способ сооружения пакета буронабивных свай

Формула изобретения

1. Способ сооружения пакета буронабивных свай путем бурения скважин для каждой из них, размещения в них арматурных каркасов, внешние диаметры которых на 10-15% меньше диаметра скважины для сваи, и бетонирования свай, отличающийся тем, что скважины под буронабивные сваи выполняют вплотную с примыканием друг к другу или с перекрытием не более чем на 5% диаметра скважины, а после размещения в них каркасов, бетонирования и набора бетоном, по крайней мере, 30% марочной прочности, у каждых соседних буронабивных свай вплотную к ним производят бурение дополнительных скважин меньшего диаметра, которые заполняют бетонной смесью и предпочтительно армируют, причем бурение дополнительных скважин производят с обсадной трубой, в которую, по мере ее погружения, дополнительно удаляют грунт из пространства, ограниченного поверхностями пары соседних буронабивных свай от линии их контакта между собой и обращенной к ним внешней поверхностью погружаемой обсадной трубы.

2. Способ сооружения пакета буронабивных свай по п.1, отличающийся тем, что бурение дополнительных скважин производят с обсадной трубой, содержащей выступ в направлении линии контакта соседних свай, которым при бурении удаляют грунт из упомянутого пространства, причем выступ имеет в плане треугольную форму или подобную треугольной форму, образованную участком поверхности обсадной трубы и двумя соединенными при вершине вогнутыми дугами.

3. Способ сооружения пакета буронабивных свай по п.1 или 2, отличающийся тем, что диаметр дополнительной скважины менее радиуса основной скважины, причем дополнительные скважины размещают с одной стороны пакета или с двух его сторон - непрерывно или с чередованием в шахматном порядке и выполняют на длину, равную длине или меньшую длины основной сваи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к технологии возведения в грунте буронабивных свай, и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений с подземной частью, а также создании подпорных и несущих стен.

Известен способ сооружения буронабивных свай в грунте, включающий выполнение на расстоянии друг от друга свай первой очереди и образование частично перекрывающих их в плане свай второй очереди путем выполнения в грунте под соответствующие сваи полостей и заполнения их бетоном, в котором полости под сваи второй очереди выполняют путем образования шпуров и последующего размещения в них и взрывания зарядов взрывчатого вещества [авторское свидетельство СССР № 1730355, 1992].

Основным недостатком вышеописанного способа "стена в грунте" является трудоемкость ее возведения и отсутствие экологической чистоты. Кроме того, при взрыве взрывчатого вещества будут образовываться скважины разного диаметра в зависимости от плотности и водонасыщенности грунта вокруг шпура, что не обеспечивает расчетной несущей способности сооружения. Таким образом, основным недостатком этого способа является недостаточная надежность пакета буронабивных свай, используемых в различных сооружениях, например, для фундамента или подпорной стенки, вследствие его возможны местные разрушения таких сооружений.

Прототипом заявленного изобретения является способ сооружения пакета буронабивных свай для подземных сооружений путем бурения для них секущихся скважин на расстоянии, меньшем их диаметра, с последующим их бетонированием, при этом нечетные сваи выполняют из бетона, а четные дополнительно армируют каркасами из арматуры, при этом диаметр каркаса выполняют на 10-15% меньше диаметра четного столба [патент РФ № 2094567, 1997 г.].

Недостатками известного способа возведения подземных сооружений являются:

- Невозможность обеспечения проектного положения свай при увеличении глубины бурения, так как глубокое бурение между двух круглых бетонированных свай с бурением сегментов последних будет вытеснять (выталкивать) бур в сторону, то есть на больших глубинах бурения соблюсти строгую вертикальность бурения невозможно.

- При бурении «четных» скважин между забетонированными «нечетными» столбами приходится бурить продольные по всей длине (глубине) сегменты затвердевшего бетона свай. Это, во-первых, приведет к перерасходу бетона; во-вторых, к быстрому изнашиванию самого бура; в третьих, к большим энергозатратам (по сравнению с энергозатратами бурения одного грунта).

- Большие промежутки в армировании бетонированных буронабивных столбов, что может привести при нагрузках к трещинам из-за неравномерности прочности конструкции.

