способ устройства инъекционной сваи

Формула изобретения

1. Способ устройства инъекционной сваи, включающий устройство скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и инъектирование твердеющего закрепляющего раствора через инъекторную трубу, отличающийся тем, что используют перфорированную по всей длине инъекторную трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска и режущих пластин, края которых выступают за основание диска, диаметр которого больше диаметра инъекторной трубы, и в грунт вдавливают инъекторную трубу с наконечником с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекторной трубой, а по окончании процесса инъектирования инъекторную трубу с наконечником оставляют в скважине.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сваю формируют в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что инъекторную трубу наращивают путем присоединения к ее верхней части дополнительной инъекторной трубы равного диаметра.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительная инъекторная труба имеет патрубок на конце, который вставляют в отверстие первой трубы и сваривают их по кругу.

Описание изобретения к патенту

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.

Известен способ устройства буронабивной сваи-инъектора, при котором в предварительно выполненную скважину опускают арматурный каркас с кольцевыми инъекторами и бетонируют ствол сваи, кольцевые инъекторы при этом располагают в зоне слабого грунта с определенным интервалом, обеспечивающим требуемое проникновение инъектируемого вещества. После бетонирования ствола подают инъектируемое вещество в кольцевые инъекторы в объеме, достаточном для вымывания бентонитового раствора и промывки отверстий инъекторов. Инъектируемое вещество, проникая в околосвайный грунт, изменяет его свойства, создавая вокруг сваи в слабом грунте зону грунта с требуемыми свойствами, после чего инъектирование прекращают (а.с. СССР №1359411, E 02 D 5/62, опубл. 15.12.87).

Известен другой способ возведения буронабивной сваи-инъектора, включающий образование скважины в грунте, установку инъекторной трубы, бетонирование ствола сваи и ее основания, при этом бетонирование основания осуществляют путем закрепления грунта инъектированием закрепляющего раствора через инъекторную трубу. Для нагнетания раствора в вертикальном направлении и применения высоких давлений инъектирования после образования скважины на дно ее устанавливают опоры, на которые опирают специальный уплотнительный элемент в виде диска и устанавливают инъекторную трубу с запорным приспособлением. Инъектирование производят дважды: сначала производят нагнетание закрепляющего раствора с таким расчетом, чтобы обеспечить требуемый радиус зоны закрепления, а затем производят нагнетание цементного раствора с постепенным увеличением давления с последующей выдержкой во времени под давлением (а.с. СССР: №1052625, E 02 D 5/62, опубл. 07.11.83).

Недостатком этих двух способов является то, что для их осуществления требуется предварительное бурение скважины с удалением грунта. Технологический процесс выполняется, как правило, в три стадии: образование скважины, установка нагнетательного оборудования и инъектирование. Для выполнения этих операций требуется и специальное оборудование, а установка (переустановка) его приводит к увеличению сроков ведения работ по устройству сваи.

Известен другой способ устройства буроинъекционной сваи, в котором устройство скважины производят без извлечения грунта. Согласно этому способу устройство скважины осуществляют путем вдавливания с вращением наконечника, жестко установленного на штанге бурового станка и имеющего диаметр, равный диаметру скважины, при этом на штанге бурового станка установлен пневмоударник, к которому прикреплен наконечник. Затем в скважину устанавливают арматуру и производят инъектирование твердеющего материала (заявка RU №2000117934/03, МКИ⁷ E 02 D 5/34, 5/44).

Этот способ взят за прототип.

Преимуществом этого способа по сравнению с первыми двумя является то, что скважину устраивают без извлечения грунта - установленный на штанге буровой установки наконечник с вращением вдавливают в грунт, обеспечивая уплотнение грунта в основании скважины. Однако предварительное образование скважины при этом не исключается. Эта дополнительная технологическая операция приводит к увеличению срока возведения буроинъекционной сваи и, как следствие, к увеличению ее стоимости. Кроме того, уплотнение грунта вокруг устроенной таким образом сваи недостаточно велико, что отражается на несущей способности сваи - она, в свою очередь, также невелика.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технологичности, несущей способности сваи при снижении сроков ее возведения.

