Способ изготовления буронабивной сваи и устройство для его осуществления

Способ изготовления буронабивной сваи и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к области строительства и может быть применено для изготовления буронабивных свай.

Известен способ уплотнения грунта, включающий бурение скважины, укладку в скважину взрывчатого вещества и уплотнение скважины взрывом. Патент 2346111 C2, Е02D 3/10, 2006.01.

Недостатком этого способа является то, что он не пригоден для изготовления буронабивных свай.

Известен способ изготовления буронабивной сваи, который предусматривает образование скважины с использованием обсадной трубы, установку в скважину арматурного каркаса, рабочего разрядника, заполнение скважины твердеющим материалом и образование ствола с уширениями посредством производства на разных горизонтах высоковольтных электрических разрядов Патент 2117726 Е02D 5/34, 20.08.1998.

Недостатком этого способа является недостаточная несущая способность буронабивной сваи.

Известен способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой. Патент 2322550 C1, Е02D 5/44, 2006.01.

Этот способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой осуществляют следующим образом.

Первоначально образуют скважину для сваи соответствующего диаметра.

В зависимости от грунта, в котором образуют скважину, скважина может быть образована путем бурения или прокола. Затем в скважину на электродах спускается один или несколько зарядов в виде патронов с недетонирующей смесью, содержащей горючее и окислитель. В качестве горючего используют твердый углерод из группы полиэтилен, полипропилен, полистирол, а в качестве окислителя - хлорат натрия или калия. Состав смеси и конструкция заряда в виде патрона, заполненного окислителем, окружающим углеводородсодержащие элементы в виде пленок или трубок, обеспечивают протекание реакции горения композиции в дефлаграционном режиме и выделение значительного количества энергии и газов. Срабатывание патронов в замкнутом объеме происходит при полном отсутствии дыма, запаха, а также мощной ударной, сейсмической и звуковой волн.

После спуска в скважину снаряженных патронов с недетонирующей смесью производят заполнение скважины бетонной смесью и осуществляют электрическое инициирование поджига недетонирующей смеси.

Устройство для осуществления этого способа включает систему подачи в скважину бетонной смеси, механизм подачи в скважину патронов, подключенных электродами к источнику электрического тока.

Недостатком этих способа и устройства является недостаточная несущая способность буронабивной сваи и неравномерность уплотнения грунта в скважине.

Известен способ по патенту 2256029 C1, Е02D 5/42.

Способ включает бурение скважины, заполнение скважины твердеющим материалом.

Известен способ по патенту 2181410, Е02D 5/34.

Способ включает бурение скважины ввод арматуры, заполнение скважины твердеющим материалом, уплотнение твердеющего материала и втрамбовывание его в грунт, при этом втрамбовывание твердеющего материала в грунт и его уплотнение производят путем нанесения последовательных ударов по твердеющему материалу, при этом одновременно формируют сваю путем нанесения последовательных ударов ударником. После каждого удара происходит уширение скважины за счет уплотнения окружающего грунта.

Недостатком этого способа является недостаточная несущая способность сваи, что влечет изготовление дополнительных свай.

Для изготовления буронабивных свай известен способ уплотнения грунта, включающий бурение скважины, накатывание на стенке скважины резьбы и заполнение скважины бетоном. Патент 2254410 C1, Е01С 19/28, 24.06.200.

Для осуществления этого способа применяют устройство, включающее шнек и приспособление для накатки резьбы на стенке скважины и систему подачи бетона в скважину.

Недостатком этих способа и устройства является недостаточная несущая способность сваи.

Задачей изобретения является повышение несущей способности сваи на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, а также снижение себестоимости изготовления сваи.

Поставленная задача решается совокупным применением группы изобретений.

Ожидаемый технический результат от использования изобретения заключается в применении способа, включающий бурение скважины, накатывание на стенке скважины винтовых канавок, подачу в скважину взрывчатого вещества и твердеющего состава, инициирование взрывчатого вещества и уплотнение твердеющего состава в грунт взрывом, при этом накатывание на стенках скважины канавок производят путем возвратно-поступательного перемещения в скважине тора и штока, установленного в торе, при этом заполнение скважины твердеющим составом и образование винтовых канавок производят одновременно, причем подачу взрывчатого вещества и подачу твердеющего вещества производят во время подъема штока и тора из скважины, причем твердеющий состав вдавливают в грунт штоком и тором.

Способ осуществляют устройством для образования буронабивных скважин, включающим тяговый орган, систему подачи текучего агента, систему подачи взрывчатого вещества, шток с рабочим органом для образования винтовых канавок, тор, установленный на штоке, при этом оболочка тора скручена и ее концы соединены между собой.

На представленном чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа.

Устройство, представленное на чертеже, выполнено из торовой оболочки 1, которая заполнена текучим агентом, например жидкостью, или газом, или порошком.

Торовая оболочка 1, выполнена из цилиндрического рукава, концы которого повернуты относительно друг друга на несколько оборотов и соединены герметично друг с другом.

Рабочий орган 2, например шнековая колонна, имеет пяту 3.

Рабочий орган 2 соединен со штоком 4.

На устье скважины 5 любым известным способом установлен механизм, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения штока 4.

Механизм возвратно-поступательного перемещения штока 4 выполнен из фермы 6, шкива 7 установленного на конце штока 4. Шкив 7 охвачен тросом 8, конец 9 которого закреплен на анкер 2, а конец 10 закреплен на приводном реверсивном барабане 11.