Технической задачей является создание пакета буронабивных свай при увеличении глубины строго вертикального бурения за счет обеспечения равномерного по сечению забоя сопротивления бурению, что уменьшает возможное отклонение от вертикальности; снижение энергозатрат бурения и повышение сроков эксплуатации бура за счет сведения к минимуму бурения затвердевшего бетона соседних буронабивных свай, а также обеспечение равнопрочности возводимого из свай сооружения в целом.

Под пакетом буронабивных свай здесь и далее понимается расположенная в заданном проектом геометрическом очертании последовательность, например, линейная - прямолинейная, криволинейная, замкнутого или разомкнутого очертания, из контактирующих между собой свай, образующих определенное проектом сооружение.

Поставленная задача достигается тем, что в способе сооружения пакета буронабивных свай путем бурения скважин для каждой из них, размещения в них арматурных каркасов, внешние диаметры которых на 10-15% меньше диаметра скважины для сваи, и бетонирования свай, - скважины под буронабивные сваи выполняют вплотную с примыканием друг к другу или с перекрытием не более чем на 5% диаметра скважины, а после размещения в них каркасов, бетонирования и набора бетоном, по крайней мере, 30% марочной прочности у каждых соседних буронабивных свай вплотную к ним производят бурение дополнительных скважин меньшего диаметра, которые заполняют бетонной смесью, и предпочтительно армируют, причем бурение дополнительных скважин производят с обсадной трубой, в которую, по мере ее погружения, дополнительно удаляют грунт из пространства, ограниченного поверхностями пары соседних буронабивных свай от линии их контакта между собой и обращенной к ним внешней поверхностью погружаемой обсадной трубы. При этом бурение дополнительных скважин производят с обсадной трубой, содержащей выступ в направлении линии контакта соседних свай, которым при бурении удаляют грунт из упомянутого пространства, причем выступ имеет в плане треугольную форму или подобную треугольной форму, образованную участком поверхности обсадной трубы и двумя соединенными при вершине вогнутыми дугами. Кроме того, диаметр дополнительной скважины менее радиуса основной скважины, причем дополнительные скважины размещают с одной стороны пакета, или с двух его сторон - непрерывно или с чередованием в шахматном порядке, и выполняют на длину, равную длине или меньшую длины основной сваи.

Выполнение скважин для буронабивных свай друг от друга вплотную без сечения друг другом необходимо для достижения основных задач предложенного способа, а именно: увеличения глубины строго вертикального бурения; сведения к минимуму бурения затвердевшего бетона соседних буронабивных свай; повышения сроков эксплуатации бура и снижения энергозатрат бурения. Выполнение армирования как нечетных, так и четных буронабивных свай необходимо для снижения неравномерности армирования, например, стены в грунте в целом и, следовательно, повышения ее равнопрочности как по длине, так и по высоте. Возможное перекрытие скважин допускается на величину, не более 5% их диаметра, что позволяет армировать сваи арматурными каркасами, внешние диаметры которых на 10-15% меньше диаметра скважины. Выполнение после набора бетоном основных свай, по крайней мере, 30% марочной прочности, - бурения дополнительных скважин буром меньшего диаметра с последующим их бетонированием у каждых соседних буронабивных свай и вплотную к ним обеспечивает непроницаемость для грунтовых вод и от грунта в сторону выработки подземного сооружения. При этом исключается возможность разрушения сформированных в грунте основных свай при непреднамеренном взаимодействии с ними бура дополнительных скважин. Выполнение бурения дополнительных скважин производят буром с обсадной трубой, содержащей выступ, которым при бурении выбирают грунт в зазоре между соседними двумя основными и дополнительным буронабивными столбами с образованием необходимого для заполнения бетоном зазора между двумя основными и дополнительным буронабивными сваями, что необходимо для создания однородности сооружения для дополнительной герметизации сооружения от грунтовых вод.

На фиг.1 изображена в плане схема расположения основных и дополнительных буронабивных свай, образующих, например, стену в грунте;

на фиг.2 - вид сверху забетонированных буронабивных свай;

на фиг.3 - вид сбоку обсадной трубы бура меньшего диаметра;

на фиг.4 - вид сверху обсадной трубы по фиг.3.

