RU2303102C1 - Method for cast-in-place pile erection - Google Patents

Abstract

FIELD: construction, particularly to erect cast-in-place piles during building erection in immediate proximity to existent buildings and building structures, particularly to form all-purpose foundations, including ones to be built in soft soil.

SUBSTANCE: cast-in-place pile erection method involves drilling hole in ground with the use of drilling tool; concreting the hole and creating ground-and-cement case by simultaneous drilling and cementing operations in direction transversal to drilling axis. Cementing is carried out with the use of distribution member provided with nozzles having (2-5)·10^-3 m diameters. Hole cementing rate is determined from a given relation. Hole concretion is executed as drilling tool is moved in reverse direction. Distribution member nozzles have diameters of (10-20) 10^-3 m and provide concreting rate determined from a given relation. The drilling tool is provided with auger.

EFFECT: possibility of foundation building in soft ground, decreased foundation erection time along with strength and load-bearing property retention.

2 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения буронабивных свай при строительстве в непосредственной близости от стоящих зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения, в частности в слабых грунтах.The invention relates to the field of construction, and in particular to methods of erecting bored piles during construction in the immediate vicinity of standing buildings and structures, and can be used in the formation of pile foundations of structures for various purposes, in particular in soft soils.

Известен способ возведения буронабивной сваи, включающий инъекцию закрепляющего раствора, например, на основе цемента, в грунт вокруг продольной оси формируемой набивной сваи (патент №2150549, Е02D 5/34, 2000 г.).A known method of erecting a bored pile, including the injection of a fixing solution, for example, on the basis of cement, into the soil around the longitudinal axis of the formed printed pile (patent No. 2150549, Е02D 5/34, 2000).

При этом инъекцию осуществляют перед проходкой продольной полости, а затем в инъектируемой зоне грунта формируют набивную сваю.In this case, the injection is carried out before driving the longitudinal cavity, and then a stuffed pile is formed in the injected soil zone.

Известный способ позволяет повысить эффективность проходки скважин в слабых грунтах, при этом повышается прочность сваи.The known method can improve the efficiency of drilling in soft soils, while increasing the strength of the piles.

Однако процесс инъектирующего закрепления грунта недостаточно эффективен, поскольку закрепляющий раствор проникает в грунт на неконтролируемое и неравномерное расстояние от оси инъектора, при этом некоторые участки стенок скважины могут вообще остаться незакрепленными.However, the process of injecting soil fixation is not effective enough, since the fixation solution penetrates the soil at an uncontrolled and uneven distance from the axis of the injector, while some sections of the well walls may generally remain loose.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ возведения буронабивной сваи, включающий проходку скважины в грунте буровым инструментом с последующим ее бетонированием и создание грунтоцементной оболочки (патент №RU №2204651, E02D 5/34, 2001).The closest in technical essence to the proposed method is a method of erecting a bored pile, including drilling a well in the ground with a drilling tool, followed by concreting it and creating a cement-cement sheath (patent No. RU No. 2204651, E02D 5/34, 2001).

При этом перед проходкой скважины в грунте создают грунтоцементную сваю, а проходку скважины буронабивной сваи ведут в теле грунтоцементной сваи при соотношении диаметров буронабивной и грунтоцементной свай 0,4-0,8, после создания грунтоцементной сваи через 2-7 суток.At the same time, a cement-cement pile is created in the soil before a well is drilled, and a bored pile pile is drilled in the body of a cement-cement pile with a ratio of bored and cement-cement pile diameters of 0.4-0.8, after creating a cement-cement pile in 2-7 days.

Грунтоцементную сваю создают по двухкомпонентной технологии, при этом размыв грунта осуществляют струей твердеющего раствора под защитой струи воздуха в процессе подъема монитора через вращающиеся форсунки.A cement pile is created according to two-component technology, while erosion of the soil is carried out by a stream of hardening mortar under the protection of an air stream during the lifting of the monitor through rotating nozzles.

