RU2720047C1 - Method for erection of bored pile in soil-cement coating - Google Patents

Method for erection of bored pile in soil-cement coating Download PDF

Info

Publication number
RU2720047C1
RU2720047C1 RU2019129899A RU2019129899A RU2720047C1 RU 2720047 C1 RU2720047 C1 RU 2720047C1 RU 2019129899 A RU2019129899 A RU 2019129899A RU 2019129899 A RU2019129899 A RU 2019129899A RU 2720047 C1 RU2720047 C1 RU 2720047C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
mechanical properties
soil
dispensing element
drilling
Prior art date
Application number
RU2019129899A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Сергеевич Соколов
Александр Николаевич Михайлов
Александр Евгеньевич Пушкарев
Сергей Николаевич Соколов
Андрей Николаевич Соколов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ" (ООО "НПФ "ФОРСТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ" (ООО "НПФ "ФОРСТ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ" (ООО "НПФ "ФОРСТ")
Priority to RU2019129899A priority Critical patent/RU2720047C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2720047C1 publication Critical patent/RU2720047C1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/34Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction, namely to erection of bored piles in close proximity to standing buildings and constructions, and can be used in formation of pile foundations in weak soils, as well as to strengthen weak soils using jet technology simultaneously with erection of bored piles. Method of erection of bored pile in soil-cement shell includes driving of well with hollow screw with drilling tool equipped with lines supplying high-pressure water-cement solution from pump unit to dispensing element with jet-forming nozzles and system for detecting change of mechanical properties of soils, comprising drilled massif, with subsequent reinforcement, concreting, compaction by pulse discharges and formation of soil-cement shell by means of supply of high-pressure cementing solution through distributing element with jet-forming nozzles. Primer-cement shell is created with variable cross section in accordance with characteristics of soils determined during drilling, wherein shell larger cross-section is formed in areas of reduced mechanical properties of soil by distributing element arranged inside hollow screw with side openings for jet-forming nozzles of dispensing element. Distributing the dispensing element above the drilling tool at a distance providing a time reserve between the drilling and cementation processes required to process information on soil properties, detecting the length of areas of reduced mechanical properties of the massif, forming a command solution for correcting the carbonation mode and switching to carburizing in the new mode, the time margin value is determined from the given relationship T = T1 + T2, where T1 is the time for detecting the length of areas with reduced or increased mechanical properties of the massif, T2 is the time for generating a command solution for correcting the carburization conditions and switching to carburizing in the new mode. Time for detecting the length of areas with reduced or increased mechanical properties of array T1 is determined from the given relationship T1 = kt × h/vb, where kt is coefficient of layer thickness of array with reduced mechanical properties, value is set in the design documentation based on the initial information on the geological structure of the array, h is the thickness of the layer of the massif with reduced mechanical properties, fixed by registration system of change of mechanical properties of soils, which make drilled mass, m, vb - drilling speed, m/s. Time of formation of command solution for correction of cementation mode and transition to cementation in new mode T2, depending on length of located inside the hollow auger supply lines of high-pressure water-cement solution from pump unit to dispensing element, and determined by the given relationship T2 = kd(Lm + H)/vt, where kd is a coefficient of time of transition to new cementation conditions, value kd is given in the design documentation based on the initial information on the material of the high pressure water-cement solution supply lines from the pump unit to the dispensing element, Lm is the length of the lines from the pump unit to the drill string, m, H is drilling depth, m, vt is average speed of flow of high-pressure solution in mains supplying high-pressure water-cement solution from pump unit to distributing element, m/s. Formation of soil-cement shell is carried out at current drilling speed, and larger diameter of soil-cement shell is performed due to increased pressure of supplied cementing solution, pressure value of which is determined as per specified dependence. After the design depth has been reached by the soil-cement shell, the dispensing element and the drilling tool are removed from the drilled well, and reinforcing frame and discharger are lowered into auger cavity to form high-energy electric pulses for excitation of electric discharges in hardening material, and well is filled with casting consistence to wellhead, After that, gradual lifting of screw (with its unscrewing) is performed and simultaneously concrete mixture is supplied into well (into cavity of hollow screw) until complete formation of formed space. After the hollow auger is lifted, the discharger is gradually lifted, and as it is lifted in the previously identified areas of lower mechanical properties of the ground, pulses are sent to excite electric discharges in the hardening material.
EFFECT: technical result consists in reduction of construction time of bored pile in soil-cement cladding with improvement of its strength and bearing properties in weak soils.
1 cl, 3 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. При этом в заявленном способе используют для укрепления слабых грунтов струйную технологию одновременно с возведением буронабивных свай.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. Moreover, in the inventive method, jet technology is used to strengthen weak soils simultaneously with the construction of bored piles.

