способ изготовления набивной сваи

Формула изобретения

Способ изготовления набивной сваи, включающий формирование в грунте скважины, подачу в скважину твердеющего электропроводного материала, например бетонной смеси, установку в этой скважине разрядника, подключенного к источнику электрического питания, возбуждение в этом материале с помощью разрядника высоковольтных электрических разрядов, перемещение разрядника вдоль скважины с последующим его извлечением, отличающийся тем, что перед подачей твердеющего электропроводного материала в скважину в его состав вводят гелеобразующую добавку WALOCEL МКХ 25000 РР 20 в количестве 0,03-0,04% от массы сухого исходного твердеющего электропроводного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментостроению, и может быть использовано при устройстве свайных фундаментов как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий и сооружений.

Известны способы изготовления набивных свай, включающие следующие основные операции: устройство скважины и подача в эту скважину твердеющего материала, в частности бетонной смеси [Основания, фундаменты и испытания сооружения/ М.И.Гарбунов-Посадов, В.А.Ильичев, Ю.Г.Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с., ил. - (Справочник проектировщика), с.159 ].

Однако удельная несущая способность таких свай из-за низкого сопротивления грунта по боковой поверхности и под острием значительно меньше по сравнению с другими типами свай, например забивными.

Этот недостаток в значительной степени устранен в способе изготовления набивной сваи, включающем устройство в грунте скважины, установку в эту скважину специального разрядника, подсоединенного к источнику электрического питания, подачу в скважину твердеющего электропроводного материала, например бетонной смеси, возбуждение в этом материале с помощью разрядника высоковольтных электрических разрядов и перемещение разрядника вдоль ствола скважины снизу вверх с последующим его извлечением [Евдокимов А.Л., Егоров В.И., Борисенков В.И. Набивные сваи, изготовленные по электроимпульсной технологии. - 1991. - №2. - С.17-19].

Высоковольтные разряды производят при перекрытии твердеющим материалом разрядника.

Возбуждение высоковольтных электрических разрядов в водонасыщенной среде, какой является твердеющий электропроводный материал ствола сваи, приводит к возникновению в ней гидравлических ударов. Такие удары (электрогидравлические удары) образуют в окружающей среде зоны с давлением, которое способно совершать механическую работу. Благодаря механической работе происходит уширение свайного тела, уплотнение околосвайного грунта и, следовательно, повышение несущей способности сваи.

Данное техническое решение наиболее близко к заявляемому и выбрано в качестве его прототипа.

Однако при изготовлении свай параметры бетонной смеси, в которой в данном случае происходят электрогидравлические удары, могут изменяться. Изменение параметров бетонной смеси, заполняющей скважину, может привести к резкому затуханию амплитуды давления при удалении от точки его создания. Причина заключается в выдавливании под силовым действием электрогидравлических ударов жидкой составляющей бетонной смеси ствола сваи в пористую среду, какой является окружающий свайное тело грунт.

В результате этого создание электрогидравлических ударов в бетонной смеси, способных к совершению механической работы по уширению ствола сваи, является довольно трудной задачей. Технологический процесс формирования уширений ствола сваи становится неустойчивым, а производство электрогидравлических ударов нестабильным.

Задача настоящего изобретения - добиться устойчивого технологического процесса формирования уширений ствола сваи, стабильных электрогидравлических ударов и тем самым обеспечить повышение несущей способности сваи.

Поставленная задача решена тем, что в известном способе изготовления набивных свай, включающем формирование в грунте скважины, подачу в скважину твердеющего электропроводного материала, установку в этой скважине разрядника, подсоединенного к источнику электрического питания, возбуждение в этом материале с помощью разрядника высоковольтных электрических разрядов, перемещение разрядника вдоль ствола скважины снизу вверх с последующим его извлечением, согласно заявляемому способу и в отличие от прототипа перед подачей твердеющего электропроводного материала в скважину в его состав вводят гелеобразующую добавку. Отличием от прототипа является также то, что в частном случае в качестве гелеобразующей добавки используют добавку "Валоцель МКХ 25000 РР 20" в количестве 0,03-0,04% от массы сухого исходного материала бетонной смеси.

Отличия от прототипа подтверждают новизну заявляемого способа.

Введение гелеобразующей добавки позволяет преобразовать жидкую составляющую бетонной смеси в вязкую среду (гель). Это препятствует выдавливанию под действием электрогидравлических ударов жидкой составляющей бетонной смеси в поры окружающего сваю грунта. В результате обеспечивается стабильность электрогидравлических ударов и устойчивость технологического процесса.

Таким образом, обеспечением возможности преобразования жидкой составляющей бетонной смеси в вязкую среду достигается повышение эффективности использования электроимпульсных технологий в формировании уширений набивных свай и, как следствие, повышение их несущей способности. Процентное содержание гелеобразующей добавки "Валоцель МКХ 25000 РР 20" от массы сухого исходного материала бетонной смеси получено экспериментально.

Заявителям не известны способы изготовления набивных свай с введением гелеобразующих добавок в твердеющий электропроводный материал для создания стабильных электрогидравлических ударов и устойчивого технологического процесса.

Пример реализации способа поясняется чертежом. На фиг.1 изображена проходка цилиндрической скважины буровым станком; на фиг.2 - подача в скважину электропроводного твердеющего материала с введенной в его состав гелеобразующей добавкой; на фиг.3 - погружение в твердеющий электропроводный материал разрядника и образование с помощью гидравлических ударов, создаваемых от производимых им высоковольтных электрических разрядов, уширений скважины при перемещении разрядника снизу вверх; на фиг.4 - готовая набивная свая с установленным в нее арматурным каркасом.

Способ изготовления набивной сваи реализуется следующим образом.

Любым известным методом, например, вращательным бурением с помощью бурового снаряда 1 в грунте производят проходку скважины 2. По достижению необходимой глубины буровой снаряд 1 извлекают. После полного извлечения бурового снаряда из скважины, сформированной в грунте, производят заполнение скважины твердеющим электропроводным материалом 3 с введенной в его состав гелеобразующей добавкой. После погружения разрядника 4, подсоединенного к источнику его электрического питания 5, начинают подавать высоковольтные разряды с перемещением зоны возбуждения снизу вверх. От каждого разряда в результате возникающих гидравлических ударов происходит уширение скважины 6 за счет уплотнения окружающего грунта. После извлечения разрядника 4 осуществляют установку арматурного каркаса 7.

Возможны и другие формы реализации заявляемого способа, не выходящие за рамки совокупности признаков формулы изобретения. А именно, после бурения скважины 2 в начале производят установку разрядника 4 (как в прототипе), а затем заполняют скважину 2 твердеющим материалом, содержащим гелеобразующую добавку (эта последовательность операции на чертеже не показана). Также возможно перемещение зоны возбуждения сверху вниз при погружении разрядника.

Заявляемый способ может быть реализован с помощью известных и широко используемых в практике строительства технических средств и материалов. Выполненные эксперименты в НИИ СМ при ТГАСУ подтвердили эффективность заявляемого способа.

Исследования, проведенные с использованием гелеобразующей добавки "WALOCEL МКХ 25000 РР 20", продукта германской фирмы Вольф Вальсроде АО (В.А. Безбородов, В.И. Белан, П.И. Мешков, Е.Г. Нерадовский, С.А. Петухов. Сухие смеси в современном строительстве. Под редакцией д.т.н. профессора В.И. Белана. – Новосибирск: 1998. – С. 55), показали наилучшие результаты при использовании этой добавки в количестве 0,03-0,04% от массы сухого исходного материала бетонной смеси.