способ изготовления буроинъекционной сваи в сезоннопромерзающем грунте

Формула изобретения

1. Способ изготовления буроинъекционной сваи в сезоннопромерзающем грунте, включающий образование скважины, заполнение ее цементно-песчаным раствором и опрессовку путем дополнительной подачи раствора в скважину, отличающийся тем, что заполнение скважины цементно-песчаным раствором производят до уровня промерзания грунта, а в оставшуюся часть скважины погружают железобетонный элемент со сквозным отверстием по длине и выступающей арматурой на торцах до полного погружения в цементно-песчаный раствор нижней арматуры, а опрессовку производят при фиксированном положении железобетонного элемента путем дополнительной подачи раствора через отверстия в нем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по боковой поверхности железобетонного элемента или по стенке скважины на глубину промерзания выполняют противопучинную защиту, например, путем обмазки противопучинным составом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использовано при возведении преимущественно в зимнее время буроинъекционных свай в сезоннопромерзающих грунтах.

Известен способ изготовления буроинъекционной сваи ("Рекомендации по применению буроинъекционных свай", НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР, 1984, с.9-10). Согласно этому способу в грунте бурят скважину, устанавливают в ней арматурный каркас и бетонируют скважину путем инъекции цементно-песчаного раствора, например, через инъекционную трубу, которую по мере заполнения скважины раствором извлекают. Затем производят опрессовку скважины и устья. В слабых, оплывающих грунтах для укрепления стенок скважины в нее дополнительно перед бетонированием устанавливают обсадную трубу, а опрессовку производят по мере извлечения обсадной трубы. Регулируя давление, расход раствора, можно получить уширение в свае на необходимом уровне. При изготовлении буроинъекционной сваи в зимнее время в условиях глубокого сезонного промерзания грунта без прогрева раствора и/или окружающего грунта невозможно получить достаточно прочную сваю. Это связано с тем, что в пределах глубины промерзшего грунта происходит замедленное твердение цементно-песчаного раствора.

Известен также "Способ возведения буроинъекционной сваи" по авторскому свидетельству СССР N 1377331, Мкл. E 02 D 5/46. Согласно известному способу бурят скважину, заполняют ее цементно-песчаным раствором с армированием и производят опрессовку скважины путем дополнительной подачи раствора в скважину под давлением. Для усиления проникновения цементного раствора в грунт дополнительную подачу раствора производят при ступенчатом повышении давления с выдержкой на каждой ступени. Время выдержки и приращение давления рассчитывают по формулам. Этот способ достаточно трудоемкий. Кроме того, его применение при изготовлении сваи в сезонномерзлом грунте не решает проблемы твердения и набора прочности раствора в зимнее время.

Для ускорения твердения раствора, повышения прочности и несущей способности сваи в мерзлом грунте после укладки раствора в скважину осуществляют его прогрев. Однако осуществить равномерный прогрев раствора довольно трудно, что вызывает замедленное его твердение в зоне контакта с мерзлым грунтом, а также сушку раствора, приводящую к снижению его прочности и, как следствие, снижению несущей способности сваи. Эта проблема частично решена в "Способе изготовления буронабивной сваи в мерзлом грунте" по авторскому свидетельству СССР N 688555, Мкл. E 02 D 5/36. Согласно этому способу в мерзлом грунте бурят скважину, устанавливают в ней каркас и укладывают бетонную смесь, которую нагревают путем подачи тепла в окружающий грунт через дополнительно пробуренные скважины. И одновременно с подачей тепла осуществляют откачку воды из окружающего скважину грунта. Способ трудоемкий и энергоемкий.

Из описанных выше аналогов наиболее близким по технической сущности является "Способ возведения буроинъекционной сваи" по авт. св. N 1377331 Мкл. E 02 D 5/46, который принят за прототип.

Задача изобретения - с наименьшими затратами обеспечить изготовление преимущественно в зимнее время прочной буроинъекционной сваи в сезоннопромерзающем грунте

Задача решается следующим образом: в грунте образуют скважину, заполняют ее до уровня промерзания грунта цементно-песчаным раствором, а в оставшуюся часть скважины погружают железобетонный элемент со сквозным отверстием по длине и с выступающей на торцах арматурой до полного погружения нижней арматуры в цементно-песчаный раствор и фиксируют его. После чего при фиксированном положении железобетонного элемента производят опрессовку скважины путем дополнительной подачи раствора под давлением через отверстия в железобетонном элементе. Кроме того, в пучинистых грунтах по боковой поверхности железобетонного элемента и/или по стенке скважины на глубину промерзания грунта выполняют противопучинную защиту, например, путем обмазки противопучинным составом.