Известен «способ возведения буронабивной сваи» по патенту на изобретение RU 2204651 С1 от 20.05.2003, МПК E02D 5/34, E02D 5/44, E02D 5/46 - [1], включающий проходку скважины в грунте с последующим ее бетонированием. При этом перед проходкой скважины в грунте создают грунтоцементную сваю, а проходку скважины буронабивной сваи ведут в теле грунтоцементной сваи, по крайней мере, в пределах ее боковой поверхности, причем соотношение диаметров буронабивной и грунтоцементной свай составляет 0,4…0,8, а проходку скважины буронабивной сваи ведут на 2…7-е сутки после создания грунтоцементной сваи. При этом проходку скважины буронабивной сваи могут вести с заглублением в коренной грунт.The known "method of construction of a bored pile" according to the patent for the invention RU 2204651 C1 dated 05/20/2003, IPC E02D 5/34, E02D 5/44, E02D 5/46 - [1], including the sinking of the well in the ground with its subsequent concreting. At the same time, a cement-cement pile is created in the soil before the well is drilled, and a bored pile pile is drilled in the body of the cement-cement pile, at least within its lateral surface, and the ratio of the diameters of the bored and cement-cement piles is 0.4 ... 0.8, and the penetration bored pile wells lead on the 2nd ... 7th day after the creation of the cement pile. At the same time, drilling of bored piles can be carried out with deepening in the primary soil.

Недостатком способа [1] является то, что при его реализации сроки строительства достаточно велики за счет последовательного выполнения этапов создания грунтоцементной и буронабивной сваи с временным интервалом до 7 суток.The disadvantage of this method [1] is that when it is implemented, the construction time is quite large due to the sequential implementation of the steps for creating a cement-cement and bored pile with a time interval of up to 7 days.

Также известен «способ возведения буроинъекционной сваи» по опубликованной заявке на изобретение RU 2005117042 С1 от 10.12.2006, МПК E02D 5/00 - [2], включающий проходку скважины в грунте с последующим заполнением ее бетоном. Бурение скважины в грунте осуществляют одновременно с выполнением грунтоцементной сваи посредством погружения в грунт полой, заглушенной снизу на период погружения обсадной трубы с ребордами и жестко закрепленным монитором на заглушенном конце, при этом посредством монитора струей твердеющего раствора осуществляют размыв и перемешивание грунта с твердеющим раствором. После достижений проектной глубины скважины сначала извлекают монитор из обсадной трубы, в которую затем устанавливают арматурный каркас с последующим заполнением обсадной трубы бетоном литой консистенции до устья, после чего производят постепенное поднятие обсадной трубы с одновременной подачей бетонной смеси под избыточным давлением в скважину до полного заполнения образовавшегося пространства.Also known is the “method of construction of the injection piles” according to the published application for the invention RU 2005117042 C1 dated 12/10/2006, IPC E02D 5/00 - [2], which includes drilling a well in the ground and then filling it with concrete. Drilling a well in the ground is carried out simultaneously with the implementation of the cement pile by immersing in the ground a hollow, drowned from below for the period of immersion of the casing with flanges and a rigidly mounted monitor on the muffled end, while using the monitor, the soil with a hardening solution is washed and mixed with a hardening mortar. After reaching the design depth of the well, the monitor is first removed from the casing, into which the reinforcing cage is then installed, followed by filling the casing with cast concrete to the mouth, and then the casing is gradually raised while the concrete mixture is supplied under excess pressure into the well until the formed space.

Недостатком способа [2] является то, что его реализация трудно реализуема из-за недостаточности раскрытия материалов в опубликованной заявке.The disadvantage of this method [2] is that its implementation is difficult to implement due to insufficient disclosure of materials in the published application.

Известен «способ изготовления буронабивной сваи» по патенту на изобретение RU 2117726 С1 от 20.08.1998, МПК E02D 5/34 - [3], предусматривающий образование скважины с использованием обсадной трубы, установку арматурного каркаса и рабочего разрядника, заполнение скважины твердеющим электропроводным материалом и образование ствола с уширениями посредством производства на разных горизонтах высоковольтных электрических разрядов.The known "method of manufacturing a bored pile" according to the patent for invention RU 2117726 C1 from 08.20.1998, IPC E02D 5/34 - [3], which provides for the formation of a well using a casing, installation of a reinforcing cage and a working spark gap, filling the well with a hardening electrically conductive material and formation of the barrel with broadening through the production of high-voltage electric discharges at different horizons.

Недостатком способа [3] является то, что он применяется только для изготовления буронабивной сваи и неизвестно его использование для комплексного его использования при создании буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке в один технологический прием.The disadvantage of this method [3] is that it is used only for the manufacture of bored piles and it is not known for its integrated use in the creation of bored piles in a cement-cement sheath in one technological process.

Кроме того, известен «способ закрепления грунта» по патенту на изобретение RU 2303101 С1 от 20.07.2007, МПК E02D 3/12 - [4], включающий определение характеристик геологических элементов в геологическом разрезе закрепляемого массива грунта с последующим закреплением грунта при перемещении раздаточного элемента снизу-вверх по высоте пилотной скважины в закрепляемом грунте струйной технологией. Определение характеристик геологических элементов осуществляют при бурении пилотной скважины, причем в качестве характеристик геологических элементов используют момент закручивания и усилие сжатия буровой колонны, регистрируемые при бурении пилотной скважины. Закрепление грунта производят в пилотной скважине со скоростью перемещения раздаточного элемента, определяемой по математическому выражению, причем при изменении типа грунта осуществляют корректировку скорости перемещения раздаточного элемента. Способ [4] позволяет производить закрепление грунта путем создания грунтоцементной колонны сложной формы в зависимости от прочности грунта.In addition, the known “method of fixing the soil” according to the patent for invention RU 2303101 C1 dated 07/20/2007, IPC E02D 3/12 - [4], which includes determining the characteristics of geological elements in the geological section of the fixed array of soil with subsequent fixing of the soil when moving the transfer element bottom-up on the height of the pilot well in the fixed soil by jet technology. Characterization of the geological elements is carried out during the drilling of the pilot well, moreover, the torque and compression force of the drill string recorded during the drilling of the pilot well are used as characteristics of the geological elements. The soil is fixed in the pilot well with the speed of movement of the dispensing element, determined by mathematical expression, and when changing the type of soil, the speed of movement of the dispensing element is adjusted. The method [4] allows to fix the soil by creating a cement-cement column of complex shape, depending on the strength of the soil.

