RU2725363C1 - Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) - Google Patents
Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725363C1 RU2725363C1 RU2019142756A RU2019142756A RU2725363C1 RU 2725363 C1 RU2725363 C1 RU 2725363C1 RU 2019142756 A RU2019142756 A RU 2019142756A RU 2019142756 A RU2019142756 A RU 2019142756A RU 2725363 C1 RU2725363 C1 RU 2725363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- well
- broadening
- soils
- soil
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/22—Piles
- E02D5/34—Concrete 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)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области строительства, а именно к способам закрепления грунтов оснований зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения в слабых водонасыщенных грунтах.The invention relates to the field of construction, and in particular to methods of fixing the soils of the foundations of buildings and structures, and can be used in the formation of pile foundations of structures for various purposes in weak water-saturated soils.
Известен способ закрепления грунта, включающий определение количества, порядка залегания, толщины и свойств геологических элементов в геологическом разрезе закрепляемого массива грунта с последующим закреплением грунта отдельными заходками снизу-вверх по высоте закрепляемого грунта (патент на изобретение RU 2209267 С1 от 27.07.2003, МПК E02D 3/12, E02D 5/34, E02D 5/36, E02D 5/46, «Способ закрепления грунта») - [1].A known method of fixing the soil, including determining the number, bedding order, thickness and properties of geological elements in the geological section of the fixed mass of soil with subsequent fixing of the soil with individual entries from the bottom up to the height of the fixed soil (patent for invention RU 2209267 C1 of 07.27.2003, IPC E02D 3/12, E02D 5/34, E02D 5/36, E02D 5/46, “Method of fixing the soil”) - [1].
При этом в геологических элементах с наибольшими просадочными свойствами возводят буронабивные сваи с использованием обсадной трубы путем полного замещения грунта бетонной смесью, а в остальных геологических элементах возводят грунтоцементные сваи по струйной технологии, при этом каждую следующую заходку осуществляют после того, как свая, возведенная предыдущей заходкой, набирает прочность, достаточную для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта, а буронабивные и грунтоцементные сваи возводят соосно.At the same time, bored piles are erected in geological elements with the greatest subsidence properties using casing by completely replacing the soil with concrete mixture, and in the remaining geological elements, cement-cement piles are erected using jet technology, and each subsequent drill-down is performed after the pile erected by the previous drill-down , gaining strength, sufficient to hold fixed during the subsequent entry of the soil, and bored and cement piles erect coaxially.
Известный способ позволяет повысить степень закрепления и несущую способность грунта, и снизить расход бетона.The known method allows to increase the degree of consolidation and the bearing capacity of the soil, and to reduce the consumption of concrete.
Однако при реализации известного способа сроки строительства будут увеличиваться за счет последовательного выполнения этапов создания грунтоцементной и буронабивной сваи, с необходимостью выдерживать возводимый при предыдущей заходке элемент до набора прочности, достаточной для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта.However, when implementing the known method, the construction time will increase due to the sequential implementation of the steps for creating a cement-cement and bored pile, with the need to withstand the element being erected during the previous run until the strength set is sufficient to hold the soil fixed during the next run.
Известен способ образования буроинъекционной сваи, при котором вначале бурят лидерную скважину до проектной глубины полым герметичным буровым шнеком, снабженным в его нижней части баровым долотом со сдвижным золотником и встроенными струйными мониторами, с регулируемой скоростью вращения бурового шнека до 60 об/мин по часовой стрелке, затем, увеличив скорость вращения бурового шнека до 120 об/мин, посредством встроенных струйных мониторов подают направленными струями водоцементную смесь под заданным высоким давлением не менее 6 МПа, чем размывают грунт и создают внизу уширение лидерной скважины из грунтоцементной смеси за счет вертикального, возвратно-поступательного движения вращающегося бурового шнека, при этом амплитуда возвратно-поступательных движений бурового шнека соответствует заданной проектной высоте создаваемого уширения лидерной скважины, а общий объем подаваемой водоцементной смеси в скважину не должен превышать ее полуторакратного размера, затем открывают сдвижной золотник в баровом долоте и, вращая буровой шнек против часовой стрелки со скоростью не более 60 об/мин, осуществляют подъем бурового шнека на величину, равную двойному шагу реборды шнека, и только после этого под пониженным давлением 0,5 МПа через сдвижной золотник подают мелкозернистый бетон и одновременно осуществляют возвратно-поступательные движения бурового шнека с амплитудой, равной высоте уширения, до момента начала выхода на поверхность мелкозернистого бетона из устья скважины, затем извлекают буровой шнек без вращения и одновременно подают мелкозернистый бетон под давлением 0.15 МПа, устанавливают в скважину арматурный каркас, производят опрессовку мелкозернистого бетона в скважине давлением не ниже 0.15 МПа, при этом объем мелкозернистого бетона должен превышать объем поданной в скважину водоцементной смеси не менее чем на 10%. При этом струйные мониторы размещают между лопастями барового долота, непосредственно за породоразрушающим инструментом и встраивают их таким образом, что проекции продольных осей струйных мониторов на горизонтальную плоскость наклонены к радиусам вписанной окружности барового долота под углом 110-120 градусов, а на вертикальную плоскость под углом 30 градусов к вертикали, а направление движения струи, выходящей из встроенных мониторов, совпадает с направлением вращения бурового шнека (патент на изобретение RU 2327007 С1 от 20.06.2008, МПК E02D 5/34, «Способ образования буроинъекционной сваи») - [2].There is a method of forming an injection pile, in which the leader hole is first drilled to the design depth with a hollow sealed auger equipped with a bar bit with a movable spool and built-in inkjet monitors in its lower part, with an adjustable rotation speed of the auger of up to 60 rpm clockwise, then, increasing the speed of rotation of the drill auger to 120 rpm, through the built-in inkjet monitors feed water-cement mixture at a given high pressure of at least 6 MPa with directed jets, which erodes the soil and creates below the broadening of the leader well from the cement mixture due to the vertical, reciprocating the movement of the rotating drill auger, while the amplitude of the reciprocating movements of the drill auger corresponds to a predetermined design height of the created broadening of the leader well, and the total volume of water-cement mixture fed into the well should not exceed its size one and a half times, then a sliding gate to in the bar bit and, rotating the drill auger counterclockwise at a speed of not more than 60 rpm, lift the drill auger by an amount equal to the double pitch of the auger flange, and only then, under reduced pressure of 0.5 MPa, a fine-grained feed concrete and simultaneously carry out reciprocating movements of the drill auger with an amplitude equal to the broadening height until the moment the fine-grained concrete begins to emerge from the wellhead, then the drill auger is removed without rotation and at the same time fine-grained concrete is fed under a pressure of 0.15 MPa, a reinforcing cage is installed in the well , they pressurize fine-grained concrete in a well with a pressure of at least 0.15 MPa, while the volume of fine-grained concrete must exceed the volume of water-cement mixture supplied to the well by at least 10%. In this case, inkjet monitors are placed between the blades of the bar bit, directly behind the rock cutting tool and are embedded in such a way that the projections of the longitudinal axes of the inkjet monitors on a horizontal plane are inclined to the radii of the inscribed circle of the bar bit at an angle of 110-120 degrees, and on a vertical plane at an angle of 30 degrees to the vertical, and the direction of the jet coming out of the built-in monitors coincides with the direction of rotation of the drill auger (patent RU 2327007 C1 dated 06/20/2008, IPC E02D 5/34, “Method for the formation of injection piles”) - [2].
Известный способ позволяет сформировать буроинъекционную сваю, которая будет обладать повышенной несущей способностью, надежностью и долговечностью за счет того, что диаметр нижнего конца сваи превышает диаметр ствола сваи, а значит, лобовое сопротивление сваи с уширением превышает таковое для сваи без уширения.The known method allows the formation of injection piles, which will have increased bearing capacity, reliability and durability due to the fact that the diameter of the lower end of the pile exceeds the diameter of the pile shaft, which means that the frontal resistance of the pile with broadening exceeds that for a pile without broadening.
