RU2354781C2

RU2354781C2 - Method of bored pile construction and device for method implementation

Info

Publication number: RU2354781C2
Application number: RU2007126412/03A
Authority: RU
Inventors: Алексей Евгеньевич Кравченко (RU); Алексей Евгеньевич Кравченко; Владислав Иванович Антонишин (RU); Владислав Иванович Антонишин; Владимир Иванович Черкасов (RU); Владимир Иванович Черкасов; Владимир Юрьевич Бебенин (RU); Владимир Юрьевич Бебенин; Павел Алексеевич Старостин (RU); Павел Алексеевич Старостин
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОЗБТ")
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-05-10
Also published as: RU2007126412A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention concerns bored pile construction in any soil environment, and can be applied in industrial and civil construction for construction of new foundations and reinforcement of existing ones, as well as in construction of supports bearing alternate loads. Method involves well drilling by drilling assembly consisting of drilling column and rock crusher, filling the well with solidifying mix, drilling column extraction from well, downtake of metal frame. Well drilling is performed with crushed rock discharge to surface by flush liquid or compressed air fed to bottomhole through hollow drilling column. Simultaneously with well drilling, metal frame made of reinforcement rods with helical flange at external surface is taken down by rotation. Frame is mounted coaxially along drilling column and can rotate together with it. Drilling column is extracted from well together with rock crusher, along with uninterrupted filling of well with solidifying mix through hollow drilling column.

EFFECT: enhanced efficiency of bored pile construction, improved manufacturing quality, enhanced life time and strength of pile.

4 cl, 3 dwg

Description

Группа изобретений относится к строительству, в частности к возведению буронабивных свай в любых грунтовых условиях, и может быть использована в промышленном и гражданском строительстве для сооружения новых и укрепления ранее возведенных фундаментов, а также при строительстве опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки.The group of inventions relates to the construction, in particular, to the construction of bored piles in any soil conditions, and can be used in industrial and civil construction for the construction of new and strengthening of previously constructed foundations, as well as in the construction of supports that accept alternating loads.

Известны способ возведения буронабивной сваи в грунте и устройство для его осуществления, где обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки за счет одновременного вращения ее и вдавливания. 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, опубл. 10.07.2003).A known method of erecting a bored pile in the ground and a device for its implementation, where the casing of the hollow pipe with a tip in the lower part and screw winding on the outer surface is immersed in the ground to the design mark due to its simultaneous rotation and indentation. Then, a metal frame is placed in the pipe cavity and filled with concrete, and then, until the concrete has hardened, the pipe is unscrewed from the ground or left in the ground (RF Patent No. 2208088, class E02D 5/56, published on July 10, 2003).

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.This method has several disadvantages. Immersion in stable soil requires a large expenditure of power, and therefore, heavy and bulky drilling equipment. A lost shoe increases the cost of pile construction. Filling the casing after installing a metal frame in it does not provide the formation of a protective layer of standard thickness around the reinforcement, which reduces the durability of the piles.

Известен способ сооружения буронабивной сваи, взятый за прототип и включающий проходку скважины буровым снарядом, состоящим из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, заполнение скважины твердеющей смесью, извлечение бурильной колонны из скважины, спуск металлического каркаса (см. RU 2278212, кл. E02D 5/56, опубл. 20.06.2006).There is a method of constructing a bored pile, taken as a prototype and including drilling a well with a drill consisting of a drill string and a rock cutting tool, filling the well with a hardening mixture, removing the drill string from the well, lowering the metal frame (see RU 2278212, class E02D 5/56 published on 06/20/2006).

Известно также устройство для возведения буронабивной сваи, принятое за прототип и включающее буровой снаряд, состоящий из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента (см. RU 2278212, кл. E02D 5/56, опубл. 20.06.2006).There is also known a device for the construction of a bored pile, adopted for the prototype and includes a drill consisting of a drill string and rock cutting tool (see RU 2278212, class E02D 5/56, publ. 06/20/2006).