Однако при реализации способа [4] возникают значительные затраты времени, так как закрепление грунта осуществляется последовательным выполнением операций бурения и закрепления при обратном ходе раздаточного элемента, при переменной скорости закрепления. Кроме того, отсутствие армирования закрепленного массива отрицательно скажется на несущей способности созданной грунтоцементной колонны.However, when implementing the method [4], considerable time is wasted, since the soil is fixed by sequentially performing drilling and fixing operations during the return stroke of the dispensing element, at a variable fixing speed. In addition, the lack of reinforcement of the fixed mass will adversely affect the bearing capacity of the created cement-cement column.

Прототипом заявленного технического решения является «способ возведения буронабивной сваи по патенту на изобретение RU 2303102 С1 от 20.07.2007, МПК E02D 5/34 - [5], включающий проходку скважины в грунте буровым инструментом с последующим ее бетонированием и создание грунтоцементной оболочки. Грунтоцементную оболочку создают путем одновременного бурения и цементации, которую осуществляют в направлении, перпендикулярном оси бурения. При цементации используют раздаточный элемент, имеющий сопла диаметром (2…5)⋅10-3 м при скорости цементации скважины, определяемой по приведенной в формуле зависимости. 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 приведенной в формуле зависимости. В качестве бурового инструмента используют буровой инструмент, оснащенный шнеком. При этом в известном способе используют шнек диаметром от 250 до 800 мм. Способ [4] позволяет создавать буронабивную сваю в грунтоцементной оболочке практически одновременно во времени, при этом затвердевание грунтоцементной и буронабивной сваи происходит совместно.The prototype of the claimed technical solution is “a method of erecting a bored pile according to the invention patent RU 2303102 C1 of 07/20/2007, IPC E02D 5/34 - [5], including drilling a well in the ground with a drilling tool, followed by its concreting and creating a cement-cement sheath. A cement-cement sheath is created by simultaneous drilling and cementation, which is carried out in a direction perpendicular to the axis of drilling. 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 dependence given in the formula. Concreting of the well is carried out during the return movement of the drilling tool, using a dispensing element having nozzles with a diameter of (10 ... 20) -3 m, with a concreting speed determined by the dependence given in the formula. As a drilling tool, a drilling tool equipped with a screw is used. Moreover, in the known method using a screw with a diameter of from 250 to 800 mm The method [4] allows you to create a bored pile in a soil-cement sheath almost simultaneously in time, while the hardening of soil-cement and bored piles occurs together.

Недостатком способа - прототипа [5] является то, что формирование грунтоцементной оболочки производится без учета слоистой структуры и изменяющихся свойств вмещающего грунтового массива, а создаваемая буронабивная свая имеет цилиндрическую форму постоянного сечения, что снижает качество и несущую способность возводимой буронабивной сваи.The disadvantage of the prototype method [5] is that the formation of a cement-cement sheath is carried out without taking into account the layered structure and the changing properties of the host soil mass, and the bored pile being created has a cylindrical shape of constant cross section, which reduces the quality and bearing capacity of the bored pile being constructed.

Недостатки аналогов и прототипа ставят задачи повышения качества и несущей способности (повышения прочностных и несущих свойств) возводимой буронабивной сваи при строительстве новых объектов на слабых грунтах созданием буронабивной сваи переменного по высоте сечения, а также сокращения времени возведения сваи.The disadvantages of the analogues and the prototype set the task of improving the quality and bearing capacity (increasing strength and load-bearing properties) of the bored pile being built during the construction of new facilities on soft soils by creating a bored pile with a cross-sectional height, as well as reducing the pile construction time.

