RU2506372C1

RU2506372C1 - Method to arrange reinforcement-converting concrete-cast bored cast-in-place piles in weak waterlogged soils

Info

Publication number: RU2506372C1
Application number: RU2012121303/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Никифорович Саурин; Вячеслав Александрович Ильичев; Ярослав Анатольевич Саурин
Original assignee: Анатолий Никифорович Саурин
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2014-02-10
Also published as: RU2012121303A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to foundation building and may be used to increase bearing capacity of weak waterlogged soils of natural or manmade composition by formation of reinforcement-converting arrays from reinforcement-converting concrete-cast bored cast-in-place piles in the base of foundations with the specified values of bearing capacity. The method to arrange reinforcement-converting concrete cast bored cast-in-place piles in weak waterlogged soils includes making a cylindrical wall by means of reciprocal submersion of a roller for the specified depth with displacement of the soil into space near wells with the help of a roller and formation of a compacted zone at the same time in the near-well space of the well, filling of the cylindrical well with the concrete mix. The body of the reinforcement-converting concrete-cast bored cast-in-place pile is made by submersion of a solid metal roller made of conical and cylindrical segments and equipped with a longitudinal concrete-cast channel and a tip with concrete cast holes, to the design depth, by means of its rotation clockwise and the applied vertical force of feeding down. Then the body of the reinforcement-converting concrete-cast bored cast-in-place pile is formed with the diameter equal to diameter of the cylindrical segment of the solid metal roller in the bottom-up direction (from the bottomhole of the conventional well to the head) by rotation of the solid metal roller counterclockwise, its slow raising upwards with the specified rated speed and simultaneous feed of the concrete mix under pressure of 4-7 atm. via the opened hole in the tip - into soil. The length of the body of the cylindrical reinforcement-converting concrete-cast bored cast-in-place pile formed by slow displacement of the body of the solid metal roller with a concrete mix is determined on the basis of the given dependence. The concrete mix is used of class B7.5 on the coarse filler of fraction 2-5 mm or 5-10 mm, besides, when the fraction of the coarse filler of 5-10 mm is used, the content of particles in it with size of 10 mm shall not exceed 30%.

EFFECT: higher bearing capacity.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к фундаментостроению, и может быть использовано для повышения несущей способности слабых водонасыщенных грунтов природного или искусственного сложения путем формирования из армопреобразующих, бетонолитных набивных свай в основании фундаментов армопреобразованных массивов с заданными значениями несущей способности и устройства фундаментов.The invention relates to foundation engineering, and can be used to increase the bearing capacity of weak water-saturated soils of natural or artificial composition by forming armored transformed, concrete cast piles at the base of the foundations of armored arrays with specified values of bearing capacity and construction of foundations.

Известен способ устройства бетонных набивных свай в раскатанных скважинах, выбранный в качестве прототипа (1), включающий образование скважины без выемки грунта, раскатку скважины путем вытеснения грунта в околоскважинное пространство с помощью веретенообразного раскатчика, формируя при этом уплотненную зону околоскважинного пространства скважины, заполнение цилиндрической скважины бетонной смесью после удаления раскатчика из скважины.A known method of arranging concrete rammed piles in rolled wells, selected as a prototype (1), comprising forming a well without excavating the soil, rolling the well by displacing the soil into the near-wellbore space using a spindle-shaped rolling machine, thereby forming a compacted zone of the near-wellbore space of the well, filling a cylindrical well concrete mixture after removal of the reamer from the well.

К недостаткам известного способа можно отнести невозможность его использования для возведения бетонных набивных свай в слабых водонасыщенных грунтах из-за оплывания грунта при попытке раскатки скважины.The disadvantages of this method include the impossibility of its use for the construction of concrete rammed piles in weak water-saturated soils due to ablation of the soil when trying to roll the well.

