Способ изготовления буроинъекционной сваи с контролируемым уширением

Авторы патента:

Пронозин Яков Александрович (RU)

Зазуля Юрий Владимирович (RU)

Самохвалов Михаил Александрович (RU)

E02D5/46 - изготовляемые на стройплощадке путем нагнетания вяжущего материала в набивку из гравия или в грунт (упрочнение грунта вообще E02D 3/12)

Владельцы патента RU 2522358:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "ТюмГАСУ") (RU)

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к технологии устройства буроинъекционных свай. Способ изготовления буроинъекционной сваи с контролируемым уширением включает бурение скважины, монтаж арматурного каркаса в виде трубы, инъецирование цементно-песчаного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства. Арматурный каркас выполняют в виде трубы-инъектора с двумя или тремя зонами инъекционных отверстий и резиновой мембраной-стаканом, закрепленной на ее конце. Инъекционные отверстия выполняют диаметром 0,08-0,12d, где d - диаметр скважины, и располагают их в шахматном порядке равномерно во всех зонах, в первой зоне - на расстоянии 4-5d от конца, где закреплена резиновая мембрана-стакан, во второй и третьей - по всей длине трубы-инъектора. Инъецирование цементно-песчаного раствора осуществляется при помощи резинового шланга, на нижнем конце которого расположен пакер, а верхний конец соединен с насосной станцией. Технический результат состоит в повышении несущей способности сваи, технологичности ее изготовления и контролируемости рабочих параметров. 6 ил.

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к технологии устройства буроинъекционных свай.

Способ включает бурение скважины, монтаж арматурного каркаса в виде трубы, инъецирование цементно-песчаного раствора определенным контролируемым давлением, опрессовку скважины. Новым является то, что арматурный каркас выполняют в виде трубы-инъектора с двумя (или тремя) зонами инъекционных отверстий и резиновой мембраной-стаканом, закрепленной герметично на ее конце.

Известна микросвая фирмы «Soilex» (Швеция), содержащая полую оболочку, инъекционную трубу и расширяющуюся оболочку, закрепленную на нижнем конце инъекционной трубы. Расширяющаяся оболочка представляет собой пачку сложенных определенным образом металлических листов, которая после погружения в грунт расширяется под действием нагнетаемой в нее бетонной смеси, образуя эллиптическое основание сваи с заранее известной площадью сечения. При нагнетании бетонной смеси в расширяющуюся оболочку происходит уплотнение грунта вокруг основания сваи, что придает ей высокую несущую способность. Несущая способность сваи регулируется путем использования расширяющихся оболочек разных типоразмеров. Для восприятия растягивающих напряжений свая может содержать внутри трубы стальной элемент, например стержень периодического профиля (см. копию рекламного проспекта фирмы «Soilex»).

Причина, препятствующая получению требуемого технического результата, заключается в том, что в слабых глинистых грунтах в условиях городской застройки металлическая расширяющаяся оболочка микросваи корродирует с образованием солей металлов, которые повышают агрессивность подземных вод по отношению к железобетонным конструкциям, а также вызывают электрохимическую коррозию металлических элементов, находящихся в грунте. Кроме этого, недостатком микросваи является сложность конструкции расширяющейся оболочки и высокий расход металла на изготовление микросваи.

Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является микросвая (RU 218904 С1, МПК E02D 5/92, опубл. 10.09.2002), принятая за прототип. Микросвая содержит инъекционную трубу, расширяющуюся оболочку и хомут для крепления оболочки к трубе микросваи. Оболочка выполнена из легко деформируемого водонепроницаемого материала. На нижнем конце трубы микросваи выполнены отверстия для обеспечения более полного заполнения расширяющейся оболочки бетонной смесью. Микросваю погружают в грунт в обсадной трубе в предварительно пробуренную скважину.