Сущность заявленного способа состоит в том, что при возведении буронабивной сваи, включающем проходку скважины полым шнеком с буровым инструментом, оснащенными магистралями подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока к раздаточному элементу со струеформирующими соплами и системой регистрации изменения механических свойств грунтов, составляющих пробуриваемый массив, с последующим армированием, бетонированием, уплотнением импульсными разрядами и формированием грунтоцементной оболочки посредствам подачи высоконапорного цементирующего раствора через раздаточный элемент со струеформирующими соплами. Грунтоцементную оболочку создают переменного поперечного сечения в соответствии с определенными в процессе бурения характеристиками грунтов, причем большее поперечное сечение оболочки формируют в областях пониженных механических свойств грунтов раздаточным элементом, который размещают внутри полого шнека, имеющего боковые окна для струеформирующих сопел раздаточного элемента, а также размещают раздаточный элемент выше бурового инструмента на расстоянии, обеспечивающем запас времени между процессами бурения и цементации необходимый для обработки информации о свойствах грунтов, выявления протяженности областей пониженных механических свойств массива, формирования командного решения для корректировки режима цементации и перехода на цементацию в новом режиме. Величину запаса времени определяют по формуле:The essence of the claimed method consists in the fact that during the construction of a bored pile, including drilling a hole with a hollow auger with a drilling tool, equipped with high-pressure water-cement mortar supply lines from the pumping unit to the dispensing element with jet-forming nozzles and a system for recording changes in the mechanical properties of soils that make up the drilled massif, with subsequent reinforcement, concreting, compaction by impulse discharges and the formation of a cement-cement sheath by means of high okonopornogo cementing mortar through a dispensing element with jet forming nozzles. A cement-cement sheath is created with a variable cross-section in accordance with soil characteristics determined during drilling, and a larger sheath is formed in the areas of reduced mechanical properties of the soil with a dispensing element, which is placed inside a hollow screw having side windows for jet forming nozzles of the dispensing element, and also the dispenser is placed an element above the drilling tool at a distance that provides a margin of time between the drilling and cementation processes my for processing information about the properties of the soil, to identify the extent of the region of reduced mechanical properties of the array, the formation team solutions to correct cementation and grouting in the transition regime to the new regime. The amount of time reserve is determined by the formula:

Т=Т12,T = T 1 + T 2 ,

где: T1 - время на выявление протяженности областей с пониженными или повышенными механическими свойствами массива;where: T 1 - time to identify the extent of areas with reduced or increased mechanical properties of the array;

Т2 - время формирования командного решения для перехода на цементацию в новом режиме.T 2 - the time of formation of the team decision for the transition to cementation in the new mode.

Время на выявление протяженности областей с пониженными или повышенными механическими свойствами массива T1 определяют по формуле:The time to identify the extent of areas with reduced or increased mechanical properties of the array T 1 is determined by the formula:

T1=kт×h/vб,T 1 = k t × h / v b ,

где: kт - коэффициент запаса толщины слоя массива с пониженными механическими свойствами. Значение kт задают в проектной документации на основании исходной информации о геологическом строении массива.where: k t - safety factor of the thickness of the layer of the array with reduced mechanical properties. The value of k t is set in the design documentation based on the initial information about the geological structure of the massif.

h - толщина слоя массива с пониженными механическими свойствами, зафиксированная системой регистрации изменения механических свойств грунтов, составляющих пробуриваемый массив, м;h is the thickness of the layer of the array with reduced mechanical properties, recorded by the registration system of changes in the mechanical properties of the soils that make up the drilled massif, m;

vб - скорость бурения, м/с.v b - drilling speed, m / s.

Время формирования командного решения для корректировки режима цементации и перехода на цементацию в новом режиме Т2 зависит от длины магистралей подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока до раздаточного элемента, размещенного в конструкции буровой колонны и определяют по формуле:The formation time of a team decision to adjust the cementation mode and switch to cementation in the new T 2 mode depends on the length of the high-pressure water-cement mortar supply lines from the pump unit to the dispensing element placed in the drill string structure and is determined by the formula:

Т2=kд(LM+H)/vт,T 2 = k d (L M + H) / v t

где: кд - коэффициент запаса времени перехода на новые режимы цементации. Значение kд задают в проектной документации на основании исходной информации о материале магистралей подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока до раздаточного элемента;where: k d is the safety factor of the transition time to new cementation modes. The value of k d set in the design documentation based on the source information about the material of the lines for supplying high-pressure water-cement mortar from the pump unit to the dispensing element;

Lм - длина магистралей от насосного блока до буровой колонны, м;L m - the length of the lines from the pump unit to the drill string, m;

Н - глубина бурения, м;N - drilling depth, m;

vт - средняя скорость течения высоконапорного раствора в магистралях подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока до раздаточного элемента, м/с.v t is the average flow rate of a high-pressure mortar in the high-pressure water-cement mortar supply lines from the pump unit to the dispensing element, m / s.

Формирование грунтоцементной оболочки производят при текущей скорости бурения, а выполнение большего диаметра грунтоцементной оболочки осуществляют за счет увеличения давления подаваемого цементирующего раствора. Значение давления определяют по формуле:The formation of a cement-cement sheath is carried out at the current drilling speed, and the larger diameter of the cement-cement sheath is performed by increasing the pressure of the supplied cementitious mortar. The pressure value is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где: D - диаметр уширения грунтоцементной оболочки (задается в проектной документации), м; n - частота вращения буровой колонны, с-1; d0 -диаметр сопел раздаточного элемента, м; С - характеристика механических свойств грунтов, составляющих пробуриваемый массив (коэффициент сцепления).where: D is the broadening diameter of the cement-cement sheath (specified in the design documentation), m; n is the rotational speed of the drill string, s -1 ; d 0 is the diameter of the nozzles of the dispensing element, m; C is a characteristic of the mechanical properties of the soils that make up the drilled massif (adhesion coefficient).