Однако при реализации известного способа возникает буроинъекционная свая, в которой выполнение уширения в нижней части сваи никак не учитывает структуру и свойства вмещающего грунтового массива и, как следствие, не обеспечивает эффективного уширения, например, в случае, когда нижняя часть находится в области грунтов высокой прочности. При этом основная часть конструкции сваи может находиться в массиве грунтов с наибольшими просадочными свойствами, что, тем самым, существенно снизит несущую способность, надежность и долговечность всей конструкции сваи.However, when implementing the known method, a bored injection pile occurs in which the broadening in the lower part of the pile does not take into account the structure and properties of the enclosing soil mass and, as a result, does not provide effective broadening, for example, in the case when the lower part is in the region of high strength soils . In this case, the main part of the pile structure can be in an array of soils with the greatest subsidence properties, which, thereby, significantly reduce the bearing capacity, reliability and durability of the entire pile structure.
Кроме того, в отмеченных способах не предусмотрено армирование объема бетона в уширении сваи, что, очевидно, снижает прочность всей конструкции в целом.In addition, the above methods do not provide for reinforcing the volume of concrete in the broadening of piles, which, obviously, reduces the strength of the whole structure as a whole.
Известен способ выполнения буронабивной сваи-инъектора, при котором в предварительно выполненную скважину опускают арматурный каркас с кольцевыми инъекторами и бетонируют ствол сваи, кольцевые инъекторы при этом располагают в зоне слабого грунта с определенным интервалом, обеспечивающим требуемое проникновение инъектируемого вещества. После бетонирования ствола подают инъектируемое вещество в кольцевые инъекторы в объеме, достаточном для вымывания бентонитового раствора и промывки отверстий инъекторов. Инъектируемое вещество, проникая в около-свайный грунт, изменяет его свойства, создавая вокруг сваи в слабом грунте зону грунта с требуемыми свойствами, после чего инъектирование прекращают (авторское свидетельство СССР: SU 1359411 А1 от 15.12.1987, МПК E02D 5/62, «Буронабивная свая-инъектор») - [3].A known method of performing a bored pile-injector, in which a reinforcing cage with ring injectors is lowered into a previously completed well and the pile shaft is concreted, the ring injectors are placed in a zone of soft soil with a certain interval that ensures the required penetration of the injected substance. After concreting the barrel, the injectable substance is fed into the annular injectors in an amount sufficient to wash out the bentonite solution and rinse the holes of the injectors. The injected substance, penetrating into the near-pile soil, changes its properties, creating a soil zone around the pile in soft soil with the required properties, after which the injection is stopped (USSR copyright certificate: SU 1359411 A1 of 12.15.1987, IPC E02D 5/62, “ Bored pile-injector ") - [3].
Недостатком известного способа является то, что технологический процесс возведения сваи выполняется, как правило, в три стадии: образование скважины, установка нагнетательного оборудования и инъектирование, что существенно увеличивает сроки выполнения работ.The disadvantage of this method is that the technological process of pile construction is performed, as a rule, in three stages: well formation, installation of injection equipment and injection, which significantly increases the time required to complete the work.
Прототипом заявленного технического решения: «Способа возведения буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов» является «Способ возведения буронабивной сваи по патенту на изобретение RU 2303102 С1 от 20.07.2007, МПК E02D 5/34 - [4], 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: "The method of erecting a bored pile with cement-cement broadening in the zone of soft soils" is the "Method of erecting a bored pile according to the patent for invention RU 2303102 C1 of 07.20.2007, IPC
Недостатком способа - прототипа [4] 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. Кроме того, не происходит армирование грунтоцементных уширений в зоне слабых грунтов, что существенно снижает несущую способность сваи.The disadvantage of the prototype method [4] 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 is cylindrical in constant cross section, which reduces the quality and load-bearing capacity of the bored pile. In addition, there is no reinforcement of cement-cement broadening in the zone of weak soils, which significantly reduces the bearing capacity of piles.
Наиболее близким по технической сущности к предложенной конструкции (прототипом) сваи - как устройства является буроинъекционная реверсивная компенсационная свая, выполненная в пробуренной полым герметичным шнеком скважине, заполненной под давлением мелкозернистым бетоном через полость полого герметичного шнека и отверстие сдвижного золотника, расположенного в его нижней части, и снабженная арматурным каркасом, в которой скважина заполнена мелкозернистым бетоном под давлением не менее 0,5 МПа в несколько этапов, определяемых количеством утечек мелкозернистого бетона в зазор между ребордой полого герметичного шнека и стенкой скважины, при этом на месте каждой из утечек мелкозернистого бетона, снаружи в зазоре между ребордой полого герметичного шнека и стенкой скважины выполнены грунтопесчано-цементные сальники из сухой смеси песка и цемента в соотношении 1:1 и расположены последовательно снизу вверх на теле сваи по мере подъема полого герметичного шнека вверх, при этом объем каждого из грунтопесчано-цементного сальника составляет не менее 5-10% от объема скважины (патент на полезную модель RU 142255 U1 от 17.12.2013, МПК E02D 5/46, «Буроинъекционная реверсивная компенсационная свая») - [5].The piles closest in technical essence to the proposed design (prototype) - as a device - are a reverse injection compensating pile made in a hollow drilled hollow auger screw filled under pressure with fine-grained concrete through the cavity of the hollow sealed screw and the hole of the sliding spool located in its lower part and equipped with a reinforcing cage, in which the well is filled with fine-grained concrete under a pressure of at least 0.5 MPa in several stages, determined by the number of leaks of fine-grained concrete in the gap between the flange of the hollow sealed screw and the wall of the well, while on the spot of each of the leaks of fine-grained concrete, outside In the gap between the flange of the hollow airtight screw and the wall of the well, sand-cement glands are made of a dry mixture of sand and cement in a 1: 1 ratio and are arranged sequentially from the bottom up on the pile body as the hollow airtight screw rises, the volume of each of sand-cement-gland is at least 5-10% of the well volume (patent for utility model RU 142255 U1 dated 12/17/2013, IPC
Таким образом, известная конструкция буроинъекционной реверсивной компенсационной сваи позволяет устранить технологическую осадку и повысит несущую способность и качество буроинъекционной сваи.Thus, the known design of the boreinjection reversible compensation piles allows to eliminate process sludge and increase the bearing capacity and quality of the boredoinjection piles.
Однако известная конструкция буроинъекционной реверсивной компенсационной сваи [5] выполняется без контроля и оценки формы и размеров полостей, заполняемых грунтопесчано-цементной смесью и мелкозернистым бетоном с образованием грунтопесчано-цементных сальников, что не позволяет сделать обоснованный прогноз и дать оценку несущей способности возводимой сваи. Кроме того, при армировании известной сваи не учитывается наличие грунтопесчано-цементных сальников, что снижает несущую способность возводимой сваи.However, the well-known design of a reverse injection compensation compensation pile [5] is performed without monitoring and evaluating the shape and size of the cavities filled with a sand-cement mixture and fine-grained concrete with the formation of soil-cement-cement glands, which does not allow a reasonable forecast and an assessment of the bearing capacity of the constructed pile. In addition, when reinforcing a known pile, the presence of soil-sand-cement seals is not taken into account, which reduces the bearing capacity of the constructed pile.
Техническим результатом заявленных технических решений является устранение технологической осадки и повышение несущей способности и качества буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов.The technical result of the claimed technical solutions is to eliminate technological precipitation and increase the bearing capacity and quality of a bored pile with cement-cement broadening in a zone of weak soils.
