Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для изготовления буронабивных свай при усилении существующих фундаментов.

При усилении существующих фундаментов от бурения скважин разуплотняется грунт под фундаментами и фундамент дает осадку. Буроинъекционные сваи выполняют опрессовкой грунта с избыточным давлением. При этом чем выше давление опрессовки, тем выше качество буроинъекционной сваи и меньше деформации существующих фундаментов от бурения под ними скважин.

Известен способ устройства буроинъекционных свай, который заключается в бурении в грунте скважины полыми герметичными шнеками, с последующей опрессовкой окружающего скважину грунта путем подачи под давлением бетонного раствора через полость шнеков бурового става и постепенным извлечением шнеков с одновременной опрессовкой грунта.

Недостатком этого метода является невозможность поднятия давления опрессовки в скважине выше, чем гидростатическое давление раствора. Это происходит из-за наличия щелей между стенкой скважины и подающейся наверх выбуренной породой по реборде шнека.

Этот недостаток устраняется тем, что искусственно создается грунтовая пробка, отделяющая нижнюю часть скважины, подлежащую опрессовке, от верхней ее части. При использовании такого метода удается поднять давление опрессовки не выше величины 0,3-0,4 МПа только на короткое время, а затем происходит пробой пробки и выход раствора, что сопровождается падением его давления /Патент РФ №95637, кл. E02D 5/46, публ. 2010 г./

Известен способ сооружения буронабивной сваи, включающий бурение скважины, опускание в нее арматурного каркаса, заполнение ее бетонной смесью и опрессовку грунта стенок скважины трамбованием. /Патент РФ №2525896, кл. E02D 5/42, публ. 10.61.2014/.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является способ сооружения буронабивной сваи, включающий бурение скважины, заполнение ее бетонной смесью и периодическую опрессовку грунта стенок скважины путем подачи бетонной смеси в скважину под давлением не менее 4 кг/см² /Патент РФ №2561093, кл. E02D 33/00, публ. 20.01.2015/.

Недостатком этого метода является также неэффективность опрессовки грунта, которая влечет за собой перерасход вяжущего и низкую несущую способность сваи.

Техническая задача заключается в повышении несущей способности сваи путем эффективного уплотнения стенок грунта скважины и снижения расхода бетонной смеси.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе сооружения буронабивной сваи, включающей бурение скважины, заполнение ее бетонной смесью и опрессовку грунта стенок скважины, согласно изобретению, после заполнения бетонной смесью скважины сверху устанавливают трубу-кондуктор, выполненную с эластичной оболочкой по окружности для герметизации затрубного пространства скважины, подают в оболочку сжатый воздух или воду под давлением до 0,5 МПа посредством автономного пакера до увеличения размера оболочки, превышающего затрубное пространство на 20-30%, и производят опрессовку грунта стенок скважины путем подачи бетонной смеси под избыточным давлением 0,2-0,3МПа в течение 5-10 мин через трубу-кондуктор, с последующим погружением в бетонную смесь арматурного каркаса.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что после заполнения бетонной смесью скважины сверху устанавливают трубу-кондуктор, выполненную с эластичной оболочкой по окружности для герметизации затрубного пространства скважины, подают в оболочку сжатый воздух или воду под давлением не более 0,5 МПа посредством автономного пакера до увеличения размера оболочки, превышающего затрубное пространство на 20-30%, и производят опрессовку грунта стенок скважины путем подачи бетонной смеси под избыточным давлением 0,2-0,3 МПа в течение 5-10 мин через трубу-кондуктор, с последующим погружением в бетонную смесь арматурного каркаса.

Изолирование затрубного пространства скважины при опрессовке бетонным раствором стенок скважины позволяет увеличить давление опрессовки, тем самым повысить степень уплотнения грунта при минимальном расходе бетонной смеси, ускорить процесс сооружения свай и снизить трудоемкость процесса. Выбранные параметры опрессовки обеспечивают оптимальное проникновение раствора в грунт стенок скважины и должны составлять не более давления гидравлического разрыва, а параметры давления подачи воздуха или воды обеспечивают надувание оболочки и максимальное изолирование зоны опрессовки.

Способ поясняется чертежом, на котором представлена схема сооружения буронабивной сваи.

Буронабивную сваю сооружают следующим образом.

В верхней части скважины 1 устанавливают трубу-кондуктор 2, в который помещается обтюратор 3, через который подается раствор 4 под давлением в скважину 1. Для того чтобы бетон по затрубному пространству не выходил на дневную поверхность в нижней части, на поверхности трубы-кондуктора 2 в затрубном пространстве установлен эластичный пакер 5, в который по дополнительной трубке 6 подают в эластичную оболочку под давлением сжатый воздух или воду для увеличения его объема с целью перекрытия затрубного пространства и отделения нижней опрессуемой части скважины 7 от верхней, сообщающейся с атмосферой 8 (фиг. 1).

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью бурового става, выполненного из полых шнеков, бурят скважину и затем заполняют ее мелкозернистым бетоном. После заполнения ее бетоном в скважину на заданную глубину помещают трубу-кондуктор 2, затем обтюратор 3, затем приводят в действие пакер 5 путем его накачивания сверху гидравлической жидкостью (водой) до давления, превышающего давление опрессовки на 10-20%. При этом эластичный разжимной пакер увеличивается в объеме и, упираясь в стенки скважины, разделяет скважину на две полости, нижняя из которых превращается при этом в герметичную. Затем удерживая давление гидравлической жидкости в разжимном пакере, производят накачивание бетона сверху через трубу-кондуктор в нижнюю герметичную часть скважины и выдерживают заданное давление опрессовки в течение заданного интервала времени обычно 5-10 минут. Длина интервала скважины, подлежащая опрессовке, определяется разностью длин трубы-кондуктора и глубины скважины. В случае выхода бетонного раствора на поверхность повышают давление в пакере до прекращения выхода раствора. После опрессовки нижней части скважины в интервале глубины от ее забоя до уровня установки пакера, давление в пакере сбрасывают до нуля, при этом оболочка уменьшается в объеме и трубу-кондуктор поднимают, описанную операцию опрессовки повторяют, и так до заданной в проекте глубины опрессовки. После заполнения бетонной смесью скважины и опрессовки ее стенок в бетон погружают арматурный каркас, на чем устройство буроинъекционной сваи завершается.

Предлагаемый способ позволяет добиться снижения расхода бетонной смеси за счет исключения утечки в процессе опресовки и сокращения времени процесса опрессовки и повышения производительности труда.