После достижения грунтоцементной оболочкой проектной глубины из пробуренной скважины извлекают раздаточный элемент и буровой инструмент, и в полость шнека опускают армирующий каркас и разрядник для формирования высокоэнергетических электрических импульсов для возбуждения в твердеющем материале электрических разрядов. Далее заполняют скважину бетоном литой консистенции до устья. После чего производят постепенное поднятие шнека, путем его вывинчивания с одновременной подачей бетонной смеси под избыточным давлением в скважину (в полость полого шнека) до полного заполнения образовавшегося пространства. После поднятия полого шнека постепенно подымают разрядник, и по мере его поднятия в ранее выявленных областях пониженных механических свойств грунта подают импульсы для возбуждения в твердеющем материале электрических разрядов.After the cement-cement sheath reaches the design depth, the distributing element and the drilling tool are removed from the drilled well, and the reinforcing cage and spark gap are lowered into the cavity of the screw to form high-energy electric pulses to excite electric discharges in the hardening material. Then fill the well with cast concrete to the mouth. After that, the auger is gradually raised by unscrewing it while supplying the concrete mixture under excess pressure to the well (into the cavity of the hollow auger) until the formed space is completely filled. After raising the hollow auger, the spark gap is gradually raised, and as it is raised in the previously identified areas of reduced mechanical properties of the soil, pulses are supplied to excite electrical discharges in the hardening material.

При этом в заявленном способе толщина слоя массива с пониженными механическими свойствами, зафиксированная системой регистрации изменения механических свойств грунтов может составлять от 0,5 до 40 м.Moreover, in the claimed method, the thickness of the layer of the array with reduced mechanical properties, recorded by the registration system of changes in the mechanical properties of soils can be from 0.5 to 40 m

В результате после затвердения в массиве образуется армированная буронабивная свая переменного сечения в грунтоцементной оболочке, причем больший диаметр сваи соответствует большему диаметру грунтоцементной оболочки и располагается в области грунтов с пониженными механическими свойствами.As a result, after hardening in the massif, a reinforced bored pile of variable cross section is formed in the soil-cement sheath, and the larger diameter of the pile corresponds to the larger diameter of the soil-cement sheath and is located in the soil region with reduced mechanical properties.

Техническим результатом заявленного способа является сокращение времени строительства буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке с повышением ее прочностных и несущих свойств в слабых грунтах.The technical result of the claimed method is to reduce the construction time of a bored pile in a cement-cement sheath with an increase in its strength and load-bearing properties in soft soils.

Использование предлагаемого способа возведения буронабивной сваи позволяет существенно увеличить несущую способность буронабивной сваи за счет предложенной совокупности признаков, не увеличивая при этом время выполнения работ. Так в заявленном способе созданы условия для повышения несущей способности сваи за счет того, что сформированная грунтоцементная оболочка выполняется в соответствие с установленной в ходе бурения структурой массива. При этом сформированные уширения оболочки располагаются между слоями массива с повышенными механическими свойствами таким образом, что конструкция сваи «опирается» на слои с повышенными механическими свойствами, что и обеспечивает повышение несущей способности сваи.Using the proposed method for the construction of bored piles can significantly increase the bearing capacity of the bored pile due to the proposed set of features, without increasing the time it takes to complete the work. So in the inventive method created conditions for increasing the bearing capacity of piles due to the fact that the formed cement-cement sheath is performed in accordance with the array structure established during drilling. In this case, the formed broadening of the shell is located between the layers of the array with increased mechanical properties in such a way that the design of the pile "rests" on the layers with increased mechanical properties, which ensures an increase in the bearing capacity of the pile.

Пример осуществления заявленного способа возведения буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке приведен в таблицах 1 - (Проектные данные), 2 - (Параметры цементации) и 3 - (Структура пробуриваемого массива и характеристики сваи).

Figure 00000002
Figure 00000003
An example of the implementation of the claimed method of construction of a bored pile in a cement-cement sheath is given in tables 1 - (Design data), 2 - (Cementation parameters) and 3 - (Structure of the drilled massif and characteristics of the pile).
Figure 00000002
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

В расчете принимались следующие коэффициенты:The following coefficients were taken into account:

kт=1, соответствует горизонтальному расположению слоев пробуриваемых грунтов. Для наклонного расположения слоев kт ≈sin α, где α - угол наклона слоев пробуриваемых пластов грунтов;k t = 1, corresponds to the horizontal arrangement of layers of drilled soils. For an inclined arrangement of layers k t ≈ sin α, where α is the angle of inclination of the layers of the drilled soil layers;

kд=1, используется для металлических магистралей подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока до раздаточного элемента. В случае если магистрали выполнены из неметаллических материалов kд=1,2, тем самым учитывается наличие потерь давления водоцементного раствора при течении по неметаллическим магистралям подвода.k d = 1, is used for metal lines for supplying high-pressure water-cement mortar from the pump unit to the dispensing element. If the lines are made of non-metallic materials k d = 1,2, the presence of pressure losses of the water-cement mortar when flowing through the non-metallic supply lines is taken into account.

Таким образом, реализация предложенного способа при параметрах, представленных в расчете, обеспечивает запас времени между процессами бурения и цементации необходимый для выявления протяженности областей с повышенными или пониженными механическими свойствами массива, корректировки режима цементации и перехода на цементацию в новом режиме, а соответствующее изменение давления позволяет сформировать грунтоцементную оболочку заданной конфигурации с учетом слоистой структуры и изменяющихся свойств вмещающего грунтового массива, что и обеспечивает повышение несущей способности сваи.Thus, the implementation of the proposed method with the parameters presented in the calculation provides a margin of time between the drilling and cementation processes necessary to identify the extent of areas with increased or decreased mechanical properties of the array, adjust the cementation mode and switch to cementation in a new mode, and the corresponding pressure change allows to form a cement-cement sheath of a given configuration, taking into account the layered structure and the changing properties of the enclosing soil mass, which and provides increased bearing capacity of piles.