Задачей изобретения является создание технологии устройства армопреобразующих бетонолитных набивных свай в водонасыщенных грунтах для создания армопреобразованных массивов с заданными значениями несущей способности и устройства фундаментов. Поставленная задача решается за счет того, что в способе устройства армопреобразующих бетонолитных набивных свай в слабых водонассыщенных грунтах, включающем выполнение цилиндрической скважины путем вращательно-поступательного погружения раскатчика на заданную глубину с вытеснением грунта в околоскважинное пространство с помощью раскатчика и формирование при этом уплотненной зоны околоскважинного пространства скважины, заполнение цилиндрической скважины бетонной смесью, согласно изобретению, тело сваи выполняют путем погружения цельнометаллического раскатчика, выполненного из конических и цилиндрических сегментов и снабженного продольным бетонолитным каналом и наконечником с бетонолитными отверстиями, на проектную глубину путем его вращения по часовой стрелке и прилагаемого вертикального усилия подачи вниз, затем формируют тело сваи диаметром (d), равным диаметру цилиндрического сегмента цельнометаллического раскатчика, в направлении снизу-вверх (от забоя условной скважины к устью) путем вращения цельнометаллического раскатчика против часовой стрелки, его медленного подъема вверх с заданной расчетной скоростью и одновременной подачей бетонной смеси под давлением 4-7 атм через открывшиеся отверстие в наконечнике - в грунт, при этом длину тела цилиндрической армопреобразующей бетонолитной набивной сваи, образованной медленным замещением тела цельнометаллического раскатчика бетонной смесью, определяют по формуле: l_v=l_r+0,5d_v, где d_v - диаметр поперечного сечения тела цилиндрической армопреобразующей бетонолитной набивной сваи, а бетонную смесь используют классом В7,5 на крупном заполнителе фракции 2-5 мм или 5-10 мм. Причем при применении фракции крупного заполнителя 5-10 мм содержание в ней частиц размером 10 мм не должно превышать 30%. В случае необходимости обеспечения работы армопреобразующей бетонолитной набивной сваи на горизонтальные нагрузки, после формирования цилиндрической скважины из бетонной смеси класса не ниже В12,5 в свежеуложенную смесь вдавливают арматурный каркас и производят уплотнение бетонной смеси глубинным вибратором.The objective of the invention is the creation of a technology for the device of the armor-transforming concrete cast piles in water-saturated soils to create arm-converted arrays with specified values of bearing capacity and foundation. The problem is solved due to the fact that in the method of arrangement of reinforcing concrete cast-in-place piles in weak water-saturated soils, including the implementation of a cylindrical well by rotational-translational immersion of the reamer to a predetermined depth with the displacement of soil in the near-wellbore space using a reamer and the formation of a compacted zone of the near-wellbore wells, filling a cylindrical well with a concrete mixture according to the invention, the pile body is performed by immersion I have an all-metal rolling mill, made of conical and cylindrical segments and equipped with a longitudinal concrete channel and a tip with concrete holes, to the design depth by rotating it clockwise and applying a vertical feed down force, then form a pile body with a diameter (d) equal to the diameter of the cylindrical segment all-metal rolling machine, in the direction from bottom to top (from the bottom of a conditional well to the wellhead) by rotating the all-metal rolling machine counterclockwise, e the slow upward rise at a given design speed and the simultaneous supply of concrete mixture at a pressure of 4-7 atm through the opening hole in the tip into the soil, while the body length of the cylindrical arm-converting concrete cast pile, formed by the slow replacement of the body of an all-metal rolling concrete mixture, is determined by the formula : l _v = l _r + 0.5d _v , where d _v is the cross-sectional diameter of the body of a cylindrical arm-converting concrete cast pile, and the concrete mixture is used in class B7.5 on large aggregate e fractions of 2-5 mm or 5-10 mm. Moreover, when using a coarse aggregate fraction of 5-10 mm, the content of particles with a size of 10 mm in it should not exceed 30%. If it is necessary to ensure the operation of the reinforcing concrete cast-in-place pile pile for horizontal loads, after the formation of a cylindrical well from a concrete mixture of a class not lower than B12.5, the reinforcing cage is pressed into the freshly laid mixture and the concrete mixture is compacted with a depth vibrator.

