способ и оборудование для создания микросвай в почве, в частности, для закрепления регулируемых анкеров

Формула изобретения

1. Оборудование для создания микросвай в почве, отличающееся тем, что оно содержит:

- буровую штангу (1), состоящую из ряда элементов (2), соединенных друг с другом, и снабженную в головной части буровой коронкой (6), которая имеет по меньшей мере одно сопло (7), предназначенное для направления струи текучей среды перед коронкой, и по меньшей мере одно сопло (8), предназначенное для направления струи текучей среды в направлении, по существу, перпендикулярном к оси буровой штанги;

- средство (11, 12) протягивания, предназначенное для протягивания защитной трубы (10), не сцепляющейся с буровой штангой (2), при продвижении буровой штанги через почву, причем защитная труба состоит из различных секций (14), соединенных друг с другом, и предназначена для защиты буровой штанги (1),

причем указанное средство протягивания, предназначенное для протягивания защитной трубы (10), содержит соединитель (11), который надет на буровую штангу (2) с обеспечением возможности вращения буровой штанги относительно защитной трубы (10) и соединен с соединительным средством (12) для указанной защитной трубы, при этом имеется также стопорное средство, предназначенное для предотвращения перемещения указанного соединителя (11) вдоль буровой штанги (1) во время продвижения буровой штанги через почву.

2. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что указанный соединитель для соединения защитной трубы (10) состоит из металлической втулки (11) в форме усеченного конуса, которая на одной стороне имеет резьбу для присоединения к указанной защитной трубе (10), а на противоположной стороне имеет втулку (13), внутренний диаметр которой несколько больше внешнего диаметра буровой штанги (2).

3. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что указанное стопорное средство, предназначенное для предотвращения осевого перемещения указанного соединителя (11) во время бурения, представляет собой кольцо, прикрепленное к буровой штанге.

4. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что указанное стопорное средство представляет собой одну из соединительных втулок (4) между разными частями буровой штанги (2).

5. Оборудование по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанные элементы (2) буровой штанги соединены соединителями, представляющими собой втулки (3) с резьбой, которые в центральной зоне имеют упор (4), предназначенный для действия в качестве стопорного средства, причем между головками элементов (2) буровой штанги и упором (4) расположены металлические уплотнения (5).

6. Оборудование по п.5, отличающееся тем, что уплотнения (5) выполнены из алюминия.

7. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что буровая штанга имеет гальваническое покрытие.

8. Способ создания регулируемых анкеров в почве, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:

- выполняют бурение буровой штангой, снабженной средством (7), предназначенным для введения жидкости под высоким давлением перед буровой коронкой (6), пока не будут достигнуты слои стабильной почвы;

- бурение продолжают и во время этого второго этапа также вводят жидкий цементный раствор под высоким давлением при помощи по меньшей мере одного сопла (8) при вращении буровой штанги;

- во время бурения протягивают защитную трубу (10), которая не сцепляется с буровой штангой, причем указанную трубу вводят до той области, где начинается введение жидкого цементного раствора;

- когда требуемая глубина достигнута, ближний конец буровой штанги прикрепляют к пластине;

- когда жидкий цементный раствор затвердеет, если необходимо, к буровой штанге прикладывают тяговое усилие, и работу завершают введением жидкого цементного раствора в указанную защитную трубу.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что буровую штангу оставляют в грунте так, чтобы она действовала в качестве армирующего элемента для сваи.

Описание изобретения к патенту

Это изобретение относится к оборудованию и соответствующему способу для создания бетонных микросвай, которые относятся к типу свай, используемых для укрепления почвы, усиления фундаментов и т.п., или для закрепления соединительных тяг, в особенности регулируемых анкеров.

Оборудование согласно изобретению включает одноразовую буровую штангу, снабженную на конце буровой коронкой с двумя или более соплами для введения жидкости под высоким давлением, и средство, предназначенное для протягивания защитной трубы, не сцепляющейся с буровой штангой, вместе с указанной штангой во время бурения.