К недостаткам данных способа и устройства следует отнести необходимость использования мощного тяжелого бурового оборудования для задавливания снаряда в грунт при возведении сваи, что ограничивает область его применения. Теряемый породоразрушающий инструмент повышает стоимость сваи. Необходимость дополнительной армировки сваи после извлечения бурового снаряда снижает производительность ее установки. 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.The disadvantages of the data of the method and device include the need to use powerful heavy drilling equipment to crush a projectile into the ground during the construction of piles, which limits its scope. Lost rock cutting tools increase the cost of piles. The need for additional reinforcement of the pile after removing the drill reduces the performance of its installation. When a well is formed with a larger diameter than the calculated diameter of the pile, the metal frame will not be strictly centered along its axis along the entire length of the pile, which will affect its stability and bearing capacity.

Целью изобретения является повышение производительности сооружения буронабивной сваи, качества ее изготовления, увеличение долговечности и прочности сваи.The aim of the invention is to increase the productivity of the construction of bored piles, the quality of its manufacture, increase the durability and strength of the piles.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сооружения буронабивной сваи, включающем проходку скважины буровым снарядом, состоящим из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, заполнение скважины твердеющей смесью, извлечение бурильной колонны из скважины, спуск металлического каркаса, согласно изобретению проходку скважины осуществляют с выдачей разрушенной породы на поверхность при помощи промывочной жидкости или сжатого воздуха, подаваемых на забой через бурильную колонну, выполненную полой, одновременно с проходкой скважины производят спуск с вращением металлического каркаса, выполненного из арматурных прутков с винтовой ребордой на его наружной поверхности и установленного вдоль бурильной колонны соосно с ней с возможностью вращения вместе с ней, при этом бурильную колонну извлекают из скважины вместе с породоразрушающим органом при непрерывном заполнении скважины твердеющей смесью через полую бурильную колонну.This goal is achieved in that in a method for constructing a bored pile, including drilling a well with a drill string consisting of a drill string and rock cutting tool, filling the well with a hardening mixture, extracting the drill string from the well, lowering the metal frame, according to the invention, the well is drilled with the delivery of the destroyed rock to the surface using flushing fluid or compressed air supplied to the face through a hollow drill string, simultaneously with the passage each well is run downhill with the rotation of a metal frame made of reinforcing bars with a helical flange on its outer surface and installed along the drill string coaxially with it with the possibility of rotation with it, while the drill string is removed from the well together with a rock cutting body while the well is continuously filled hardening mixture through a hollow drill string.

В части устройства поставленная цель достигается тем, что оно включает буровой снаряд, состоящий из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, и согласно изобретению снабжено металлическим каркасом, выполненным из арматурных прутков с винтовой ребордой на его наружной поверхности, установленным вдоль бурильной колонны соосно с ней и с возможностью вращения вместе с ней посредством выдвижных шарнирных элементов, закрепленных на переходнике, соединяющем бурильную колонну, выполненную полой, с породоразрушающим инструментом, выполненным со складывающимися в осевом направлении рабочими элементами для извлечения бурового снаряда из скважины, при этом в корпусе переходника выполнены сквозные окна для сообщения полости бурильной колонны с полостью скважины.In terms of the device, the goal is achieved in that it includes a drill, consisting of a drill string and rock cutting tool, and according to the invention is equipped with a metal frame made of reinforcing bars with a helical flange on its outer surface, mounted along the drill string coaxially with it and with the possibility of rotation with it by means of retractable hinge elements mounted on an adapter connecting the drill string, made hollow, with a rock cutting tool, Making a case with foldable axially to extract the working elements of the drill hole, wherein in the adapter housing is provided with through windows for the messages of the drill string cavity having a cavity well.

Арматурные прутки могут быть соединены между собой с помощью фланцев с гнездами для их размещения.Reinforcing bars can be interconnected using flanges with sockets for their placement.

Кроме того, устройство может быть снабжено опорной втулкой, установленной в металлическом каркасе с возможностью передачи осевого усилия от бурового снаряда посредством выдвижных шарнирных элементов.In addition, the device can be equipped with a support sleeve mounted in a metal frame with the possibility of transmitting axial force from the drill through retractable hinge elements.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство в рабочем положении; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - устройство в транспортном положении.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a device in a working position; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 - the device in the transport position.