Заявленный способ возведения буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке обладает всеми критериями изобретения, так как совокупность ограничительных и отличительных признаков его формулы изобретения является новым для способов (технологий) при которых обеспечивается возможность возведения свай при строительстве новых объектов на слабых грунтах при сокращении времени их возведения с повышением прочностных и несущих свойств, и, следовательно, соответствует критерию "новизна".The claimed method for the construction of bored piles in a cement-cement sheath has all the criteria of the invention, since the combination of restrictive and distinctive features of its claims is new for methods (technologies) in which it is possible to build piles when building new objects on soft soils while reducing the time of their construction with increasing strength and bearing properties, and therefore meets the criterion of "novelty."

Совокупность признаков формулы изобретения предложенного способа неизвестна на данном уровне развития техники, и не следует общеизвестным правилам возведения буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке, при которых учитываются конкретные слоистая структура и изменяющиеся свойства вмещающего грунтового массива. Создаваемая буронабивная свая имеет форму переменного сечения с армированием по всей ее высоте, что повышает качество и несущую способность возводимой буронабивной сваи. Все это доказывает соответствие заявленного способа критерию "изобретательский уровень".The set of features of the claims of the proposed method is unknown at this level of technological development, and does not follow well-known rules for the construction of bored piles in a cement-cement sheath, which take into account the specific layered structure and the changing properties of the host soil mass. The bored pile being created has the form of a variable section with reinforcement over its entire height, which increases the quality and bearing capacity of the bored pile being built. All this proves the conformity of the claimed method to the criterion of "inventive step".

Осуществление (внедрение) предложенного способа возведения буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке в настоящее время и на современном уровне развития техники не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию "промышленная применимость".Implementation (implementation) of the proposed method for the construction of bored piles in a cement-cement sheath at present and at the current level of technological development does not present any structural, technical and technological difficulties, from which the criterion "industrial applicability" follows.

ЛитератураLiterature

1. Патент на изобретение RU 2204651 С1 от 20.05.2003, МПК E02D 5/34, E02D 5/44, E02D 5/46, «Способ возведения буронабивной сваи».1. Patent for the invention RU 2204651 C1 dated 05/20/2003, IPC E02D 5/34, E02D 5/44, E02D 5/46, "Method for the construction of bored piles."

2. Заявка на изобретение RU 2005117042 С1 от 10.12.2006, МПК E02D 5/00, «Способ возведения буроинъекционной сваи».2. Application for invention RU 2005117042 C1 dated 12/10/2006, IPC E02D 5/00, “Method for the construction of bored pile”.

3. Патент на изобретение RU 2117726 С1 от 20.08.1998, МПК E02D 5/34, «Способ изготовления буронабивной сваи».3. Patent for the invention RU 2117726 C1 from 08.20.1998, IPC E02D 5/34, “Method for the production of bored piles”.

4. Патент на изобретение RU 2303101 С1 от 20.07.2007, МПК E02D 3/12, «Способ закрепления грунта».4. Patent for the invention RU 2303101 C1 dated 07/20/2007, IPC E02D 3/12, "Method of fixing the soil."

5. Патент на изобретение RU 2303102 С1 от 20.07.2007, МПК E02D 5/34 «Способ возведения буронабивной сваи» - прототип.5. Patent for the invention RU 2303102 C1 of 07.20.2007, IPC E02D 5/34 "Method for the construction of bored piles" - prototype.

Claims (20)