Более подробно, изобретение включает присоединение к буровой штанге конической втулки с одним резьбовым концом для соединения с защитной трубой, причем указанную коническую втулку присоединяют к буровой штанге с возможностью вращения и присоединяют стопорное средство, которое предотвращает ее перемещение, так что буровая штанга может вращаться свободно и тянуть указанную втулку в землю во время бурения.

Изобретение также относится к способу создания микросвай, который включает бурение одноразовой буровой штангой, которая во время бурения тянет защитную трубу, не сцепляющуюся с буровой штангой; когда достигается область устойчивой почвы, бурение продолжают и одновременно в почву нагнетают смесь воды и цемента при одновременном опускании и вращении буровой штанги; после бурения ближний конец буровой штанги прикрепляют к пластине и, если необходимо, прикладывается тяговое усилие.

Предложенный способ не только дает возможность создавать микросваи за короткое время со значительной экономией на стоимости законченного изделия, но также позволяет создавать регулируемые анкеры, а именно анкерные связи, к которым может быть приложено тяговое усилие, после того как они заложены. Одним из наиболее эффективных способов стабилизации почвы или откосов или увеличения нагрузочной способности почвы является создание микросвай, то есть технология, которая включает изготовление армированных бетонных свай подходящего размера в почве, чтобы стабилизировать почву и увеличить ее способность нести нагрузку.

Согласно известным технологиям эти сваи создаются путем бурения в земле шурфа буровой штангой, снабженной на конце буровой коронкой, введения в шурф стального армирующего элемента и заполнения шурфа бетоном.

Это довольно трудоемкая технология, которая требует длительного рабочего времени и, соответственно, имеет высокую стоимость.

В последние годы была разработана новая технология, описанная в Европейской патентной заявке № 1719841 заявителем настоящей заявки, которая включает бурение штангой, которая действует как армирующий элемент для сваи, и нагнетание жидкого цементного теста прямо во время бурения; это означает инжекцию вниз с поверхности, в отличие от более ранних способов, когда операция заливки цементным раствором выполнялась вверх, от дна шурфа к поверхности.

Настоящее изобретение, которое попадает в эту область, относится к оборудованию и соответствующему способу для создания микросвай, в частности для закрепления регулируемых анкеров, что дальше развивает указанную технологию.

В частности, предложенные способ и оборудование позволяют создавать микросваю на заданной глубине, так что нагрузку несут только зоны стабильного грунта, расположенные на определенной глубине.

Для этой цели изобретение включает использование бурового оборудования, состоящего из буровой штанги, снабженной на конце буровой коронкой и соплами для введения под высоким давлением жидкого цементного раствора в грунт, причем указанная штанга снабжена средством, предназначенным для протягивания защитной трубы в грунт во время выемки грунта.

Указанная система позволяет ввести буровую штангу на требуемую глубину, после чего следует инжекция жидкого цементного раствора, чтобы создать сваю в стабильной почве; когда бетон затвердеет, буровую штангу закрепляют на поверхности и прикладывают тяговое усилие, как это делается в случае предварительного напряжения. Присутствие защитной трубы не только позволяет приложить тяговое усилие к штанге, которая является элементом армирования, но также эффективно защищает ее от коррозии.

Это изобретение ниже описано подробно в качестве примера, но не ограничения, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает разрез буровой штанги согласно изобретению;

фиг.2 и 3 изображают разрез двух частей буровой штанги, показанной на фиг.1;

фиг.4 схематически иллюстрирует возможное применение оборудования и способа согласно изобретению.

На фиг.1 номер 1 позиции показывает буровую штангу в сборе согласно изобретению, состоящую из ряда стальных стержней 2 известного типа, соединенных встык соединительными втулками 3 с резьбой, имеющими в центре упор 4, в который упираются головные части стержней с расположенными между ними и упором уплотнениями 5.