Недостатки данной полезной модели следующие: отверстия в инъекционной трубе расположены только на конце трубы в месте расположения расширяющейся оболочки, в результате чего после нагнетания цементно-песчаного раствора между стенками скважины и инъекционной трубой остается зазор, позволяющий ей свободно перемещаться в пределах диаметра скважины, а сама инъекционная труба остается без защитного слоя бетона; в процессе нагнетания цементно-песчаного раствора в расширяющуюся оболочку происходит уплотнение нижних слоев грунтового основания под оболочкой и соответственно разуплотнение верхних слоев над ней, в результате чего возникает опасность упругого отпора грунта, особенно при цикличном изменении внешней нагрузки, возникающем в условиях реконструкции зданий.

Требуемый технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении несущей способности сваи, технологичности ее изготовления и контролируемости рабочих параметров.

Требуемый технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет использования резиновой мембраны-стакана, закрепленной на нижнем конце трубы-инъектора. Инъектор представляет собой трубу с двумя или тремя зонами инъекционных отверстий. Первая зона расположена на концевом участке мембраны-стакана, вторая - вне концевой зоны и третья располагается в зоне усиления материала фундамента реконструируемого здания.

Перед нагнетанием цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор устанавливают пакер ниже второй (или третьей) зоны инъекционных отверстий. В процессе нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор резиновая мембрана-стакан растягивается и образует в грунте грушевидное уширение, размеры которого можно изменять путем регулирования (увеличения или уменьшения) объема подачи цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор. После образования грушевидного уширения раствор подается во вторую зону расположения инъекционных отверстий для опресовки стенок скважины по всей длине затрубного пространства, а затем в третью зону для усиления материала фундамента реконструируемого здания.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена скважина (2), арматурный каркас в виде трубы-инъектора (3) с двумя (или тремя) зонами инъекционных отверстий, закрепленная на ее конце при помощи хомута (4) резиновая мембрана-стакан (5), а также расположенный в трубе-инъекторе (3) резиновый шланг (6) с пакером (7) на конце и забетонированное затрубное пространство в верхней части скважины (8);

на фиг.2 изображен узел А фиг.1 перед нагнетанием в трубу-инъектор (3) цементно-песчаного раствора;

на фиг.3 изображен узел А фиг.1 в процессе контролируемого нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3);

на фиг.4 изображена растянутая резиновая мембрана-стакан (5) после нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3) с образовавшимся в грунте (1) грушевидным уширением;

на фиг.5 изображен процесс инъецирования цементно-песчаного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства с полным заполнением как трубы-инъектора (3), так и всего ствола скважины через инъекционные отверстия в ней;

На фиг.6 - изображен процесс инъецирования цементно-песчаного раствора с третьей зоной расположения инъекционных отверстий для усиления конструкции фундамента реконструируемого здания с одновременной прокачкой всех трещин в усиливаемом фундаменте.

Примерная технологическая последовательность выполнения работ следующая. В грунте (1) бурится скважина (2) как прямо, так и под любым углом на заданную глубину, в которую монтируется арматурный каркас в виде трубы-инъектора (3) с двумя (или тремя) зонами инъекционных отверстий диаметром 0,08-0,12d (где d - диаметр скважины), равномерно расположенными в шахматном порядке по всей длине трубы-инъектора (3) во второй и третьей зоне и на расстоянии 4-5d в первой зоне от конца, где закреплена резиновая мембрана-стакан (4). Для предотвращения обрушения или оплыва стенок скважины бурение и все последующие работы, связанные с изготовлением буроинъекционной сваи с контролируемым уширением, могут производиться под защитой обсадной трубы. Для предотвращения выхода инъецируемого цементно-песчаного раствора из скважины под действующим давлением на верхнем конце осуществляется бетонирование затрубного пространства (8).

