БУРОИНЪЕКЦИОННАЯ РЕВЕРСИВНАЯ КОМПЕНСАЦИОННАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при возведении фундаментов и для усиления существующих фундаментов зданий и сооружений в промышленном и гражданском строительстве.
Известна буроинъекционная свая (1), выполненная (обычно вблизи усиливаемого фундамента) путем бурения скважины полым герметичным шнеком, оснащенным сдвижным золотником для закачивания мелкозернистого бетона в нижней части полого герметичного шнека. После достижения заданной глубины, производят опрессовку скважины путем открывания сдвижного золотника и закачивания в пробуренную скважину мелкозернистого бетона под давлением сверху через полость шнека и отверстие сдвижного золотника в его нижней части. Давление опрессовки в скважине в этом случае не удается поднять выше гидростатического давления (из-за пробивки мелкозернистого бетона через зазор между шнеком и стенкой скважины), которое обычно не превышает 0,15-0.2 МПа. При бурении скважины происходит разуплотнение грунта за счет выбуривания фунта из скважины и заполнения образовавшейся полости окружающим фунтом. За счет разуплотнения грунта напряжения в грунте снижаются в результате чего происходит, так называемая, технологическая осадка усиливаемого фундамента. Прочность сцепления сваи с фунтом и ее несущая способность также зависит от величины давления, которым инъецируется мелкозернистый бетон в скважину. Чем выше создается давление на стенки скважины, тем шире раздвигается скважина и больше уплотняется грунт вокруг нее. Чем больше плотность грунта вокруг скважины и чем больше ее диаметр, тем выше несущая способность и прочность буроинъекционной сваи, тем выше напряжения в грунте и тем меньше технологическая осадка. Технологическая осадка будет отсутствовать полностью, если опрессовку проводить давлением, необходимым для компенсации падения напряжений от выбуривания фунта. Для компенсации необходимо приложить давление порядка 0,5 МПа. Опрессовку сваи обычно производят избыточным давлением не превышающем 0,15-0,2 МПа, чего недостаточно для существенного расширения скважины и уплотнения фунта. В результате происходит технологическая осадка усиливаемых фундаментов и материал сваи недоиспользуется из-за низкого значения несущей способности сваи по фунту основания. Опрессовку скважины производят на всю длину сваи при извлечении полого герметичного шнека. При этом при приближении шнека к дневной поверхности грунта давление опрессовки неизбежно дополнительно снижается в результате естественной разгерметизации скважины из-за ее развальцевания вращающимися с неизбежным биением бурового шнека в устье скважины. Следовательно, увеличивается свободный зазор между ребордой шнека и стенкой скважины. После заполнения скважины мелкозернистым бетоном в нее устанавливают арматурный каркас.
К недостаткам данной буроинъекционной сваи можно отнести неизбежную технологическую осадку усиливаемых фундаментов из-за отсутствия компенсации падения напряжений в фунте и низкую несущую способность сваи по фунту основания.
Технической задачей полезной модели является устранение технологической осадки и повышение несущей способности и качества буроинъекционной сваи.
Поставленная задача решаются тем, что в буроиъекционной реверсивной компенсационной свае, выполненной в пробуренной полым герметичным шнеком скважине, заполненной под давлением мелкозернистым бетоном через полость полого герметичного шнека и отверстие сдвижного золотника, расположенного в его нижней части, и снабженной арматурным каркасом, согласно полезной модели, скважина заполнена мелкозернистым бетоном под давлением не менее 0,5 МПа в несколько этапов, определяемых количеством утечек мелкозернистого бетона в зазор между ребордой полого герметичного шнека и стенкой скважины, при этом, на месте каждой из утечек мелкозернистого бетона, снаружи в зазоре между ребордой полого герметичного шнека и стенкой скважины выполнены фунто-песчано-цементные сальники из сухой смеси песка и цемента в соотношении 1:1, при этом объем каждого из грунто-песчано-цементного сальника составляет не менее 5-10% от объема скважины.