Способ осуществляется следующим образом.

Подземное сооружение - стенка (фиг.1) состоит из армированных буронабивных свай, как правило, диаметром 0,75÷1,5 м, сооружаемых на глубину до 50 м и более в зависимости от применяемого оборудования и прочности грунтов. Бурение скважин под буронабивные сваи может проводится как последовательно по длине «стены в грунте», так и по технологии, осуществляемой по способу - первоначально четные и далее нечетные. Все (четные и нечетные) сваи имеют арматурный каркас 1, диаметр которого на 10-15% меньше диаметра столба. Перед началом работ, как правило, устраивают направляющую - форшахту 2 на всю длину сооружения (фиг.2) и высотой в пределах около 1 м. Форшахта 2 также создает условия для высокой точности сооружения свай. Она является технологическим инвентарным элементом, и после возведения подземного сооружения может разбирается, а будучи забетонированной - служить дополнительным опорным поясом перекрытия или наземного сооружения. В форшахте 2 имеются отверстия 3 для буронабивных основных свай (большого диаметра) и отверстия 4 для дополнительных буронабивных свай (малого диаметра), который может быть меньше радиуса основной сваи или в 3÷5 раза меньше ее диаметра.

Обсадная труба 5 (фиг.3 и фиг.4) для бура малого диаметра имеет наклонный выступ 6, который сверху оборудован ребром жесткости 7. В плане (вид сверху по фиг.4) наклонный выступ повторяет профиль зазора между двумя соседними основными буронабивными сваями и дополнительной сваей. Под наклонным выступом 6 обсадная труба 5 имеет вырез 8 для подачи грунта из зазора между буронабивными сваями к буру малого диаметра.

Работы выполняют в следующей последовательности:

Бетонируют форшахту 2 с отверстиями 3 и 4 для буронабивных свай. Бурят, армируют (арматурным каркасом 1) и бетонируют основные буронабивные сваи 3 большого диаметра. Таким образом, образуют «стену в грунте» из размещенных вплотную друг к другу железобетонных буронабивных свай. Со стороны грунта (противоположной стороне «стены в грунте» сооружаемого подземного сооружения) между ее каждыми соседними буронабивными сваями и вплотную к ним бурят скважины малого диаметра при помощи бура с обсадной трубой, оборудованной выступом 6 (с ребром жесткости 7). При этом грунт из зазора между двумя основными буронабивными сваями большого диаметра и обсадной трубой 8 бура малого диаметра выступом 6 направляют в вырез 8 обсадной трубы 5, откуда он подается на поверхность. Затем проводят бетонирование буронабивных дополнительных свай малого диаметра 4 без арматурного каркаса. При бетонировании скважину удерживает обсадная труба 5 бурового агрегата.

Способ позволяет обеспечить равномерность армирования «стены в грунте в целом» по всей ее длине, что повышает ее надежность. Также сведены к минимуму потери бетона при бурении скважин за счет исключения бурения секущих в буронабивных сваях, что резко повысит долговечность бура и, следовательно, снизит стоимость проведения строительных работ. Бурение дополнительных скважин малого диаметра по энергозатратам обойдется значительно меньше, чем бурение бетонированных буронабивных свай большого диаметра. Кроме того, создание гидроизолирующих буронабивных свай малого диаметра дополнительно повышает устойчивость «стены в грунте» от бокового воздействия грунта. Исключение бурения секущих (в буронабивных сваях) снижает риск ухода бура от вертикали на больших глубинах, что, в свою очередь, позволит увеличить глубину бурения и создание более глубокого подземного сооружения.

Предложенный способ сооружения пакета буронабивных свай может быть использован для возведения несущих и ограждающих конструкций, в том числе для тоннелей мелкого заложения, тоннельных путепроводов на автодорожных развязках и пересечениях с железными дорогами, подземных гаражей и паркингов, подземных переходов, при строительстве вблизи существующих зданий и сооружений, набережных, устройстве причальных стенок и других сооружений в гидротехническом строительстве, фундаментов глубокого заложения в сложных гидрогеологических условиях.