В трубу-инъектор (3) подается резиновый шланг (5) на глубину, несколько превышающую расположение второй зоны инъекционных отверстий в стенке трубы-инъектора, на нижнем конце которого расположен пакер (6), а верхний конец соединен с насосной станцией. Далее следует инъецирование цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3). При поступлении раствора пакер (6) увеличивается в размерах (распирается) и плотно прилегает к стенкам трубы-инъектора (3), не позволяя цементно-песчаному раствору выйти за его пределы. Также в процессе нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3) резиновая мембрана-стакан (4) растягивается и образует в грунте грушевидное уширение, размеры которого можно изменять путем регулирования (увеличения или уменьшения) объема подачи цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3). После достижения требуемого уширения мембраны-стакана (4) (заданного расчетного давления в манометре насоса) инъецирование цементно-песчаного раствора приостанавливают. Перемещают резиновый шланг (5) с пакером (6) в верхнюю часть трубы-инъектора (3) (во вторую или третью зону расположения инъекционных отверстий) и возобновляют инъецирование цементно-песчаного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства с полным заполнением как трубы-инъектора (3), так и всего ствола скважины через инъекционные отверстия в ней.

Способ изготовления буроинъекционной сваи с контролируемым уширением, включающий бурение скважины, монтаж арматурного каркаса в виде трубы, инъецирование цементно-песчаного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства, отличающийся тем, что арматурный каркас выполняют в виде трубы-инъектора с двумя или тремя зонами инъекционных отверстий и резиновой мембраной-стаканом, закрепленной на ее конце, инъекционные отверстия выполняют диаметром 0,08-0,12d, где d - диаметр скважины, и располагают их в шахматном порядке равномерно во всех зонах, в первой зоне - на расстоянии 4-5d от конца, где закреплена резиновая мембрана-стакан, во второй и третьей - по всей длине трубы-инъектора, инъецирование цементно-песчаного раствора осуществляется при помощи резинового шланга, на нижнем конце которого расположен пакер, а верхний конец соединен с насосной станцией.

Похожие патенты:

Свая // 2462557

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в фундаментах, воспринимающих значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки (например, фундаментов зданий в сейсмических районах).

Способ возведения буронабивной сваи // 2364683

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свай, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве. .

Способ возведения буронабивной сваи-инъектора // 2332540

Свая // 2303103

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов, воспринимающих значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Способ возведения инъекционной сваи (варианты) // 2263745

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свайных оснований и фундаментов преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции.

Способ возведения буронабивной сваи-инъектора // 2260093

Способ изготовления сопряжения проезжей части моста с насыпью // 2256747

Буроинъекционная свая // 2246585

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов, в промышленном и гражданском строительстве, а также при возведении буроинъекционных свай в сезонно-промерзающих грунтах.

Способ изготовления набивной сваи и устройство для его осуществления // 2236506

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для формования набивных свай, устройства свайных фундаментов. .

Способ закрепления грунта // 2209267

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам закрепления грунтов оснований зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения в слабых водонасыщенных грунтах.

Буроинъекционная свая с наклонными локальными уширениями // 2524077

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве анкерных креплений котлованов, а также свайных фундаментов. Буроинъекционная свая с наклонными локальными уширениями включает долото, штанги, соединительные муфты и муфты-коронки, с полостями в буровых лопастях, в которых установлены запорные элементы. Запорный элемент в каждой полости выполнен в виде клапана, состоящего из конусообразного плунжера с возвратной пружиной, закрепленной внутри полости, которая расположена под углом α1=45÷60° к оси сваи. Диаметр выходного отверстия полости в 1,5-2 раза меньше диаметра входного отверстия. Верхняя кромка буровой лопасти выполнена под углом α2=30÷45° к перпендикуляру, опущенному на ось сваи, образуя верхнюю режущую кромку буровой лопасти. Технический результат состоит в снижении материалоемкости, увеличении надежности конструкции и несущей способности буроинъекционной сваи под действием выдергивающей и вдавливающей нагрузки. 3 ил.

Способ определения прочности грунтоцементной сваи // 2556644

Изобретение направлено на упрощение контроля качества изготовления свай по струйной геотехнологии jet-1 и снижение трудозатрат за счет исключения работ по контрольному бурению, отбору и испытанию кернов. Указанный технический результат достигается тем, что в процессе выполнения грунтоцементной сваи по струйной геотехнологии, при прохождении каждого пласта грунта, производят отбор проб и определение плотности удаляемой грунтоцементной пульпы, затем, по функциональной зависимости, определяют плотность грунтоцементной смеси в свае и содержание в ней цемента, после чего определяют прочность грунтоцемента в свае по результатам лабораторных исследований грунтоцементной смеси с аналогичным содержанием цемента и вида грунта. 3 ил.

