RU2771363C1 - Injection pile and the method for its installation - Google Patents

Abstract

FIELD: construction industry.

SUBSTANCE: inventions relate to construction, in particular to the injection pile and the method for erecting pile foundations and foundations in weak soils, and can be used in industrial and civil construction both in the construction of new buildings and structures and in the reconstruction of existing ones. The injection pile includes a hollow perforated injection tube with a conical tip at the end and cutting elements. The injection tube is placed inside the pile shell, which has a cone seal and a conductor at the lower end, which is a guide sleeve for centering the retractable part of the pipe during immersion. The cone seal is arranged at the point of transition from the diameter of the conductor sleeve to the diameter of the trunk of the pile shell. Screw blades or a multi-step spiral are used as cutting elements of the tip. Above the tip of the injection tube there is an expander made in the form of a sleeve put on the pipe, with chopping knives as cutting elements placed at the end of the sleeve along its circumference. The shell pile is also equipped with screw blades of the same pitch as the blade of the injection tube.

EFFECT: increase in the bearing capacity of the pile in weak soils.

10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свайных оснований и фундаментов в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при строительстве новых зданий и сооружений, так и при реконструкции существующих.The invention relates to construction, in particular to methods for erecting piled foundations and foundations in soft soils, and can be used in industrial and civil construction, both in the construction of new buildings and structures, and in the reconstruction of existing ones.

Способ и устройство винтовых свай телескопического типа с выдвижной инъекционной штангой применяются для цементации грунта с целью формирования опорного ядра в слабонесущих грунтах.The method and arrangement of telescopic screw piles with a retractable injection rod are used for soil cementation in order to form a support core in weakly bearing soils.

Существуют различные способы устройства инъекционных свай и их конструкций.There are various ways of arranging injection piles and their structures.

Известен способ устройства буро-инъекционной сваи, осуществляемый без извлечения грунта (заявка РФ №2000117934/03, МПК E02D 5/34, E02D 5/44) уплотнение грунта, при котором, выполняется ударным наконечником, обеспечивающим уплотнение только в основании скважины. Способы возведения набивной сваи (патенты РФ на изобретения №1280084, МПК E02D 5/34, опублик. 30.12.1986 и №1656928, МПК E02D 5/34, опублик. 15.12.1993), в которых уплотнение выполняется вдавливанием трубы с кольцевым уширителем, с одновременным заполнением кольцевого пространства бетонной смесью или песком после извлечения трубы. Данный способ имеет следующие недостатки: отсутствие уплотнения грунта от расширения ствола, формирование сваи присходит с внутренними включениями грунта, что не обеспечивает высокую несущую способность по грунту и материалу, особенно для горизонтальных нагрузок.A known method of drilling-injection piles, carried out without extracting the soil (application of the Russian Federation No. 2000117934/03, IPC E02D 5/34, E02D 5/44) soil compaction, in which it is performed by an impact tip that provides compaction only at the base of the well. Methods for erecting a stuffed pile (RF patents for inventions No. 1280084, IPC E02D 5/34, published on December 30, 1986 and No. 1656928, IPC E02D 5/34, published on December 15, 1993), in which sealing is performed by pressing a pipe with an annular expander, with simultaneous filling of the annular space with concrete mixture or sand after the pipe is removed. This method has the following disadvantages: no soil compaction due to shaft expansion, pile formation occurs with internal soil inclusions, which does not provide high soil and material bearing capacity, especially for horizontal loads.

Известен способ возведения инъекционной сваи с применением обсадных труб (патент РФ на изобретение №2263745, МПК E02D 5/34, E02D 5/46, опублик. 10.11.2005), в котором выполняется поэтапное, по длине, инъектирование твердеющим раствором снизу вверх, подъем обсадной трубы и инъекторной штанги или оставления последней в качестве элемента армирования в теле сваи. Недостатком известного способа является то, что трудно извлечь обсадную трубу после нагнетания раствора, а также невозможно использовать в стесненных условиях из-за применения габаритной техники и оборудования.A known method of erecting an injection pile using casing pipes (RF patent for the invention No. 2263745, IPC E02D 5/34, E02D 5/46, published 11/10/2005), in which a phased, along the length, injection of a hardening solution from the bottom up, lifting casing pipe and injection rod or leaving the latter as a reinforcement element in the pile body. The disadvantage of the known method is that it is difficult to remove the casing after injection of the solution, and it is also impossible to use in cramped conditions due to the use of overall machinery and equipment.