Поставленная задача решается с помощью того, что в известном способе, включающем устройство скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и инъектирование твердеющего закрепляющего раствора через инъекторную трубу, используют перфорированную по всей длине инъекторную трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска и режущих пластин, края которых выступают за основание диска, диаметр которого больше диаметра инъекторой трубы, и в грунт вдавливают инъекторную трубу с наконечником с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекторной трубой, а по окончании инъектирования инъекторную трубу с наконечником оставляют в скважине. Кроме того, сваю формируют в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью, а для увеличения глубинного диапазона работ инъекторную трубу наращивают путем присоединения к ее верхней части дополнительной инъекторной трубы равного диаметра.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что:

- на стенках скважины нарезают продольные пазы;

- используют перфорированную по всей длине инъекторную трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска и режущих пластин, края которых выступают за основание диска, диаметр которого больше диаметра инъекторной трубы;

- в грунт вдавливают инъекторную трубу с наконечником с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекторной трубой;

- по окончании процесса инъектирования инъекторную трубу с наконечником оставляют в скважине;

- сваю формируют в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью;

- инъекторную трубу наращивают путем присоединения к ее верхней части дополнительной инъекторной трубы равного диаметра.

Использование перфорированной по всей длине инъекторной трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска и режущих пластин, края которых выступают за основание диска, диаметр которого больше диаметра инъекторой трубы, позволяет произвести нарезание продольных пазов, ослабляющих пристенный слоя скважины и создающих возможность при инъектировании глубокого проникновения твердеющего закрепляющего раствора в пристенный слой грунта. Это приводит к его уплотнению (упрочнению) и увеличивает сопротивление грунта по боковой поверхности ствола сваи, следовательно, несущая способность сваи повышается. Совмещение операций обеспечивает значительное сокращение по времени процесса устройства сваи, так как исключается отдельная операция образования скважины. Все операции по образованию скважины и погружения в нее инъектора производятся одним оборудованием за одну операцию способа.

Далее способ поясняется примером конкретного выполнения.

На фиг.1 показана инъекторная труба, погруженная в грунт вдавливанием, продольный разрез; на фиг.2 - инъекционная свая, возведенная предлагаемым способом, продольный разрез; на фиг.3 - узел 1 на фиг.2; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 - наращиваемый отрезок трубы.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность грунта устанавливают инъекторную трубу 1, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из круглого диска 2 и режущих пластин 3, причем края их выступают за основание диска 2. Диаметр диска 2 больше диаметра инъекторной трубы 1. Инъекторная труба снабжена сквозными фланцами 4 и диаметр каждого из них равен диаметру основания диска. Погружение трубы 1 с наконечником и фланцами в грунт производят с помощью вдавливающего оборудования или вибропогружателя (на фигуре не показано). Так как диаметр трубы 1 меньше диаметра диска 2 и фланцев 4, в процессе погружения трубы образуется зазор между трубой 1 и стенкой 5 скважины 6, который препятствует засорению отверстий 7 трубы 1 грунтом. Одновременно с погружением трубы, образованием скважины 6 на ее стенках с помощью режущих пластин 3 нарезаются продольные пазы 8, ослабляющие грунт пристенной области скважины 6. Если первоначальной длины инъекторной трубы 1 окажется недостаточно, то для достижения при полном вдавливании в грунт проектной отметки ее наращивают, например, приваривая к верхнему торцу инъекторной трубы отрезок перфорированной трубы с патрубком 9 меньшего диаметра. После достижения трубой 1 проектной отметки скважину тампонируют одним из известных способов. Например, задавливая в скважину пробку 10 и удерживая ее нагрузкой 11. Затем через инъекторную трубу осуществляют нагнетание цементно-песчаного раствора под давлением. Поступающий в грунт раствор локализуется, уплотняя зону грунта под скважиной и вокруг скважины. Разрыхление режущими пластинами 3 пристенной области грунта способствует глубокому проникновению раствора в эту область и вокруг нее, образуя уплотненную (упрочненную) зону 12, которая увеличивает несущую способность сваи. По окончании инъектирования производят опрессовку грунта высоким давлением, что позволяет улучшить свойства грунта в области инъекции и в окружающем массиве. Инъекторную трубу с наконечником оставляют в скважине - они выполняют функцию арматурного каркаса в созданной предлагаемым способом свае, а это, в свою очередь, увеличивает ее несущую способность.

Предлагаемый способ является более технологичным по сравнению с прототипом, так как имеет небольшой объем подготовительных работ, не требуется предварительное устройство скважины, исключается дополнительная установка арматурного каркаса в скважину, а несущая способность больше за счет уплотнения (упрочнения) околоствольного пространства.