RU2212494C1 - Method testing soil by static load - Google Patents

Abstract

FIELD: engineering surveys in construction. SUBSTANCE: invention refers predominantly to proximity methods with utilization of flat or helical dies, displacement meter and pile. Method testing soil by static load consists in screwing of boring pile into soil in point distant from test point with the aid of drilling rig fitted with hinge mast carrying block and rotating head moving on carriage along mast, winch with rope passed over pulley. Drilling rig is moved till axis of rotating head is placed on test point, hole is drilled to specified depth and working tip corresponding to specified method of test is sunk on drill stem to bottom of hole. Headband protecting thread from damage is put on upper end of drill stem, hydraulic jack is placed on headband and then rotating head is advanced and used as rest while forming pressure in hydraulic jack. Free end of rope is attached to headband of boring pile and rope backlash is taken up by means of winch. Reference system and instruments-indicators are installed and soil is tested with execution of required number of load stages, then entire system except drilling rig and boring pile is dismantled and preparations for next test are conducted. EFFECT: possibility to conduct tests of soils by various methods with use of single complex of technical means over entire depth of soil bedding, minimized labor input. 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытанию грунтов статической нагрузкой перед началом строительства, преимущественно экспресс-методом, для выбора строительной площадки, предварительной оценки деформируемости и несущей способности грунтов в условиях их естественного залегания по глубине в основном плоским штампом площадью 600 см², винтовым штампом, лопастным прессиометром, прессиометром-сдвигомером, инвентарной сваей и др.The invention relates to the testing of soils by a static load before construction, mainly by the express method, for selecting a construction site, a preliminary assessment of the deformability and bearing capacity of soils in the conditions of their natural occurrence in depth mainly with a flat die with an area of 600 cm ² , a screw die, a blade pressiometer, pressiometer-shiftometer, inventory pile, etc.

Изобретение также может быть использовано при изысканиях для проведения ремонтно-восстановительных работ старых зданий и сооружений в условиях тесной застройки. The invention can also be used in surveys for repair and restoration work of old buildings and structures in the conditions of close development.

Известен способ испытания грунтов статической нагрузкой, реализуемый устройством (см. SU 525775 A, E 02 D 1/02, G 01 N 3/08, 09.12.1976). Способ заключается в том, что в качестве упорного приспособления используют систему винтовых анкеров, которые завинчивают под углом по периметру вокруг точки испытания штампом, на котором монтируют гидродомкрат, оголовок которого соединяют посредством тросовых оттяжек с анкерами. При необходимости анкера распирают между собой трубчатой рамой. A known method of testing soils with static loads, implemented by the device (see SU 525775 A, E 02 D 1/02, G 01 N 3/08, 12/09/1976). The method consists in using a system of screw anchors as a stopping device, which are screwed at an angle around the perimeter around the test point with a stamp on which a hydraulic jack is mounted, the head of which is connected by cable braces to the anchors. If necessary, the anchors are bursting among themselves with a tubular frame.

Известный способ решает задачу упрощения технологии передачи нагрузки на штамп (либо другой прибор) и уменьшение трудоемкости при испытании грунтов статической нагрузкой при мелком заложении, например в шурфах либо с поверхности. Недостатком известного решения является сложность либо невозможность установки штампа на последующие глубины залегания грунтов без извлечения части винтовых анкеров для установки буровой машины над точкой испытаний - для заглубления скважины. При повторных установках винтовых свай в нарушенный грунт их несущая способность существенно снижается. The known method solves the problem of simplifying the technology of transferring the load to a stamp (or other device) and reducing the complexity when testing soils with a static load when shallow, for example, in pits or from the surface. A disadvantage of the known solution is the difficulty or inability to install the stamp on the subsequent soil depths without removing part of the screw anchors for installing the drilling machine above the test point - for deepening the well. When re-installing screw piles in disturbed soil, their bearing capacity is significantly reduced.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и по количеству общих существенных признаков является способ испытания грунта статической нагрузкой при статическом зондировании, реализуемый устройством (см. SU 1622506 A1, E 02 D 1/00, 23.01.1991). Closest to the invention in technical essence and in the number of common essential features is a method of testing soil with a static load during static sensing, implemented by the device (see SU 1622506 A1, E 02 D 1/00, 01/23/1991).

Известный способ заключается в том, что для создания на забое скважины значительной статической нагрузки совместно с заанкериванием винтовыми сваями для создания дополнительного пригруза используют вес базовой машины, предварительно выставленной на триггеры и оснащенной дополнительными приспособлениями для заанкеривания и создания статической нагрузки посредством гидродомкрата, а испытание грунта проводят по известной методике. The known method consists in the fact that to create a significant static load at the bottom of the well, together with the anchoring with screw piles, to create an additional load, the weight of the base machine, previously exposed to the triggers and equipped with additional devices for anchoring and creating a static load using a hydraulic jack, is used, and the soil is tested by a known method.