При погружении цельнометаллического раскатчика в водонасыщенный грунт, получить устойчивую форму скважины очень тяжело. Грунт хоть и вытесняется в окружающий массив, формируя уплотненную зону, но из-за слабых структурных связей уплотненного грунта скважина не может сохранять цилиндрическую форму. Форма скважины сохраняется только на участке расположения цельнометаллического раскатчика, поэтому образование тела сваи производится медленным замещением тела цельнометаллического раскатчика бетонной смесью подаваемой в грунт через наконечник под давлением 4-7 атм по мере подъема цельнометаллического раскатчика вверх с заданной расчетной скоростью. Цилиндрическая форма тела сваи образуется за счет вращения образующей поверхности цельнометаллического раскатчика и выходящей из его наконечника бетонной смеси. Скорость подъема цельнометаллического раскатчика вверх и величина давления подачи бетонной смеси в наконечник раскатчика являются обязательными контролируемыми параметрами, которые оказывают прямое влияние на несущую способность сваи.When immersing an all-metal raiser in water-saturated soil, it is very difficult to obtain a stable well shape. Although the soil is displaced into the surrounding massif, forming a compacted zone, the well cannot retain its cylindrical shape due to weak structural bonds of the compacted soil. The well’s shape is preserved only at the location of the all-metal roll, therefore, the pile body is formed by slowly replacing the body of the full-metal roll with concrete mix fed into the soil through the tip under a pressure of 4-7 atm as the full-metal roll rises up at a predetermined design speed. The cylindrical shape of the pile body is formed due to the rotation of the generatrix surface of the all-metal rolling mill and the concrete mix emerging from its tip. The lifting speed of the all-metal roll up and the pressure of the concrete mixture into the tip of the roll are mandatory controlled parameters that have a direct effect on the bearing capacity of the piles.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструктивная схема несущей армопреобразующей бетонолитной набивной сваи: а) несущая бетонная набивная свая, б) несущая армированная бетонная набивная свая, на фиг.2 - технологическая последовательность операций при устройстве армопреобразующей бетонолитной набивной сваи в слабых водонасыщенных грунтах.The proposed technical solution is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a structural diagram of a reinforcing concrete reinforced concrete pile pile: a) a concrete reinforced concrete pile, b) a reinforced concrete reinforced concrete pile, and Fig. 2 is a flow chart of operations for a reinforcing concrete cast concrete pile in weak water-saturated soils.

Способ осуществляют следующим образом. Вначале цельнометаллический раскатчик 1, выполненный из конических и цилиндрических сегментов и снабженный продольным бетонолитным каналом и наконечником с бетонолитными отверстиями, погружают на проектную глубину l_r. При этом длину тела армопреобразующей бетонолитной набивной сваи определяют по формуле: l_v=l_r+0,5d_v, где d_v - диаметр поперечного сечения тела армопреобразующей бетонолитной набивной сваи. Погружение цельнометаллического раскатчика 1 производят путем его вращения 2 по часовой стрелке и прилагаемого вертикального усилия подачи 4 вниз. При этом происходит частичное вытеснения грунта и формирование зоны (s) с измененной по плотности структурой грунта. Затем приступают к формированию тела сваи диаметром равным диаметру цилиндрического сегмента цельнометаллического раскатчика цилиндрической части свай d_v=d=0,25÷0,3 м, где d - диаметр цилиндрического сегмента цельнометаллического раскатчика. В связи с тем, что форма скважины сохраняется только на участке расположения цельнометаллического раскатчика 1, образование тела сваи производят обратным вращением 3 цельнометаллического раскатчика 1, медленным его подъемом 5 вверх с заданной расчетной скоростью и одновременной подачей бетонной смеси 6 под заданным давлением 4-7 атм. Бетонирование тела сваи производят в направлении от забоя условной скважины к устью. Бетонную смесь под расчетным давлением через бетонолитные каналы подают к наконечнику. Наконечник поворачиваясь вокруг продольной оси, открывает бетонолитные отверстия и бетонная смесь заполняет пространство в грунте, образующееся по мере подъема цельнометаллического раскатчика 1 замещая его бетонной смесью. В качестве бетонной смеси используют смесь классом В7,5 на крупном заполнителе фракции 2-5 мм или 5-10 мм. Причем при применении фракции крупного заполнителя 5-10 мм содержание в ней частиц размером 10 мм не должно превышать 30%. Из-за наличия избыточной воды в грунте набор проектной прочности бетонной смеси происходит медленнее, чем в нормальных воздушно-влажностных условиях. Для ускорения времени набора прочности бетонной смеси используют специальные добавки.The method is as follows. Initially, an all-metal roll 1, made of conical and cylindrical segments and equipped with a longitudinal concrete channel and a tip with concrete holes, is immersed to the design depth l _r . The body length of the reinforcing concrete cast pile is determined by the formula: l _v = l _r + 0.5d _v , where d _v is the cross-sectional diameter of the body of the reinforcing concrete cast pile. The immersion of the all-metal rolling mill 1 is made by rotating it 2 clockwise and the applied vertical feed force 4 down. In this case, partial displacement of the soil and the formation of zone (s) with a changed density structure of the soil occur. Then they begin to form the body of the pile with a diameter equal to the diameter of the cylindrical segment of the all-metal roll of the cylindrical part of the piles d _v = d = 0.25 ÷ 0.3 m, where d is the diameter of the cylindrical segment of the all-metal roll. Due to the fact that the well’s shape is preserved only at the location of the all-metal rolling mill 1, the pile body is formed by reverse rotation 3 of the all-metal rolling mill 1, its slow rise 5 upward at a given design speed and simultaneous supply of concrete mix 6 under a given pressure of 4-7 atm . Concreting of the body of the pile is carried out in the direction from the bottom of a conventional well to the wellhead. Concrete mixture under design pressure through concrete channels is fed to the tip. The tip turning around the longitudinal axis, opens concrete holes and the concrete mixture fills the space in the soil, which is formed as the all-metal rolling mill 1 rises, replacing it with concrete mixture. A mixture of class B7.5 on a coarse aggregate of a fraction of 2-5 mm or 5-10 mm is used as a concrete mixture. Moreover, when using a coarse aggregate fraction of 5-10 mm, the content of particles with a size of 10 mm in it should not exceed 30%. Due to the presence of excess water in the soil, the set design strength of the concrete mixture is slower than in normal air-humidity conditions. To accelerate the time of curing of concrete mix, special additives are used.