Известен способ устройства скважины без извлечения грунта (патент РФ на изобретение №2238366, МПК E02D 5/34, E02D 5/44, E02D 7/26, опублик. 20.10.2004), в котором выполняется вдавливание инъекторной трубы с наконечником, состоящим из диска, диаметр которого превышает диаметр инъекторной штанги и имеющего режущие пластины, от действия которых образуются пазы для расширения зоны инъектирования. В отличие от предлагаемого способа, инъектирование в известном способе проводится с формированием ствола из грунтобетона на всю высоту сваи. Известный патент имеет следующие недостатки: недостаточная прочность свай по материалу, так как они состоят из грунто-бетона на всю высоту сваи, что недопустимо для восприятия горизонтальных нагрузок в верхней зоне, отсутствие защиты от возможного оплывания стенок скважины, низкая технологичность, так как затрачивается большое время на послойное формирование ствола, существует потребность в габаритной технике, сложность использования в стесненных условиях.A known method of constructing a well without extracting soil (RF patent for the invention No. 2238366, IPC E02D 5/34, E02D 5/44, E02D 7/26, published 10/20/2004), in which the injector pipe is pressed with a tip consisting of a disk , the diameter of which exceeds the diameter of the injection rod and having cutting plates, from the action of which grooves are formed to expand the injection zone. In contrast to the proposed method, injection in the known method is carried out with the formation of a shaft of soil concrete for the entire height of the pile. The well-known patent has the following disadvantages: insufficient strength of piles in terms of material, since they consist of soil-concrete for the entire height of the pile, which is unacceptable for the perception of horizontal loads in the upper zone, lack of protection against possible slippage of the borehole walls, low manufacturability, since a large amount of time for layer-by-layer formation of the trunk, there is a need for overall equipment, the difficulty of using in cramped conditions.

Способ по патенту РФ на изобретение №2550620 (МПК E02D 5/34, опублик. 10.05.2015), является наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и, соответственно, принят за прототип. По этому способу устройство скважины производят без извлечения грунта путем вдавливания в грунт перфорированной инъекторной трубы с закрепленным снизу конусным наконечником, состоящим из диска, диаметр которого превышает диаметр инъекторной трубы, и режущих пластин. В инъекторную трубу нагнетают под давлением твердеющий раствор, заполняя устроенную скважину, устье скважины тампонируют, а по достижению конусного наконечника проектной отметки и окончанию инъектирования инъекторную трубу с конусным наконечником оставляют в скважине. В грунт вдавливают инъекторную трубу с перфорированной нижней частью, нагнетание твердеющего раствора производят одновременно с вдавливанием инъекторной трубы, причем поэтапно сверху вниз по мере погружения нижней перфорированной части инъекторной трубы в процессе вдавливания. Устье скважины тампонируют перед нагнетанием твердеющего раствора сразу после вдавливания в грунт конусного наконечника инъекторной трубы. На первом этапе дополнительно обеспечивают защиту от выхода наружу нагнетаемого твердеющего раствора, например, с помощью кожуха, надетого на перфорированную часть инъекторной трубы и установленного над тампонирующим устройством, а после погружения на первом этапе перфорированной части инъекторной трубы в грунт и заполнения скважины твердеющим раствором на высоту зоны перфорации дополнительно проводят расширение полученного ствола сваи путем дополнительного нагнетания под давлением твердеющего раствора. Затем инъекторную трубу вновь вдавливают на высоту зоны перфорации с одновременным нагнетанием твердеющего раствора и последующим дополнительным расширением полученного ствола сваи. Затем операции по формированию ствола сваи на каждом последующем этапе погружения инъекторной трубы на высоту зоны перфорации повторяют вновь в той же последовательности до достижения конусного наконечника проектной отметки.The method according to the RF patent for invention No. 2550620 (IPC E02D 5/34, published on May 10, 2015) is the closest to the proposed technical solution in terms of the essential features and, accordingly, is taken as a prototype. According to this method, a well is constructed without extracting the soil by pressing a perforated injector pipe into the soil with a conical tip fixed from below, consisting of a disk, the diameter of which exceeds the diameter of the injector pipe, and cutting plates. A hardening solution is injected into the injector pipe under pressure, filling the arranged well, the wellhead is plugged, and when the conical tip reaches the design mark and the injection is completed, the injector pipe with the conical tip is left in the well. An injector pipe with a perforated lower part is pressed into the soil, the injection of the hardening solution is carried out simultaneously with the indentation of the injector pipe, and step by step from top to bottom as the lower perforated part of the injector pipe is immersed in the indentation process. The wellhead is plugged before injection of the hardening solution immediately after the conical tip of the injection pipe is pressed into the soil. At the first stage, additional protection is provided against the exit of the injected hardening solution, for example, using a casing put on the perforated part of the injection pipe and installed above the plugging device, and after immersing the perforated part of the injection pipe into the ground at the first stage and filling the well with hardening solution to a height the perforation zones additionally expand the resulting pile shaft by additional injection of a hardening solution under pressure. Then the injection pipe is again pressed to the height of the perforation zone with simultaneous injection of the hardening solution and subsequent additional expansion of the resulting pile shaft. Then, the operations for forming the pile shaft at each subsequent stage of immersion of the injection pipe to the height of the perforation zone are repeated again in the same sequence until the conical tip of the design mark is reached.