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что:

- заполнение скважины цементно-песчаным раствором производят до уровня промерзания грунта;

- дополнительно в оставшуюся часть скважины погружают железобетонный элемент с выступающей арматурой на его торцах и сквозным отверстием по длине;

- железобетонный элемент погружают в скважину до полного погружения в цементно-песчаный раствор его нижней арматуры;

- опрессовку скважины производят при фиксированном положении железобетонного элемента путем дополнительной подачи цементно-песчаного раствора через отверстие в элементе;

- по боковой поверхности железобетонного элемента и/или по стенке скважины на глубину промерзания грунта выполняют противопучинную защиту, например, путем обмазки противопучинным составом.

Предлагаемый способ позволяет получить комбинированную составную сваю, у которой нижняя часть представляет собой обычную буроинъекционную сваю. На твердение цементно-песчаного раствора такой сваи не оказывает влияния мерзлый грунт, т. к. монолитная часть сваи расположена ниже уровня его сезонного промерзания. Регулируя давление и расход раствора, можно получить в этой части скважины уширение сваи на любом уровне, повышающее прочность и несущую способность. Верхняя часть сваи - железобетонный элемент имеет, как правило, длину значительно меньшую нижней части. Его изготовление, транспортировка на место и погружение в грунт нетрудоемки. Погружение железобетонного элемента в скважину, не разрушая массив мерзлого грунта, обеспечивает герметизацию устья скважины и дополнительную защиту от воздействия отрицательных температур на процесс твердения цементно-песчаного раствора. Кроме того, использование железобетонного элемента позволяет исключить специальные средства для герметизации скважины при ее опрессовке. В заявляемом способе опрессовку производят через отверстие в железобетонном элементе при его фиксированном положении. Надежность стыка между частями сваи обеспечивается полным погружением нижней арматуры железобетонного элемента в еще не затвердевший раствор, а также отсутствием воздушной подушки между железобетонным элементом и нижней частью сваи, поскольку воздух вытесняется через отверстие в железобетонном элементе при его погружении. Подаваемый под давлением дополнительный раствор через отверстие в железобетонном элементе еще больше повышает прочность стыка и сваи в целом, заполняя имеющиеся пустоты между стенками скважины и железобетонным элементом, в нижней части сваи, в местах стыка и т.д. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает гарантированные прочностные качества сваи при полном исключении влияния внешней среды (промерзание грунта) с наименьшими затратами.

На фиг. 1 изображена свая, изготовленная заявляемым способом. На фиг.2 -сечение А-А на фиг. 1.

Способ изготовления сваи в зимнее время при наличии сезонномерзлого грунта осуществляют следующим образом. Вначале бурят скважину 1 обычным методом на требуемую глубину. Затем нижнюю часть скважины до уровня сезонного промерзания 2 заполняют снизу вверх цементно-песчаным раствором 3 (при необходимости выполняют армирование нижней части сваи). Сразу же после этого в скважину 1 погружают железобетонный элемент 4 до полного погружения его выступающей арматуры 5 в цементно-песчаный раствор 3. В пучинистых грунтах на контакте боковой поверхности железобетонного элемента и стенки скважины выполняют противопучинную защиту. С этой целью боковую поверхность железобетонного элемента или стенки скважины на глубину промерзания грунта предварительно обрабатывают противопучинным составом. Через отверстие 6 в железобетонном элементе 4 при его погружении вытесняется воздух из скважины, исключая тем самым образование воздушной подушки внутри скважины 1. Железобетонный элемент фиксируют, например, прикладывая к нему вертикальную нагрузку 7. Для опрессовки скважины через отверстие 6 в железобетонном элементе 4 нагнетают под давлением дополнительный цементно-песчаный раствор и после опрессовки нагрузку снимают. В результате такого воздействия происходит заполнение всех зазоров, уплотнение цементно-песчаного раствора, вдавливание его в грунт и уплотнение грунта вокруг сваи.