В известном способе обеспечивается возможность реализации технологии возведения свай при строительстве новых объектов в стесненных условиях городской застройки.In the known method, it is possible to implement the technology of piling during the construction of new facilities in the cramped conditions of urban development.

Однако при реализации известного способа сроки строительства достаточно велики за счет последовательного выполнения этапов создания грунтоцементной и буронабивной сваи с временным интервалом до 7 суток.However, when implementing the known method, the construction time is quite large due to the sequential implementation of the stages of creating soil-cement and bored piles with a time interval of up to 7 days.

Новым техническим результатом от использования данного изобретения является обеспечение возможности возведения свай при строительстве новых объектов на слабых грунтах при сокращении времени их возведения с сохранением прочностных и несущих свойств.A new technical result from the use of this invention is the ability to build piles during the construction of new facilities on soft soils while reducing the time of their construction while maintaining strength and load-bearing properties.

Указанный результат достигается тем, что в способе возведения буронабивной сваи, включающем проходку скважины в грунте буровым инструментом с последующим ее бетонированием и создание грунтоцементной оболочки, согласно изобретению грунтоцементную оболочку создают путем одновременного бурения и цементации, которую осуществляют в направлении, перпендикулярном оси бурения, при этом при цементации используют раздаточный элемент, имеющий сопла диаметром (2-5)·10^-3 м при скорости цементации скважины, определяемой по формуле:The specified result is achieved by the fact that in the method of erecting a bored pile, including drilling a well in the ground with a drilling tool and then concreting it and creating a cement-cement sheath, according to the invention, a cement-cement sheath is created by simultaneous drilling and cementation, which is carried out in a direction perpendicular to the drilling axis, while when cementing, use a dispensing element having nozzles with a diameter of (2-5) · 10 ^-3 m at a well cementation rate determined by the formula:

V=k·n₁·d·W,V = k · n ₁ · d · W,

где k - коэффициент, определяемый экспериментально;where k is the coefficient determined experimentally;

n₁ - число сопел;n ₁ is the number of nozzles;

d - диаметр сопел, м;d is the diameter of the nozzles, m;

W - частота вращения буровой колонны, с^-1,W is the rotational speed of the drill string, s ^-1 ,

а бетонирование скважины осуществляют при возвратном движении бурового инструмента, при этом используют раздаточный элемент, имеющий сопла с диаметром (10-20)·10^-3 м, при скорости бетонирования, определяемой по формуле:and the concreting of the well is carried out during the return movement of the drilling tool, while using a dispensing element having nozzles with a diameter of (10-20) · 10 ^-3 m, with a concreting speed determined by the formula:

Q_б - расход бетона, м³/сек;Q _b - concrete consumption, m ³ / s;

Д_б - диаметр буронабивной сваи, м,D _b - the diameter of the bored pile, m,

n₂ - число сопел,n ₂ is the number of nozzles,

причем в качестве бурового инструмента используют буровой инструмент, оснащенный шнеком.moreover, a drilling tool equipped with a screw is used as a drilling tool.

При этом в заявленном способе используют шнек диаметром от 250 до 800 мм.Moreover, in the inventive method, a screw with a diameter of 250 to 800 mm is used.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создавать буронабивную сваю в грунтоцементной оболочке практически одновременно во времени, а затвердевание грунтоцементной и буронабивной сваи происходит совместно, что позволяет повысить качество и несущую способность возводимой буронабивной сваи.Thus, the proposed method allows you to create a bored pile in a cement-cement sheath almost simultaneously in time, and the hardening of a cement-cement and bored pile occurs together, which improves the quality and bearing capacity of the bored pile being built.