Известный патент имеет те же недостатки, что и предыдущие приведенные технические решения, а именно, требует использование габаритной техники, поэтому его нельзя применять в стесненных условиях, отсутствует защита от возможного оплывания стенок скважины, низкая технологичность, так как затрачивается большое время на послойное формирование ствола.The well-known patent has the same disadvantages as the previous technical solutions, namely, it requires the use of large-scale equipment, so it cannot be used in cramped conditions, there is no protection against possible well wall slippage, low manufacturability, since a lot of time is spent on layer-by-layer formation of the wellbore .

Предлагаемое решение отличается, от опубликованных ранее, использованием выдвижной части сваи телескопического типа в качестве инъекционной, с разработкой необходимого конструктивного решения. Создание системы восприятия нагрузки, с опиранием на ядро укрепленного инъектированием грунта, в совокупности с восприятием нагрузки боковыми поверхностями сваи-оболочки, за счет уплотнения грунта при погружении завинчиванием, выделяет предлагаемое решение от известных способов, запатентованных ранее.The proposed solution differs from the previously published ones in the use of a telescopic type retractable part of the pile as an injection part, with the development of the necessary design solution. The creation of a load perception system, based on the core of the soil reinforced by injection, in combination with the load perception by the side surfaces of the shell pile, due to soil compaction when immersed by screwing, distinguishes the proposed solution from the known methods previously patented.

Таким образом, техническая проблема в рассматриваемой области заключается в низкой несущей способности винтовой сваи в слабых грунтах, а также в невозможности формирования опорного ядра за счет уплотнения грунта. Предлагаемое техническое решение позволяет решать существующую техническую проблему путем повышения несущей способности сваи в слабых грунтах технологичным способом, без необходимости проведения дополнительных операций. Под дополнительными операциями понимается: бурение, укрепление стенок скважины, использование обсадных труб, армирование, применение тяжелой, дорогостоящей техники и оборудования. Благодаря предлагаемому техническому решению, формируется опорное ядро из грунтобетона, увеличенного по объему сечения, окруженного слоем усиленного посредством тампонирования грунта под опорным конусом винтовой сваи (сваи-оболочки), заполненной бетоном.Thus, the technical problem in the area under consideration is the low bearing capacity of the screw pile in soft soils, as well as the impossibility of forming a support core due to soil compaction. The proposed technical solution allows solving the existing technical problem by increasing the bearing capacity of piles in soft soils in a technological way, without the need for additional operations. Additional operations are understood as: drilling, strengthening of the walls of the well, the use of casing pipes, reinforcement, the use of heavy, expensive machinery and equipment. Thanks to the proposed technical solution, a support core is formed from soil-concrete, increased in volume, surrounded by a layer of soil reinforced by plugging under the support cone of a screw pile (shell pile) filled with concrete.

Технический результат заключается в улучшении технических характеристик предлагаемого решения, а именно, в повышении несущей способности сваи в слабых грунтах, за счет формировании опорного ядра из грунтобетона, увеличенного по объему сечения, окруженного слоем усиленного посредством тампонирования грунта, и создания усиленной конструкции самой сваи.The technical result consists in improving the technical characteristics of the proposed solution, namely, in increasing the bearing capacity of the pile in soft soils, due to the formation of a support core from soil concrete, the section increased in volume, surrounded by a layer of soil reinforced by plugging, and creating a reinforced structure of the pile itself.