Недостаток известного решения заключается в том, что заанкеривание базовой машины и создание статической нагрузки на грунт осуществляют через центр тяжести этой машины, что не позволяет проходить очень плотные пески статическим зондированием без разбуривания, а также использовать для испытания грунтов комплекс других методов: плоских и винтовых штампов, лопастных прессиометров, прессиометров-сдвигомеров, инвентарных свай и др. A disadvantage of the known solution is that the anchoring of the base machine and the creation of a static load on the soil is carried out through the center of gravity of this machine, which does not allow very dense sands to pass through static sounding without drilling, as well as the use of a complex of other methods for testing soils: flat and screw dies paddle pressiometers, pressiometers, shear meters, inventory piles, etc.

Задачей изобретения является создание возможности испытания грунта статической нагрузкой различными методами по всей необходимой глубине его залегания, преимущественно экспресс-методом, с одновременным уменьшением трудоемкости работ за счет обеспечения проведения всего комплекса работ минимальным количеством переустановок базовой машины без промежуточного извлечения анкерных свай или с одной установки. The objective of the invention is the creation of the possibility of testing the soil with a static load by various methods over the entire required depth, mainly by the express method, while reducing the complexity of the work by ensuring that the entire complex of work is carried out with a minimum number of reinstallations of the base machine without intermediate extraction of anchor piles or from one installation.

Указанная задача решается за счет того, что предложен способ испытания грунта статической нагрузкой, заключающийся в том, что буровой установкой, оснащенной шарнирной мачтой с блоком и подвижным на каретке вдоль мачты откидным вращателем, а также лебедкой с тросом, пропущенным через блок, закручивают в грунт отстоящую от точки испытания винтовую сваю, перемещают буровую установку до размещения оси вращателя на точке испытания, разбуривают скважину до заданной глубины и опускают на забой скважины на колонне труб соответствующий заданному методу испытаний рабочий наконечник, после чего на верхний конец колонны труб устанавливают оголовник для защиты от повреждений резьбы, устанавливают на оголовник гидродомкрат, а затем подводят вращатель, который используют в качестве упора при создании давления в гидродомкрате, затем свободный конец троса закрепляют к оголовку винтовой сваи и выбирают люфт троса с помощью лебедки, устанавливают реперную систему и измерительные приборы-индикаторы и испытывают грунт с проведением необходимого количества ступеней нагрузки, а затем систему за исключением буровой установки и винтовой сваи демонтируют и подготавливают испытания на следующей глубине. This problem is solved due to the fact that a method of testing the soil with static load is proposed, namely, that a drilling rig equipped with a hinged mast with a block and a folding rotator movable on the carriage along the mast, as well as a winch with a cable passed through the block, is twisted into the ground a screw pile spaced from the test point, the drilling rig is moved until the rotator axis is placed on the test point, the well is drilled to a predetermined depth and lowered to the bottom of the well on the pipe string corresponding to the specified the test method has a working tip, after which a ogolovnik is installed on the upper end of the pipe string to protect against thread damage, a hydraulic jack is installed on the ogolovnik, and then a rotator is brought in, which is used as a stop when creating pressure in the hydraulic jack, then the free end of the cable is fixed to the screw head piles and choose the backlash of the cable with the help of a winch, install the reference system and measuring instruments-indicators and test the ground with the necessary number of load steps, and then With the exception of the drilling rig and the screw pile, the system is dismantled and the tests are prepared at the next depth.

На чертеже схематично изображен комплект оборудования, необходимого для реализации предлагаемого способа. The drawing schematically shows a set of equipment necessary for the implementation of the proposed method.

Комплект оборудования включает буровую установку 1, выставленную на триггеры 2, оснащенную шарнирной мачтой 3 с блоком 4 и подвижным на каретке вдоль мачты откидным вращателем 5, а также лебедкой 6 с тросом 7. Трос 7 пропущен через блок 4 и закреплен свободным концом к оголовнику винтовой сваи 8. Вращатель 5 размещен соосно с буровой скважиной 9. На забое скважины 9 установлен плоский штамп 10 с колонной труб 11. Между верхним концом колонны труб 11 и вращателем 5 смонтирован гидродомкрат 12 (шарнир на чертеже условно не показан). The set of equipment includes a drilling rig 1, set on triggers 2, equipped with a hinged mast 3 with block 4 and a swinging rotator 5 movable on the carriage along the mast, as well as a winch 6 with cable 7. Cable 7 is passed through block 4 and secured with a free end to the screw head piles 8. The rotator 5 is placed coaxially with the borehole 9. A flat stamp 10 with a pipe string 11 is installed on the bottom of the well 9. A hydraulic jack 12 is mounted between the upper end of the pipe string 11 and the rotator 5 (the hinge is not shown conventionally in the drawing).