Сущность заявленного способа возведения буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов, состоит в том, что проходку скважины производят полым шнеком с буровым инструментом, оснащенным магистралями подвода высоконапорного водоцементного раствора от насосного блока к раздаточному элементу со струеформирующими соплами, который размещают внутри полого шнека, имеющего боковые окна для струеформирующих сопел раздаточного элемента, а также системой регистрации изменения механических свойств грунтов, составляющих пробуриваемый массив с последующим формированием грунтоцементной оболочки с уширениями в зоне слабых грунтов, которые создают в соответствии с определенными в процессе бурения характеристиками грунтов посредством подачи высоконапорного цементирующего раствора через раздаточный элемент со струеформирующими соплами. После достижения грунтоцементной оболочкой проектной глубины из пробуренной скважины извлекают раздаточный элемент и буровой инструмент, в полость шнека опускают арматурный каркас и заполняют скважину бетоном литой консистенции до устья, после чего производят постепенное поднятие полого шнека с его вывинчиванием и одновременно подают бетонную смесь в скважину (в полость полого шнека) с уплотнением импульсными разрядами до полного заполнения образовавшегося пространства. В соответствии с определенными в процессе бурения характеристиками грунтов и формированием грунтоцементной оболочки с уширениями в зоне слабых грунтов арматурный каркас изготавливается с боковыми вставками, содержащими арматурные стержни с шарнирами первого рода и пружинами, позволяющими арматурным стержням боковых вставок, заполнять боковые уширения (армировать), а также с торцевой вставкой содержащей приварное и упорные кольца с шарнирами первого рода и арматурные стержни, которые под воздействием веса арматурного каркаса и вдавливания заполняют торцевое уширение. После изготовления опускают армирующий каркас в полый шнек, который постепенно с вывинчиванием подымают, и по мере раскрытия и заполнения арматурными стержнями с шарнирами первого рода боковых и торцевой вставок уширений грунтоцементной оболочки в зоне слабых грунтов подают бетонную смесь в скважину (в полость полого шнека) до полного заполнения образовавшегося пространства.The essence of the claimed method of constructing a bored pile with cement-cement broadening in the area of soft soils consists in the fact that the hole is drilled with a hollow auger with a drilling tool equipped with high-pressure water-cement mortar supply lines from the pump unit to the dispensing element with jet forming nozzles, which is placed inside the hollow auger having a side window for the dispensing element for jet forming nozzles, as well as a system for recording changes in the mechanical properties of soils that make up the drilled mass with the subsequent formation of a cement-cement sheath with broadening in the zone of weak soils, which create in accordance with the soil characteristics determined during drilling by supplying a high-pressure cementing mortar through dispensing element with jet forming nozzles. After the cement-cement sheath reaches the design depth, the distributing element and the drilling tool are removed from the drilled well, the reinforcing cage is lowered into the cavity of the screw and the well is filled with cast concrete to the mouth, after which the hollow screw is gradually lifted with its unscrewing and at the same time the concrete mixture is fed into the well (in cavity of the hollow auger) with compaction by pulsed discharges until the space is completely filled. In accordance with the characteristics of soils determined during the drilling process and the formation of a cement-cement sheath with broadening in the zone of weak soils, the reinforcing cage is made with side inserts containing reinforcing bars with hinges of the first kind and springs that allow the reinforcing bars of the side inserts to fill the side broadening (reinforcing), and also with an end insert containing welded and thrust rings with hinges of the first kind and reinforcing bars, which, under the influence of the weight of the reinforcing cage and indentation, fill the end broadening. After manufacturing, the reinforcing frame is lowered into the hollow auger, which is gradually lifted with unscrewing, and as the reinforcing rods with hinges of the first kind open and fill the lateral and end inserts of the widening of the cement shell in the zone of weak soils, the concrete mix is fed into the well (into the cavity of the hollow auger) until complete filling of the formed space.
Формирование тела сваи могут выполнять путем инъекции в свободные полости скважины мелкозернистого бетона и воздействия высокоэнергетических электрических импульсов для возбуждения в твердеющем материале электрических разрядов для уплотнения мелкозернистого бетона буронабивной сваи, после чего в освободившуюся полость сваи под большим давлением (не менее 0,5 МПа) подают бетон повышенного качества для формирования сваи необходимой прочности, и далее повторяют описанные выше операции по армированию тела сваи по мере поднятия полого шнека на определенную высоту, учитывая места сформированных уширений.The formation of the pile body can be performed by injection of fine-grained concrete into the free cavity of the well and exposure to high-energy electric pulses to excite electrical discharges in the hardening material to compact the fine-grained concrete of the bored pile, after which they are fed under high pressure (at least 0.5 MPa) to the vacant cavity of the pile high-quality concrete for the formation of piles of the required strength, and then repeat the operations described above for reinforcing the pile body as the hollow screw is raised to a certain height, taking into account the places of the formed broadening.
Сущность заявленного устройства состоит в том, что буронабивная свая с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов, выполнена в скважине, пробуренной в грунте полым шнеком с буровым инструментом и в которой создана раздаточным элементом со струеформирующими соплами грунтоцементная оболочка с уширениями в зоне слабых грунтов в соответствии с определенными в процессе бурения характеристиками грунтов. Свая выполнена опусканием в полый шнек, находящийся в скважине арматурного каркаса и заполнением скважины бетоном литой консистенции до устья, с последующим постепенным поднятием полого шнека с его вывинчиванием и одновременной подачей бетонной смеси в скважину (в полость полого шнека) с уплотнением импульсными разрядами до полного заполнения образовавшегося пространства. Арматурный каркас сваи в соответствии с определенными в процессе бурения характеристиками грунтов и формированием грунтоцементной оболочки с уширениями в зоне слабых грунтов содержит боковые вставки с арматурными стержнями и с шарнирами первого рода и пружинами, позволяющие арматурным стержням боковых вставок, заполнять боковые уширения, а также арматурный каркас содержит торцевую вставку с приварным и упорным кольцами, шарнирами первого рода и арматурными стержнями, которые под воздействием веса арматурного каркаса и вдавливания заполняют торцевое уширение.The essence of the claimed device consists in the fact that a bored pile with cement-cement broadening in the zone of weak soils is made in a well drilled in the soil with a hollow screw with a drilling tool and in which a cement-cement sheath with broadening nozzles is created with broadening in the zone of soft soils in accordance with soil characteristics determined during drilling. The pile was lowered into the hollow auger located in the well of the reinforcing cage and the well was filled with cast concrete to the mouth, followed by the gradual raising of the hollow auger with its unscrewing and the concrete mixture being fed into the well (into the cavity of the hollow auger) with pulse discharge compaction until completely filled the resulting space. The reinforcing frame of the pile in accordance with the soil characteristics determined during the drilling process and the formation of a cement-cement sheath with broadening in the area of weak soils contains lateral inserts with reinforcing rods and with hinges of the first kind and springs, allowing the reinforcing rods of the lateral inserts to fill the lateral broadening, as well as the reinforcing cage contains an end insert with welded and thrust rings, hinges of the first kind and reinforcing bars, which, under the influence of the weight of the reinforcing cage and indentation, fill the end broadening.
В графических материалах схематично представлены чертежи с разрезами, которые поясняют сущность заявленного устройства для осуществления способа возведения буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов (и их варианты).The graphic materials schematically present drawings with cuts that explain the essence of the claimed device for implementing the method of erecting a bored pile with cement-cement broadening in the zone of weak soils (and their variants).
На фигуре 1 представлен общий вид устройства для осуществления заявленного способа в процессе возведения буронабивной сваи с боковыми грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов.The figure 1 presents a General view of a device for implementing the inventive method in the process of construction of a bored pile with lateral cement-cement broadening in the area of soft soils.
На фигуре 2 - вид заявленного устройства в конце процесса возведения буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов (с боковыми уширениями, а также с уширением (торцевым) у основания).Figure 2 is a view of the claimed device at the end of the process of construction of a bored pile with cement-cement broadening in the area of soft soils (with lateral broadening, as well as with a broadening (face) at the base).
На фигуре 3 - вид возведенной грунтоцементной оболочки буронабивной сваи с находящимися в ней колонной из полых шнеков.Figure 3 is a view of the erected cement-cement sheath of a bored pile with a column of hollow screws located in it.
На фигуре 4 - вид грунтоцементной оболочки буронабивной сваи с находящимися в ней колонной из полых шнеков, в которые опущен арматурный каркас с боковыми вставками, содержащими стержни с шарнирами первого рода и пружинами, позволяющие арматурному каркасу под действием пружин, заполнять и армировать уширения в зоне слабых грунтов, сформированные грунтоцементной оболочкой после постепенного поднятия шнека с его вывинчиванием, а внизу арматурный каркас содержит торцевую вставку со стержнями и шарнирами первого рода и без пружин, которые под действием собственного веса и/или под действием вдавливания позволяют заполнять уширения в зоне слабых грунтов внизу сваи.Figure 4 is a view of the cement-cement sheath of a bored pile with a column of hollow screws in it, into which a reinforcing cage with side inserts is lowered, containing rods with hinges of the first kind and springs, allowing the reinforcing cage under the action of springs to fill and reinforce the broadening in the zone of weak soils formed by the cement-cement sheath after gradually raising the screw with its unscrewing, and below the reinforcing cage contains an end insert with rods and hinges of the first kind and without springs, which, under the influence of their own weight and / or under the influence of indentation, allow filling broadening in the zone of weak soils below the pile .
