способ изготовления набивной сваи

Формула изобретения

Способ изготовления набивной сваи, включающий образование скважины в грунте за счет принудительного оттеснения грунта без выноса его на поверхность с помощью бурильной колонны с наконечником, который оставляют в скважине, отличающийся тем, что подачу твердеющего материала осуществляют одновременно с погружением наконечника, принудительно внедряют твердеющий материал в стенки скважины, создают избыточное давление в зонах слабых грунтов, причем бурильная колонна состоит из буровых штанг с отдельными шнековыми секторами, буровая штанга перед наконечником выполнена в виде шнека, а наконечник состоит из жестко соединенных между собой конических и цилиндрических катков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения набивных свай, 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 реконструируемых и ремонтируемых зданий.

Известен способ устройства инъекционной сваи, при котором устройство скважины осуществляют без извлечения грунта путем вдавливания наконечника с последующим инъектированием твердеющего раствора через трубу с отверстиями, перфорированную по всей длине (патент RU №2238366, E 02 D 5/34, 5/44, 20.10.2004).

Недостатками данного способа являются большие энергетические затраты для внедрения наконечника в грунт и высокая вероятность оплывания стенок скважины.

Известен способ изготовления набивной сваи, при котором формирование сваи производится без выноса грунта путем завинчивания винтового участка инструмента в грунт, подъема его для перепускания несвязного материала и последующего расширения скважины за счет передачи воздействия инструмента через слой материала, заполняющего скважину во время повторяющихся циклов погружений и извлечений инструмента (патент RU №2169234, E 02 D 5/56, 7/22, 20.06.2001).

Недостатком данного способа является необходимость производить несколько циклов погружения и извлечения инструмента, что увеличивает время изготовления сваи. Кроме того, в глинистых грунтах возможны затруднения с перетоком материала из-за налипания глинистого грунта между винтовыми выступами.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ изготовления набивной сваи, при котором формирование сваи производится без выноса грунта путем завинчивания в грунт бурильной колонны, состоящей из инвентарной трубы и винтового наконечника ("Строительство и городское хозяйство в Санкт-Петербурге и Ленинградской области", №60, 2003, с.60-64). При достижении винтовым наконечником требуемой глубины погружения, соответствующей длине изготавливаемой сваи, в полость инвентарной трубы подают твердеющий материал с одновременным извлечением инвентарной трубы. При этом винтовой наконечник оставляют в скважине.

К недостаткам данного способа следует отнести, прежде всего, большие энергетические затраты для внедрения наконечника в грунт и отсутствие возможности создавать значительные вдавливающие усилия при бурении в стесненных условиях, например в подвале, существующими техническими средствами при использовании малогабаритных буровых станков.

Задача изобретения - разработка способа изготовления набивной сваи повышенной несущей способности для использования в целях усиления фундаментов реконструируемых и ремонтируемых зданий.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления набивной сваи, включающем образование скважины в грунте за счет принудительного оттеснения грунта без выноса его на поверхность с помощью бурильной колонны с наконечником, который оставляют в скважине, подачу твердеющего материала осуществляют одновременно с погружением наконечника, принудительно внедряют твердеющий материал в стенки скважины, создают избыточное давление в зонах слабых грунтов, причем бурильная колонна состоит из буровых штанг с отдельными шнековыми секторами, буровая штанга перед наконечником выполнена в виде шнека, а наконечник состоит из жестко соединенных между собой конических и цилиндрических катков.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена бурильная колонна, на фиг.2 - показан момент погружения бурильной колонны в скважину, на фиг.3 показана набивная свая.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность грунта устанавливают бурильную колонну с наконечником 1, который состоит из жестко соединенных между собой цилиндрических и конических катков. Бурильная колонна состоит из буровой штанги 2 в виде шнека перед наконечником 1 и буровых штанг 3 с отдельными шнековыми секторами. Наконечник 1 погружают в грунт путем вращательного и осевого поступательного воздействия. Одновременно по лотку 4 подают твердеющий материал (бетон) 5 для обеспечения сохранения проектного диаметра сваи в оплывающих и неустойчивых грунтах. Форма буровой штанги 2 обеспечивает принудительное внедрение твердеющего материала в стенки скважины, так называемая динамическая цементация, создавая уширения 6 (фиг.3) в зонах слабого грунта и образуя массив процементированного грунта 7 и уплотненного грунта 8 (фиг.3) вокруг ствола скважины. При достижении проектной глубины скважины бурильная колонна освобождается от наконечника 1 и поднимается наверх с одновременным вращением буровых штанг 2, 3 для продолжения принудительного внедрения твердеющего материала в стенки скважины. После извлечения бурильной колонны из скважины производится армирование сваи.

По сравнению с прототипом, подачу твердеющего материала осуществляют вслед за наконечником через колонну бурильных штанг, а не через инвентарную трубу, что сокращает время изготовления сваи. Применение динамической цементации примыкающего к боковой поверхности сваи грунта позволяет значительно повысить уровень консолидации сваи и грунта. Формы буровых штанг обеспечивают создание уширений сваи в зонах слабого грунта и принудительное внедрение твердеющего материала в стенки скважины, предотвращая преждевременное схватывание твердеющего материала вдоль всего ствола сваи до окончания процесса ее изготовления. Наконечник 1, который остается в скважине, выполняет функцию опоры сваи, что в свою очередь увеличивает ее несущую способность, которая также увеличивается за счет уплотнения околоствольного пространства. Технологичность предлагаемого способа изготовления набивной сваи выше по сравнению с прототипом, так как все операции по образованию скважины, погружению в нее бурильной колонны, подаче твердеющего материала и формированию тела сваи и грунтомассива происходят одновременно.