Способ возведения буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке, включающий проходку скважины полым шнеком с буровым инструментом, оснащенными магистралями подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока к раздаточному элементу со струеформирующими соплами и системой регистрации изменения механических свойств грунтов, составляющих пробуриваемый массив, с последующим армированием, бетонированием, уплотнением импульсными разрядами и формированием грунтоцементной оболочки посредствам подачи высоконапорного цементирующего раствора через раздаточный элемент со струеформирующими соплами, отличающийся тем, что грунтоцементную оболочку создают переменного поперечного сечения в соответствии с определенными в процессе бурения характеристиками грунтов, причем большее поперечное сечение оболочки формируют в областях пониженных механических свойств грунтов раздаточным элементом, который размещают внутри полого шнека, имеющего боковые окна для струеформирующих сопел раздаточного элемента, а также размещают раздаточный элемент выше бурового инструмента на расстоянии, обеспечивающем запас времени между процессами бурения и цементации, необходимый для обработки информации о свойствах грунтов, выявления протяженности областей пониженных механических свойств массива, формирования командного решения для корректировки режима цементации и перехода на цементацию в новом режиме, величину запаса времени определяют по формулеA method of erecting a bored pile in a cement-cement sheath, including drilling a hole with a hollow auger with a drilling tool, equipped with high-pressure water-cement mortar supply lines from the pumping unit to the dispensing element with jet-forming nozzles and a system for registering changes in the mechanical properties of soils that make up the drilled mass, followed by reinforcing, concrete compaction by impulse discharges and the formation of a cement-cement sheath by means of the supply of high-pressure cement of the orienting solution through the dispensing element with jet-forming nozzles, characterized in that the cement-cement sheath is created with a variable cross-section in accordance with the soil characteristics determined during the drilling process, the larger cross-section of the shell being formed in the areas of reduced mechanical properties of the soil with a dispensing element, which is placed inside the hollow auger, having side windows for the jetting nozzles of the dispensing element, and also place the dispensing element above the drilling tool pipe at a distance that provides a margin of time between the processes of drilling and cementation, necessary to process information about the properties of soils, to identify the extent of areas of reduced mechanical properties of the array, to form a team decision to adjust the cementation mode and switch to cementation in a new mode, the amount of time margin is determined by the formula Т=Т12,T = T 1 + T 2 , где Т1 - время на выявление протяженности областей с пониженными или повышенными механическими свойствами массива;where T 1 - time to identify the extent of areas with reduced or increased mechanical properties of the array; Т2 - время формирования командного решения для корректировки режима цементации и перехода на цементацию в новом режиме, время на выявление протяженности областей с пониженными или повышенными механическими свойствами массива Т1 определяют по формулеT 2 - the time of formation of the team decision to adjust the cementation mode and transition to cementation in the new mode, the time to identify the extent of areas with reduced or increased mechanical properties of the array T 1 is determined by the formula Т1=kт×h/vб,T 1 = k t × h / v b , где kт - коэффициент запаса толщины слоя массива с пониженными механическими свойствами, значение задают в проектной документации на основании исходной информации о геологическом строении массива;where k t is the safety factor of the thickness of the layer of the array with reduced mechanical properties, the value is set in the design documentation based on the source information about the geological structure of the array; h - толщина слоя массива с пониженными механическими свойствами, зафиксированная системой регистрации изменения механических свойств грунтов, составляющих пробуриваемый массив, м;h is the thickness of the layer of the array with reduced mechanical properties, recorded by the registration system of changes in the mechanical properties of the soils that make up the drilled massif, m; vб - скорость бурения, м/с,v b - drilling speed, m / s, время формирования командного решения для корректировки режима цементации и перехода на цементацию в новом режиме Т2, зависящее от длины расположенных внутри полого шнека магистралей подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока до раздаточного элемента, и определяют по формулеthe time of formation of the team decision to adjust the cementation mode and switch to cementation in the new T 2 mode, depending on the length of the high-pressure water-cement mortar supply lines located inside the hollow screw from the pump unit to the dispensing element, and is determined by the formula T2=kд(Lм+H)/vт,T 2 = k d (L m + H) / v t где kд - коэффициент запаса времени перехода на новые режимы цементации, значение kд задают в проектной документации на основании исходной информации о материале магистралей подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока до раздаточного элемента;where k d is the safety factor of the transition time to new cementation modes, the value of k d is set in the design documentation based on the initial information about the material of the high-pressure water-cement mortar supply lines from the pump unit to the dispensing element; Lм - длина магистралей от насосного блока до буровой колонны, м;L m - the length of the lines from the pump unit to the drill string, m; Н - глубина бурения, м;N - drilling depth, m; vт - средняя скорость течения высоконапорного раствора в магистралях подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока до раздаточного элемента, м/с,v t - the average flow rate of a high-pressure mortar in the supply lines of a high-pressure water-cement mortar from the pump unit to the dispensing element, m / s, формирование грунтоцементной оболочки производят при текущей скорости бурения, а выполнение большего диаметра грунтоцементной оболочки осуществляют за счет увеличения давления подаваемого цементирующего раствора, значение давления которого определяют по формулеthe formation of a cement-cement sheath is carried out at the current drilling speed, and the larger diameter of the cement-cement sheath is performed by increasing the pressure of the supplied cementitious mortar, the pressure value of which is determined by the formula
Figure 00000005
Figure 00000005
где D - заданный в проектной документации диаметр уширения грунтоцементной оболочки, м; n - частота вращения буровой колонны, с-1; d0 - диаметр сопел раздаточного элемента, м; С - коэффициент сцепления, характеризующий механические свойства грунтов, составляющих пробуриваемый массив,where D is the diameter of the broadening of the cement-cement shell specified in the design documentation, m; n is the rotational speed of the drill string, s -1 ; d 0 - the diameter of the nozzles of the dispensing element, m; With - coefficient of adhesion, characterizing the mechanical properties of the soils that make up the drilled massif, после достижения грунтоцементной оболочкой проектной глубины из пробуренной скважины извлекают раздаточный элемент и буровой инструмент, и в полость шнека опускают армирующий каркас и разрядник для формирования высокоэнергетических электрических импульсов для возбуждения в твердеющем материале электрических разрядов, и заполняют скважину бетоном литой консистенции до устья,after the cement-cement sheath reaches the design depth, the dispensing element and the drilling tool are removed from the drilled well, and the reinforcing cage and spark gap are lowered into the cavity of the screw to form high-energy electric pulses to excite electric discharges in the hardening material, and the well is filled with cast concrete to the mouth, после чего производят постепенное поднятие шнека (с его вывинчиванием) и одновременно подают бетонную смесь в скважину (в полость полого шнека) до полного заполнения образовавшегося пространства,after which the screw is gradually raised (with its unscrewing) and at the same time the concrete mixture is fed into the well (into the cavity of the hollow screw) until the space is completely filled, после поднятия полого шнека постепенно поднимают разрядник и по мере его поднятия в ранее выявленных областях пониженных механических свойств грунта подают импульсы для возбуждения в твердеющем материале электрических разрядов.after raising the hollow auger, the arrester is gradually raised and, as it is raised in the previously identified areas of reduced mechanical properties of the soil, pulses are supplied to excite electrical discharges in the hardening material.
RU2019129899A 2019-09-23 2019-09-23 Method for erection of bored pile in soil-cement coating RU2720047C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129899A RU2720047C1 (en) 2019-09-23 2019-09-23 Method for erection of bored pile in soil-cement coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129899A RU2720047C1 (en) 2019-09-23 2019-09-23 Method for erection of bored pile in soil-cement coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2720047C1 true RU2720047C1 (en) 2020-04-23

