СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF BORED PILE CONSTRUCTION AND DEVICE FOR METHOD IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к строительству, в частности к возведению буронабивных свай в любых грунтовых условиях, и может быть использована в промышленном и гражданском строительстве для сооружения новых и укрепления ранее возведенных фундаментов, а также при строительстве опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки.
Известны способ возведения буронабивной сваи в грунте и устройство для его осуществления, где обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки за счет одновременного вращения ее и вдавливания. Затем в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют ее бетоном, а затем до затвердения бетона трубу вывинчивают из грунта или оставляют в грунте (Патент РФ №2208088, кл. E02D 5/56, опубл. 10.07.2003).
Этот способ имеет ряд недостатков. Погружение в устойчивый грунт требует больших затрат мощности, а следовательно, тяжелого и громоздкого бурового оборудования. Теряемый башмак увеличивает стоимость возведения сваи. Заполнение обсадной трубы после установки в ней металлического каркаса не обеспечивает образование защитного слоя нормативной толщины вокруг арматуры, что снижает долговечность сваи.
Известен способ сооружения буронабивной сваи, взятый за прототип и включающий проходку скважины буровым снарядом, состоящим из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, заполнение скважины твердеющей смесью, извлечение бурильной колонны из скважины, спуск металлического каркаса (см. RU 2278212, кл. E02D 5/56, опубл. 20.06.2006).
Известно также устройство для возведения буронабивной сваи, принятое за прототип и включающее буровой снаряд, состоящий из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента (см. RU 2278212, кл. E02D 5/56, опубл. 20.06.2006).
К недостаткам данных способа и устройства следует отнести необходимость использования мощного тяжелого бурового оборудования для задавливания снаряда в грунт при возведении сваи, что ограничивает область его применения. Теряемый породоразрушающий инструмент повышает стоимость сваи. Необходимость дополнительной армировки сваи после извлечения бурового снаряда снижает производительность ее установки. При образовании скважины большего диаметра, чем расчетный диаметр сваи, металлический каркас не будет строго центрирован по ее оси по всей длине сваи, что повлияет на ее устойчивость и несущую способность.
Целью изобретения является повышение производительности сооружения буронабивной сваи, качества ее изготовления, увеличение долговечности и прочности сваи.
Поставленная цель достигается тем, что в способе сооружения буронабивной сваи, включающем проходку скважины буровым снарядом, состоящим из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, заполнение скважины твердеющей смесью, извлечение бурильной колонны из скважины, спуск металлического каркаса, согласно изобретению проходку скважины осуществляют с выдачей разрушенной породы на поверхность при помощи промывочной жидкости или сжатого воздуха, подаваемых на забой через бурильную колонну, выполненную полой, одновременно с проходкой скважины производят спуск с вращением металлического каркаса, выполненного из арматурных прутков с винтовой ребордой на его наружной поверхности и установленного вдоль бурильной колонны соосно с ней с возможностью вращения вместе с ней, при этом бурильную колонну извлекают из скважины вместе с породоразрушающим органом при непрерывном заполнении скважины твердеющей смесью через полую бурильную колонну.
В части устройства поставленная цель достигается тем, что оно включает буровой снаряд, состоящий из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, и согласно изобретению снабжено металлическим каркасом, выполненным из арматурных прутков с винтовой ребордой на его наружной поверхности, установленным вдоль бурильной колонны соосно с ней и с возможностью вращения вместе с ней посредством выдвижных шарнирных элементов, закрепленных на переходнике, соединяющем бурильную колонну, выполненную полой, с породоразрушающим инструментом, выполненным со складывающимися в осевом направлении рабочими элементами для извлечения бурового снаряда из скважины, при этом в корпусе переходника выполнены сквозные окна для сообщения полости бурильной колонны с полостью скважины.
Арматурные прутки могут быть соединены между собой с помощью фланцев с гнездами для их размещения.
Кроме того, устройство может быть снабжено опорной втулкой, установленной в металлическом каркасе с возможностью передачи осевого усилия от бурового снаряда посредством выдвижных шарнирных элементов.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство в рабочем положении; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - устройство в транспортном положении.
Устройство для сооружения буронабивной сваи включает буровой снаряд, состоящий из бурильной колонны 2 и породоразрушающего инструмента 3 и металлический каркас, выполненный из арматурных прутков 9 с винтовой ребордой 13 на его наружной поверхности. Металлический каркас установлен вдоль бурильной колонны 2 соосно с ней. Винтовая реборда 13 обеспечивает дополнительную жесткость металлическому каркасу и центрирует каркас в скважине, практически исключая отклонение его оси от оси сваи, т.к. зазор между стенками скважины 1 и ребордой 13 минимальный. Металлический каркас имеет возможность вращения вместе с бурильной колонной 2 посредством выдвижных шарнирных элементов 8, шарнирно закрепленных в продольных полостях 6 корпуса переходника 5. В рабочем положении выдвижные шарнирные элементы 8 проходят через арматурные прутки 9 металлического каркаса, передавая ему вращение. Переходник 5 соединяет бурильную колонну 2 с породоразрушающим инструментом 3. Породоразрушающий инструмент 3 выполнен со складывающимися в осевом направлении рабочими элементами 4 для обеспечения возможности извлечения бурового снаряда из скважины 1. Для сообщения полости бурильной колонны с полостью скважины бурильная колонна 2 выполнена полой, а в корпусе переходника 5 выполнены сквозные окна 7.
Арматурные прутки 9 могут быть соединены между собой с помощью фланцев 12, выполненных в виде центрирующих втулок с центральным отверстием 14, с гнездами 11 для их размещения «впотай».
Устройство может быть снабжено опорной втулкой 10, установленной в металлическом каркасе с возможностью передачи осевого усилия от бурового снаряда посредством выдвижных шарнирных элементов 8, поскольку в этом случае выдвижные шарнирные элементы 8 упираются в верхний торец опорной втулки 10.
Способ осуществляется следующим образом. На поверхности собирается буровой снаряд в металлическом каркасе будущей сваи. При этом полую бурильную колонну 2 с переходником 5 опускают до нижнего основания металлического каркаса. Устанавливают выдвижные элементы 5 в горизонтальное положение, после чего при дальнейшем опускании бурильной колонны 2 выдвижные элементы 5 упираются в верхний торец опорной втулки 10 и заходят за арматурные прутки 9. На нижний конец переходника 5 наворачивают породоразрушающий инструмент 3 со складывающимися в осевом направлении рабочими элементами 4. Верхний конец бурового снаряда подсоединяют к ведущей штанге бурового агрегата (на фиг. не показаны) и производят проходку скважины 1. Скважина 1 проходится предлагаемым устройством с выносом разрушенной горной породы на поверхность промывочной жидкостью или сжатым воздухом до проектной глубины сваи с одновременным погружением металлического каркаса с вращением, передаваемым ему выдвижными шарнирными элементами 8, проходящими через арматурные прутки 9.