Конец троса 12 соединен со штоком 4 и приводным барабаном 13.

На ферме 6 установлена система 14 подачи твердеющего состава 15, который втрамбовывается в грунт 16.

Взрывчатое вещество подается в скважину 5 системой 17.

Торовая оболочка 1 имеет клапан 18 для подачи текучего агента.

Трос 12 соединен со штоком 4 через вертлюг 19, предохраняющий трос 12 от скручивания.

Устройство, изображенное на чертеже, работает следующим образом.

В скважину 5 подают порцию твердеющего состава 15.

Затем барабаном 13 опускают шток 4 со шнековой колонной 2 в скважину 5.

Вращением барабана 11 наматываем трос 8, который давит на шкив 7, шкив 7 давит на шток 4, перемещая его вниз.

Торовая оболочка 1 катится по стенке скважины 5 и по штоку 4.

За счет того что концы торовой оболочки 1 повернуты относительно друг друга, шток 4, начинает вращаться и вращает рабочий орган (приводит в движение шнековую колонну), который начинает вдавливать твердеющий состав в грунт.

После того как шток 4 опустился на всю длину, барабаны 13, 11 вращают в обратную сторону.

Шток 4 с рабочим органом 2 (шнековой колонной) поднимают. После того как торовая оболочка 1 выйдет из скважины 5, вращение барабанов 13, 11 прекращают.

Системой 14 в скважину подают новую порцию твердеющего состава 15. После этого шток 4 и шнековую колонну снова опускают вниз.

После того как шток 4 опустился на всю длину, его поднимают. Циклы повторяют до тех пор пока весь расчетный объем твердеющего состава 15 не будет вдавлен в грунт 16 скважины 5.

После этого шток 4 поднимают и в скважину 5 системой 17 опускают взрывчатое вещество. Затем скважину 5 заполняют твердеющим составом 15.

Взрывчатое вещество взрывают.

Скважину снова заполняют твердеющим составом 15 и оставляют в таком состоянии до затвердевания твердеющего состава 15.

Давлением текущего агента в торовой оболочке 1 и ее длиной и диаметром можно добиться огромных усилий крутящего момента, развиваемой рабочим органом 2 (шнековой колонной).

Такого крутящего момента крутящего момента невозможно получить известными способами и устройствами.

Пример.

Способ реализуют следующим образом.

Бурят или прокалывают скважину соответствующего диаметра. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас и после этого скважину заполняют твердеющим материалом 6, например бетоном.

В качестве твердеющего материала 6 используют цементно-песчаную смесь состава, кг/куб. м уплотненного бетона:

Цемент	400
Песок	870
Гравии с фракциями 5-10 мм	392
Гравий с фракциями 10-20 мм	478
Вода	200

После этого твердеющий материал уплотняют. Уплотнение производят устройством, изображенным на чертеже.

Для этого устанавливают устройство в скважину 5.

Уплотнение твердеющего материала производят возвратно-поступательным перекатыванием торовой оболочки 1 с одновременным возвратно-поступательным перемещением штока с рабочим органом 2 (шнековой колонной).

По мере уплотнения твердеющего материала его при необходимости добавляют в скважину.

Предварительно рассчитывают количество твердеющего материала и расход текущего агента, например сжатого воздуха. После уплотнения твердеющего материала в скважину подают взрывчатое вещество и в скважину добавляют твердеющий материал до полного заполнения скважины, после чего взрывчатое вещество взрывают.

Вместо данного твердеющего материала 6 допускается использовать сухой грунт, например суглинок.

Скважины (буронабивные) располагают на определенных расстояниях таким образом, чтобы в уплотненном массиве обеспечить требуемые физико-механические характеристики грунта.

Согласно справочнику проектировщика (21.4 13.1.1, с. 299) «уплотнение грунтов производят до определенной степени плотности, выраженной через коэффициент уплотнения К_сом, представляющий собой отношение заданного или фактически полученного значения плотности сухого грунта P_d к его максимальному значению по стандартному уплотнению P_{d max}, то есть К_сом=P_d/P_{d max}»

Рекомендуемая технология позволяет получить среднюю плотность грунта вплоть до P_d≥2,1 т/м³ и степень уплотнения К_сом=1,1.

Заданная проектная плотность в уплотненном массиве обеспечивается соответствующим расчетом грунтовых свай при известном количестве грунта, набиваемого в скважины.

1. Способ изготовления буронабивной сваи, включающий бурение скважины, накатывание на стенки скважины винтовых канавок, подачу в скважину взрывчатого вещества и твердеющего состава и уплотнение стен скважины путем вдавливания твердеющего состава в грунт взрывом, отличающийся тем, что накатывание на стенках скважины винтовых канавок производят путем возвратно поступательного перемещения в скважине тора и штока, установленного в торе, при этом заполнение скважины твердеющим составом и образование винтовых канавок производят одновременно, причем подачу взрывчатого вещества и подачу твердеющего состава производят во время подъема штока и тора из скважины, причем твердеющий состав вдавливают в грунт штоком и тором.

2. Устройство буронабивной скважины, включающее рабочий орган, систему подачи текучего агента, систему подачи взрывчатого вещества, шток с рабочим органом для образования винтовых канавок, тор, установленный на штоке, при этом концы оболочки тора повернуты относительно друг друга на несколько оборотов и герметично соединены между собой, при этом полость, образованная отогнутыми участками оболочки тора, заполнена текучим агентом, причем шток соединен с механизмом, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения штока.