способ в.с. скального устройства грунтобетонных свай

Формула изобретения

Способ устройства грунтобетонных свай, заключающийся в том, что бурение скважины производят буровой установкой с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и одновременно перемешивающими смесь лопастями, с последующим нагнетанием цемента и воды, отличающийся тем, что нагнетание порошкового цемента и диспергированной воды ведут раздельно в струе сжатого воздуха под давлением 3-4 атм, при этом нагнетание порошкового цемента начинают с глубины бурения 0,5 м под давлением 0,5 атм, которое равномерно повышают на 1 атм на каждый метр глубины пробуриваемой скважины, достигая давления до 4 атм при глубине скважины 4 м при отношении 1 мас.ч. цемента к 3-4 мас.ч. разрыхляемого в скважине грунта, затем с достижением проектной глубины скважины нагнетание цемента прекращают и начинают равномерное нагнетание через пустотелую буровую штангу и бур диспергированной воды с давлением от 3-4 атм до 0,5 атм, в соотношении 0,4-0,5 мас.ч. воды к 3-4 мас.ч. уплотняемого грунта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству малоэтажных зданий и сооружений, а именно к способам устройства набивных свай, преимущественно в слабых песчаных, макропористых природных и насыпных пылевато-глиняных грунтах с естественной влажностью.

Известен способ устройства грунтобетонных свай диаметром 400 700 мм длиной 2 3 метра с помощью буровой установки. Первоначально разрабатывают лидерную скважину, в которую нагнетают водо-цементную суспензию. Затем буровым агрегатом большего диаметра, чем лидерная скважина, с полым рабочим органом разбуривают скважину на проектную глубину. В тот же период через полость бурового органа растворонасосом подают водо-цементную суспензию, которую нагнетают в измельченный грунт, а при вращении в обратном направлении происходит уплотнение грунтобетонной смеси и формирование грунтобетонной сваи (Драченко Б.Ф. и др. Технология строительного производства, Москва, ВО «Агропромиздат», 1990, с.163).

Однако этот способ технологически сложен, трудоемок, энергоемок, материалоемок, с ограниченным проникновением структурообразующих веществ в контактный слой окружающего сваю грунта и формированием сил сцепления с ним.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ устройства грунтобетонных свай в слабых песчаных грунтах с помощью бурильных установок с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур со специальными режущими и одновременно перемешивающими смесь лопостями, с помощью которых после бурения скважины в нее под давлением из растворосмесительной установки подают водо-цементный раствор. Буровая штанга медленно при обратном вращении бура начинает подниматься вверх, грунт насыщается цементным раствором и дополнительно уплотняется буром, формируя цементно-песчаную сваю без выемки грунта (Теличенко В.И. и др. Технология строительных процессов, М.: Высшая школа, 2002, с.209).

Указанному способу устройства грунтобетонных свай присущи все те же недостатки, перечисленные выше, в том числе использование водо-цементного раствора, ограничивающего проникновение вяжущих веществ в контактный слой окружающего сваю грунта и формирование с ним сил сцепления, тем самым снижая несущую способность сваи.

Задачей изобретения является повышение технологичности предлагаемого способа с расширением области его применения в различных грунтах, снижением расхода вводимых в грунт компонентов, а также повышение сил сцепления сваи с окружающим грунтом за счет глубокого проникновения в него вяжущих веществ при формировании грунтобетонного тела сваи и тем самым повышение ее несущей способности.

Для решения поставленной задачи в известном способе, заключающемся в том, что грунтобетонную сваю устраивают с помощью буровой установки с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур со специальными режущими и одновременно перемешивающими смесь лопастями, производят бурение скважины и под давлением подают смесь цемента с водой, согласно изобретению грунтобетонные сваи устраивают при раздельном нагнетании в скважину через дозаторы в струе сжатого воздуха порошкового цемента, который подают в процессе бурения, а воду подают диспергированной при реверсивном подъеме буровой штанги вверх.

Пример осуществления способа.

Грунтобетонную сваю устраивают не только в слабых песчаных грунтах, но и в макропористых пылевато-глинистых грунтах с естественной влажностью, с частицами размером менее 0,1 мм, суммарной поверхностью более 60 м²/кг и содержанием глинистых частиц не более 30% при раздельном нагнетании через дозаторы порошкового цемента и диспергированной воды в струе сжатого воздуха под давлением 3÷4 атмосферы в буровую скважину диаметром 0,3÷0,5 м с глубиной бурения 3÷метра по следующей технологии: при забуривании скважины на глубину 0,5 метра через пустотелую штангу и бур буровой установки в разрыхленный грунт начинают нагнетать порошковый цемент в струе сжатого воздуха, равномерно повышается на 1 атм каждого метра глубина пробуриваемой скважины, достигая давления в 4 атмосферы при глубине скважины 4 метра, при этом расход цемента, нагнетаемого в струе сжатого воздуха, начинают под давлением 0,5 атмосферы; с увеличением глубины бурения давление сжатого воздуха соответствует отношению 1 мас.ч. цемента к 3÷4 мас.ч. разрыхляемого в скважине грунта. С достижением проектной глубины скважины нагнетание цемента прекращается. При переключении реверсивного двигателя буровой установки на подъем бура к поверхности с уплотнением разрыхленного в скважине и обогащенного цементом грунта начинается равномерное нагнетание через пустотелую буровую штангу и бур диспергированной воды в струе сжатого воздуха с давлением от 3÷4 до 0,5 атмосферы в соотношении 0,4÷0,5 мас.ч. воды к 3÷4 мас.ч. уплотняемого грунта. Пропорциональное соотношение цемента и воды устанавливается опытным путем на проектную прочность грунтобетона в зависимости от физико-механического состава, пористости и влажности грунтового массива, в котором формируется грунтобетонная свая.

Предлагаемый способ устройства грунтобетонной сваи с раздельным нагнетанием порошкового цемента и диспергированной воды в струе сжатого воздуха позволяет равномерно распределить цемент в объеме разрыхленного грунта при бурении скважины, а также глубоко внедрить его в текстуру контактного слоя грунтовой среды сваи и тем самым создать в нем дополнительные структурные связи, увеличивающие объем закрепленного грунта, повышая несущую способность формируемой грунтобетонной сваи.

Кроме того, предлагаемый способ более технологичен, имеет меньшую трудоемкость, энергоемкость и стоимость при одинаковых материальных затратах в сравнении с известным способом.

Предлагаемый способ расширяет область его применения в различных грунтах, в том числе макропористых природных и насыпных пылевато-глинистых грунтах с естественной влажностью.