RU2522358C1 - Manufacturing method of inclined pile with controlled widening - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: manufacturing method of an inclined pile with controlled widening involves drilling of a well, installation of a reinforcement framework in the form of a tube, injection of a cement-and-sand solution before controlled swaging of walls of the well throughout the length of annular space. The reinforcement framework is made in the form of an injection tube with two or three zones of injection holes and a rubber shell membrane fixed on its end. Injection holes are made with a diameter of 0.08-0.12d, where d - well diameter, and uniformly located in a staggered order in all zones; in the first zone - at the distance of 4-5d from the end, where the rubber shell membrane is fixed, and in the second and the third ones throughout the injection tube. Injection of the cement and sand solution is performed by means of a rubber hose, on the lower end of which a packer is located, and the upper end is connected to a pump station.

EFFECT: improving carrying capacity of a pile, its manufacturability and controllability of operating parameters.

6 dwg

Description

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к технологии устройства буроинъекционных свай.The invention relates to foundation engineering, in particular to the technology of the device for injection piles.

Способ включает бурение скважины, монтаж арматурного каркаса в виде трубы, инъецирование цементно-песчаного раствора определенным контролируемым давлением, опрессовку скважины. Новым является то, что арматурный каркас выполняют в виде трубы-инъектора с двумя (или тремя) зонами инъекционных отверстий и резиновой мембраной-стаканом, закрепленной герметично на ее конце.The method includes drilling a well, installing a reinforcing cage in the form of a pipe, injecting a cement-sand mortar with a specific controlled pressure, crimping the well. New is that the reinforcing cage is made in the form of an injector pipe with two (or three) zones of injection holes and a rubber membrane-cup fixed hermetically at its end.

Известна микросвая фирмы «Soilex» (Швеция), содержащая полую оболочку, инъекционную трубу и расширяющуюся оболочку, закрепленную на нижнем конце инъекционной трубы. Расширяющаяся оболочка представляет собой пачку сложенных определенным образом металлических листов, которая после погружения в грунт расширяется под действием нагнетаемой в нее бетонной смеси, образуя эллиптическое основание сваи с заранее известной площадью сечения. При нагнетании бетонной смеси в расширяющуюся оболочку происходит уплотнение грунта вокруг основания сваи, что придает ей высокую несущую способность. Несущая способность сваи регулируется путем использования расширяющихся оболочек разных типоразмеров. Для восприятия растягивающих напряжений свая может содержать внутри трубы стальной элемент, например стержень периодического профиля (см. копию рекламного проспекта фирмы «Soilex»).Known micro pile company "Soilex" (Sweden), containing a hollow shell, an injection pipe and an expanding shell, mounted on the lower end of the injection pipe. The expanding shell is a stack of metal sheets folded in a certain way, which, after immersion in the ground, expands under the action of the concrete mixture pumped into it, forming an elliptical pile base with a known sectional area. When the concrete mixture is injected into an expanding shell, the soil is compacted around the base of the pile, which gives it a high bearing capacity. The load-bearing capacity of the piles is regulated by using expanding shells of different sizes. To perceive tensile stresses, the pile may contain a steel element inside the pipe, for example, a rod of a periodic profile (see a copy of the Soilex brochure).

Причина, препятствующая получению требуемого технического результата, заключается в том, что в слабых глинистых грунтах в условиях городской застройки металлическая расширяющаяся оболочка микросваи корродирует с образованием солей металлов, которые повышают агрессивность подземных вод по отношению к железобетонным конструкциям, а также вызывают электрохимическую коррозию металлических элементов, находящихся в грунте. Кроме этого, недостатком микросваи является сложность конструкции расширяющейся оболочки и высокий расход металла на изготовление микросваи.The reason that prevents obtaining the required technical result is that in weak clay soils under urban conditions, the expanding metal shell of the micropiles corrodes with the formation of metal salts, which increase the groundwater aggressiveness in relation to reinforced concrete structures, and also cause electrochemical corrosion of metal elements, located in the ground. In addition, the disadvantage of micropiles is the complexity of the design of the expanding shell and the high metal consumption for the manufacture of micropiles.

Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является микросвая (RU 218904 С1, МПК E02D 5/92, опубл. 10.09.2002), принятая за прототип. Микросвая содержит инъекционную трубу, расширяющуюся оболочку и хомут для крепления оболочки к трубе микросваи. Оболочка выполнена из легко деформируемого водонепроницаемого материала. На нижнем конце трубы микросваи выполнены отверстия для обеспечения более полного заполнения расширяющейся оболочки бетонной смесью. Микросваю погружают в грунт в обсадной трубе в предварительно пробуренную скважину.Of the known technical solutions, the closest to the proposed one is a micropile (RU 218904 C1, IPC E02D 5/92, published on 09/10/2002), adopted as a prototype. The micropile contains an injection pipe, an expanding shell and a clamp for attaching the shell to the micropile pipe. The shell is made of easily deformable waterproof material. Holes are made at the lower end of the micropile pipe to provide a more complete filling of the expanding shell with concrete mixture. The micropile is immersed in the casing in a previously drilled well.

Недостатки данной полезной модели следующие: отверстия в инъекционной трубе расположены только на конце трубы в месте расположения расширяющейся оболочки, в результате чего после нагнетания цементно-песчаного раствора между стенками скважины и инъекционной трубой остается зазор, позволяющий ей свободно перемещаться в пределах диаметра скважины, а сама инъекционная труба остается без защитного слоя бетона; в процессе нагнетания цементно-песчаного раствора в расширяющуюся оболочку происходит уплотнение нижних слоев грунтового основания под оболочкой и соответственно разуплотнение верхних слоев над ней, в результате чего возникает опасность упругого отпора грунта, особенно при цикличном изменении внешней нагрузки, возникающем в условиях реконструкции зданий. The disadvantages of this utility model are as follows: the holes in the injection pipe are located only at the end of the pipe in the location of the expanding shell, as a result of which, after injection of cement-sand mortar, a gap remains between the walls of the well and the injection pipe, allowing it to move freely within the diameter of the well the injection pipe remains without a protective layer of concrete; in the process of pumping cement-sand mortar into an expanding shell, the lower layers of the soil base under the shell are compacted and, accordingly, the upper layers are decompressed, resulting in the danger of elastic resistance to the soil, especially when cyclic changes in the external load occur during reconstruction of buildings.

Требуемый технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении несущей способности сваи, технологичности ее изготовления и контролируемости рабочих параметров.The required technical result of the invention is to increase the bearing capacity of the piles, the manufacturability of its manufacture and the controllability of the operating parameters.

Требуемый технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет использования резиновой мембраны-стакана, закрепленной на нижнем конце трубы-инъектора. Инъектор представляет собой трубу с двумя или тремя зонами инъекционных отверстий. Первая зона расположена на концевом участке мембраны-стакана, вторая - вне концевой зоны и третья располагается в зоне усиления материала фундамента реконструируемого здания.The required technical result of the invention is achieved through the use of a rubber membrane-glass, mounted on the lower end of the pipe-injector. The injector is a pipe with two or three zones of injection holes. The first zone is located at the end section of the glass membrane, the second is outside the end zone, and the third is located in the reinforcement zone of the base material of the building under reconstruction.