Цельнометаллический раскатчик 1 поднимают с заданной расчетной скоростью. Оптимальная скорость подъема раскатчика составляет 0,8-1,5 метров в минуту. Таким образом, получают заполненный бетонной смесью ствол цилиндрической скважины, а именно армопреобразующую бетонолитную набивную сваю 7. После формирования цилиндрической сваи из бетонной смеси класса не ниже В7,5 в свежеуложенную бетонную смесь вдавливают арматурный каркас 8 и производят уплотнение бетонной смеси глубинным вибратором. Вместо арматурных каркасов используют также стальные профили и отдельные стержни. Затем приступают к оформлению оголовка сваи 9 и таким образом получают готовую армопреобразующую бетонолитную набивную сваю с армированием 10.All-metal roll 1 is raised at a given design speed. The optimum lifting speed of the rollter is 0.8-1.5 meters per minute. Thus, a barrel of a cylindrical well filled with concrete mixture is obtained, namely, an arm-transforming concrete cast-in-place pile 7. After forming a cylindrical pile from a concrete mixture of a class not lower than B7.5, reinforcing cage 8 is pressed into the freshly laid concrete mixture and the concrete mixture is compacted by a deep vibrator. Instead of reinforcing cages, steel profiles and individual rods are also used. Then proceed to the design of the head of the pile 9 and in this way receive a ready-made reinforcing concrete cast concrete pile with reinforcement 10.

Нагружение армопреобразующих бетонолитных набивных свай допускается после набора прочности бетоном в верхней части сваи не менее 50% от проектной прочности, а в случаи армированных каркасами или стальными профилями бетонолитных свай прочность бетона должна составлять не менее 70% от проектной.Loading of reinforcing concrete cast-in-place piles is allowed after concrete strength in the upper part of the pile is at least 50% of the design strength, and in cases of concrete-reinforced concrete frames or steel profiles, the concrete strength should be at least 70% of the design.

В плане подошвы фундаментов армопреобразующие бетонолитные набивные сваи располагают в виде свайных полей, образующих армопреобразованные массивы требуемых размеров в плане и по глубине.In terms of the soles of the foundations, arm-transforming concrete cast-in-place piles are arranged in the form of pile fields forming arm-converted arrays of the required dimensions in plan and in depth.