Устройство для сооружения буронабивной сваи включает буровой снаряд, состоящий из бурильной колонны 2 и породоразрушающего инструмента 3 и металлический каркас, выполненный из арматурных прутков 9 с винтовой ребордой 13 на его наружной поверхности. Металлический каркас установлен вдоль бурильной колонны 2 соосно с ней. Винтовая реборда 13 обеспечивает дополнительную жесткость металлическому каркасу и центрирует каркас в скважине, практически исключая отклонение его оси от оси сваи, т.к. зазор между стенками скважины 1 и ребордой 13 минимальный. Металлический каркас имеет возможность вращения вместе с бурильной колонной 2 посредством выдвижных шарнирных элементов 8, шарнирно закрепленных в продольных полостях 6 корпуса переходника 5. В рабочем положении выдвижные шарнирные элементы 8 проходят через арматурные прутки 9 металлического каркаса, передавая ему вращение. Переходник 5 соединяет бурильную колонну 2 с породоразрушающим инструментом 3. Породоразрушающий инструмент 3 выполнен со складывающимися в осевом направлении рабочими элементами 4 для обеспечения возможности извлечения бурового снаряда из скважины 1. Для сообщения полости бурильной колонны с полостью скважины бурильная колонна 2 выполнена полой, а в корпусе переходника 5 выполнены сквозные окна 7.A device for constructing a bored pile includes a drill consisting of a drill string 2 and a rock cutting tool 3 and a metal frame made of reinforcing bars 9 with a screw flange 13 on its outer surface. The metal frame is installed along the drill string 2 coaxially with it. The helical flange 13 provides additional rigidity to the metal frame and centers the frame in the well, virtually eliminating the deviation of its axis from the axis of the pile, because the gap between the walls of the well 1 and the flange 13 is minimal. The metal frame has the possibility of rotation together with the drill string 2 by means of retractable hinge elements 8 pivotally mounted in the longitudinal cavities 6 of the adapter body 5. In the working position, the retractable hinge elements 8 pass through the reinforcing bars 9 of the metal frame, transmitting rotation. The adapter 5 connects the drill string 2 to the rock cutting tool 3. The rock cutting tool 3 is made with axially folding working elements 4 to enable the drill to be removed from the bore 1. To communicate the cavity of the drill string with the cavity of the bore, the drill string 2 is hollow and in the body the adapter 5 is made through windows 7.

Арматурные прутки 9 могут быть соединены между собой с помощью фланцев 12, выполненных в виде центрирующих втулок с центральным отверстием 14, с гнездами 11 для их размещения «впотай».Reinforcing bars 9 can be interconnected using flanges 12, made in the form of centering bushings with a Central hole 14, with sockets 11 for their placement "flush".

Устройство может быть снабжено опорной втулкой 10, установленной в металлическом каркасе с возможностью передачи осевого усилия от бурового снаряда посредством выдвижных шарнирных элементов 8, поскольку в этом случае выдвижные шарнирные элементы 8 упираются в верхний торец опорной втулки 10.The device can be equipped with a support sleeve 10 mounted in a metal frame with the possibility of transmitting axial force from the drill through retractable hinge elements 8, since in this case the retractable hinge elements 8 abut against the upper end of the support sleeve 10.

Способ осуществляется следующим образом. На поверхности собирается буровой снаряд в металлическом каркасе будущей сваи. При этом полую бурильную колонну 2 с переходником 5 опускают до нижнего основания металлического каркаса. Устанавливают выдвижные элементы 5 в горизонтальное положение, после чего при дальнейшем опускании бурильной колонны 2 выдвижные элементы 5 упираются в верхний торец опорной втулки 10 и заходят за арматурные прутки 9. На нижний конец переходника 5 наворачивают породоразрушающий инструмент 3 со складывающимися в осевом направлении рабочими элементами 4. Верхний конец бурового снаряда подсоединяют к ведущей штанге бурового агрегата (на фиг. не показаны) и производят проходку скважины 1. Скважина 1 проходится предлагаемым устройством с выносом разрушенной горной породы на поверхность промывочной жидкостью или сжатым воздухом до проектной глубины сваи с одновременным погружением металлического каркаса с вращением, передаваемым ему выдвижными шарнирными элементами 8, проходящими через арматурные прутки 9.The method is as follows. A drill shell is assembled on the surface in the metal frame of the future pile. In this case, the hollow drill string 2 with adapter 5 is lowered to the lower base of the metal frame. The sliding elements 5 are installed in a horizontal position, after which, when the drill string 2 is further lowered, the sliding elements 5 abut against the upper end of the support sleeve 10 and go over the reinforcing bars 9. A rock cutting tool 3 is screwed onto the lower end of the adapter 5 with axially folding working elements 4 The upper end of the drill is connected to the leading rod of the drilling unit (not shown in FIG.) And a hole is drilled 1. Well 1 is drilled by the proposed device shattered rock on the surface of the washing liquid or compressed air to a depth of piles while immersing the metal frame to the rotation transmitted to it pull the hinge members 8 extending through the reinforcing rods 9.