Перед нагнетанием цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор устанавливают пакер ниже второй (или третьей) зоны инъекционных отверстий. В процессе нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор резиновая мембрана-стакан растягивается и образует в грунте грушевидное уширение, размеры которого можно изменять путем регулирования (увеличения или уменьшения) объема подачи цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор. После образования грушевидного уширения раствор подается во вторую зону расположения инъекционных отверстий для опресовки стенок скважины по всей длине затрубного пространства, а затем в третью зону для усиления материала фундамента реконструируемого здания.Before injecting the cement-sand mortar into the pipe-injector, a packer is installed below the second (or third) zone of the injection holes. In the process of injection of cement-sand mortar into the injector pipe, the rubber membrane-cup is stretched and forms pear-shaped broadening in the soil, the dimensions of which can be changed by adjusting (increasing or decreasing) the volume of cement-sand mortar supply to the injector pipe. After the formation of pear-shaped broadening, the solution is fed into the second zone of the injection holes for pressure testing the walls of the borehole along the entire length of the annulus, and then into the third zone to strengthen the base material of the reconstructed building.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена скважина (2), арматурный каркас в виде трубы-инъектора (3) с двумя (или тремя) зонами инъекционных отверстий, закрепленная на ее конце при помощи хомута (4) резиновая мембрана-стакан (5), а также расположенный в трубе-инъекторе (3) резиновый шланг (6) с пакером (7) на конце и забетонированное затрубное пространство в верхней части скважины (8);Figure 1 shows a well (2), a reinforcing cage in the form of an injector pipe (3) with two (or three) zones of injection holes, a rubber membrane-cup (5) fixed at its end with a clamp (4), and a rubber hose (6) located in the injector pipe (3) with a packer (7) at the end and a concreted annulus at the top of the well (8);

на фиг.2 изображен узел А фиг.1 перед нагнетанием в трубу-инъектор (3) цементно-песчаного раствора;figure 2 shows the node And figure 1 before injection into the pipe-injector (3) cement-sand mortar;

на фиг.3 изображен узел А фиг.1 в процессе контролируемого нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3);figure 3 shows the node And figure 1 in the process of controlled injection of cement-sand mortar into the pipe-injector (3);

на фиг.4 изображена растянутая резиновая мембрана-стакан (5) после нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3) с образовавшимся в грунте (1) грушевидным уширением;figure 4 shows the stretched rubber membrane-glass (5) after injection of cement-sand mortar into the pipe-injector (3) with pear-shaped broadening formed in the soil (1);

на фиг.5 изображен процесс инъецирования цементно-песчаного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства с полным заполнением как трубы-инъектора (3), так и всего ствола скважины через инъекционные отверстия в ней;figure 5 shows the process of injection of cement-sand mortar to a controlled compression of the walls of the well along the entire length of the annulus with the full filling of both the injector pipe (3) and the entire wellbore through injection holes in it;

На фиг.6 - изображен процесс инъецирования цементно-песчаного раствора с третьей зоной расположения инъекционных отверстий для усиления конструкции фундамента реконструируемого здания с одновременной прокачкой всех трещин в усиливаемом фундаменте.Figure 6 - shows the process of injection of cement-sand mortar with the third zone of the location of the injection holes to strengthen the construction of the foundation of the reconstructed building with the simultaneous pumping of all cracks in the reinforced foundation.

Примерная технологическая последовательность выполнения работ следующая. В грунте (1) бурится скважина (2) как прямо, так и под любым углом на заданную глубину, в которую монтируется арматурный каркас в виде трубы-инъектора (3) с двумя (или тремя) зонами инъекционных отверстий диаметром 0,08-0,12d (где d - диаметр скважины), равномерно расположенными в шахматном порядке по всей длине трубы-инъектора (3) во второй и третьей зоне и на расстоянии 4-5d в первой зоне от конца, где закреплена резиновая мембрана-стакан (4). Для предотвращения обрушения или оплыва стенок скважины бурение и все последующие работы, связанные с изготовлением буроинъекционной сваи с контролируемым уширением, могут производиться под защитой обсадной трубы. Для предотвращения выхода инъецируемого цементно-песчаного раствора из скважины под действующим давлением на верхнем конце осуществляется бетонирование затрубного пространства (8).An approximate technological sequence of work is as follows. A well (2) is drilled in the soil (1) both directly and at any angle to a predetermined depth into which the reinforcing cage is mounted in the form of an injector pipe (3) with two (or three) zones of injection holes with a diameter of 0.08-0 , 12d (where d is the diameter of the well) uniformly staggered along the entire length of the injector pipe (3) in the second and third zone and at a distance of 4-5d in the first zone from the end where the rubber membrane-cup is fixed (4) . To prevent collapse or swelling of the walls of the borehole, drilling and all subsequent work associated with the manufacture of injection piles with controlled broadening can be carried out under the protection of the casing. To prevent the injection of cement-sand mortar from the well under the effective pressure, the annulus is concreted at the upper end (8).