Достигается технический результат тем, что в инъекционной свае, включающей полую перфорированную инъекционную трубу с конусным наконечником на конце и режущими элементами, согласно изобретению, инъекционная труба помещена внутрь сваи-оболочки с конусным уплотнителем на нижнем конце и кондуктором, представляющим из себя направляющую втулку для центрирования выдвижной части трубы при погружении, причем конусный уплотнитель устроен в месте перехода от диаметра втулки кондуктора к диаметру ствола сваи-оболочки, в качестве режущих элементов наконечника используют винтовые лопасти или многошаговую спираль, над наконечником инъекционной трубы имеется расширитель, выполненный в виде гильзы, надетой на трубу, с измельчительными ножами в качестве режущих элементов, размещенными на конце гильзы по ее окружности, при этом свая-оболочка оснащена также винтовыми лопастями того же шага, что и лопасть инъекционной трубы.The technical result is achieved by the fact that in the injection pile, which includes a hollow perforated injection pipe with a conical tip at the end and cutting elements, according to the invention, the injection pipe is placed inside the pile-shell with a cone seal at the lower end and a conductor, which is a guide sleeve for centering of the retractable part of the pipe during immersion, and the cone seal is arranged at the point of transition from the diameter of the bushing of the conductor to the diameter of the pile-shell shaft, helical blades or a multi-step spiral are used as cutting elements of the tip, there is an expander above the tip of the injection pipe, made in the form of a sleeve put on pipe, with grinding knives as cutting elements, placed at the end of the sleeve along its circumference, while the pile-shell is also equipped with helical blades of the same pitch as the injection pipe blade.

Дополнительные отличия предлагаемого изобретения:Additional features of the invention:

- свая-оболочка выполнена из металла;- pile-shell is made of metal;

- свая-оболочка выполнена из полимерного материала;- pile-shell is made of polymeric material;

- винтовые лопасти имеют 1,5-2 шага винта;- screw blades have 1.5-2 screw pitches;

- наконечник выполнен литым или сварным;- the tip is made cast or welded;

- перфорация на инъекционной трубе выполнена только на нижней выдвигаемой части;- perforation on the injection pipe is made only on the lower retractable part;

- измельчительные ножи имеют прямоугольную или трапецеидальную форму;- chopping knives have a rectangular or trapezoidal shape;

- кондуктор соединен сваркой посредством радиальных пластин со стволом сваи-оболочки, выполненной из металла;- the conductor is connected by welding by means of radial plates with the shaft of the pile-shell made of metal;

- кондуктор соединен клеевым соединением со сваей-оболочкой, выполненной из полимерного материала.- the conductor is glued to a pile-shell made of a polymeric material.

Технический результат также достигается за счет того, что в способе устройства инъекционной сваи, описанной выше, включающем погружение сваи без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и инъектирования твердеющего закрепляющего раствора через инъекционную трубу, согласно изобретению, на первом этапе осуществляют одновременное погружение методом завинчивания сборочного комплекта, состоящего из инъекционной трубы и скрепленной с ней сваи-оболочки до проектной отметки размещения нижнего конца сваи-оболочки, затем разъединяют инъекционную трубу и сваю-оболочку, и ввинчивают инъекционную трубу до проектной отметки размещения ее острия, осуществляют нагнетание раствора через ствол инъекционной трубы в пустоты разрыхленного грунта, расположенного ниже уплотнительного конуса сваи-оболочки, до появления отказа в поглощении раствора, а после окончания процесса инъектирования свая-оболочка не извлекается, а заполняется бетоном и остается в грунте, в качестве сваи с уширенной пятой, при этом инъекционная труба остается в теле винтовой сваи в качестве элемента армирования.The technical result is also achieved due to the fact that in the method of arranging the injection pile described above, which includes plunging the pile without removing the soil by pressing the tip and injecting the hardening fixing solution through the injection pipe, according to the invention, at the first stage, simultaneous immersion is carried out by screwing the assembly kit, consisting of an injection pipe and a shell pile fastened to it to the design mark for placing the lower end of the shell pile, then the injection pipe and the shell pile are separated, and the injection pipe is screwed up to the design mark for placing its tip, the solution is injected through the injection pipe shaft into the voids loosened soil located below the sealing cone of the shell pile, until a failure to absorb the solution occurs, and after the injection process is completed, the shell pile is not removed, but filled with concrete and remains in the soil, as a pile with a broadened heel, while ohm, the injection pipe remains in the body of the screw pile as a reinforcement element.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим графическим материалом, представленным фигурами:The essence of the invention is illustrated by the following graphics, represented by the figures:

фиг. 1, на которой представлено погружение сборочного комплекта до проектной отметки нижнего края сваи-оболочки, где 1 - инъекционная труба; 2 - свая-оболочка; 3 - наконечник инъекционной трубы; 4 - расширитель с измельчительными ножами; 5 - кондуктор сваи-оболочки; 6 - проектная отметка нижнего конца сваи-оболочки; 7 - отверстие для соединения с седлом редуктора; 8 - соединение сваи-оболочки и инъекционной трубы; 9 - не несущий насыпной грунт; 10 - слабонесущий грунт;fig. 1, which shows the immersion of the assembly kit to the design mark of the lower edge of the shell pile, where 1 is the injection pipe; 2 - pile-shell; 3 - tip of the injection pipe; 4 - expander with chopping knives; 5 - conductor of the pile-shell; 6 - design mark of the lower end of the pile-shell; 7 - hole for connection with the seat of the gearbox; 8 - connection of the pile-shell and injection pipe; 9 - non-bearing bulk soil; 10 - weakly bearing soil;

фиг. 2, на которой представлено погружение инъекционной трубы, где: 11 - проектная отметка острия выдвижной инъекционной трубы; 12 - перфорированная часть инъекционной трубы;fig. 2, which shows the immersion of the injection pipe, where: 11 is the design mark of the tip of the retractable injection pipe; 12 - perforated part of the injection pipe;

фиг. 3, на которой представлено инъектирование грунта (3 этап «Заполнение тела сваи бетоном»), где: 13 - след лопасти (спирали) выдвижной сваи; 14 - зона грунта с улучшенными характеристиками; 15 - ядро из грунтобетона, уплотненного избыточным давлением; 16 - бетон, пескобетон;fig. 3, which shows the injection of soil (stage 3 "Filling the pile body with concrete"), where: 13 - trace of the blade (spiral) of the retractable pile; 14 - soil zone with improved characteristics; 15 - core made of soil concrete, compacted with excess pressure; 16 - concrete, sand concrete;

фиг. 4, на которой представлена инъекционная труба с литым наконечником лопастного типа;fig. 4 showing an injection pipe with a molded vane tip;

фиг. 5, на которой представлена инъекционная труба со сварным наконечником спирального типа;fig. 5 showing a spiral type welded tip injection pipe;

фиг. 6, на которой представлена инъекционная труба со сварным наконечником лопастного типа и конусными разрыхлителем, где 17 - измельчительные ножи.fig. 6, which shows an injection pipe with a paddle-type welded tip and a conical opener, where 17 are chopping knives.

В инъекционной свае, включающей полую перфорированную инъекционную трубу 1 с конусным наконечником 3 на конце и режущими элементами, инъекционная труба помещена внутрь сваи-оболочки 2, в качестве режущих элементов наконечника 3 используют винтовые лопасти и ножи измельчителя 17, нижний конец сваи-оболочки 2 имеет конусную форму и оснащен кондуктором 5, представляющим из себя направляющую втулку для центрирования выдвижной части трубы при погружении, над наконечником 3 инъекционной трубы имеется расширитель 4, выполненный в виде гильзы, надетой на трубу, с измельчительными ножами 17, размещенными по окружности трубы, при этом свая-оболочка 2 оснащена также винтовыми лопастями. Свая-оболочка 2 выполнена из металла или полимерного материала. Винтовые лопасти выполнены с шагом 1,5-2 шага винта или в виде многошаговой спирали. Винтовые лопасти используются для создания осевого усилия для преодоления реактивного отпора грунта при погружении сваи и в совокупности с измельчительными ножами, размещенными над наконечником инъекционной трубы на конце расширителя также являются режущими элементами. Наконечник 3 выполнен литым или сварным с винтовыми или спиральными лопастями. Перфорация на инъекционной трубе выполнена только на нижней выдвигаемой части. Измельчительные ножи 17 могут иметь прямоугольную или трапецеидальную форму.In the injection pile, which includes a hollow perforated injection pipe 1 with a conical tip 3 at the end and cutting elements, the injection pipe is placed inside the pile-shell 2, screw blades and chopper knives 17 are used as cutting elements of the tip 3, the lower end of the pile-shell 2 has cone-shaped and equipped with a jig 5, which is a guide sleeve for centering the retractable part of the pipe when immersed, above the tip 3 of the injection pipe there is an expander 4, made in the form of a sleeve, put on the pipe, with chopping knives 17, placed around the circumference of the pipe, while pile-shell 2 is also equipped with helical blades. Pile-shell 2 is made of metal or polymeric material. Helical blades are made with a pitch of 1.5-2 propeller pitches or in the form of a multi-pitch spiral. Helical blades are used to create an axial force to overcome the reactive thrust of the soil when the pile is immersed and, in combination with grinding knives placed above the tip of the injection pipe at the end of the expander, are also cutting elements. Tip 3 is cast or welded with helical or spiral blades. Perforation on the injection pipe is made only on the lower retractable part. The chopping knives 17 may have a rectangular or trapezoidal shape.

