Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ С УШИРЕННОЙ ПЯТОЙ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении набивных свай, в частности буронабивных свай с уширенной пятой.

Известен способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой, включающий бурение скважины под сваю, спуск на дно скважины заряда взрывчатого вещества (ВВ), заполнение скважины бетонной смесью, взрывание заряда детонирующего ВВ и образование в грунте камуфлетного уширения нижнего конца сваи (Ганичев И.А. «Устройство искусственных оснований и фундаментов». М., Стройиздат, 1981, с.65) [1].

Недостатком известного способа является недопустимость его использования в условиях реконструкции, внутри действующих производств из-за неконтролируемого взрыва от детонации, сейсмического влияния на окружающие объекты и др.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой, включающий образование скважины, размещение в ней бетонной смеси и не детонирующей смеси, включающей горючее и окислитель, электрическое инициирование поджига не детонирующей смеси и сжигание ее в дефлаграционном режиме с образованием камуфлетной полости, отверждение бетонной смеси (патент РФ №2221918, М. кл. E02D 5/34) [2].

Недостатком этого способа является сложность оборудования, необходимого для его осуществления, поскольку для поджига не детонирующей смеси требуется высоковольтный электрический разряд и, кроме того, сложную конструкцию имеет приспособление для подачи в скважину самой не детонирующей смеси.

Задачей настоящего изобретения является упрощение способа изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой путем упрощения процесса подачи не детонирующей смеси внутрь скважины, использования патронированных зарядов не детонирующей смеси и упрощения электрооборудования за счет использования низковольтного импульса для поджига патронированных зарядов.

Технический результат, который может быть получен при использовании способа, заключается в сокращении срока изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой за счет ускорения твердения бетонной смеси, улучшении качества изготовленных свай.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой, включающем образование скважины, размещение в ней бетонной смеси и не детонирующей смеси, содержащей горючее и окислитель, электрическое инициирование поджига не детонирующей смеси и сжигание ее в дефлаграционном режиме с образованием камуфлетной полости и последующим отверждением бетонной смеси, в качестве горючего используют твердый углеводород из группы: полиэтилен, полипропилен, полистирол, а в качестве окислителя - хлорат натрия или хлорат калия, размещение в скважине не детонирующей смеси в виде одного или нескольких патронов осуществляют перед подачей бетонной смеси, а инициирование поджига производят посредством подачи импульса низковольтного напряжения на электровоспламенитель, размещенный в каждом из патронов.

Целесообразно дополнительно вводить в не детонирующую смесь алюминиевый порошок.

Предпочтительно размещать патроны с не детонирующей смесью в скважине рассредоточено.

Возможно инициирование поджига патронов с не детонирующей смесью производить не одновременно.

Также возможно один из патронов размещать по центру скважины и производить его инициирование с опережением по отношению к другим патронам, которые размещают по периферии скважины в ее поперечном сечении.

Кроме того, возможно один из патронов размещать по центру скважины и производить его инициирование с отставанием по отношению к другим зарядам, которые размещают по периферии скважины в ее поперечном сечении.

Использование различных вариантов замедленного инициирования патронов, разнесенных по площади сечения скважины, позволяет регулировать параметры воздействия образующихся при сгорании газов на бетонную смесь и окружающую породу в районе размещения патронов.

Предлагаемый способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой осуществляется следующим образом.

Первоначально образуют скважину для сваи соответствующего диаметра. В зависимости от грунта, в котором образуют скважину, скважина может быть образована путем бурения или путем прокола. Затем в скважину на электропроводах спускается один или несколько зарядов в виде патронов с не детонирующей смесью, содержащей горючее и окислитель. В качестве горючего используют твердый углеводород из группы: полиэтилен, полипропилен, полистирол, а в качестве окислителя - хлорат натрия или хлорат калия. Состав смеси и конструкция заряда в виде патрона, заполненного окислителем, окружающим углеводородсодержащие элементы в виде пленок или трубок, обеспечивают протекание реакции горения композиции в дефлаграционном режиме и выделение значительного количества энергии и газов. Срабатывание патронов в замкнутом объеме происходит при полном отсутствии копоти, дыма, запаха, а также мощной ударной, сейсмической и звуковой волн.

После спуска в скважину снаряженных патронов с не детонирующей смесью производят заполнение скважины бетонной смесью и осуществляют электрическое инициирование поджига не детонирующей смеси.

В качестве источника тока для электрического инициирования поджига не детонирующей смеси могут быть применены, например, взрывные машинки конденсаторного типа. Гарантированный постоянный ток срабатывания для одного электровоспламенителя составляет 1,0 А. Напряжение, подаваемое на электровоспламенитель, может находиться в пределах от 12 до 27 В.

После электрического инициирования поджига не детонирующей смеси происходит ее сжигание в дефлаграционном режиме с образованием камуфлетной полости в породе и последующим заполнением этой полости бетонной смесью.

Размеры образующейся камуфлетной полости определяются путем предварительных расчетов и зависят от нагрузки, которую должна нести буронабивная свая, и от породы, в которой осуществляют ее изготовление.

Как показали эксперименты, для образования камуфлетной полости в породе, представленной пластичной глиной, требуется около 2 г не детонирующей смеси на 1 дм³ образующегося объема камуфлетной полости. В плотном глинистом грунте этот показатель возрастает до 5 г/дм³.

При дополнительном введении в не детонирующую смесь алюминиевого порошка увеличивается температура и скорость горения не детонирующей смеси и в более прочных связных породах типа известняка это увеличение позволяет более эффективно использовать выделяющуюся энергию для образования камуфлетной полости.

Использование не детонирующей смеси в виде патронов позволяет размещать патроны рассредоточено как по поперечному, так и по продольному сечению скважины. За счет рассредоточения по поперечному сечению скважины появляется возможность регулировать работу выделяющихся при горении газов и направлять различную часть энергии газов на уплотнение окружающих скважину пород и на уплотнение бетонной смеси в пространстве скважины. За счет рассредоточенного размещения патронов по продольному сечению скважины возможно изменять конфигурацию камуфлетной полости в продольном сечении скважины и, кроме того, при необходимости одновременно изготавливать несколько камуфлетных полостей, рассредоточенных вдоль скважины.

Усиление эффективности образования камуфлетной полости может быть достигнуто при разновременном инициировании патронов, размещенных, например, в центре поперечного сечения скважины и по его периферии.

Для оценки способа ведения работ по изготовлению буронабивной сваи с уширенной пятой были изготовлены две буронабивные сваи в грунте, представленном пластичными глинами.

Для испытаний использована цементопесчаная смесь состава, кг/м³ уплотненного бетона:

Первая свая была изготовлена предлагаемым способом с размещением нескольких патронов по оси скважины. Патроны заряжались составом, содержащим полиэтилен в виде трубок в количестве 11,6 мас.% и хлората натрия - 88,4 мас.%. Прочность бетона через 7 суток составила 17-19 МПа, через 28 суток - 32-34 МПа. Проектная прочность бетона была достигнута через 140 суток.

Для сравнения при изготовлении второй сваи были использованы патроны, заряженные составом по [2], включающим пасту из алюминиевого порошка, селитру и воду. Прочность бетона через 7 суток составила 14-15 МПа, через 28 суток - 28-30 МПа. Проектная прочность бетона была достигнута через 175 суток.

Полученные результаты хорошо согласуются с исследованиями состава продуктов сжигания не детонирующей смеси по изобретению. Установлено, что в промежуточных продуктах сжигания содержатся ионы Cl^-, Na⁺, а также СО, СО₂, обусловливающие ускорение схватывания бетонной смеси, сокращение сроков твердения и набора прочности.