В трубу-инъектор (3) подается резиновый шланг (5) на глубину, несколько превышающую расположение второй зоны инъекционных отверстий в стенке трубы-инъектора, на нижнем конце которого расположен пакер (6), а верхний конец соединен с насосной станцией. Далее следует инъецирование цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3). При поступлении раствора пакер (6) увеличивается в размерах (распирается) и плотно прилегает к стенкам трубы-инъектора (3), не позволяя цементно-песчаному раствору выйти за его пределы. Также в процессе нагнетания цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3) резиновая мембрана-стакан (4) растягивается и образует в грунте грушевидное уширение, размеры которого можно изменять путем регулирования (увеличения или уменьшения) объема подачи цементно-песчаного раствора в трубу-инъектор (3). После достижения требуемого уширения мембраны-стакана (4) (заданного расчетного давления в манометре насоса) инъецирование цементно-песчаного раствора приостанавливают. Перемещают резиновый шланг (5) с пакером (6) в верхнюю часть трубы-инъектора (3) (во вторую или третью зону расположения инъекционных отверстий) и возобновляют инъецирование цементно-песчаного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства с полным заполнением как трубы-инъектора (3), так и всего ствола скважины через инъекционные отверстия в ней.A rubber hose (5) is fed into the injector pipe (3) to a depth slightly greater than the location of the second zone of injection holes in the wall of the injector pipe, at the lower end of which there is a packer (6), and the upper end is connected to the pump station. The following is the injection of cement-sand mortar into the injector pipe (3). Upon receipt of the solution, the packer (6) increases in size (bursts) and fits snugly against the walls of the injector pipe (3), not allowing the cement-sand mortar to go beyond it. Also, during the injection of cement-sand mortar into the injector pipe (3), the rubber membrane-cup (4) is stretched and forms pear-shaped broadening in the soil, the dimensions of which can be changed by adjusting (increasing or decreasing) the volume of cement-sand mortar supply to the pipe - injector (3). After achieving the required broadening of the membrane-cup (4) (a predetermined design pressure in the pump pressure gauge), the injection of cement-sand mortar is stopped. The rubber hose (5) with the packer (6) is moved to the top of the injector pipe (3) (into the second or third zone of the location of the injection holes) and the cement-sand mortar injection is resumed until the well walls are squeezed out over the entire length of the annulus with full filling both the injector pipe (3) and the entire wellbore through injection holes in it.

Claims (1)

Способ изготовления буроинъекционной сваи с контролируемым уширением, включающий бурение скважины, монтаж арматурного каркаса в виде трубы, инъецирование цементно-песчаного раствора до контролируемого обжатия стенок скважины по всей длине затрубного пространства, отличающийся тем, что арматурный каркас выполняют в виде трубы-инъектора с двумя или тремя зонами инъекционных отверстий и резиновой мембраной-стаканом, закрепленной на ее конце, инъекционные отверстия выполняют диаметром 0,08-0,12d, где d - диаметр скважины, и располагают их в шахматном порядке равномерно во всех зонах, в первой зоне - на расстоянии 4-5d от конца, где закреплена резиновая мембрана-стакан, во второй и третьей - по всей длине трубы-инъектора, инъецирование цементно-песчаного раствора осуществляется при помощи резинового шланга, на нижнем конце которого расположен пакер, а верхний конец соединен с насосной станцией. A method of manufacturing a bored injection pile with controlled broadening, including drilling a well, installing a reinforcing cage in the form of a pipe, injecting a cement-sand mortar until a controlled squeezing of the walls of the borehole along the entire length of the annulus, characterized in that the reinforcing cage is made in the form of an injector pipe with two or three zones of injection holes and a rubber membrane-glass attached to its end, injection holes are made with a diameter of 0.08-0.12 d, where d is the diameter of the well, and place them in uniformly in all zones, in the first zone - at a distance of 4-5d from the end where the rubber membrane-cup is fixed, in the second and third - along the entire length of the injector pipe, cement-sand mortar is injected using a rubber hose, the lower end of which is the packer, and the upper end is connected to the pumping station.

Images