В способе устройства инъекционной сваи, включающем погружение сваи без извлечения грунта путем вдавливания наконечника 3 и инъектирование твердеющего закрепляющего раствора через инъекционную трубу, на первом этапе осуществляют одновременное погружение методом завинчивания сборочного комплекта, состоящего из инъекционной трубы и скрепленной с ней сваи-оболочки 2 до проектной отметки 6 размещения нижнего опорного конца сваи-оболочки 2, затем разъединяют инъекторную трубу и сваю-оболочку 2, и ввинчивают инъекционную трубу до проектной отметки 11 размещения ее острия, осуществляют нагнетание раствора через ствол инъекционной трубы в пустоты разрыхленного грунта ниже опорного конуса сваи-оболочки 2 до появления отказа в поглощении раствора, а после окончания процесса инъектирования, свая-оболочка не извлекается, а заполняется бетоном и остается в грунте, в качестве сваи с уширенной пятой, инъекционная труба остается в теле винтовой сваи в качестве элемента армирования.In the method for installing an injection pile, which includes immersing the pile without extracting the soil by pressing the tip 3 and injecting the hardening fixing solution through the injection pipe, at the first stage, simultaneous immersion is carried out by screwing the assembly kit consisting of the injection pipe and the pile-shell 2 fastened to it to the design marks 6 for placing the lower support end of the pile-shell 2, then the injection pipe and the pile-shell 2 are separated, and the injection pipe is screwed up to the design mark 11 for placing its tip, the solution is injected through the trunk of the injection pipe into the voids of the loosened soil below the support cone of the pile-shell 2 before the failure to absorb the solution, and after the end of the injection process, the shell pile is not removed, but filled with concrete and remains in the ground, as a pile with a widened heel, the injection pipe remains in the body of the screw pile as a reinforcement element.

Винтовой наконечник 3 имеет больший диаметр, чем диаметр перфорированной инъекционной трубы, что позволяет создать расширительную камеру для принятия тампонажного раствора и создания зоны избыточного давления для нагнетания инъекционной смеси в грунт. После заполнения расширительной камеры и пустот в зоне нагнетания инъекционной смеси тампонажным раствором, выполняется расширение ядра путем дополнительного нагнетания твердеющего раствора под давлением. Нагнетание раствора в пустоты грунта продолжается до появления отказа в поглощении раствора (снижения расхода раствора до 5-10 л/мин при избыточном давлении 0,1-0,5 МПа). Нагнетаемая под давлением смесь заполняет все свободное пространство в грунте, измельченном ножами, которое образуется в узле стыковки наконечника 3 с инъекционной трубой, а также след 13 от лопастей (спирали), образовывая при схватывании ядро 15 из грунтобетона повышенной плотности, окруженное зоной усиленного при тампонировании грунта. Для предотвращения «ухода» инъекционной смеси при тампонировании и нагнетании в полость основной сваи, роль защиты, в качестве кожуха, выполняет труба кондуктора 5, устроенного в конусе острия основной сваи, или выполняется опережающее заполнение полости основной сваи бетоном. По завершению бетонирования ствола основной сваи, перфорированная инъекционная труба остается в теле сваи в качестве элемента армирования.The screw tip 3 has a larger diameter than the diameter of the perforated injection pipe, which makes it possible to create an expansion chamber for receiving grouting slurry and creating an overpressure zone for injecting the injection mixture into the soil. After filling the expansion chamber and the voids in the zone of injection of the injection mixture with cement slurry, the core is expanded by additional injection of the hardening slurry under pressure. The injection of the solution into the voids of the soil continues until a failure occurs in the absorption of the solution (reducing the flow rate of the solution to 5-10 l / min at an overpressure of 0.1-0.5 MPa). The mixture injected under pressure fills all the free space in the ground, crushed by knives, which is formed in the joint of the tip 3 with the injection pipe, as well as the track 13 from the blades (spiral), forming, when setting, a core 15 of high-density soil concrete, surrounded by a zone reinforced during plugging soil. To prevent the "leaving" of the injection mixture during plugging and injection into the cavity of the main pile, the role of protection, as a casing, is performed by the pipe of the conductor 5, arranged in the cone of the tip of the main pile, or the cavity of the main pile is filled ahead of time with concrete. Upon completion of concreting the main pile shaft, the perforated injection pipe remains in the pile body as a reinforcement element.