На фигуре 5 - вид начала поднятия колоны из полых шнеков и опускания арматурного каркаса, с раскрытием стержней с шарнирами первого рода (без пружин) торцевой вставки (первого варианта), под действием собственного веса и/или под действием вдавливания с заполнением уширения в зоне слабых грунтов внизу сваи.Figure 5 is a view of the beginning of raising a column of hollow screws and lowering the reinforcing cage, with the disclosure of the rods with the first-kind hinges (without springs) of the end insert (first option), under the influence of its own weight and / or under the action of indentation with filling of the broadening in the zone of weak soil below the pile.
На фигуре 6 - вид дальнейшего поднятия колоны из полых шнеков и раскрытия под воздействием пружин стержней с шарнирами первого рода боковых вставок арматурного каркаса с заполнением и армированием уширения в зоне слабых грунтов по бокам сваи.Figure 6 is a view of the further raising of the column of hollow screws and opening under the influence of springs of the rods with hinges of the first kind of side inserts of the reinforcing cage with filling and broadening reinforcement in the zone of weak soils on the sides of the pile.
На фигуре 7 - вид арматурного каркаса (без колоны из полых шнеков) со всеми раскрытыми при помощи пружин стержнями (армирующими уширения) с шарнирами первого рода боковых вставок.In figure 7 is a view of the reinforcing cage (without a column of hollow screws) with all the rods open with springs (reinforcing broadening) with hinges of the first kind of side inserts.
На фигуре 8 - увеличенный вид низа арматурного каркаса по фигуре 4.Figure 8 is an enlarged view of the bottom of the reinforcing cage according to figure 4.
На фигуре 9 - увеличенный вид низа арматурного каркаса по фигуре 6.Figure 9 is an enlarged view of the bottom of the reinforcing cage of figure 6.
На фигуре 10 - увеличенный вид выноски «А» по фигуре 8.In figure 10 is an enlarged view of a leader "A" in figure 8.
На фигуре 11 - увеличенный вид выноски «Б» по фигуре 9.In figure 11 is an enlarged view of a leader "B" in figure 9.
На фигуре 12 - чертеж одной боковой вставки арматурного каркаса в сложенном виде: фиг. 12 а) - вид сверху, а фиг. 12 б) - вид сбоку с разрезом.Figure 12 is a drawing of one side insert of the reinforcing cage in folded form: Fig. 12 a) is a plan view, and FIG. 12 b) is a side view with a section.
На фигуре 13 - чертеж одной боковой вставки арматурного каркаса в раскрытом виде: фиг. 13 а) - вид сверху, а фиг. 13 б) - вид сбоку с разрезом.Figure 13 is a drawing of one side insert of the reinforcing cage in the open form: Fig. 13 a) is a plan view, and FIG. 13 b) is a side view with a section.
На фигуре 14 - увеличенный вид выноски «В» по фигуре 8 (Первый вариант нижней торцевой вставки арматурного каркаса в сложенном виде).In figure 14 is an enlarged view of the leader "B" in figure 8 (the first version of the lower end insert of the reinforcing cage when folded).
На фигуре 15 - увеличенный вид выноски «Г» по фигуре 9 (Первый вариант нижней торцевой вставки арматурного каркаса в раскрытом виде).In figure 15 is an enlarged view of the leader "G" in figure 9 (the first version of the lower end insert of the reinforcing cage in the open form).
На фигуре 16 - увеличенный вид второго варианта выполнения нижней торцевой вставки арматурного каркаса в сложенном виде.Figure 16 is an enlarged view of a second embodiment of the lower end insert of the reinforcing cage when folded.
На фигуре 17 - увеличенный вид второго варианта выполнения нижней торцевой вставки арматурного каркаса в раскрытом виде.Figure 17 is an enlarged view of a second embodiment of the lower end insert of the reinforcing cage in an open form.
На фигуре 18 - увеличенный вид третьего варианта выполнения нижней торцевой вставки арматурного каркаса в сложенном виде.Figure 18 is an enlarged view of a third embodiment of the lower end insert of the reinforcing cage when folded.
На фигуре 19 - увеличенный вид третьего варианта выполнения нижней торцевой вставки арматурного каркаса в раскрытом виде.In figure 19 is an enlarged view of a third embodiment of the lower end insert of the reinforcing cage in an open form.
На фигуре 20 - чертеж варианта одной боковой вставки арматурного каркаса в сложенном виде, в котором первый и второй армирующие стержни, соединены не с помощью шарнира первого рода, а сварены между собой: фиг. 20 а) - вид сверху, а фиг. 20 б) - вид сбоку с разрезом.Figure 20 is a drawing of a variant of one side insert of the reinforcing cage in a folded state, in which the first and second reinforcing rods are not connected using a hinge of the first kind, but are welded together: Fig. 20 a) is a plan view, and FIG. 20 b) is a side view with a section.
На фигуре 21 - чертеж варианта одной боковой вставки арматурного каркаса по фигуре 20 в раскрытом виде: фиг. 21 а) - вид сверху, а фиг. 21 б) - вид сбоку с разрезом.Figure 21 is a drawing of an embodiment of one side insert of the reinforcing cage of Figure 20 in an expanded form: FIG. 21 a) is a plan view, and FIG. 21 b) is a side view with a section.
На фигуре 22 - чертеж варианта одной боковой вставки арматурного каркаса в сложенном виде, в котором первый и второй армирующие стержни представляют собой один изогнутый под острым углом армирующий стержень: фиг. 22 а) - вид сверху, а фиг. 22 б) - вид сбоку с разрезом.Figure 22 is a drawing of a variant of one side insert of the reinforcing cage in folded form, in which the first and second reinforcing bars are one reinforcing rod bent at an acute angle: Fig. 22 a) is a plan view, and FIG. 22 b) is a sectional side view.
На фигуре 23 - чертеж варианта одной боковой вставки арматурного каркаса по фигуре 22 в раскрытом виде: фиг. 21 а) - вид сверху, а фиг. 21 б) -вид сбоку с разрезом.Figure 23 is a drawing of an embodiment of one side insert of the reinforcing cage of Figure 22 in an expanded form: FIG. 21 a) is a plan view, and FIG. 21 b) is a side view with a section.
