СПОСОБ СОЗДАНИЯ УШИРЕНИЯ НА КОНЦЕ СВАИ
METHOD FOR CREATING BROADENING AT THE END OF PILE

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению свайных фундаментов зданий и сооружений, устраиваемых на слабых глинистых и структурно неустойчивых основаниях.
Известен способ создания уширения на конце сваи [1], включающий:
- бурение скважины или забивку пустотелой колонны, закрытой снизу, острым концом в грунт;
- размещение на дне скважины или в центре конуса-наконечника колонны заряда взрывчатого вещества с проводами подрыва, выходящими на поверхность;
- заполнение внутренней полости скважины или колонны бетонным раствором:
- подрыв заряда и образование камуфлетной полости в окружающем грунте;
- заполнение камуфлетной полости бетонным раствором, проникающим из сваи или колонны;
- добетонирование скважины или колонны и уплотнение бетонной смеси.
Недостатками данного способа является то, что тело сваи создается не в заводских условиях, а на стройплощадке бетонированием на месте, что приводит к усложнению технологического процесса, снижению производительности и увеличению затрат времени на возведение свайного фундамента.
Необходимо, чтобы заряд образовывал не полость в грунте, которую затем необходимо заполнить бетоном, а монолит из окружающего грунта и тела сваи. Тогда отпадет необходимость бетонирования и все связанные с этим стадии технологического процесса и затраты времени.
Данное противоречие решается заменой механического воздействия на тепловое, когда окружающий сваю грунт под воздействием тепла упрочняется и образует необходимое уширение.
Известны способы термического воздействия на грунт, окружающий сваю, с помощью:
- топливно-воздушных смесей [2];
- горячего воздуха [2];
- СВЧ-излучения [3].
Общим недостатком этих способов является необходимость сохранения путей подвода теплоносителя или излучателя к месту образования уширения. То есть необходимо сохранение полой скважины или колонны, которую впоследствии необходимо будет заполнить. Необходимо термическое воздействие, не требующее путей подвода теплоносителя или источника излучения.
В качестве решения предлагается замена заряда взрывчатого вещества на термический заряд, при подрыве которого при температуре 2000-3500°С [4] нижний участок сваи (бетон, арматура) и окружающий ее грунт (глина-песок) переходят в расплав. При этом:
- вместо буронабивной сваи или полой колонны, заполняемых бетонным раствором на стройплощадке, можно использовать готовую сплошную забивную сваю, изготовляемую в заводских условиях;
- способ образования уширения резко упрощается (удаляются наиболее трудоемкие и длительные стадии).
Цель изобретения: повышение производительности и сокращение затрат времени на возведение свайного фундамента.
Поставленная цель достигается тем, что сплошную сваю заводского изготовления погружают в грунт, при этом используют сваю, в тело которой над расплавляемой ее частью заделывают термический экран, на конце сваи закрепляют термический заряд, защищаемый от разрушения при заделывании сваи в грунт стальным наконечником, между стальным наконечником и термическим экраном располагают стальную ампулу с легкоплавким веществом, понижающим среднюю температуру расплава, при приведении в действие пускового устройства по проводам, заделанным в тело сваи, электрический импульс передают на термический заряд, дистанционно поджигая его, тепловой импульс плавит стальной наконечник, ампулу с легкоплавким веществом, понижающим среднюю температуру расплава, нижнюю часть сваи до термического экрана и грунт вокруг нее, при этом термический экран препятствует движению расплава вверх, причем он движется вниз и вбок, образуя после застывания уширение.
Предлагаемый способ образования уширения состоит из следующих стадий:
- изготовление заводским способом сплошной забивной сваи с термическим зарядом на конце, термическим экраном над расплавляемой частью и проводами запала в теле, стальным наконечником и ампулой с легкоплавким веществом, понижающим среднюю температуру расплава;
- заглубление сваи в грунт;
- подрыв термического заряда.
Исключение стадий, связанных с бетонированием скважины или колонны, а также камуфлетной полости:
- заполнения внутренней полости скважины или колонны бетонным раствором:
- заполнения камуфлетной полости бетонным раствором, проникающим из сваи или колонны;
- добетонирования скважины или колонны и уплотнение бетонной смеси;
сокращает затраты времени и повышает производительность.
Предлагаемый способ позволяет регулировать форму зоны расплава. Для этого над расплавляемой частью сваи предварительно, в заводских условиях размещается температурный экран из тугоплавкого вещества, препятствующий распространению теплового излучения и расплава в определенном направлении.
Предлагаемый способ позволяет регулировать температуру и размеры зоны расплава. Для этого на конце сваи, предварительно, в заводских условиях, вместе с термическим зарядом располагаются ампулы с легкоплавким веществом, понижающим среднюю температуру расплава. Попадая в расплав, эти вещества понижают общую температуру плавления, увеличивая объем расплавленных веществ.
Предлагаемый способ позволяет утилизировать в строительстве боевые термические заряды с истекающим гарантийным сроком хранения.
Заявляемый способ с присущими ему существенными признаками может быть неоднократно и в различных вариантах, с использованием различных устройств и материалов, успешно реализован на практике с получением указанного выше результата.
Пример. Способ образования уширения поясняется Фиг. 1. В тело сваи (1) над расплавляемой ее частью заделывается термический экран (2), например стальная пластина с тонким слоем тугоплавкой керамики. На конце сваи закрепляется термический заряд (3), защищаемый от разрушения при заделывании сваи в грунт стальным наконечником (4). Между стальным наконечником и термическим экраном располагается стальная ампула с силикатом кальция (6). При приведении в действие пускового устройства (7) по проводам (5), заделанным в тело сваи, электрический импульс передается на термический заряд (3), дистанционно поджигая его. Тепловой импульс плавит стальной наконечник (3), ампулу с силикатом кальция (6), нижнюю часть сваи до термического экрана (2) и грунт вокруг нее. Термический экран препятствует движению расплава вверх. Он движется вниз и вбок, образуя после застывания уширение.
Источники информации
[1] Луга А.А. Свайные работы. - М.: Трансжелдориздат, 1947. - С. 47.
[2] Юрданов А.П. Термическое упрочнение грунтов в строительстве. - М.: Стройиздат, 1990. - С. 128.
[3] Патент РФ №2088727, МПК E02D 3/11.
[4] Электронный ресурс: http://www.chemfive.ru/news/boevoe_primenenietermitnykh_smesei/2013-11-08-193.