СПОСОБ УСТРОЙСТВА БУРОИНЪЕКЦИОННОЙ АНКЕРНОЙ СВАИ С КОНТРОЛИРУЕМЫМ УШИРЕНИЕМ
METHOD OF ARRANGEMENT OF ROOT PILE WITH CONTROLLED WIDENING

Изобретение относится к области фундаментостроения, в частности к технологии устройства анкерных буроинъекционных свай для закрепления оползневых склонов и различных конструкций типа кессонов, подпорных стен, мачт, башен, стоек и т.п. от воздействия выдергивающих нагрузок.
Способ включает бурение скважины, монтаж анкера в виде трубы-инъектора с инъекционными отверстиями, инъекцию раствора при помощи растворонасоса под давлением.
Известна конструкция грунтового анкера (патент RU 89538 № U1, МПК E02D 5/08, опубл. 10.12.2009), включающая трубчатую тягу, состоящую из набора насосно-компрессорных труб, соединенных между собой муфтой, имеющей коническую резьбу, защитную оболочку из пластмассы, полый режущий инструмент, переходник, соединяющий трубчатую тягу с натяжным приспособлением, содержащим шпильку, на которой размещены набор из конической и сферической шайб и натяжная гайка. Высокая несущая способность грунтового анкера достигается за счет увеличения гомогенизации твердеющего раствора при заполнении им скважины и увеличения прочности сцепления трубчатой тяги с цементным камнем, а цементного камня с грунтом необсаженной стенки ствола скважины путем усиления эффекта перемешивания твердеющего раствора, повышения надежности схлопывания элементами-гомогенизаторами воздушных пузырьков в твердеющем растворе и в приграничных зонах, контактирующих с цементным камнем в грунте и в трубчатой тяге. Главными недостатками данного решения являются сложность конструкции, большая металлоемкость и многооперационная процедура закрепления цементного камня и уплотнения твердеющего раствора.
Также известна конструкция фибробетонной сваи (патент RU 2523269 № С1, МПК E02D 5/44, опубл. 20.07.2014), включающая цилиндрическую оболочку с самораскрываемым нижним концом и открывающимися по боковой поверхности оболочки шиберами, имеющими отверстия и шарнирное соединение, раскрытие которых ограничивают гибкие высокопрочные связи. В рабочее положение свая приводится при помощи инъектора с двумя тампонами, который помещают в цилиндрическую оболочку и подают фибробетонную смесь. Главным недостатком данной конструкции является процесс раскрытия шиберов и нижнего конца сваи, который практически невозможно контролировать в слабых глинистых грунтах, возможная со временем коррозия незабетонированных металлических элементов, а также сложность изготовления сваи.
По области применения из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является анкерная свая (патент RU 139125 № U1, МПК E02D 5/54, опубл. 10.04.2014), включающая ствол из стальной трубы, наконечник, анкерный пояс с равномерно вырезанными по всей длине лепестками, отогнутыми наружу в направлении, препятствующем выдергиванию сваи во время работы. Главным недостатком данного решения является передача выдергивающей нагрузки, которая осуществляется только по боковой поверхности анкерной сваи, без учета лобового сопротивления.
По конструктивным признакам из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления буроинъекционной сваи с контролируемым уширением (патент RU 2522358 № С1, МПК E02D 5/46, опубл. 10.07.2014), принятый за прототип. Главный недостаток прототипа заключается в отсутствии армирования контролируемого уширения на конце трубы-инъектора, что исключает его использование в качестве анкера, работающего на выдергивание, поскольку происходит отрыв трубы-инъектора от уширения.
Требуемый технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении несущей способности анкерной сваи, технологичности ее изготовления и уменьшении требуемой длины погружения.
Требуемый технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет армирования контролируемого уширения на конце сваи серповидно-выгнутыми стержнями. Концы стержней жестко закреплены при помощи сварки к трубе-инъектору и расположены по периметру внутри мембраны-стакана. В момент инъекции раствора резиновая мембрана-стакан расширяется и формирует в грунтовом массиве контролируемое уширение, армируемое гнутыми металлическими стержнями.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена скважина 1, расположенная в грунте, анкер в виде трубы-инъектора 2, на конце трубы-инъектора расположена резиновая мембрана-стакан 3, внутри мембраны-стакана 3 находятся серповидно-выгнутые стержни 5, жестко закрепленные при помощи сварки к трубе-инъектору 2, раствор поступает в мембрану-стакан при помощи пакера 4 через отверстия перфорации 6, мембрана-стакан 3 крепится к трубе-инъектору 2 при помощи автомобильного хомута 7.
На фиг. 2 изображен анкер во время инъекции раствора;
На фиг. 3 изображен анкер после инъекции раствора;
На фиг. 4 изображен узел А фиг. 1
Примерная технологическая последовательность выполнения работ следующая. В грунте бурится скважина как прямо, так и под любым углом на заданную глубину. В скважину монтируется анкер в виде трубы-инъектора с серповидно-выгнутыми стержнями в нижней части и закрепленной резиновой мембраной-стаканом.
Для предотвращения обрушения или оплыва стенок скважины бурение и все последующие работы, связанные с изготовлением буроинъекционной анкерной сваи с контролируемым уширением, могут производиться под защитой обсадной трубы. Для предотвращения выхода раствора во время инъекции из скважины, под действующим давлением, на верхнем конце устраивается бетонная пробка. В трубу-инъектор подается резиновый шланг, на нижнем конце которого расположен пакер, а верхний конец соединен с растворонасосом. Далее следует инъекция заданного объема раствора в мембрану-стакан для образования требуемых геометрических размеров уширения. После формирования уширения, армированного серповидно-выгнутыми стержнями, инъекцию временно приостанавливают, перемещают резиновый шланг с пакером в верхнюю часть трубы-инъектора и возобновляют инъекцию до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства.