УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ
DEVICE FOR BORED PILE CONSTRUCTION

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения буронабивных свай в любых грунтовых условиях, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для сооружения новых и укрепления ранее возведенных фундаментов, а также при строительстве опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки.
Известен способ возведения буронабивной сваи в грунте, заключающийся в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки за счет одновременного вращения и вдавливания ее. Затем в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют ее бетоном, а затем до затвердения бетона трубу вывинчивают из грунта или оставляют в грунте (Патент РФ №2208088, Кл E02D 5/56, 7/22, опублик. 2003 г.).
Этот способ имеет ряд недостатков. Погружение в устойчивый грунт требует больших затрат мощности, а следовательно, тяжелого и громоздкого бурового оборудования. Теряемый башмак увеличивает стоимость возведения сваи. Заполнение обсадной трубы после установки в ней металлического каркаса не обеспечивает образование защитного слоя нормативной толщины вокруг арматуры, что снижает долговечность сваи.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для изготовления тонких винтообразных свай, состоящее из полой шнековой колонны, с размещенным внутри колонны металлическим каркасом, и лопастного шнекового долота, позволяющее производить образование скважины путем погружения в грунт винтового формующего трубчатого элемента с установленной в его полости арматурой и теряемым башмаком с последующим вывинчиванием формующего элемента и одновременным нагнетанием в образующуюся скважину твердеющего материала. Арматуру устанавливают по периметру внутренней стенки трубчатого элемента, а скважину образуют диаметром, большим расчетного диаметра сваи. Нагнетание твердеющей смеси производят по мере извлечения трубчатого элемента из скважины (А.с. №761664, Кл. E02D 5/56, опублик. 1992 г.).
К недостаткам данного устройства следует отнести необходимость использования мощного тяжелого бурового оборудования для задавливания формующего элемента в грунт при возведении не тонкой, а нормального сечения сваи, что ограничивает область его применения, теряемый башмак удорожает стоимость сваи. При образовании скважины, большего диаметра, чем расчетный диаметр сваи, металлический каркас не будет строго центрирован по ее оси по всей длине сваи, что повлияет на ее устойчивость и несущую способность.
Ожидаемый технический эффект от использования данного изобретения - расширение области применения устройства при сооружении сваи, повышение несущей способности и качества установленной сваи.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для возведения буронабивной сваи, состоящем из полой шнековой колонны, с размещенным внутри колонны металлическим каркасом, и лопастного шнекового долота, на периферийной части металлического каркаса в горизонтальной плоскости попарно напротив друг друга жестко смонтированы пластинчатые пружинные элементы, разнесенные по высоте, при этом каждая последующая пара пластинчатых пружинных элементов расположена перпендикулярно относительно предыдущей пары, а шнековое лопастное долото снабжено одной отклоняющейся от оси сваи лопастью, шарнирно соединенной с корпусом долота и обеспечивающей свободное прохождение металлического каркаса на забой скважины, а также тем, что длина дуги пластинчатого пружинного элемента больше возможного диаметра полости скважины в любом ее сечении.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлено устройство во время бурения скважины под сваю; на фиг.2 - устройство в процессе извлечения полой шнековой колонны с породоразрушающим инструментом из скважины с оставлением металлического каркаса на забое; на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.2.
Устройство состоит из полой шнековой колонны 1 (см. фиг.1), шнекового лопастного долота 2 с одной секцией реборды 4, соединенные между собой при помощи резьбы 3. К корпусу шнекового лопастного долота при помощи шарнира 8 присоединена отклоняющаяся от оси сваи лопасть 5 с породоразрушающими элементами 7, пилотным резцом 9 и клапаном 10. Лопасть 6 жестко соединена с корпусом шнекового долота и выполнена большего размера по высоте по сравнению с отклоняющейся от оси сваи лопастью 5, что обеспечивает свободное открывание отклоняющейся от оси сваи лопасти 5 при прохождении металлического каркаса 11 на забой скважины. На периферийной части металлического каркаса 11 в горизонтальных плоскостях попарно напротив друг друга жестко смонтированы пластинчатые пружинные элементы 12, разнесенные по высоте, при этом каждая последующая пара пластинчатых пружинных элементов расположена перпендикулярно предыдущей паре. Такое расположение пластинчатых пружинных элементов 12 обеспечивает надежное центрирование металлического каркаса 11 по оси сваи в процессе извлечения полой шнековой колонны 1 со шнековым лопастным долотом 2 из скважины даже в тех случаях, когда ее полость имеет различный диаметр в разных сечениях. Вышесказанное достигается тем, что при выходе металлического каркаса 11 из полости шнекового лопастного долота 2 пластинчатые пружинные элементы 12 распрямляются и входят в контакт со стенками 13 пробуренной скважины (см. фиг.3), т.к. длина дуги пластинчатого пружинного элемента 12 принимается большей, чем возможный диаметр скважины в любом ее сечении.
Устройство работает следующим образом. На поверхности собирают полую шнековую колонну 1 со шнековым лопасным долотом 2. Затем внутри полой шнековой колонны 1 монтируют металлический каркас 11 с пластинчатыми пружинными элементами 12 (фиг.1) и присоединяют устройство к вращателю бурового агрегата (не показано). Пробурив скважину до проектной глубины сваи, устройство приподнимают над забоем скважины 14 на величину, обеспечивающую полное раскрытие отклоняющейся лопасти 5 (фиг.2). Металлический каркас 11 проталкивают до упора в забой скважины 14. При выходе металлического каркаса 11 из полости шнекового лопастного долота 2 пластинчатые пружинные элементы 12 распрямляются и входят в контакт со стенками 13 скважины и центрируют его по оси сваи. После этого начинают подачу бетонной смеси в образовавшуюся полость скважины, которая заполняет весь объем полости, равномерно распределяясь вокруг металлического каркаса 11. Далее, не прекращая подачу бетонной смеси в скважину, полую шнековую колонну 1 полностью выводят на дневную поверхность, производят дополнение грунтовой полости бетоном до установленного уровня. После затвердения бетонной смеси буронабивная свая готова к эксплуатации.
Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества перед известными:
1. Надежное центрирование металлического каркаса строго по оси сваи исключает возможное отклонение его от оси скважины даже в случаях, когда ее полость имеет различный диаметр в разных сечениях, что обеспечивает высокое качество возведения сваи.
2. Пластинчатые пружинные элементы, выдвинутые за пределы основного металлического каркаса, увеличивают степень сцепления бетонной смеси с металлическим каркасом, увеличивая несущую способность сваи.
3. Обеспечивается многократное использование породоразрушающего инструмента.
4. 0беспечивается равномерное затопление бетонной смесью скважинной полости вокруг металлического каркаса, сохраняя неизменными расчетные прочностные характеристики сваи.
5. Отпадает необходимость использования громоздкого и энергоемкого бурового оборудования и расширяется область применения буронабивных свай.