СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ
METHOD TO PRODUCE ROOT PILES

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам возведения свайных оснований и фундаментов в нескальных, в том числе в обводненных и водонасыщенных, грунтах и может быть использовано для изготовления буроинъекционных свай пневмоударным способом как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных и требующих восстановления или реконструкции.
Известен пневмоударный способ изготовления буроинъекционных анкеров и устройство для его осуществления (Рекомендации по проектированию и устройству анкеров в нескальных грунтах. Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР, Главспецпромстрой, ГПИ Фундаментпроект, ЦБНТИ, Москва, 1977 г., с.с.23-25), включающее пневмопробойник, помещенный в кожухе, соединенном через переходник со звеньями обсадных труб с теряемым конусным наконечником. Известное устройство не обеспечивает снижения бокового трения, так как трубы и конусный наконечник имеют один диаметр, что существенно увеличивает время забивки и извлечения устройства.
Также известно устройство свай в пробитых пневмопробойником скважинах (Устройство набивных свай. МДС 12-52. 2009. ЦНИИОМТП. М. 2009), при использовании которого пневмопробойник, фиксируемый на тросе ручной лебедки, пробивает скважину с последующей ее засыпкой и трамбованием. Негативной стороной рассмотренного устройства является невозможность проходки скважин с неустойчивыми стенками и в обводненных грунтах, так как вывалы грунта из стенок и грунтовые воды поступают в незащищенный пневмопробойник и последний прекращает работу, оставляя скважину и устройство в аварийном состоянии.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ возведения инъекционной сваи (RU 2263745 C1, МПК E02D 5/34, 5/46 опубл. 10.11.2005), согласно которому обсадную трубу с теряемым конусным наконечником и установленной внутри инъекторной трубой погружают в грунт и в образовавшуюся скважину через инъекторную трубу подают твердеющую смесь - сначала в зону скважины между наконечником и нижним упором, установленным в обсадной трубе, через который пропущена инъекторная труба, затем обсадные трубы вместе с инъекторной трубой приподнимают, фиксируют и подают в скважину новую порцию бетонной смеси между упором и устроенной раннее частью тела сваи, при этом инъекторная труба имеет в нижней части перфорированный участок, который после формирования сваи, извлечениия обсадной трубы и неперфорированной части инъекторной трубы обрезают и оставляют в теле сваи.
Недостатком известного способа является то, что конструкция применяемого оборудования не обеспечивает достаточного уплотнения стенок скважины и снижения бокового трения при погружении и извлечении обсадной трубы, что существенно увеличивает энергозатраты на весь процесс образования скважины. Кроме того, кольцо, устанавливаемое на уровне торца обсадной трубы, не обеспечивает герметичности при подаче под давлением твердеющей смеси.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении несущей способности буроинъекционной сваи за счет изготовления сваи пневмоударным способом, увеличении производительности работ за счет снижения бокового трения и отсутствия затрат времени на монтаж-демонтаж тампонов и пакеров при бетонировании тела сваи и опрессовке бетонной смеси сжатым воздухом.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления буроинъекционных свай, включающем погружение бурильно-обсадных труб с теряемым конусным наконечником на заданную глубину, подачу мелкозернистой бетонной смеси и извлечение бурильно-обсадных труб, согласно изобретению, погружение бурильно-обсадных труб осуществляют пневмоударным способом с помощью серийно выпускаемого малогабаритного бурового станка, в узле подачи которого на место демонтированного вращателя устанавливают пневмопробойник в кожухе. Кожух соединяют с бурильно-обсадными трубами, в нижней части которых через переходник монтируют расширитель цилиндрической формы, диаметр которого больше диаметра бурильно-обсадных труб, а расчетная площадь боковой поверхности обеспечивает уплотнение грунта при забивке, снижая, таким образом, боковое трение по всему стволу скважины, что облегчает погружение и подъем колонны бурильно-обсадных труб. В расширителе свободно установлен конусный наконечник. При достижении проектной глубины между кожухом и бурильно-обсадными трубами устанавливают устройство с двумя трубопроводами: один - для подачи бетонной смеси, другой - для подачи сжатого воздуха, после чего, в скважину через расширитель подают расчетную порцию бетонной смеси, извлекают путем реверсирования пневмопробойника бурильно-обсадные трубы на высоту расширителя, трубы фиксируют и бетонную смесь опрессовывают сжатым воздухом, который подают под давлением от 0.3 до 3.0 Мпа, в зависимости от фильтрационных характеристик грунтов; при этом уплотненный при забивке грунт дополнительно консолидируется, что значительно увеличивает несущую способность сваи. Затем подают новую расчетную порцию бетонной смеси и операции повторяют до извлечения бурильно обсадных труб из грунта. Сжатый воздух, как и бетонную смесь, в скважину подают через расширитель, обеспечивающий герметичность при опрессовке бетонной смеси.
После извлечения бурильно-обсадных труб в забетонированную скважину устанавливают металлокаркас.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано погружение бурильно-обсадных труб в грунт (продольный разрез); на фиг.2 - этап бетонирования сваи; на фиг.3 - этап опрессовки бетонной смеси сжатым воздухом.
Способ изготовления буроинъекционной сваи осуществляется следующим образом.
На серийно выпускаемом буровом станке 1 вместо демонтированного вращателя устанавливают пневмопробойник 2 в кожухе 3. Кожух 3 соединяют с бурильно-обсадными трубами 4, в нижней части которых через переходник 5 монтируют расширитель 6 цилиндрической формы, диаметр которого больше диаметра бурильно-обсадных труб, а расчетная площадь боковой поверхности обеспечивает уплотнение грунта при забивке, снижая, таким образом, боковое трение по всему стволу скважины, что облегчает погружение и подъем колонны бурильно-обсадных труб. В расширителе 6 свободно установлен конусный наконечник 7. Находящийся в верхнем положении пневмопробойник 2 через кожух 3, бурильно-обсадные трубы 4 и расширитель 6 наносит удары по конусному наконечнику 7, уплотняя при погружении грунты боковой и лобовой поверхности скважины 9. При достижении проектной глубины между кожухом и бурильно-обсадными трубами устанавливают устройство 8 с двумя трубопроводами: один - для подачи бетонной смеси, другой - для подачи сжатого воздуха, после чего в скважину 9 через расширитель 6 подают расчетную порцию бетонной смеси (фиг.2), извлекают путем реверсирования пневмопробойника 2 бурильно-обсадные трубы 4 на высоту расширителя 6, трубы фиксируют и бетонную смесь опрессовывают сжатым воздухом (фиг.3), который подают под давлением от 0.3 до 3.0 Мпа, в зависимости от фильтрационных характеристик грунтов; при этом уплотненный при забивке грунт дополнительно консолидируется, что значительно увеличивает несущую способность сваи. Затем подают новую расчетную порцию бетонной смеси и операции повторяют до извлечения бурильно-обсадных труб из грунта. Сжатый воздух, как и бетонную смесь в скважину подают через расширитель 6, обеспечивающий герметичность при опрессовке бетонной смеси.
После извлечения бурильно-обсадных труб в забетонированную скважину устанавливают металлокаркас.
Предлагаемое техническое решение позволяет изготавливать буроинъекционные сваи, несущая способность которых в 1.5-2 раза превосходит несущую способность свай, изготовленных вращательным способом. Кроме того, оно может быть использовано для изготовления свай в стесненных условиях, при наличии обводненных и водонасыщенных грунтов без применения временной дополнительной обсадки скважин.