Источники информацииInformation sources

1. Патент России №2338033, кл. E02D 5/34, БИ №31, 2008 г.1. Patent of Russia No. 2338033, cl. E02D 5/34, BI No. 31, 2008

Claims

1. Способ устройства армопреобразующих бетонолитных набивных свай в слабых водонассыщенных грунтах, включающий выполнение цилиндрической скважины путем вращательно-поступательного погружения раскатчика на заданную глубину с вытеснением грунта в околоскважинное пространство с помощью раскатчика и формирование при этом уплотненной зоны околоскважинного пространства скважины, заполнение цилиндрической скважины бетонной смесью, отличающийся тем, что тело армопреобразующей бетонолитной набивной сваи выполняют путем погружения цельнометаллического раскатчика, выполненного из конических и цилиндрических сегментов и снабженного продольным бетонолитным каналом и наконечником с бетонолитными отверстиями, на проектную глубину путем его вращения по часовой стрелке и прилагаемого вертикального усилия подачи вниз, затем формируют тело армопреобразующей бетонолитной набивной сваи диаметром, равным диаметру цилиндрического сегмента цельнометаллического раскатчика в направлении снизу-вверх (от забоя условной скважины к устью) путем вращения цельнометаллического раскатчика против часовой стрелки, его медленного подъема вверх с заданной расчетной скоростью и одновременной подачей бетонной смеси под давлением 4-7 атм через открывшееся отверстие в наконечнике - в грунт, при этом длину тела цилиндрической армопреобразующей бетонолитной набивной сваи, образованной медленным замещением тела цельнометаллического раскатчика бетонной смесью, определяют по формуле: l_v=l_r+0,5d_v, где d_v - диаметр поперечного сечения тела цилиндрической армопреобразующей бетонолитной набивной сваи, а бетонную смесь используют классом В7,5 на крупном заполнителе фракции 2-5 мм или 5-10 мм, причем при применении фракции крупного заполнителя 5-10 мм содержание в ней частиц размером 10 мм не должно превышать 30%.1. The method of installation of reinforcing concrete cast-in-place piles in weak water-saturated soils, comprising the implementation of a cylindrical well by rotational-translational immersion of the reamer to a predetermined depth with the displacement of soil in the near-wellbore space using a reamer and the formation of a compacted zone of the near-wellbore space of the well, filling the cylindrical well with concrete characterized in that the body of the reinforcing concrete cast concrete pile is performed by immersion of the target a metal rolling mill, made of conical and cylindrical segments and equipped with a longitudinal concrete casting channel and a tip with concrete casting holes, to the design depth by rotating it clockwise and applying a vertical feed downward force, then the body of the reinforcing concrete casting pile pile with a diameter equal to the diameter of the cylindrical segment of the whole metal of the reamer in a bottom-up direction (from the bottom of a conditional well to the wellhead) by rotating an all-metal race counterclockwise, slowly lifting it upward at a given design speed and simultaneously supplying concrete mixture at a pressure of 4-7 atm through the opening hole in the tip into the ground, while the body length of a cylindrical arm-transforming concrete cast pile, formed by slow replacement of the body of an all-metal concrete roll mixture is determined by _{_{formula: l v = l r + 0,5d}} v, where d _v - cross-sectional diameter of the cylindrical body armopreobrazuyuschey betonolitnoy ramming piles, and the concrete mixture used Lassa B7.5 to coarse aggregate fraction 2-5 mm or 5-10 mm, when applying fractions of coarse aggregate 5-10 mm contents therein 10mm particle size should not exceed 30%.

2. Способ устройства армопреобразующих бетонолитных набивных свай в слабых водонассыщенных грунтах по п.1, отличающийся тем, что после формирования цилиндрической армопреобразующей бетонолитной набивной сваи в свежеуложенную смесь вдавливают арматурный каркас и производят уплотнение бетонной смеси глубинным вибратором. 2. A method of arranging arm-transforming concrete cast ram piles in weak water-saturated soils according to claim 1, characterized in that after the formation of a cylindrical arm transforming concrete cast ram piles, the reinforcing cage is pressed into the freshly laid mixture and the concrete mixture is compacted by a deep vibrator.