Способ осуществляют следующим образом: закручивают винтовую сваю 8 буровой установкой 1, после чего перемещают буровую установку 1 до размещения оси вращателя 5 на точке испытания. Буровую установку 1 выставляют на триггеры 2 и разбуривают скважину до заданной глубины испытаний с учетом метода испытаний (лопастной прессиометр и винтовой штамп необходимо заглублять в ненарушенный грунт забоя скважины 9). Затем на колонне труб 11 опускают рабочий орган, соответствующий заданному методу испытаний, например плоский штамп 10. Для его монтажа необходимо выровнять забой, подсыпать песок и притереть штамп с помощью вращения колонны труб. The method is as follows: twist the screw pile 8 drilling rig 1, and then move the drilling rig 1 until the axis of the rotator 5 is placed at the test point. Drilling rig 1 is put on triggers 2 and the well is drilled to a predetermined test depth, taking into account the test method (a blade pressiometer and a screw die must be buried in undisturbed bottom hole 9). Then, a working body corresponding to a given test method is lowered on the pipe string 11, for example, a flat stamp 10. For its installation, it is necessary to level the bottom, add sand and rub the stamp by rotating the pipe string.

При необходимости устье скважины обсаживают и центрируют колонну труб 11. Затем на верхний конец колонны труб устанавливают оголовник для защиты от повреждений резьбы и устанавливают на него гидродомкрат 12 с гидрокомпенсатором (на чертеже не показан), а затем подводят сверху вращатель 5, который используют в дальнейшем в качестве упора при создании давления в гидродомкрате. В завершение свободный конец троса 7 закрепляют к оголовку винтовой сваи 8 и выбирают люфт троса с помощью лебедки 6. If necessary, the wellhead is cased and centered on the pipe string 11. Then, a ogolovnik is installed on the upper end of the pipe string to protect against thread damage and a hydraulic jack 12 with a hydraulic compensator is installed on it (not shown in the drawing), and then rotator 5 is fed from above, which will be used later as an emphasis when creating pressure in the hydraulic jack. At the end, the free end of the cable 7 is fixed to the head of the screw pile 8 and the play of the cable is selected using the winch 6.

Затем устанавливают реперную систему и измерительные приборы-индикаторы (на чертеже не показаны), после чего система готова к испытанию грунтов по известной методике. По известной методике испытывают грунт с проведением необходимого количества ступеней нагрузки, а затем систему за исключением буровой установки и винтовой сваи демонтируют и подготавливают испытания на следующей глубине. Then establish a reference system and measuring instruments indicators (not shown in the drawing), after which the system is ready for soil testing by a known method. According to a well-known technique, soil is tested with the required number of load stages, and then, with the exception of the drilling rig and the screw pile, the system is dismantled and the tests are prepared at the next depth.

Способ обеспечивает с минимальным набором оборудования и с минимальными трудозатратами на перевозку, монтаж и демонтаж тяжелого анкерующего оборудования, с минимальным количеством перестановок буровой установки либо без перестановок и без перестановки анкерной сваи (которую поворотная мачта буровой позволяет изначально при необходимости закручивать под углом, см. чертеж) провести весь комплекс подготовительных и испытательных работ по всей глубине скважины различными методами либо с их чередованием. The method provides with a minimum set of equipment and with minimal labor for transportation, installation and dismantling of heavy anchoring equipment, with a minimum number of permutations of the drilling rig, or without permutations and without permutation of the anchor pile (which the rotary mast of the rig allows you to initially twist at an angle if necessary, see drawing ) to carry out the whole complex of preparatory and testing works throughout the depth of the well by various methods or with their alternation.

Claims (1)

Способ испытания грунта статической нагрузкой, заключающийся в том, что буровой установкой, оснащенной шарнирной мачтой с блоком и подвижным на каретке вдоль мачты откидным вращателем, а также лебедкой с тросом, пропущенным через блок, закручивают в грунт отстоящую от точки испытания винтовую сваю, перемещают буровую установку до размещения оси вращателя на точке испытания, разбуривают скважину до заданной глубины и опускают на забой скважины на колонне труб соответствующий заданному методу испытаний рабочий наконечник, после чего на верхний конец колонны труб устанавливают оголовник для защиты от повреждений резьбы, устанавливают на оголовник гидродомкрат, а затем подводят вращатель, который используют в качестве упора при создании давления в гидродомкрате, затем свободный конец троса закрепляют к оголовку винтовой сваи и выбирают люфт троса с помощью лебедки, устанавливают реперную систему и измерительные приборы-индикаторы и испытывают грунт с проведением необходимого количества ступеней нагрузки, а затем систему, за исключением буровой установки и винтовой сваи, демонтируют и подготавливают испытания на следующей глубине. The method of soil testing by static load, which consists in the fact that a drilling rig equipped with a hinged mast with a block and a swinging rotator movable on the carriage along the mast, as well as a winch with a cable passed through the block, twist a screw pile located at a distance from the test point and move the drilling rig installation before placing the axis of the rotator at the test point, drill the well to a predetermined depth and lower the working tip corresponding to the specified test method to the bottom of the well on the pipe string, and then into The upper end of the pipe string is installed with a headband to protect against thread damage, a hydraulic jack is mounted on the headband, and then a rotator is brought in, which is used as a stop when creating pressure in the hydraulic jack, then the free end of the cable is fixed to the screw pile head and the cable backlash is selected using a winch, establish a reference system and measuring indicators, and test the soil with the necessary number of load steps, and then the system, with the exception of the drilling rig and screw and dismantle and prepare for the next test depth.