При цементации и последующем бетонировании в области перехода от бетонного тела к грунтоцементной оболочке образуется зона взаимного проникновения жидких смесей бетона и грунтоцемента, что после затвердевания обеспечивает высокую степень связи буронабивной сваи с грунтоцементной оболочкой, повышает прочностные свойства и несущую способность буронабивной сваи.During cementation and subsequent concreting in the area of transition from the concrete body to the cement-cement sheath, a zone of mutual penetration of liquid mixtures of concrete and soil-cement is formed, which, after hardening, provides a high degree of bond between the bored pile and the cement-cement sheath, increases the strength properties and the bearing capacity of the bored pile.

Очень существенно, что в предлагаемом способе созданы условия для повышенного проникновения цементирующего раствора вглубь грунта относительно оси бурения. Такие условия обеспечены тем, что раздаточный элемент оснащен соплами определенного диаметра, расположенными под углом 90±5° к оси бурения.It is very significant that the proposed method creates conditions for increased penetration of the cementitious mortar deep into the soil relative to the axis of drilling. Such conditions are ensured by the fact that the dispensing element is equipped with nozzles of a certain diameter located at an angle of 90 ± 5 ° to the drilling axis.

Время проходки скважины зависит от качества исходного грунта, в котором создают буронабивную сваю с грунтоцементной оболочкой, то есть от типа породы/грунта (I - торф, лесс, слабый мел, песок и супесок без гальки и щебня; II - растительный слой, песок плотный, глина средней плотности, суглинок плотный, мергель, мел, плывун; III - слабо сцементированные песчаники, мергель, известняк-ракушечник, плотная глина, песчано-глинистые грунты с содержанием >20% мелкой гальки), а при расчете скорости цементации скважины, определяемой по формуле:The time of drilling a well depends on the quality of the initial soil in which a bored pile with a cement-cement sheath is created, that is, on the type of rock / soil (I - peat, loess, weak chalk, sand and sandy sand without pebbles and crushed stone; II - vegetative layer, sand is dense , medium density clay, thick loam, marl, chalk, quicksand; III - poorly cemented sandstones, marl, limestone-shell rock, dense clay, sandy clay soils with a content of> 20% fine pebbles), and when calculating the well cementation rate determined by according to the formula:

V=k·n₁·d·W,V = k · n ₁ · d · W,

используют коэффициент k, определяемый следующим образом: вдоль поверхности конкретного грунта двигают струеформирующие насадки со скоростью 5-20 мм/с и регистрируют ширину промытого следа, которая равна коэффициенту k.use the coefficient k, defined as follows: along the surface of a particular soil, jet forming nozzles are moved at a speed of 5-20 mm / s and the width of the washed trace, which is equal to the coefficient k, is recorded.

Примеры осуществления способа приведены в таблице 1.Examples of the method are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 №№ п/п№№ Пример 1Example 1 Пример 2Example 2 1one 22 33 1) глубина бурения, м1) drilling depth, m 20twenty 15fifteen 2) глубина цементации, м2) cementation depth, m 20twenty 15fifteen 3) глубина бетонирования, м3) depth of concreting, m 20twenty 20twenty 4) диаметр цементации, м4) diameter of cementation, m 0,60.6 0,80.8 5) диаметр бурения сваи, м5) diameter of pile drilling, m 0,250.25 0,40.4 При цементации:When carburizing:     6) количество сопел, шт.6) number of nozzles, pcs. 22 22 7) диаметр сопел, м7) nozzle diameter, m 0,0030.003 0,0050.005 8) коэффициент k (грунт I категории)8) coefficient k (soil category I) 66 -- 9) коэффициент k (грунт III категории)9) coefficient k (soil of category III) -- 33 10) частота вращения бур. кол., с^-1 10) drill speed. count, s ^-1 1one 1one 11) скорость цементации, мм/с11) cementation rate, mm / s 3636 30thirty При бетонировании:When concreting:     12) количество сопел12) number of nozzles 22 22 13) диаметр сопел, м13) nozzle diameter, m 0,010.01 0,020.02 14) расход бетона, м³/с14) concrete consumption, m ³ / s 0,0015380,001538 0,0015380,001538 15) диаметр сваи, м15) diameter of the pile, m 0,250.25 0,40.4 16) скорость бетонирования, м/с16) concreting speed, m / s 0,015680.01568 0,0060.006 (расчетная)(estimated)

Сопла раздаточного элемента при цементации как в примере 1, так и в примере 2 установлены под углом 90° к оси бурения.The nozzles of the dispensing element during cementation in both example 1 and example 2 are installed at an angle of 90 ° to the drilling axis.

