СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОБЩЕГО УШИРЕНИЯ ДЛЯ ГРУППЫ СВАЙ
METHOD OF CREATING THE GENERAL BROADENING FOR THE PILE GROUP

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению свайных фундаментов зданий и сооружений, устраиваемых методом подмыва на структурно-неустойчивых просадочных грунтах.
Известен способ создания уширения на конце группы свай, погружаемых в грунт подмывом [1], включающий:
- погружение на определенном расстоянии друг от друга нескольких свай в грунт подмывом с подачей под давлением воды по трубке, расположенной в теле сваи или прикрепленной к ней сбоку;
- смыкание полостей, образованных подмывом под концом каждой сваи, в общую полость;
- подача по водоподающим трубкам цементного раствора вплоть до заполнения общей полости смесью раствора и грунта;
- удаление всех водоподающих трубок;
- застывание смеси до образования общего уширения.
При этом общее уширение, резко повышающее несущую способность фундамента, образуется только при достаточно близком расположении свай.
Недостатком данного способа является небольшой объем образованной подмывом полости в грунте под нижним концом каждой сваи, в результате чего образование общего уширения требует большой плотности свай. Например, при использовании микросвай сечением 10×10 см и длиной 2-3.5 м их небходимо будет располагать с шагом 20-30 см.
Небольшие размеры полости под нижним концом каждой сваи определяются тем обстоятельством, что подаваемая для подмыва вода уходит из-под сваи практически вертикально по границе между боковой поверхностью заглубляемой сваи и прилегающим к ней грунтом. На стадии погружения сваи в грунт это разрушает сцепления боковой поверхности сваи с прилегающими слоями грунта и облегчает погружение.
Известен способ увеличения размера полости под общее уширение [2], при котором между сваями погружается водоподающая трубка без сваи. Такая трубка образует полость между сваями, которая увеличивает размер полости под общее уширение без увеличения количества свай. Недостатком этого способа является то, что, как и в случае с погружаемой сваей, движение воды не имеет горизонтальной составляющей.
Для преодоления этого недостатка необходимо, чтобы конец водоподающей трубы, погружаемой в грунт без сваи, по достижении определенной глубины принимал горизонтальное положение. При бурении наклонно-направленных скважин для этого используются забойные двигатели [3], расположенные на конце бурильной колонны, которые приводят в действие буровой инструмент с отклоняемым направлением воздействия [4].
В нашем случае применение таких приспособлений усложнит технологическую схему получения общего уширения, что несовместимо с методом подмыва, отличительной чертой которого является технологическая простота.
Конец погружаемой гибкой трубы должен отклоняться, но без использования кинематических механических схем [4].
Данное противоречие решается при помощи приема «замены вещества полем» [5], когда водоподающая труба, погружаемая в грунт без сваи, выполняется гибкой, а с одной ее стороны закрепляется биметаллическая пластина.
При погружении такой трубы в грунт методом подмыва вначале по ней подается холодная вода и труба идет вниз строго вертикально. При достижении определенной глубины по ней подается теплоноситель (например, смесь выхлопных газов и воды), биметаллическая пластина нагревается и труба начинает изгибаться в определенную сторону, пока не станет двигаться горизонтально и не достигнет необходимой точки. После чего в нее подается холодная вода, труба охлаждается, постепенно выправляется и одновременно выводиться из образовавшейся горизонтальной полости.
Вертикальная часть образовавшейся скважины при этом используется неоднократно. В нее несколько раз опускается гибкая труба с биметаллической пластиной. При этом азимут погружения биметаллической пластины постоянно меняется.
Например, если от одного вертикального ствола необходимо сделать четыре горизонтальных канала-ответвления (по числу окружающих скважину свай), то каждый раз азимут погружения сдвигается на 90 градусов. То есть каждое погружение ориентируется на прокладку горизонтального канала до определенной сваи.
Такие каналы резко увеличивают размеры общей полости под сваями, которая, будучи зацементирована на порядок, увеличит несущую способность фундамента без увеличения числа свай. К тому же получаемая подмывом общая полость имеет не сферическую, а звездчатую структуру, что препятствует обрушению ее свода до цементирования.
Цель изобретения: увеличение несущей способности свайного фундамента, образованного подмывом без увеличения числа свай.
Поставленная цель достигается тем, что на боковой стороне гибкой трубы. погружаемой подмывом в грунт между сваями, располагается биметаллическая пластина, изгибающая, при нагреве, погружаемую в грунт трубу в необходимом направлении.
В качестве решения предлагается следующий способ создания уширения на конце группы свай, погружаемых в грунт подмывом:
- погружение свай в грунт подмывом с подачей под давлением воды по водоподающим трубкам;
- вертикальное погружение подмывом в грунт между сваями гибкой трубы с биметаллической пластиной, ориентированной на одну из окружающих свай, с подачей через гибкую трубу холодной воды под давлением;
- подача в гибкую трубу с биметаллической пластиной горячего теплоносителя для изменения формы трубы и движения ее в горизонтальном направлении до заданной точки и образования размывом горизонтальной полости в грунте;
- повторение двух последних пунктов до образования горизонтальных полостей, направленных к каждой свае, из окружающих данную скважину с гибкой трубой;
- смыкание полостей, образованных подмывом под концом каждой сваи и в горизонтальном направлении от центральной скважины к каждой свае, в общую полость;
- подача по всем водоподающим трубкам цементного раствора вплоть до заполнения общей полости смесью раствора и грунта;
- удаление всех водоподающих трубок;
- застывание смеси до образования общего уширения.
Создание горизонтальных полостей между сваями резко увеличивает общее уширение и позволяет обойтись меньшим числом свай при его образовании времени и повышает производительность.
Предлагаемый способ позволяет регулировать форму общего уширения. С его помощью подмывом можно образовывать под свайным фундаментом общее уширение звездчатой формы, где число лучей в каждом графе будет зависеть от числа свай, окружающих гибкую трубу с биметаллической пластиной.
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 общего уширения поясняется чертежом на Фиг. 1.
Группа сваи (1) погружается в грунт (2) методом подмыва. При этом вода подается по стальным трубкам (3), закрепленным на боковой поверхности сваи. В центре группы в грунт методом подмыва погружается гибкая стальная труба (4), в нижней части которой приварена биметаллическая пластина (5) из стали и алюминия. При подаче через гибкую трубу горячей смеси воды и выхлопных газов конец трубы изгибается, обеспечивая образование горизонтальной полости (6), которая смыкается с полостью под сваей (7). Подобным образом создаются и другие горизонтальные полости (8), соединяющие полости под сваями в общее уширение, в которое закачивается через водоподающие трубки цементный раствор.
Источники информации
[1] Электронный ресурс: http://svaika.ru/pogruzhenie-svay-s-primeneniem-podmiva-vodoy-i-elektroosmosa
[2] Чудаков Я.С., Купчикова Н.В. Установка для одновременного погружения четырех микросвай и устройства концевых уширений. Астрахань: Издательство АИСИ. Сборник «Инновационные технологии в управлении, образовании и промышленности. АСТИНТЕХ», 2012 - С. 238.
[3] Электронный ресурс: http://vseoburenii.ru/process/naklonnoe-burenie-skvazhin.html
[4] Патент РФ №2151258, МПК Е21В 7/08.
[5] Авторское свидетельство SU 1539136, В63С 7/24, 1988.