СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННОЙ СВАИ С КОНТРОЛИРУЕМЫМ УШИРЕНИЕМ
METHOD OF MAKING A ROOT PILE WITH CONTROLLED BROADENING

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к технологии устройства буроинъекционных свай.
Способ включает бурение скважины, монтаж арматурного каркаса, закачку инъекционного раствора определенным контролируемым давлением при помощи растворонасоса, опрессовку скважины.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления буроинъекционной сваи с контролируемым уширением, главным отличием которого от других подобных изобретений является то, что арматурный каркас выполняют в виде трубы-инъектора с двумя или тремя зонами инъекционных отверстий и резиновой мембраной-стаканом, закрепленной герметично на ее конце, инъекционные отверстия выполняют диаметром 0,08-0,12d, где d - диаметр скважины, и располагают их в шахматном порядке равномерно во всех зонах, в первой зоне - на расстоянии 4-5d от конца, где закреплена резиновая мембрана-стакан, во второй и третьей по всей длине трубы-инъектора, закачка инъекционного раствора осуществляется при помощи резинового шланга на нижнем конце которого расположен пакер, а верхний конец соединен с насосной станцией [RU 2522358 С1, МПК6 E02D 5/46, опубл. 10.07.2014].
Недостатки данного способа следующие:
1. В процессе закачки раствора в трубу-инъектор резиновая мембрана-стакан увеличивается в размерах, свободно проникает в имеющийся зазор между инъектором и скважиной, растягивается по затрубному пространству и в конечный момент в точке сопряжения с трубой-инъектором разрывается, не успев в грунте образовать уширение заданных размеров;
2. Труба-инъектор не имеет заглушки на нижнем конце, а отверстия перфорации не закрыты манжетами, блокирующими обратное попадание раствора в трубу-инъектор, в результате чего в процессе перемещения пакера по стволу инъектора весь раствор, находящийся в уширении, свободно попадает во внутреннюю полость инъектора;
3. Отсутствует дополнительный контроль обнаружения дефекта мембраны-стакана, который может возникнуть при погружении инъектора в результате ее трения о стенки скважины в месте сопряжения с трубой-инъектором или при попадании острых предметов находящихся в грунте на глубине.
Требуемый технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении несущей способности сваи, технологичности ее изготовления и контролируемости рабочих параметров в результате доработки и решении всех выявленных недостатков прототипа.
Требуемый технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет использования резиновой мембраны-стакана, закрепленной герметично на нижнем конце трубы-инъектора. Инъектор представляет собой металлическую трубу с заглушкой в месте расположения мембраны-стакана и двумя или тремя зонами инъекционных отверстий диаметром 0,08-0,12d (где d - диаметр скважины). Первая зона отверстий расположена на концевом участке мембраны-стакана с шагом 0,5-0,6d в шахматном порядке, вторая - вне концевой зоны с равным шагом 3-6d, и третья располагается в зоне усиления материала фундамента реконструируемого здания. Все отверстия перфорации закрываются резиновыми манжетами шириной 0,25-0,35d, которые защищают внутреннюю полость инъектора от попадания частиц слабого грунта во время его погружения в скважину (особенно под углом) и блокируют обратное попадание в трубу-инъектор инъекционного раствора во время его закачки. Также на инъекторе устанавливаются два уплотнительных кольца диаметром, соответствующим диаметру скважины (d): верхнее и нижнее. Верхнее устанавливается на расстоянии 3-4d от верхнего конца трубы-инъектора и обеспечивает удобство тампонирования затрубного пространства верхней части скважины цементно-песчаным раствором для предотвращения прорыва инъекционного раствора на поверхность во время его закачки. Нижнее устанавливается также на расстоянии 3-4d от заглушки и защищает резиновую мембрану-стакан от трения о стенки скважины (в месте сопряжения с трубой-инъектором) и препятствует ее свободному прониканию в затрубное пространство (перекрывая зазор между инъектором и скважиной) в процессе нагнетания инъекционного раствора. После достижения цементно-песчаным раствором затрубного пространства требуемой прочности в трубу-инъектор устанавливают пакер на уровне первой зоны инъекционных отверстий. В процессе нагнетания раствора в трубу-инъектор резиновая мембрана-стакан растягивается, упирается в нижнее уплотнительное кольцо и образует в грунте эллипсообразное уширение, размеры которого можно изменять путем регулирования (увеличения или уменьшения) объема подачи инъекционного раствора в трубу-инъектор. Для своевременно обнаружения возможного дефекта мембраны под верхним уплотнительным кольцом в трубе-инъекторе также имеется специальное отверстие. В случае дефекта мембраны раствор при нагнетании начнет заполнять затрубное пространство и через специальное отверстие попадет во внутреннюю часть трубы-инъектора и незамедлительно выйдет из него на поверхность - тем самым засвидетельствовав дефект мембраны. После образования уширения раствор подается во вторую зону расположения инъекционных отверстий для опрессовки стенок скважины по всей длине затрубного пространства и формирования ствола буроинъекционной сваи, а затем в третью зону для усиления материала фундамента реконструируемого здания.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена скважина 2, расположенная в грунте 1, арматурный каркас в виде трубы-инъектора 3 с двумя (или тремя) зонами перфорации, все отверстия перфорации закрыты резиновыми манжетами 4, на конце трубы-инъектора имеется приваренная заглушка 5 и расположена резиновая мембрана-стакан 6, закрепленная при помощи хомута 7, над которым установлено нижнее уплотнительное кольцо 8, а также расположенный в трубе-инъекторе 3 резиновый шланг 9 с пакером 10 на конце и забетонированное затрубное пространство в верхней части скважины 11, также снабженное верхним уплотнительным кольцом 12. Для своевременно обнаружения возможного дефекта мембраны-стакана 6 в месте ее закрепления над нижним уплотнительным кольцом 1 в трубе-инъекторе 3 также имеется специальное отверстие 13.
На фиг. 2 - изображен узел А фиг. 1 перед закачкой в трубу-инъектор 3 инъекционного раствора;
На фиг. 3 - изображен узел А фиг. 1 в процессе контролируемой закачки инъекционного раствора в трубу-инъектор 3;
На фиг. 4 - изображена растянутая резиновая мембрана-стакан 6 после закачки инъекционного раствора в трубу-инъектор 3 с образовавшимся в грунте 1 эллипсообразным уширением;
На фиг. 5 - изображен процесс закачки инъекционного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины 2 по всей длине затрубного пространства с полным заполнением как трубы-инъектора 3, так и всего ствола скважины 2 через отверстия перфорации в ней;
На фиг. 6 - изображена изготовленная буроинъекционная свая с контролируемым уширением в теле усиливаемой конструкции фундамента реконструируемого здания.
Технологическая последовательность выполнения работ следующая. В грунте 1 бурится скважина 2 как прямо, так и под любым углом на заданную глубину, в которую монтируется арматурный каркас в виде трубы-инъектора 3 с двумя (или тремя) зонами инъекционных отверстий диаметром 0,08-0,12d (где d - диаметр скважины), равномерно расположенными на равном расстоянии друг от друга по всей длине трубы-инъектора 3 во второй и третьей зоне, и в шахматном порядке на расстоянии 3-4d в первой зоне от заглушки 5 нижнего конца трубы-инъектора 3, где закреплена резиновая мембрана-стакан 6. Для предотвращения обрушения или оплыва стенок скважины 2 бурение и все последующие работы, связанные с изготовлением буроинъекционной сваи с контролируемым уширением могут производиться под защитой обсадной трубы. Для предотвращения выхода инъекционного раствора во время закачки из скважины под действующим давлением на верхнем конце осуществляется тампонирование затрубного пространства 11 цементно-песчаным раствором.
В трубу-инъектор 3 подается резиновый шланг 9 на глубину, несколько превышающую расположение второй зоны инъекционных отверстий в стенке трубы-инъектора, на нижнем конце которого расположен пакер 10, а верхний конец соединен с растворонасосной станцией. Далее следует закачка инъекционного раствора в трубу-инъектор 3. При поступлении раствора пакер 10 увеличивается в размерах (распирается) плотно прилегает к стенкам трубы-инъектора 3, тем самым перекрывая межтрубное пространство, резиновая мембрана-стакан 6 растягивается и образует в грунте эллипсообразное уширение, размеры которого можно изменять путем регулирования (увеличения или уменьшения) объема подачи инъекционного раствора в трубу-инъектор 3. После закачки заданного объема раствора в мембрану-стакан для образования требуемых геометрических размеров уширения закачку раствора временно приостанавливают, перемещают резиновый шланг 9 с пакером 10 в верхнюю часть трубы-инъектора 3 (во вторую или третью зону расположения инъекционных отверстий) и возобновляют закачку раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства с полным заполнением как трубы-инъектора 3, так и всего ствола скважины 2 через инъекционные отверстия в ней.