На представленных фигурах обозначены: I, II, III, IV, V, VI - номера полых шнеков, где I - нижний (головной), а VI - соответственно верхний; 1 - поверхность грунта с нижележащим пластом грунта; 2 - пласты пробуриваемых слабых пород (грунта), например песка; 3, 4 и 5 - пласты прочных пробуриваемых пород (грунта); 6 - буровой инструмент, установленный внизу полого шнека (I) и выполненный с возможностью извлечения из буровой колонны; 7 - раздаточный элемент, выполненный с возможностью извлечения из буровой колонны и установленный во втором или первом снизу полом шнеке (I или II); 8 - струеобразующие сопла раздаточного элемента (7); 9 - тяга, выполненная например, в виде трубы, стержня, троса и т.д., для совместного извлечения из буровой колонны раздаточного элемента (7) и бурового инструмента (6); 10 - центральный трубопровод для подачи цементного раствора к раздаточному элементу; 11 - устройство подачи водоцементного раствора по трубопроводу (10); 12 - насосный блок подачи под высоким давлением водоцементного раствора; 13 - гибкий трубопровод высокого давления для подачи водоцементного раствора от насосного блока (12) к центральному трубопроводу (11); 14 - система датчиков, регистрирующих изменение силовых показателей бурения в зависимости от прочностных характеристик пробуриваемых пород; 15 - шпиндель (головной патрон) привода буровой колонны; 16 - блок управления комплексом оборудования для приготовления и подачи под высоким давлением водоцементного раствора; 17 - кабель снятия показаний от системы датчиков (14); 18 - кабель управления насосным блоком (12) от блока управления (16); 19 - арматурный каркас;On the presented figures are designated: I, II, III, IV, V, VI - numbers of hollow screws, where I - lower (head), and VI - respectively upper; 1 - soil surface with the underlying soil layer; 2 - layers of drilled weak rocks (soil), such as sand; 3, 4 and 5 - layers of durable drilled rocks (soil); 6 - drilling tool mounted at the bottom of the hollow auger (I) and made with the possibility of extraction from the drill string; 7 - dispensing element, made with the possibility of extraction from the drill string and installed in the second or first bottom hollow screw (I or II); 8 - jet-forming nozzles of the dispensing element (7); 9 - thrust made, for example, in the form of a pipe, rod, cable, etc., for joint extraction from the drill string of the dispensing element (7) and the drilling tool (6); 10 - a Central pipeline for supplying cement mortar to the dispensing element; 11 - a device for supplying water-cement mortar through a pipeline (10); 12 - pump block feeding under high pressure water-cement mortar; 13 - flexible high-pressure pipe for supplying water-cement mortar from the pump unit (12) to the Central pipe (11); 14 - a system of sensors recording a change in the power parameters of drilling, depending on the strength characteristics of the drilled rocks; 15 - spindle (head cartridge) of the drill string drive; 16 - control unit of a set of equipment for the preparation and supply of high-cement mortar; 17 - cable for taking readings from the sensor system (14); 18 - cable control pump unit (12) from the control unit (16); 19 - reinforcing cage;
20 - расположенные на одном уровне нераскрытые боковые вставки арматурного каркаса со стержнями с шарнирами первого рода и пружинами, под действием которых стержни заполняют уширения зон слабых грунтов сбоку сваи; 21 - нераскрытая торцевая вставка арматурного каркаса без пружин (первый вариант) со стержнями с шарнирами первого рода, которые под действием веса арматурного каркаса и вдавливания разворачиваются (раскрываются) и заполняют уширения в зоне слабых грунтов внизу сваи; 22 - раскрытая под действием собственного веса арматурного каркаса и вдавливания я торцевая вставка первого варианта, содержащая арматурные стержнями с шарнирами первого рода; 23 - раскрытые под действием пружин боковые вставки, расположенные на одном уровне арматурного каркаса со стержнями с шарнирами первого рода и пружинами; 24 - пластина (корпусная) боковой вставки, которую приваривают к арматурному каркасу в необходимом месте; 25 - подпружиненный первый (арматурный) стержень боковой вставки (24); 26 - кронштейн 1-го рода, закрепленный на боковой пластине (24); 27 - пружина для раскрытия первого арматурного стержня (25); 28 - кронштейн 1-го рода для соединения первого подпружиненного и второго арматурного стержней; 29 - второй арматурный стержень боковой вставки арматурного каркаса (19); 30 - ограничитель второго арматурного стержня (29) в виде пластинки приваренной к его торцу; 31 - вырез в пластине боковой вставки (24), служащий направляющей для второго арматурного стержня (29) и упором для ограничителя (30);20 - undisclosed lateral inserts of the reinforcing cage located at the same level with rods with hinges of the first kind and springs, under the influence of which the rods fill the broadening of zones of soft soils on the side of the pile; 21 - an unopened end insert of the reinforcing cage without springs (the first option) with rods with hinges of the first kind, which, under the influence of the weight of the reinforcing cage and indentation, unfold (open) and fill the broadening in the zone of weak soils below the pile; 22 - an end insert of the first embodiment disclosed under the influence of its own weight of the reinforcing cage and indentation, comprising reinforcing rods with hinges of the first kind; 23 - side inserts, opened under the action of springs, located at the same level of the reinforcing cage with rods with hinges of the first kind and springs; 24 - plate (case) of the side insert, which is welded to the reinforcing frame in the required place; 25 - spring-loaded first (reinforcing) rod of the side insert (24); 26 - a bracket of the first kind, mounted on a side plate (24); 27 - a spring for opening the first reinforcing bar (25); 28 - a bracket of the 1st kind for connecting the first spring-loaded and second reinforcing bars; 29 - the second reinforcing bar of the side insert of the reinforcing cage (19); 30 - limiter of the second reinforcing bar (29) in the form of a plate welded to its end; 31 is a cutout in the side insert plate (24) serving as a guide for the second reinforcing bar (29) and as a stop for the stop (30);
32 - приварное (снизу к арматурному каркасу (19)) кольцо торцевой вставки (21, 22) по первому варианту торцевой вставки; 33 - шарниры 1-го рода установленные на приварном кольце (32); 34 - первый арматурный стержень торцевой вставки (21, 22); 35 - шарниры 1-го рода, закрепленные на торце первого арматурного стержня (34); 36 - второй арматурный стержень торцевой вставки (21, 22); 37 - опорное кольцо торцевой вставки (21, 22); 38 - шарниры 1-го рода, установленные на опорном кольце (37);32 - welded (from the bottom to the reinforcing cage (19)) end insert ring (21, 22) according to the first embodiment of the end insert; 33 - hinges of the first kind mounted on the welded ring (32); 34 - the first reinforcing bar of the end insert (21, 22); 35 - hinges of the first kind, mounted on the end face of the first reinforcing bar (34); 36 - second reinforcing bar of the end insert (21, 22); 37 - support ring of the end insert (21, 22); 38 - hinges of the first kind mounted on the support ring (37);
32.1 - приварное (снизу к арматурному каркасу (19)) кольцо торцевой вставки (21, 22) по второму варианту торцевой вставки; 33.1 - шарниры 1-го рода установленные на приварном кольце (32.1); 34.1 - первый арматурный стержень торцевой вставки; 35.1 - шарниры первого рода, закрепленные посредине и с боку первого арматурного стержня (34.1); 36.1 - второй арматурный стержень торцевой вставки; 37.1 - опорное кольцо торцевой вставки; 38.1 - шарниры 1-го рода, установленные на опорном кольце (37.1);32.1 - welded (from the bottom to the reinforcing cage (19)) end insert ring (21, 22) according to the second embodiment of the end insert; 33.1 - hinges of the first kind mounted on the welded ring (32.1); 34.1 - the first reinforcing bar of the end insert; 35.1 - hinges of the first kind, fixed in the middle and on the side of the first reinforcing bar (34.1); 36.1 - second reinforcing bar of the end insert; 37.1 - support ring of the end insert; 38.1 - hinges of the first kind mounted on the support ring (37.1);
32.2 - приварное (снизу к арматурному каркасу (19)) кольцо торцевой вставки (21, 22) по третьему варианту торцевой вставки; 33.2 - шарниры 1-го рода установленные на приварном кольце (32.1); 34.2 - первый арматурный стержень торцевой вставки; 35.2 - шарниры первого рода, закрепленные посредине и с боку первого арматурного стержня (34.2); 36.2 - второй арматурный стержень торцевой вставки; 37.2 - опорное кольцо торцевой вставки; 38.2 - шарниры 1-го рода, установленные на опорном кольце (37.1); 39 - шарниры 1-го рода, закрепленные на торце первого арматурного стержня (34.2); 40 - третьи арматурные стержни торцевой вставки, которые одним концом закреплены в шарнирах 1-го рода (39), а другими своими концами закреплены шарнирами 1-го рода (41) с соседними третьими арматурными стержнями (40); 41 - шарниры 1-го рода для соединения соседних третьих арматурных стержней (40).32.2 - welded (from the bottom to the reinforcing cage (19)) end insert ring (21, 22) according to the third embodiment of the end insert; 33.2 - hinges of the first kind mounted on the welded ring (32.1); 34.2 - the first reinforcing bar of the end insert; 35.2 - hinges of the first kind, fixed in the middle and on the side of the first reinforcing bar (34.2); 36.2 - second reinforcing rod of the end insert; 37.2 - support ring of the end insert; 38.2 - hinges of the first kind mounted on the support ring (37.1); 39 - hinges of the first kind, mounted on the end face of the first reinforcing bar (34.2); 40 - the third reinforcing bars of the end insert, which are fixed at one end in the hinges of the first kind (39), and the other ends are fixed with hinges of the first kind (41) with the neighboring third reinforcing bars (40); 41 - hinges of the first kind for connecting adjacent third reinforcing bars (40).
