СПОСОБ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
METHOD OF AUGER PILES INSTALLATION

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве буронабивных свай в грунтах с прослойкой неустойчивого слабого грунта.
Широко известны способы устройства набивных свай, в которых бурение скважины до заданной отметки осуществляют шнеком без крепления стенок скважины (сухой способ). Этот способ применен в маловлажных структурно устойчивых грунтах, так как вследствие структурной прочности грунта стенки скважины определенное время могут находиться в устойчивом состоянии. Это позволяет после бурения скважины установить в нее арматурный каркас и с помощью опущенной, а затем вертикальной перемещающейся трубы забетонировать скважину. Устройство набивных свай по этой технологии отличается дешевизной, а также возможностью осуществления армирования ствола на большой диаметр шнековой колонны, что увеличивает сопротивляемость сваи к нагрузкам, создающим изгибные моменты. Большим достоинством является то, что бурение вращательным способом создает весьма малые величины ускорений, передающихся массиву грунта и расположенным рядом зданиям. Вследствие этого сопредельные строения не получают каких-либо дополнительных осадок, сохранность их обеспечена.
Главным недостатком данного способа является невозможность его применения при устройстве буронабивных свай в неустойчивых обводненных грунтах, а также в грунтах, где чередуется прочный грунт с прослойками слабого обводненного грунта, из-за обрушения стенок скважины.
Также широко распространены буронабивные сваи, устраиваемые по технологии проходных полых шнеков, конструкция которых оснащена породоразрушающим инструментом с теряемым башмаком. При погружении шнек уплотняет скважину, поскольку выход внутреннего грунта не превышает 30-40% от объема скважины. Армирование и заполнение сваи литым бетоном осуществляют через трубу в шнековой колонне.
Технология с теряемым башмаком позволяет устраивать сваи в любых геологических и гидрогеологических условиях. Достоинством этой технологии является дешевизна и отсутствие «мокрого» процесса - глинистый раствор для закрепления стенок скважины не нужен. Технология обеспечивает сооружение сваи без ударов и вибраций, что особенно важно при изготовлении свай вблизи существующих зданий и сооружений.
Главным недостатком является то, что из-за ограниченного диаметра полости (трубы) в шнековой колонне арматура каркаса сосредоточена вблизи центра сваи, что уменьшает ее сопротивляемость к изгибным моментам и, следовательно, ее надежность и область применения.
Наиболее близким к предлагаемому является способ возведения буронабивной сваи в грунте (патент РФ на изобретение №2208088, опубл. 10.07.2003, МПК Ε02D 5/56), заключающийся в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки. Сечение винтовой навивки по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02-0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности. Погружение трубы осуществляют за счет одновременного вращения ее и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом. Затем в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют ее бетоном, а затем до момента затвердения бетона трубу вывинчивают из грунта или оставляют в грунте.
Вывинчивание трубы из грунта могут осуществлять за счет обратного ее вращения с осевым усилием, направленным в сторону, противоположную пяте сваи.
Недостатком способа по патенту №2208088 является дороговизна данной технологии, обусловленная необходимостью использования дополнительного оборудования.
Кроме того, способ по патенту №2208088 применим только в слабых грунтах, поскольку применение обсадной трубы по всей длине, когда встречается прослойка прочного грунта, затруднительно.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в расширении области применения при удешевлении производства сваи и обеспечении надежности ее работы в условиях боковых нагрузок.
Поставленная задача решается тем, что в способе возведения буронабивной сваи в грунте, преимущественно вблизи существующих фундаментов, включающем погружение полой обсадной трубы в грунт за счет одновременного ее вращения и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием, размещение в полости трубы металлического каркаса и заполнение скважины бетоном, согласно изобретению перед погружением обсадной трубы методом вращательного бурения бурят скважину на глубину, не превышающую уровень верхней кромки слабого грунта, затем извлекают шнек, на нижнем конце шнека устанавливают отрезок обсадной трубы, опускают его в скважину и погружают в грунт на глубину, перекрывающую прослойку слабого грунта, отсоединяют отрезок обсадной трубы от шнека и извлекают шнек из скважины.
Предлагаемая совокупность признаков позволит укрепить прослойку слабого грунта отрезком обсадной трубы, а стенки в области устойчивого грунта не укреплять до заполнения скважины бетоном. Это позволит обеспечить возможность использования предлагаемой технологии в грунтах с прослойками слабого обводненного грунта при удешевлении возводимой сваи в целом. По себестоимости изготовления она приближается к стоимости изготовления буронабивных свай в прочных грунтах. Размещение в предлагаемой технологии арматуры по периметру сваи большего диаметра повышает сопротивляемость сваи к боковым нагрузкам. Кроме того, погружение в грунт отрезка обсадной трубы уплотняет грунт в месте пяты сваи, что увеличивает ее сопротивляемость к осевым нагрузкам, а следовательно, надежность работы в целом.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором схематически представлен заявляемый способ устройства буронабивных свай в прочном грунте, но имеющем в области проектной глубины прослойку слабых обрушаемых включений.
Оборудование для реализации заявляемого способа включает в себя буровой шнек 1, отрезок обсадной трубы 2, заглушенной с торца разрыхлителем 3 в виде выступающих над поверхностью зубцов, и фланец - замок 4 для пристыковки и отсоединения отрезка обсадной трубы 2 к буровому шнеку 1.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Методом вращательного бурения с помощью бурового шнека 1 бурят скважину 5 в прочном грунте на глубину Н, не превышающую уровень верхней кромки слабого грунта. Затем извлекают шнек и к его нижнему концу с помощью фланца - замка 4 присоединяют отрезок обсадной трубы 2, снабженной в торце разрыхлителем 3. После этого шнек с отрезком обсадной трубы опускают в скважину и за счет одновременного ее вращения и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием погружают в грунт на глубину перекрывающего прослойку слабого грунта. После установки отрезка обсадной трубы за счет реверсного вращения отсоединяют отрезок обсадной трубы от шнека и вместе с замком шнек извлекают из скважины. После установки арматурного каркаса скважину бетонируют.