Family

ID=70415455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129899A RU2720047C1 (en) 2019-09-23 2019-09-23 Method for erection of bored pile in soil-cement coating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2720047C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803751C1 (en) * 2023-03-27 2023-09-19 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство" Method for constructing drilled pile in permafrost soil

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060013656A1 (en) * 2004-07-13 2006-01-19 Berkel & Company Contractors, Inc. Full-displacement pressure grouted pile system and method
RU2303102C1 (en) * 2005-12-28 2007-07-20 Игорь Сергеевич Арутюнов Method for cast-in-place pile erection
RU2327007C1 (en) * 2006-11-30 2008-06-20 Иван Константинович Попсуенко Method of drill-injection stilt formation
RU2354781C2 (en) * 2007-07-12 2009-05-10 Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОЗБТ") Method of bored pile construction and device for method implementation
RU95687U1 (en) * 2010-02-04 2010-07-10 Валерий Петрович Петрухин DRILLING STAW
RU109475U1 (en) * 2011-06-09 2011-10-20 Иван Константинович Попсуенко DRILLING STAW WITH INTEGRATED INJECT MONITORS
RU2605213C1 (en) * 2015-07-01 2016-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Method of erection ramming design in soil

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060013656A1 (en) * 2004-07-13 2006-01-19 Berkel & Company Contractors, Inc. Full-displacement pressure grouted pile system and method
RU2303102C1 (en) * 2005-12-28 2007-07-20 Игорь Сергеевич Арутюнов Method for cast-in-place pile erection
RU2327007C1 (en) * 2006-11-30 2008-06-20 Иван Константинович Попсуенко Method of drill-injection stilt formation
RU2354781C2 (en) * 2007-07-12 2009-05-10 Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОЗБТ") Method of bored pile construction and device for method implementation
RU95687U1 (en) * 2010-02-04 2010-07-10 Валерий Петрович Петрухин DRILLING STAW
RU109475U1 (en) * 2011-06-09 2011-10-20 Иван Константинович Попсуенко DRILLING STAW WITH INTEGRATED INJECT MONITORS
RU2605213C1 (en) * 2015-07-01 2016-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Method of erection ramming design in soil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803751C1 (en) * 2023-03-27 2023-09-19 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство" Method for constructing drilled pile in permafrost soil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106245653B (en) A kind of vertical mud and water balance construction method
CN107023002A (en) Down-the-hole impacts churning composite pile pile making method
CN104929109B (en) Displaced type pressure is poured water the long-spiral drilling machine used in soil composite pile and its construction method and construction method
CN102943466A (en) Construction method for miniature steel pipe concrete pile to penetrate through roadbed layer for reinforcing soft foundation construction
CN112281829A (en) Composite pile foundation structure and construction method thereof
CN108265706A (en) Engineering pile in karst cave geology and pile forming process
RU2327007C1 (en) Method of drill-injection stilt formation
CN101250878A (en) Method for supporting deep building pit using non bulit-in end pile anchor in combination with anchor slab wall
CN107100160B (en) A kind of construction technology for lower storage reservoir check dam vibro-replacement stone column
CN111809611A (en) Construction method of jet grouting prefabricated composite pile
RU2725363C1 (en) Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions)
RU2720047C1 (en) Method for erection of bored pile in soil-cement coating
CN104988913B (en) A kind of construction method of the carrier pile of long large-diameter pile
CN108842761A (en) Drilling guiding prefabricated pile post-grouting technology
RU2303102C1 (en) Method for cast-in-place pile erection
CN110896644B (en) Grouting consolidation method for full-casing drilling guide precast pile
RU2735077C1 (en) Drill string for erection of bored pile in soil-cement cladding
RU2334049C1 (en) Method of combined in situ pile manufacturing
RU2303101C1 (en) Ground consolidation method
JP2020507695A (en) Compaction method for foundations composed of soft mineral soil
CN107142930A (en) A kind of embedded stake of high pressure jet grouting base expanding and base expanding and preparation method
RU2304198C2 (en) Injection pile erection method
RU2662469C1 (en) Pile manufacturing method
CN112663606A (en) Construction method of concrete expanded head prestress anti-pulling anchor rod
RU2486315C2 (en) Method to erect combined pile and its design