42 - сварной шов жестко соединенных между собой первого и второго арматурных стержней (второго варианта выполнения боковой вставки) по фиг. 12 и по фиг. 13;42 is a weld of rigidly interconnected first and second reinforcing bars (second embodiment of the side insert) of FIG. 12 and FIG. 13;
43 - изогнутый арматурный стержень (третьего варианта выполнения боковой вставки), когда первый и второй арматурные стержни по фиг. 20 и по фиг. 21 изготовлены в виде одного арматурного стержня; 44 - место изгиба под острым углом арматурного стержня (43).43 is a curved reinforcing bar (third embodiment of the side insert), when the first and second reinforcing bars of FIG. 20 and FIG. 21 are made in the form of one reinforcing bar; 44 - the place of bending at an acute angle of the reinforcing bar (43).
При возведения буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке создают буровую колонну, которая состоит из набора последовательно герметично соединенных между собой сборно-разборных полых шнеков (I), (II), (III), (IV), (V), (VI). Снизу первого полого (головного) шнека (I) размещен извлекаемый буровой инструмент (6), выше которого во втором шнеке (II) буровой колонны расположен извлекаемый раздаточный элемент (7) со струеформирующими соплами (8) для цементации. Шпиндель (головной патрон) (15) привода буровой колонны, оснащенный системой датчиков (14), регистрирующих изменение силовых показателей бурения в зависимости от прочностных характеристик пробуриваемых пород (2), (3), (4), (5). Сигнал от системы датчиков (14) поступает по кабелю снятия показаний (17) к блоку управления (16) комплексом оборудования для приготовления и подачи под высоким давлением водоцементного раствора (по кабелю (18)) от насосного блока (12) к раздаточному элементу (7) со струеформирующими соплами (8) через центральный трубопровод (10). Блок управления (16) комплексом оборудования для приготовления и подачи под высоким давлением водоцементного раствора в буровую колонну регулирует давление (уменьшает или увеличивает) подаваемого водоцементного раствора в зависимости от изменения прочностных характеристик вмещающего массива, например, (1), (2), (3), (4) и (5). На основании информации от блока управления (16) комплексом оборудования для приготовления и подачи под высоким давлением водоцементного раствора в буровую колонну определяются протяженности областей массива с низкими прочностными характеристиками (2) (например, песчаных грунтов), количество и длина уширений грунтоцементной оболочки, что учитывается при изготовлении арматурного каркаса (19) для армирования, а также при подаче высокоэнергетических электрических импульсов для возбуждения в твердеющем материале электрических разрядов от разрядника, который подымают на изолированном кабеле (на фигурах не приведены). Раздаточный элемент (7) установлен в посадочном гнезде (месте) второго или первого снизу полого шнека (I или II), в котором выполнены боковые окна под струеформирующие сопла раздаточного элемента (7), который механически связан соединительным элементом (9) (например, трубой, стержнем, тросом и т.д.) для извлечения бурового инструмента (6) из его посадочного гнезда (места). В случае когда породы (протяженности областей массива) с низкими прочностными характеристиками (2) находятся у оснований сваи, то раздаточный элемент (7) обязательно устанавливают в посадочном гнезде (месте) первого снизу полого шнека (I) для создания уширеня грунтоцементной оболочки (торцевой) у основания сваи. По оси буровой колонны внутри полых шнеков (I), (II), (III), (IV), (V), (VI) размещен центральный трубопровод (10) для подачи цементного раствора к раздаточному элементу (7), центральный трубопровод (10) жестко закреплен сверху на раздаточном элементе (7) для возможности извлечения его и бурового инструмента (6) из буровой колонны, после завершения процессов бурения и цементации грунтовой оболочки. То есть центральный трубопровод (10) выполняет дополнительную функцию «тягового элемента» для извлечения раздаточного элемента (7) и бурового инструмента (6). В процессе бурения от поверхности грунта (1) по пробуриваемым породам (2), (3), (4), (5) также производится цементация грунтовой оболочки скважины в грунтоцементную оболочку. Насосный блок (12) по командам блока управления (16) подает водоцементный раствор через гибкий трубопровод (13) высокого давления через устройство подачи (11) и центральный трубопровод (10) к раздаточному элементу (7) со струеформирующими соплами (8) в зависимости от показаний системы датчиков (14) (регистрирующих изменение силовых показателей бурения в зависимости от прочностных характеристик пробуриваемых пород) под различным давлением. Уровень прочностных характеристик пробуриваемого грунта задается в проектной документации на основании предварительных геологических исследований и на участках бурения слоев пород (грунта) с высокими прочностными характеристиками, например, (1), (3), (4) и (5) водоцементный раствор подается к раздаточному элементу (7) со струеформирующими соплами (8) под низким давлением (0,5…1,0 МПа) и выполняет роль промывочной буровой жидкости. Когда система датчиков (14) зафиксирует снижение прочностных характеристик пробуриваемых пластов (например, (2)), и при этом протяженность участка с пониженными прочностными характеристиками превысит 1 м, блок управления (16) увеличит давление подаваемого водоцементного раствора до уровня гидроструйной цементации (30…100 МПа) и одновременно с процессом бурения произойдет выполнение увеличения диаметра грунтоцементной оболочки до заданной проектом величины. При достижении буровым инструментом (6) пластов грунта с высокими прочностными характеристиками (например, (5)) соответствующий сигнал от системы датчиков (14) поступит к блоку управления (16) комплексом оборудования для приготовления и подачи под давлением водоцементного раствора, который снизит его давление подачи до первоначального уровня (при достижении раздаточным элементом (7) глубины слоев с высокими прочностными характеристиками (5)). При достижении проектной глубины бурения, то есть после завершения процессов бурения буровым инструментом (6) и цементации струеформирующими соплами (8) раздаточного элемента (7) производится разборка буровой колонны. При этом производится извлечение раздаточного элемента (7) из его посадочного гнезда - при помощи центрального трубопровода (10) и бурового инструмента (6) из своего посадочного гнезда - при помощи тяги (9).During the construction of a bored pile in a cement-cement sheath, a drill string is created, which consists of a set of collapsible hollow screws (I), (II), (III), (IV), (V), (VI) sequentially tightly interconnected. A retrievable drilling tool (6) is placed below the first hollow (head) screw (I), above which, in the second screw (II) of the drill string, there is a retrievable transfer element (7) with jet forming nozzles (8) for cementation. The spindle (head chuck) (15) of the drill string drive, equipped with a system of sensors (14) that record the change in the power parameters of drilling depending on the strength characteristics of the drilled rocks (2), (3), (4), (5). The signal from the sensor system (14) is received via the cable for taking readings (17) to the control unit (16) with a set of equipment for the preparation and supply of high-pressure cement mortar (via cable (18)) from the pump unit (12) to the dispensing element (7 ) with jet-forming nozzles (8) through the central pipeline (10). The control unit (16) of a set of equipment for the preparation and supply of a high-pressure cement-cement mortar to the drill string controls the pressure (decreases or increases) of the supplied cement-cement mortar depending on changes in the strength characteristics of the enclosing array, for example, (1), (2), (3 ), (4) and (5). Based on information from the control unit (16) with a set of equipment for the preparation and supply of a high-pressure cement-cement mortar to the drill string, the lengths of the areas of the array with low strength characteristics (2) (for example, sandy soils), the number and length of broadening of the cement-cement sheath, which is taken into account, are determined in the manufacture of the reinforcing cage (19) for reinforcement, as well as in the supply of high-energy electric pulses to excite electrical discharges in the hardening material from the spark gap, which is lifted on an insulated cable (not shown in the figures). The dispensing element (7) is installed in the seat (second place) of the second or first lower hollow screw (I or II), in which side windows are made for the jet forming nozzles of the dispensing element (7), which is mechanically connected by a connecting element (9) (for example, a pipe , rod, cable, etc.) to remove the drilling tool (6) from its landing nest (place). In the case when rocks (lengths of areas of the massif) with low strength characteristics (2) are located at the base of the pile, then the dispensing element (7) must be installed in the landing nest (place) of the first hollow screw (I) from the bottom to create a broadening of the cement-cement shell (end) at the base of the pile. On the axis of the drill string