ТЕРЯЕМЫЙ НАКОНЕЧНИК ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ
LOST CAP FOR ERECTION OF BORED PILE

Изобретение относится к области строительства, в частности к техническим средствам для возведения свайного фундамента, сооружаемого из буронабивных свай.
Известен способ сооружения буронабивной сваи, который состоит в том, что инвентарную обсадную трубу, закрытую с погружаемого конца теряемым конусообразным наконечником, внедряют в грунт путем придания ей вращательного движения и приложения осевой вертикальной силы. Продвигаясь в грунт, наконечник раздвигает его и, преодолевая естественную плотность, еще больше увеличивает ее, что выражается в увеличении нормальных напряжений, действующих на боковую стенку обсадной трубы. После достижения последней проектной отметки в нее вводят арматурный каркас, а затем бетонную массу. Заполнив полость обсадной трубы, ее извлекают, придавая вращательное движение, уменьшающее силы трения грунта о боковую поверхность обсадной трубы. При этом наконечник остается в грунте в основании бетонного тела сваи, жестко скрепленный с ним [А.с. СССР №1730356, кл. E02D 5/38, публ. 30.04.92].
Известный способ обладает недостатком, который состоит в том, что в процессе погружения обсадной трубы в грунт на теряемом наконечнике приходится преодолевать значительное сопротивление грунта. Оно связано, в первую очередь, с тем, что перед наконечником образуется уплотненное грунтовое ядро с плотностью, превышающей естественную плотность. Основная часть вдавливающего усилия со стороны погружающего механизма тратится на преодоление этого лобового сопротивления. Другая меньшая часть расходуется на преодоление сил трения о боковую поверхность обсадной трубы. Причина возникновения уплотненного ядра заключается в конусообразной форме теряемого наконечника, на образующей поверхности которого возникает сила, перпендикулярная этой поверхности, разлагающаяся на осевую и боковую составляющие. Первая сила создает перед наконечником ядро повышенной плотности, сжимая и без того естественно уплотненный грунт. Вторая сила отжимает грунт в сторону, уплотняя стенки будущей скважины.
Таким образом, задачей изобретение является облегчение процесса погружения в грунт обсадной трубы за счет уменьшения лобового сопротивления на теряемом наконечнике.
Поставленная задача решается за счет того, что теряемый наконечник, выполненный в виде конусообразного тела, состоит из двух частей, верхняя из которых представляет собой усеченный конус, а нижняя часть образована закрепленным консольно со стороны меньшего основания по его оси симметрии несущим стержнем с рыхлителями в виде радиально установленных пластин, расположенных по винтовой линии. Пластины установлены с углом атаки в направлении вращения наконечника, не превышающим угол трения грунта.
Техническая сущность изобретения состоит в том, что при вращательном движении обсадной трубы с теряемым наконечником осуществляется рыхление грунта, позволяющее, в конечном итоге, разрушить уплотненное ядро перед наконечником, а значит уменьшить лобовое сопротивление и облегчить внедрение обсадной трубы в грунт.
На фиг.1 дано схематическое изображение процесса погружения обсадной трубы с рыхлением грунта. На фиг.2 - общий вид конструкции теряемого наконечника, обеспечивающего рыхление грунта.
В технологическом процессе сооружения буронабивной сваи используется инвентарная обсадная труба 1, на погружаемом конце которой установлен теряемый наконечник 2. Последний представляет собой конусообразное тело, состоящее из двух частей. Верхняя часть представляет собой монолитный усеченный конус 3, снабженный средством связи с обсадной трубой (на чертеже не показано), а нижняя часть выполнена в виде фрезы, образованной несущим стержнем 4, закрепленным консольно со стороны меньшего основания верхней части 3. Стержень 4 установлен по оси симметрии образующего конуса наконечника 2 и снабжен рыхлителями, которые выполнены в виде режущих пластин 5, закрепленных радиально на стержне 4 и расположенных по винтовой линии. Каждая пластина установлена с углом атаки «α» в направлении вращения наконечника, который не превышает угла трения грунта.
Предлагаемый теряемый наконечник работает следующим образом.
Обсадную трубу 1 устанавливают по оси будущей буронабивной сваи и сообщают ей вращение по часовой стрелке с крутящим моментом «Т», дополненное осевой внешней силой «F». Наконечник 2, связанный с трубой 1, внедряется в грунт и, совершая вращательное движение своей нижней частью, выполненной в виде фрезы, разрушает грунт, рыхля его. По мере продвижения теряемый наконечник 2 полностью внедряется в грунт и в зоне уплотненного ядра «А» рыхлит последний режущими пластинами 5, которые не только режут, но и за счет их наклона на угол «α» выносят на периферию. Верхняя часть 3 наконечника разрыхленный грунт оттесняет в радиальном направлении и уплотняет его, создавая остаточные напряжения. Известно, что разрыхленный грунт легче поддается уплотнению. Расположение пластин 5 по винтовой линии создает дополнительные возможности, способствующие внедрению системы «обсадная труба - наконечник» в грунт. При достижении проектной отметки по глубине погружения будущей буронабивной сваи обсадную трубу 1, используя вращательное движение в обратную сторону, извлекают, но не ранее, чем она будет заполнена арматурным каркасом и бетонной массой.