Укрепление методом цементации выполняется для дисперсных, крупно-обломочных и крупно- и среднезернистых песков с коэффициентом фильтрации - 50…100 м/сут.Strengthening by cementation is carried out for dispersed, coarse-clastic and coarse- and medium-grained sands with a filtration coefficient of 50 ... 100 m / day.

Грунты преимущественно мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, с коэффициентом фильтрации - 0,3 и выше м/сут укрепляются нагнетанием растворами основе тонкодисперсных цементов с пластификатором или выполнением силикатизации грунта.Soils are predominantly fine-grained and silty sands, sandy loams, with a filtration coefficient of 0.3 and above m/day, are strengthened by injection with solutions based on finely dispersed cements with a plasticizer or soil silicization.

Грунты связные - суглинки и глины, с коэффициентом фильтрации - 0,3 и выше м/сут., укрепляются нагнетанием цементно-глинистых растворов.Cohesive soils - loams and clays, with a filtration coefficient of 0.3 and above m/day, are strengthened by injection of cement-clay mortars.

Перед началом погружения инъекционная труба 1 винтовой сваи соединяется со сваей-оболочкой 2 в сборочный комплект, закрепляется в седле редуктора привода механизма закручивания, и устанавливается вертикально в проектном положении. Погружение сборочного комплекта на данном этапе осуществляется посредством лопастей (спиралей) обеих свай, при этом происходит уплотнение грунта по боковым поверхностям сваи-оболочки 2. Совместное погружение осуществляется до проектной отметки 6 размещения нижнего конца сваи-оболочки.Before starting the immersion, the injection pipe 1 of the screw pile is connected to the pile-shell 2 in the assembly kit, fixed in the saddle of the twisting mechanism drive gearbox, and installed vertically in the design position. The immersion of the assembly kit at this stage is carried out by means of the blades (spirals) of both piles, while the soil is compacted along the side surfaces of the shell pile 2. Joint immersion is carried out up to the design mark 6 of the location of the lower end of the shell pile.

На данном этапе сваи (см. фиг. 2) разъединяются, и производится до опускание внутренней инъекционной трубы, посредством винта лопасти (спирали) наконечника 3 до проектной отметки 11 острия трубы. При этом, происходит образование скважины большего, чем диаметр перфорированной части 12 инъекционной трубы 1, а также разрыхление грунта ножами 17, устроенными на стыке винтового наконечника 3 с расширителем 4. В результате опускания, образуется камера с разрыхленным грунтом, подготовленная для заполнения тампонажным раствором, в которую заходит выдвинутая из кондуктора перфорированная часть 12 инъекционной трубы 1.At this stage, the piles (see Fig. 2) are separated, and the inner injection pipe is lowered by means of the screw of the blade (spiral) of the tip 3 to the design mark 11 of the tip of the pipe. In this case, a well is formed larger than the diameter of the perforated part 12 of the injection pipe 1, as well as loosening the soil with knives 17 arranged at the junction of the screw tip 3 with the expander 4. As a result of lowering, a chamber with loosened soil is formed, prepared for filling with grouting slurry, into which the perforated part 12 of the injection pipe 1 extended from the conductor enters.

После заполнения расширительной камеры (см. фиг. 3) и пустот в зоне нагнетания инъекционной смеси тампонажным раствором, выполняется расширение ядра путем дополнительного нагнетания твердеющего раствора под давлением.After filling the expansion chamber (see Fig. 3) and the voids in the zone of injection of the injection mixture with cement slurry, the core is expanded by additional injection of the hardening slurry under pressure.

