциональные возможности при проведень, земляных работ.

На фиг. 1 показан схематичный разрез забойных частей двух скважин, полости ко10 торых соединены горизонтальным каналом; на фиг. 2 — то же, но соединительный канал выполнен наклонным; на фиг, 3 — двух скважин, но каналы соединяют как забойные. так и"промежуточные полости скважин; на фиг, 4 — каркас, выполненный из расположенных с определенным шагом скважин, промежуточные забойные полости которых соединены каналами; на фиг. 5 -- варианты выполнения различных полостей (а — лен20 точный в несколько рядов скважин; б — Ъо же, но в шахматном порядке; в — одна центральная.скважина с несколькими вспомогательными; г — кольцевой замкнутый).

В соответствии с предложенным способины. В забойной части скважины 2 размещают капсулу 6 с предварительно разряженным объемом, а а за"ойной части скважины 3 — источник избыточного давления 7 (заряд ВВ, камуфлет, электрогидравЗО аический удар). В скважине 2 замкнутую полость с рабочей средой 4. ограничивают пакером 5, то же можн выполнить и в скважине 3. Затем одновременно осуществляют воздействие избыточным давлением рабочеуо агента в скважине 3 и нарушение герметичности капсулы 6 в скважине 2. В результате такого одновременного воздей40 ствия вдоль оси, соединяющей капсулу 6 и источник 7, возникает однонаправленная ударная волна, образующая соединительный канал 8. При этом, скачкообразное уменьшение давления рабочей среды осуществляют резким снижением давления в замкнутый полости на заданном участке, или постепенным повышением давления в замкнутой полости с последующим резким

50 сбросом избыточного давления в атмосфеРу °

При необходимости {в зависимости от свойств грунта или требуемой рельефности скважины) эффективность этого процесса можно -усилить путем использования отдельно или в совокупности следующих пг 1емоа.

Перед осуществлением ударного воздействия одновременно а двух скважинах, а одной иэ них (скважине 3), где предполага25 бом фсрмование полостей в грунте осуществляют следующим образом. В грунте 1 выполняют две скважины 2 и 3 равной глуется проводить уплотнение избыточным давлением, необходимо предварительно осуществить скачкообразное уменьшение давления рабочей среды, что позволит до уплотнения грунта разрушить и ослабить

его периферийные участки, подготовить грунт для более легкого проникновения ударной волны. Такая последовательность выполнения операций позволяет получить полость с развитой "корневой системой", повышающей удельную поверхность полости.

Установить концентраторы направленности ударных воздействий, что позволит получить соединительные каналы большей длины и проходного сечения, Это дает возможность выполнять скважины с большим шагам (снижение трудоемкости) и иметь усиленные связи между полостями скважин . (повышение несущей способности фундамента),.

Повторять операции несколько раз до получения требуемых параметров каналов.

После проведения процесса одновременного.ударного воздействия в двух скважинах можно выполнить процесс наоборот.

Так, если сначала.в скважине 2 осу цествлярось воздействие разряжением, а в скважине 3 избыточным давлением, "то затем в .скважине 2 размещается источник избыточного давления, а в скважине 3 — источник разряжения. В этом случае вдоль оси, соединяющей полости, ударная волна будет направлена в.противоположную сторону, чем достигается увеличение диаметра соединительного канала, Сочетание укаэанных приемов позволит существенно повысить эффективность предлагаемого способа формования полостей.

Связь между полостями двух скважйн может быть выполнена наклонными соединительными каналами (см. фиг. 2), при этом полость одной скважины может быть соединена с двумя полостями другой, Выполняя соединительные каналы между двумя скважинами на различных промежуточных уровнях, можно получить требуемую рельефность полостей (см. фиг.

3), при этом процесс ведут с верхнего промежуточного уровня, а заканчивают нижним забойным участком.

Как вариант, этот процесс можно распространить и. на число скважин больше двух, расположенных в один ряд с определенным шагом (см. фиг. 4). При этом в четзаряд BB а в другую — на ту же глубину30 капсулу с разряженным объемом, Затем обе скважины тампонировались пакером и по сигналу одновременно в двух скважинах производилось ударное воздействие в рабочей среде. Такое воздействие осуществлялось на всей длине ствола через 1,5 м и непосредственно в забойной части. Испытания показали, что при выбранном режиме воздействия соединительный канал имел

45 диаметр до 50 мм в наиболее суженной его части. Таким образом, производилось соединение полостей двух скважин.

Предлагаемый способ формования полостей в грунте может найти широкое +cпространение при выполнении полостей различных параметров и назначений как при усилении оснований существующих реконструируемых и реставрируемых зданий и сооружений, так и при создании основа50 ний и фундаментов в промышленном -и гражданском строительстве. (56) Смородинов М.M. и др. Свайные работы.

М,: Стройиздат, 1988, с.76.

55 Костерин Э.B. Основания и фундаменты. М.; Высшая школа, 1978, с.153. ных скважинах ведут воздействие избыточным давлением рабочего агента, а в нечетных — разряжением, причем одновременно во всех скважинах, а формование полостей

5 с соединительными каналами начинают с верхнего промежуточного уровня и заканчивают забойным участком.

Как вариант, полости можно формовать из нескольких рядов скважин, выполняя по10 следние без смещения (cM. фиг; 5, a) или со смещением (см, фиг, 5, б). На фиг. 5, в показан способ выполнения полостей для одной основной скважины с помощью вспомогательных скважин меньшего диаметра, а на

15 фиг. 5, г — возможность выполнения кольцевого замкнутого фундамента, Очевидно, что выбор различных вариантов будет определяться назначением и несущей способностью фундамента. Предлагаемый способ

20 позволяет выполнять полости и с наклонными скважинами, что существенно расширяет функциональные возможности данного вида работ, При конкретном выполнении предлага25 емого способа формования полостей в грунте выполняли две скважины диаметром 130 мм одинаковой глубины 7 м на расстоянии 1 м друг от друга. Затем в одну скважину помещали источник избыточного давления—

2002895

Формула изобретения 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уплотнение с одновременным скачкообразнйм уменьшением давления рабочей

СТЕй 8 ГРУНТЕ ДЛЯ СВайНОГО ФУНДА с ы и зво т поэтапно по всей высоМЕНТА, включающий выполнение е грунте 5 нв менее двух скважин и последуецее их уплотнение избыточным давлением ие збытоным давлением рабо- Э. Способ по пппб и 2, отличающийся чего агента. отличающийся тем. что уплот- тем, что скважины выполняют с опрвдвнение избыточным давлением рвщгчего ленным шагом. при этом уплотнение в чвтпрй этом одновременно в другой екеажине то одновременно в другой скважине производят с одновременным скачкообскачкообразно уменьиинот давление разным уменьвением давления в нечетных скважинах, или наоборот.

2002S95

Р гу У

Я .I

Составитель 8. Волков

Техред М.Моргентал Корректор С, Патрушева

Редактор А. Зробок

Тираж Подписное

НПО "Поиск". Роспатента

113035, Москва, Ж-ЗБ. Раушская наб., 4/5

Заказ 3221

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101