inside the hollow screws (I), (II), (III), (IV), (V), (VI) there is a central pipeline (10) for supplying cement to the dispensing element (7), a central pipeline ( 10) is rigidly fixed on top to the dispensing element (7) for the possibility of extracting it and the drilling tool (6) from the drill string, after completion of drilling and cementation of the soil sheath. That is, the central pipeline (10) performs the additional function of a “traction element” for removing the dispensing element (7) and the drilling tool (6). In the process of drilling from the soil surface (1) through the drilled rocks (2), (3), (4), (5), the well’s soil shell is also cemented into a soil-cement shell. The pump unit (12) according to the instructions of the control unit (16) delivers a water-cement solution through a high pressure flexible pipe (13) through a feed device (11) and a central pipe (10) to a dispensing element (7) with jet forming nozzles (8) depending on readings of the sensor system (14) (recording changes in the power parameters of drilling depending on the strength characteristics of the drilled rocks) under different pressures. The level of strength characteristics of the drilled soil is set in the design documentation on the basis of preliminary geological studies and in sections of drilling rock layers (soil) with high strength characteristics, for example, (1), (3), (4) and (5) water-cement mortar is supplied to the dispenser element (7) with jet-forming nozzles (8) under low pressure (0.5 ... 1.0 MPa) and plays the role of drilling drilling fluid. When the sensor system (14) detects a decrease in the strength characteristics of the drilled formations (for example, (2)), and at the same time, the length of the section with reduced strength characteristics exceeds 1 m, the control unit (16) will increase the pressure of the water-cement mortar supplied to the level of hydraulic jet cementation (30 ... 100 MPa) and simultaneously with the drilling process, an increase in the diameter of the cement-cement sheath to the value specified by the project will occur. When the drilling tool (6) reaches the soil layers with high strength characteristics (for example, (5)), the corresponding signal from the sensor system (14) will go to the control unit (16) with a set of equipment for the preparation and supply of a water-cement mortar under pressure, which will reduce its pressure supply to the initial level (when the dispenser (7) reaches the depth of the layers with high strength characteristics (5)). Upon reaching the design drilling depth, that is, after completion of the drilling processes with a drilling tool (6) and cementing of the dispensing element (7) by the jet forming nozzles (8), the drill string is disassembled. At the same time, the dispensing element (7) is removed from its landing nest - using the central pipeline (10) and the drilling tool (6) from its landing nest - using the rod (9).
После завершения процесса бурения, образования грунтоцементной оболочки скважины, и в соответствии с определенными в процессе бурения характеристиками грунтов и формированием грунтоцементной оболочки с уширениями в зоне слабых грунтов изготавливают армирующий каркас (19). На имеющийся стандартный арматурный каркас приваривают, ранее изготовленные боковые вставки (20) именно в местах уширений в зоне слабых грунтов. Если под арматурным каркасом находится слабый (песчаный) грунт с образованным грунтоцементным уширением, то снизу арматурного каркаса приваривают торцевую вставку (22) в одном из трех вариантов, приведенных в графических материалах, соответственно на фигурах: первый вариант - фиг. 13 и фиг. 14, второй вариант - фиг. 15 и фиг. 16, третий вариант - фиг. 17 и фиг. 18. После изготовления арматурного каркаса (19) со вставками (20) и (21) его опускают в буровую колонну из полых шнеков (I), (II), (III), (IV), (V), (VI). При этом у арматурного каркаса (19), внешний диаметр меньше внутреннего диаметра полых шнеков и внутренняя поверхность полых шнеков не дает раскрываться арматурным стержням боковых (20) и торцевой вставке (21). На фигурах боковые (20) и торцевая вставки (21) в раскрытом (развернутом) состоянии обозначены соответственно позициями (21) и (22). После установки арматурного каркаса (19) в него опускают разрядник с кабелем. Далее производят подъем буровой колоны и при этом происходит раскрытие (развертывание) боковых (20) и торцевых вставок (21), соответственно в положения, показанные позициями (21) и (22). Заливка бетона в буровую колону может осуществляться непосредственно сверху при помощи шланга (на фигурах не показан) из бетононасоса, так и при помощи инъекционной трубы (на фигурах также не показана), опущенной вниз буровой колоны внутри арматурного каркаса (19). После заливке бетона до устья скважины производится поднятие с вывинчиванием буровой колоны из полых шнеков (I), (II), (III), (IV), (V), (VI) с ее постепенной разборкой, при этом бетон уплотняется, заполняет все полости скважины и его уровень от устья скважины оседает. В процессе поднятия с вывинчиванием буровой колоны необходимо постоянно доливать бетон. В итоге буронабивная свая сформирована арматурным каркасом (19) с развернутыми арматурными стержнями боковых (21) и торцевой вставок (22) и залитым бетонным раствором до устья. При этом залитый по устье бетон уплотняется по всей высоте механическими движениями при поднятии с вывинчиванием вверх и разборкой полых шнеков (I), (II), (III), (IV), (V), (VI). В местах ранее выявленных областях пониженных механических свойств грунта, например (2) буронабивная свая дополнительно расширена электрическими разрядами от извлекаемого из буронабивной сваи в грунтоцементной оболочке при разрядника. В результате после затвердения в массиве образуется армированная буронабивная свая переменного сечения в грунтоцементной оболочке, причем больший диаметр армированной сваи соответствует большему диаметру грунтоцементной оболочки и располагается в области грунтов с пониженными механическими свойствами.After the completion of the drilling process, the formation of the cement-cement shell of the well, and in accordance with the characteristics of the soils determined during the drilling process and the formation of the cement-cement shell with broadening in the zone of weak soils, a reinforcing cage is made (19). On the existing standard reinforcing cage, the previously manufactured side inserts (20) are welded exactly in the places of broadening in the zone of soft soils. If under the reinforcing cage there is weak (sandy) soil with formed cement-cement broadening, then at the bottom of the reinforcing cage, the end insert (22) is welded in one of the three options shown in the graphic materials, respectively, in the figures: the first option is FIG. 13 and FIG. 14, the second embodiment is FIG. 15 and FIG. 16, the third option is FIG. 17 and FIG. 18. After the manufacture of the reinforcing cage (19) with inserts (20) and (21), it is lowered into the drill string from hollow screws (I), (II), (III), (IV), (V), (VI). At the same time, for the reinforcing cage (19), the outer diameter is smaller than the inner diameter of the hollow screws and the inner surface of the hollow screws does not allow the side reinforcing bars (20) and the end insert (21) to open. In the figures, the lateral (20) and end inserts (21) in the open (unfolded) state are indicated by the positions (21) and (22), respectively. After installing the reinforcing cage (19), a spark gap with a cable is lowered into it. Next, the drill string is lifted and at the same time, the side (20) and end inserts (21) are opened (deployed), respectively, to the positions shown by positions (21) and (22). Concrete can be poured into the drill string directly from above using a hose (not shown in the figures) from the concrete pump, or by means of an injection pipe (not shown in the figures as well), lowered down the drill string inside the reinforcing cage (19). After pouring concrete to the wellhead, the drill string is lifted with screwing out of the hollow screws (I), (II), (III), (IV), (V), (VI) with its gradual disassembly, while the concrete is compacted, it fills everything well cavity and its level from the wellhead settles. In the process of raising with unscrewing the drill string, it is necessary to constantly add concrete. As a result, the bored pile is formed by a reinforcing cage (19) with deployed reinforcing bars of the side (21) and end inserts (22) and the concrete mortar poured to the mouth. At the same time, concrete poured over the mouth is compacted over the entire height by mechanical movements when lifting with unscrewing and disassembling the hollow screws (I), (II), (III), (IV), (V), (VI). In areas of previously identified areas of reduced mechanical properties of the soil, for example (2), the bored pile is further expanded by electric discharges from the discharged from the bored pile in the cement-cement sheath. 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 reinforced pile corresponds to the larger diameter of the soil-cement sheath and is located in the soil region with reduced mechanical properties.