В соответствии с предпочтительными характеристиками изобретения указанные уплотнения выполнены из металла, в частности из алюминия.

Буровая штанга 1 является полой и снабжена в головной части буровой коронкой 6, содержащей два или более сопел 7 и 8, которые сообщаются с осевой трубой 9, расположенной внутри буровой штанги, которая, в свою очередь, сообщается с системами, предназначенными для транспортировки текучей среды под высоким давлением по буровой штанге.

По меньшей мере одно сопло 7 направляет струю воды в область перед коронкой для разрушения почвы и способствования продвижению бура, в то время как остальные сопла 8 направлены перпендикулярно к штанге и нагнетают смесь воды и цемента под высоким давлением, чтобы создать бетонную колонну или сваю в грунте при продвижении штанги с вращением.

Буровая штанга предпочтительно имеет гальваническое покрытие, чтобы обеспечить хорошую защиту против коррозии с течением времени.

Характерной чертой изобретения является то, что оно включает средство, предназначенное для протягивания защитной трубы 10, выполненной из пластика, такого как полиэтилен, в грунт по мере продвижения буровой штанги.

Указанное средство состоит из втулки 11 в форме усеченного конуса, которая надета на штангу и у которой конец большего диаметра имеет резьбу для присоединения либо непосредственно, либо через трубчатый соединитель 12 с резьбой к защитной трубе 10.

Передний конец втулки 11, показанный под номером 13 на фиг.3, установлен свободно на буровой штанге, так что она может вращаться свободно по отношению к втулке.

Однако смещение втулки 11 вдоль оси буровой штанги предотвращено стопорным средством, которое может быть образовано непосредственно одним из соединителей 4, которые соединяют разные секции буровой штанги, или посредством кольца, которое навинчивается на указанную штангу.

Таким образом, буровая штанга может вращаться свободно по отношению к защитной трубе, которая протягивается в грунт посредством продвигающейся буровой штанги.

Защитная труба 10 также состоит из различных секций, показанных под номером 14 и соединенных металлическими втулками с резьбой, которые всегда имеют кольцевой упор 16 в центральной части, который действует как стопорное средство.

Защитная труба 10 из пластмассы вместе с гальваническим покрытием буровой штанги гарантирует эффективную защиту от коррозии, и описанное оборудование удовлетворяет требованиям, предъявляемым нормами к анкерным опорам, относящимися по классификации к постоянным.

Фиг.4 схематично иллюстрирует способ создания регулируемых анкеров согласно изобретению.

На этом чертеже под номером 17 показан кусок почвы, который нужно стабилизировать, а номер 18 показывает угол трения, который отделяет зону 19 стабильной плотной почвы от зоны 20, состоящей из рыхлой почвы.

Предложенный способ включает использование оборудования, описанного выше, причем втулку 11 размещают на расстоянии от буровой коронки, которое по существу равно длине "L" свай, которые нужно создать в почве.

Способ требует начинать бурение с введением через сопла 7 такого количества воды, которое необходимо для разрушения почвы и облегчения продвижения буровой коронки.

Когда буровая коронка заходит за линию 18 и начинает бурить в зоне плотной почвы, начинают также введение жидкого цементного раствора под высоким давлением, чтобы создать бетонную сваю 21, которая окружает буровую штангу в слое плотной почвы.

Когда требуемая глубина достигнута, ситуация будет такой, как показана на фиг.4, с цементной сваей, закрепленной в твердом грунте, и буровая штанга защищена цементом в этой первой секции и защитной трубой 10 в части перед втулкой 11, которая проходит через всю зону рыхлой почвы.

Ближний конец буровой штанги может быть прикреплен к пластине 22, которая, в свою очередь, крепится к распределяющему нагрузку брусу 23 или подобному устройству.

Когда цемент затвердеет, к буровой штанге может быть приложено тяговое усилие по обычной технологии предварительного напряжения, и сваю завершают введением жидкого цементного раствора в защитную трубу 10, чтобы обеспечить лучшую защиту со временем.