Армирование буронабивной сваи по примеру 1 осуществляют после бетонирования путем вдавливания металлического каркаса в жидкое бетонное тело буронабивной сваи.The reinforcement of the bored pile according to example 1 is carried out after concreting by pressing a metal frame into the liquid concrete body of the bored pile.

Армирование буронабивной сваи по примеру 2 осуществляют следующим образом, перед бетонированием в полость внутри шнекового става вставляют металлический арматурный каркас и заполняют бетоном по мере удаления шнекового става.The reinforcement of the bored pile according to example 2 is carried out as follows, before concreting, a metal reinforcing cage is inserted into the cavity inside the screw stand and filled with concrete as the screw stand is removed.

Возведенные буронабивные сваи по примеру 1 и 2 в грунтоцементной оболочке готовы к эксплуатации сразу после достижения бетоном регламентированной прочности, что составляет ~ от 2 недель.The constructed bored piles according to examples 1 and 2 in a cement-cement sheath are ready for operation immediately after concrete reaches the specified strength, which is ~ 2 weeks.

Использование предлагаемого способа возведения буронабивной сваи позволяет сократить время возведения на 7 суток за счет предложенной совокупности признаков и обеспечить высокую несущую способность буронабивной сваи.Using the proposed method for the construction of bored piles can reduce the construction time by 7 days due to the proposed combination of features and to provide high bearing capacity of the bored pile.

Claims (1)

Способ возведения буронабивной сваи, включающий проходку скважины в грунте буровым инструментом с последующим ее бетонированием и создание грунтоцементной оболочки, отличающийся тем, что грунтоцементную оболочку создают путем одновременного бурения и цементации, которую осуществляют в направлении, перпендикулярном оси бурения, при этом при цементации используют раздаточный элемент, имеющий сопла диаметром (2-5)·10^-3 м, при скорости цементации скважины, определяемой по формуле:A method of erecting a bored pile, including drilling a well in the ground with a drilling tool, followed by concreting it and creating a cement-cement sheath, characterized in that the cement-cement sheath is created by simultaneous drilling and grouting, which is carried out in a direction perpendicular to the drilling axis, while the grouting is used with a distributing element having nozzles with a diameter of (2-5) · 10 ^-3 m, at a well cementation rate determined by the formula: V=k·n₁·d·W,V = k · n ₁ · d · W, где n₁ - число сопел;where n ₁ is the number of nozzles; d - диаметр сопел, м;d is the diameter of the nozzles, m; k - коэффициент, определяемый экспериментально;k is the coefficient determined experimentally; W - частота вращения буровой колонны, с^-1,W is the rotational speed of the drill string, s ^-1 , а бетонирование скважины осуществляют при возвратном движении бурового инструмента, при этом используют раздаточный элемент, имеющий сопла с диаметром (10-20)^-3 м, при скорости бетонирования, определяемой по формулеand the concreting of the well is carried out during the return movement of the drilling tool, while using a dispensing element having nozzles with a diameter of (10-20) ^-3 m, with a concreting speed determined by the formula

Q_б - расход бетона, м³/с;Q _b - concrete consumption, m ³ / s; Д_б - диаметр буронабивной сваи, м;D _b - the diameter of the bored pile, m; n₂ - число сопел,n ₂ is the number of nozzles, причем в качестве бурового инструмента используют буровой инструмент, оснащенный шнеком.moreover, a drilling tool equipped with a screw is used as a drilling tool.