При этом формирование основного тела сваи выполняется путем инъекции в свободные полости скважины мелкозернистого бетона и воздействия высокоэнергетических электрических импульсов для возбуждения в твердеющем материале электрических разрядов для создания буронабивной сваи (упрочнения ее мелкозернистого бетона), после чего в освободившуюся полость сваи под большим давлением (не менее 0,5 МПа) подают бетон повышенного качества для формирования сваи необходимой прочности, повторяют описанные выше операции по армированию тела сваи после поднятия полого шнека на определенную высоту, учитывая места сформированных уширений.In this case, the formation of the main body of the pile is carried out by injection of fine-grained concrete into the free cavities of the well and exposure to high-energy electric pulses to excite electric discharges in the hardening material to create a bored pile (hardening of its fine-grained concrete), and then into the freed cavity of the pile under high pressure (at least 0.5 MPa) concrete of high quality is supplied for the formation of piles of the required strength, the operations described above for reinforcing the pile body after raising the hollow screw to a certain height are repeated, taking into account the places of the formed broadening.
Реализация предложенной конструкции (и ее вариантов) сваи обеспечивает устранение технологической осадки и повышение несущей способности и качества буронабивной сваи.The implementation of the proposed design (and its variants) of the pile provides the elimination of technological precipitation and increase the bearing capacity and quality of the bored pile.
Очень существенно, что при реализации предлагаемой конструкции сваи учитывается слоистая структура грунтового массива и имеется возможность подбора вариантов конструкции арматурного каркаса, обеспечивающей армирование уширений тела сваи в соответствии с установленными геометрическими характеристикам слоев слабого грунта, что и обеспечивает повышение несущей способности сваи.It is very important that in the implementation of the proposed pile construction, the layered structure of the soil mass is taken into account and it is possible to select reinforcing cage design options that provide reinforcement for the pile body broadening in accordance with the established geometric characteristics of the layers of soft soil, which ensures an increase in the load-bearing capacity of the pile.
Заявленные «Способ возведения буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов и устройство для его осуществления (варианты)» обладают всеми критериями изобретения, так как совокупность ограничительных и отличительных признаков самостоятельных и зависимых пунктов 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, путем армирования грунтоцементных уширений в зоне слабых грунтов, и, следовательно, соответствует критерию "новизна".The claimed "Method for the construction of bored piles with cement-cement broadening in the zone of soft soils and a device for its implementation (options)" have all the criteria of the invention, since the combination of restrictive and distinctive features of the independent and dependent claims of its claims is new for methods (technologies) in which it is possible to build piles during the construction of new facilities on soft soils while reducing the time of their construction with increasing strength and load-bearing properties, by reinforcing the cement-cement broadening in the zone of soft soils, and, therefore, meets the criterion of "novelty."
Совокупность признаков формулы изобретения предложенного способа и устройств для его осуществления 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 и по уширениями в зоне слабых грунтов, что повышает качество и несущую способность возводимой буронабивной сваи. Все это доказывает соответствие заявленного способа критерию "изобретательский уровень".The combination of features of the claims of the proposed method and devices for its implementation is unknown at this level of development of technology, 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 enclosing soil mass. The bored pile being created has the form of a variable section with reinforcement along its entire height and by broadening in the zone of weak soils, 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 и устройств для его осуществления в настоящее время и на современном уровне развития техники не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию "промышленная применимость".The implementation (implementation) of the proposed method and devices for its implementation at the present time and at the present 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 2209267 С1 от 27.07.2003, МПК E02D 3/12, E02D 5/34, E02D 5/36, E02D 5/46, «Способ закрепления грунта».1. Patent for the invention RU 2209267 C1 dated 07/27/2003,
2. Патент на изобретение RU 2327007 С1 от 20.06.2008, МПК E02D 5/34, «Способ образования буроинъекционной сваи».2. Patent for the invention RU 2327007 C1 dated 06/20/2008,
3. Авторское свидетельство СССР: SU 1359411 А1 от 15.12.1987, МПК E02D 5/62, «Буронабивная свая-инъектор».3. USSR author's certificate: SU 1359411 A1 dated 12/15/1987,
4. Патент на изобретение RU 2303102 С1 от 20.07.2007, МПК E02D 5/34 «Способ возведения буронабивной сваи» - прототип способа.4. Patent for the invention RU 2303102 C1 of 07.20.2007,
5. Патент на полезную модель RU 142255 U1 от 17.12.2013, МПК E02D 5/46, «Буроинъекционная реверсивная компенсационная свая» -прототип устройства.5. Patent for utility model RU 142255 U1 dated 12/17/2013,
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019142756A RU2725363C1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019142756A RU2725363C1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2725363C1 true RU2725363C1 (en) | 2020-07-02 |
Family
ID=71510263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019142756A RU2725363C1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2725363C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU207747U1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-11-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ" (ООО "НПФ "ФОРСТ") | REINFORCEMENT FRAME FOR DRILL PILES WITH GROUND-CEMENT EXTENSIONS IN THE ZONE OF WEAK SOILS |
| RU2804651C1 (en) * | 2023-01-24 | 2023-10-03 | Закрытое акционерное общество "Геотехника - С" | Method for constructing bored pile in soil |
| CN118128030A (en) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 黑龙江省华岩桩工技术研发有限公司 | Grouting process and device after vibrating into bearing layer |
Citations (7)
| 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 |
-
2019
- 2019-12-17 RU RU2019142756A patent/RU2725363C1/en active
Patent Citations (7)
| 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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU207747U1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-11-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ" (ООО "НПФ "ФОРСТ") | REINFORCEMENT FRAME FOR DRILL PILES WITH GROUND-CEMENT EXTENSIONS IN THE ZONE OF WEAK SOILS |
| RU2804651C1 (en) * | 2023-01-24 | 2023-10-03 | Закрытое акционерное общество "Геотехника - С" | Method for constructing bored pile in soil |
| CN118128030A (en) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 黑龙江省华岩桩工技术研发有限公司 | Grouting process and device after vibrating into bearing layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106284313B (en) | Long spire based on circulating mud retaining wall is squeezed into rock filling pile construction method | |
| US7326004B2 (en) | Apparatus for providing a rammed aggregate pier | |
| US3604214A (en) | Means and method of making columnar structures in situ | |
| KR100645319B1 (en) | Pile foundation construction method using temporary cofferdam caisson of improved for weakness ground | |
| RU2725363C1 (en) | Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) | |
| US8573892B2 (en) | Method of providing a support column | |
| CN110331992A (en) | A kind of hole daguanpeng construction method | |
| CN113323584B (en) | Drilling method of large-scale vibration long spiral drilling machine | |
| CN112281829A (en) | Composite pile foundation structure and construction method thereof | |
| CN112196494B (en) | Construction process and construction equipment for geological pipeline jointed between rock and soil layer | |
| US3438212A (en) | Apparatus for installing anchoring or supporting columns in situ | |
| 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 | |
| CN103556555B (en) | Reinforce the construction method of the nail shape drilled pile composite foundation structure of embankment widening | |
| ITTO20110913A1 (en) | PROCEDURE FOR THE CONSTRUCTION OF LARGE DIAMETER POLES AND EXCAVATION TOOL | |
| JPS59126821A (en) | Erection work of foundation pile | |
| RU2303101C1 (en) | Ground consolidation method | |
| RU207747U1 (en) | REINFORCEMENT FRAME FOR DRILL PILES WITH GROUND-CEMENT EXTENSIONS IN THE ZONE OF WEAK SOILS | |
| FI92506C (en) | A method for forming a concrete structure in bulk material from the ground level and an apparatus for carrying out the method | |
| JP4490710B2 (en) | Pile foundation construction equipment and construction method | |
| CN104612159B (en) | The cast-in-place concrete pile with agitator builds device | |
| RU2720047C1 (en) | Method for erection of bored pile in soil-cement coating | |
| CN113322936B (en) | Soil body reinforcing construction method and construction auxiliary device for thick sand layer karst area | |
| GB2356659A (en) | Pile formation | |
| CN117108310B (en) | Back-type continuous advanced grouting device and application method thereof |