Техническое решение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема буроинъекционной реверсивной компенсационной сваи.
Буроинъекционная реверсивная компенсационная свая выполнена следующим образом. Вначале производят бурение скважины 1 до заданной глубины полым герметичным шнеком 2, оснащенным сдвижным золотником 3 для закачивания мелкозернистого бетона и расположенного в нижней части полого герметичного шнека 2. Для устройства буроинъекционной реверсивной компенсационной сваи через полый герметичный шнек 2 и сдвижной золотник 3 в скважину 1 закачивают мелкозернистый бетон 4. Вращение полого герметичного шнека 2 производят по часовой стрелке. Мелкозернистый бетон 4 в пробуренную скважину 1 закачивают под давлением не менее 0,5 МПа. После неизбежной пробивки (утечки) мелкозернистого бетона 4 в зазор между ребордой полого герметичного шнека 2 и стенкой скважины 1, что сопровождается падением давления до 0,05-0,1 МПа, не извлекая полого герметичного шнека 2, в устье скважины 1 насыпают сухую смесь песка и цемента в соотношении 1:1 объемом не менее 5-10% от объема скважины и производят обратное - реверсивное вращение полого герметичного шнека 2 до полного поглощения сухой смеси из песка и цемента скважиной 1, формируя таким образом грунто-песчано-цементный сальник 5. Реверсивное вращение приводит к принудительному перемещению вниз сухой смеси из песка и цемента, в результате чего происходит закупорка скважины и формирование грунто-песчано-цементного сальника 5. Затем производят подъем полого герметичного шнека 2 на 0,5 метра и возобновляют закачку мелкозернистого бетона 4 в скважину 1 с поднятием давления до 0,5 МПа. При повторении пробивки (утечки) мелкозернистого бетона 4, отсыпку сухой смеси из песка и цемента, и реверсивное вращение повторяют до достижения эффекта закупорки скважины 1 и возможности поднятия давления опрессовки не менее 0,5МПа. Поглощение сухой смеси происходит за счет действия на ее частицы сил, направленных вниз по реборде при обратном вращении полого герметичного шнека 2. За счет наличия на реборде полого герметичного шнека 2 грунта и сухой смеси из песка и цемента происходит образование грунтово-цементно-песчаной пробки (сальника) 5 в том месте на шнековой колонне, где происходит наибольшее уплотнение, обеспечивающее возможность поднятия давления опрессовки до 0,5 МПа. При поднятии полого герметичного шнека 2 на 0,5 метра за счет вязкости грунта не происходит разрушение грунтово-цементно-песчаной пробки (сальника) 5, а происходит уплотнения ее материала, повышающее эффективность герметизации грунтово-цементно-песчаного сальника 5. В случае повторения пробивки мелкозернистого бетона отсыпку сухой смеси из песка и цемента и реверсивное вращение повторяют до достижения эффекта закупорки скважины 1 и возможности поднятия давления не менее 0,5 МПа. Таким образом, на теле буроинъекционной реверсивной компенсационной свае последовательно снизу вверх, по мере подъема полого герметичного шнека 2, образовались грунтово-цементно-песчаной пробки (сальники) 5. После заполнения скважины 1 мелкозернистым бетоном 4 и окончания опрессовки скважины 1 в нее устанавливают арматурный каркас (на рис. не показан) и буроинъекционная реверсивная компенсационная свая готова. За счет создания повышенного давления опрессовки не менее 0,5 МПа и тем самым эффективного уплотнения стенок скважины 1 исключается технологическая осадка усиливаемого фундамента 6 и происходит увеличение диаметра буроинъекционной реверсивной компенсационной сваи и повышение ее несущей способности за счет увеличения уплотненной зоны грунта вокруг нее.
Источники информации:
1. Каталог изделий ООО "Современная буровая техника", СП 24.13339.2011, (п. 6.4 д.)