Claims

1. Способ сооружения буронабивной сваи, включающий проходку скважины буровым снарядом, состоящим из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, заполнение скважины твердеющей смесью, извлечение бурильной колонны из скважины, спуск металлического каркаса, отличающийся тем, что проходку скважины осуществляют с выдачей разрушенной породы на поверхность при помощи промывочной жидкости или сжатого воздуха, подаваемых на забой через бурильную колонну, выполненную полой, одновременно с проходкой скважины производят спуск с вращением металлического каркаса, выполненного из арматурных прутков с винтовой ребордой на его наружной поверхности и установленного вдоль бурильной колонны соосно с ней с возможностью вращения вместе с ней, при этом бурильную колонну извлекают из скважины вместе с породоразрушающим инструментом при непрерывном заполнении скважины твердеющей смесью через полую бурильную колонну.1. A method of constructing a bored pile, including drilling a well with a drill string consisting of a drill string and rock cutting tool, filling the well with a hardening mixture, extracting the drill string from the well, lowering the metal frame, characterized in that the well is drilled with the delivery of the destroyed rock to the surface at using flushing fluid or compressed air supplied to the face through the hollow drill string, simultaneously with the well sinking, they run downhill m of a metal frame made of reinforcing bars with a helical flange on its outer surface and mounted along the drill string coaxially with it with the possibility of rotation with it, while the drill string is removed from the well together with a rock cutting tool while continuously filling the well with a hardening mixture through a hollow drill the column.

2. Устройство для сооружения буронабивной сваи, включающее буровой снаряд, состоящий из бурильной колонны и породоразрушающего инструмента, отличающееся тем, что устройство снабжено металлическим каркасом, выполненным из арматурных прутков с винтовой ребордой на его наружной поверхности, установленным вдоль бурильной колонны соосно с ней и с возможностью вращения вместе с ней посредством выдвижных шарнирных элементов, закрепленных на переходнике, соединяющем бурильную колонну, выполненную полой, с породоразрушающим инструментом, выполненным со складывающимися в осевом направлении рабочими элементами для обеспечения возможности извлечения бурового снаряда из скважины, при этом в корпусе переходника выполнены сквозные окна для сообщения полости бурильной колонны с полостью скважины.2. A device for the construction of a bored pile, including a drill consisting of a drill string and rock cutting tool, characterized in that the device is equipped with a metal frame made of reinforcing bars with a helical flange on its outer surface, installed along the drill string coaxially with it and with the possibility of rotation together with it by means of retractable hinge elements mounted on an adapter connecting the drill string, made hollow, with a rock cutting tool, filled with axially folding working elements to ensure the possibility of extracting the drill from the well, while in the adapter body there are through windows for communicating the cavity of the drill string with the cavity of the well.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что арматурные прутки соединены между собой с помощью фланцев с гнездами для их размещения.3. The device according to claim 2, characterized in that the reinforcing bars are interconnected by means of flanges with sockets for their placement.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство снабжено опорной втулкой, установленной в металлическом каркасе с возможностью передачи осевого усилия от бурового снаряда посредством выдвижных шарнирных элементов. 4. The device according to claim 2, characterized in that the device is equipped with a support sleeve mounted in a metal frame with the possibility of transmitting axial force from the drill through retractable hinge elements.