Способ изготовления буроинъекционной сваи с контролируемым уширением // 2605474

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к технологии устройства буроинъекционных свай. Способ включает бурение скважины, монтаж арматурного каркаса, закачку инъекционного раствора определенным контролируемым давлением при помощи растворонасоса, опрессовку скважины. Арматурный каркас выполняют в виде трубы-инъектора с заглушкой в месте расположения мембраны-стакана и двумя или тремя зонами инъекционных отверстий диаметром 0,08-0,12d, где d - диаметр скважины. Первая зона отверстий располагается на концевом участке мембраны-стакана с шагом 0,5-0,6d в шахматном порядке, вторая зона вне концевой зоны с равным шагом 3-6d, и третья располагается в зоне усиления материала фундамента реконструируемого здания. Все отверстия перфорации закрываются резиновыми манжетами шириной 0,25-0,35d. На инъекторе устанавливаются два уплотнительных кольца диаметром, соответствующим диаметру скважины, на расстоянии 3-4d от двух его концов. Закачка инъекционного раствора осуществляется при помощи резинового шланга, на нижнем конце которого расположен пакер, а верхний конец соединен с насосной станцией. Для своевременного обнаружения возможного дефекта мембраны под верхним уплотнительным кольцом в трубе-инъекторе также имеется специальное отверстие. Технический результат - повышение несущей способности сваи. 6 ил.

Способ сооружения буронабивной сваи // 2634759

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для изготовления буронабивных свай при усилении существующих фундаментов. Способ сооружения буронабивной сваи включает бурение скважины, заполнение ее бетонной смесью и опрессовку грунта стенок скважины. После заполнения бетонной смесью скважины сверху устанавливают трубу-кондуктор, выполненную с эластичной оболочкой по окружности для герметизации затрубного пространства скважины, подают в оболочку сжатый воздух или воду под давлением до 0,5 МПа посредством автономного пакера до увеличения размера оболочки, превышающего затрубное пространство на 20-30%. Производят опрессовку грунта стенок скважины путем подачи бетонной смеси под избыточным давлением 0,2-0,3 МПа в течение 5-10 мин через трубу-кондуктор, с последующим погружением в бетонную смесь арматурного каркаса. Технический результат состоит в повышении несущей способности сваи путем эффективного уплотнения стенок грунта скважины, снижении расхода бетонной смеси за счет исключения утечки в процессе опресовки, повышении производительности труда. 1 ил.

Способ устройства инъекционной сваи // 2637002

Изобретение относится к строительству, а именно к устройству свайных фундаментов, преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при усилении фундаментов, так и при возведении новых. Способ устройства инъекционной сваи, согласно которому устройство скважины производят без извлечения грунта путем вдавливания в грунт инъекторной трубы с конусным наконечником, состоящим из диска и режущих пластин, с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекторной трубой. После погружения инъекторной трубы до проектной отметки в нее нагнетают под давлением твердеющий раствор, заполняя последним устроенную скважину, причем зону грунта вокруг скважины и снизу уплотняют. В грунт вдавливают неперфорированную инъекторную трубу с цилиндрическим уширением в нижней части, концы которого скошены в сторону инъекторной трубы, образуя верхний и нижний конусы. После погружения инъекторной трубы до проектной отметки ее извлекают из скважины, оставляя в скважине наконечник. Нагнетание твердеющего раствора производят одновременно с извлечением инъекторной трубы, заполняя устроенную скважину твердеющим раствором снизу вверх. Зону грунта вокруг скважины уплотняют при вдавливании и при извлечении инъекторной трубы из скважины поверхностями нижнего и верхнего конусов уширения инъекторной трубы соответственно. После извлечения инъекторной трубы в твердеющий раствор погружают арматурный каркас. Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента, а также технологичности изготовления его в слабых грунтах. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.