Нагнетание раствора в пустоты грунта продолжается до появления отказа в поглощении раствора (снижения расхода раствора до 5-10 л/мин при избыточном давлении 0,1-0,5 МПа). Нагнетаемая под давлением смесь заполняет все свободное пространство в грунте, измельченном ножами измельчителя, устроенного в узле стыковки наконечника 3 с перфорированной частью 12 трубы 1, а также след 13 от лопастей (спирали). При этом, после схватывания, образуется ядро 15 из грунтобетона повышенной плотности, окруженное зоной усиленного при тампонировании грунта. Для предотвращения «ухода» инъекционной смеси при тампонировании и нагнетании в полость основной сваи, роль защиты, в качестве кожуха, выполняет труба кондуктора 5, устроенного в конусе острия сваи-оболочки, или выполняется опережающее заполнение полости основной сваи бетоном. По завершению бетонирования ствола сваи-оболочки, инъекционная труба 1 остается в теле сваи в качестве элемента армирования, что обеспечивает возможность устройства 2-уровнего оголовка и жесткого соединения сваи с ростверком.The injection of the solution into the voids of the soil continues until a failure occurs in the absorption of the solution (reducing the flow rate of the solution to 5-10 l / min at an overpressure of 0.1-0.5 MPa). The mixture injected under pressure fills all the free space in the soil, crushed by the knives of the grinder, arranged in the docking point of the tip 3 with the perforated part 12 of the pipe 1, as well as the track 13 from the blades (spiral). In this case, after setting, a core 15 is formed from high-density ground concrete, surrounded by a zone reinforced during plugging of the soil. To prevent the “leaving” of the injection mixture during plugging and injection into the cavity of the main pile, the role of protection, as a casing, is performed by the pipe of the conductor 5, arranged in the cone of the tip of the shell pile, or the cavity of the main pile is filled ahead of time with concrete. Upon completion of concreting the shell pile shaft, the injection pipe 1 remains in the pile body as a reinforcement element, which makes it possible to construct a 2-level cap and rigidly connect the pile to the grillage.

Таким образом, благодаря предлагаемому техническому решению повышается несущая способность сваи в слабых грунтах за счет формирования опорного ядра из грунтобетона, увеличенного по объему сечения и окруженного усиленным посредством тампонирования грунтом, а также за счет предложенной конструкции сваи.Thus, thanks to the proposed technical solution, the bearing capacity of the pile in soft soils is increased due to the formation of a support core made of soil-concrete, the cross-section increased in volume and surrounded by soil reinforced by plugging, as well as due to the proposed design of the pile.

Claims (10)

1. Инъекционная свая, включающая полую перфорированную инъекционную трубу с конусным наконечником на конце и режущими элементами, отличающаяся тем, что инъекционная труба помещена внутрь сваи-оболочки, имеющей на нижнем конце конусный уплотнитель и кондуктор, представляющий из себя направляющую втулку для центрирования выдвижной части трубы при погружении, причем конусный уплотнитель устроен в месте перехода от диаметра втулки кондуктора к диаметру ствола сваи-оболочки, в качестве режущих элементов наконечника используют винтовые лопасти или многошаговую спираль, над наконечником инъекционной трубы имеется расширитель, выполненный в виде гильзы, надетой на трубу, с измельчительными ножами в качестве режущих элементов, размещенными на конце гильзы по ее окружности, при этом свая-оболочка оснащена также винтовыми лопастями того же шага, что и лопасть инъекционной трубы.1. Injection pile, including a hollow perforated injection pipe with a conical tip at the end and cutting elements, characterized in that the injection pipe is placed inside the pile-shell, which has a cone seal at the lower end and a jig, which is a guide sleeve for centering the retractable part of the pipe when immersed, and the cone seal is arranged at the point of transition from the diameter of the bushing of the conductor to the diameter of the pile-shell shaft, helical blades or a multi-step spiral are used as cutting elements of the tip, there is an expander above the tip of the injection pipe, made in the form of a sleeve put on the pipe, with chopping knives as cutting elements placed at the end of the sleeve along its circumference, while the pile-shell is also equipped with helical blades of the same pitch as the blade of the injection pipe. 2. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что свая-оболочка выполнена из металла.2. Injection pile according to claim 1, characterized in that the pile-shell is made of metal. 3. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что свая-оболочка выполнена из полимерного материала.3. Injection pile according to claim 1, characterized in that the pile-shell is made of a polymeric material. 4. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что винтовые лопасти имеют 1,5-2 шага винта.4. Injection pile according to claim 1, characterized in that the helical blades have 1.5-2 screw pitches. 5. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что наконечник выполнен литым или сварным.5. Injection pile according to claim 1, characterized in that the tip is cast or welded. 6. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что перфорация на инъекционной трубе выполнена только на нижней выдвигаемой части.6. Injection pile according to claim 1, characterized in that the perforation on the injection pipe is made only on the lower retractable part. 7. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что измельчительные ножи имеют прямоугольную или трапецеидальную форму.7. Injection pile according to claim 1, characterized in that the chopping knives have a rectangular or trapezoidal shape. 8. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что кондуктор соединен сваркой посредством радиальных пластин со сваей-оболочкой,8. Injection pile according to claim 1, characterized in that the conductor is connected by welding by means of radial plates with a pile-shell, 9. Инъекционная свая по п. 1, отличающаяся тем, что кондуктор соединен со сваей-оболочкой клеевым соединением.9. Injection pile according to claim 1, characterized in that the conductor is connected to the pile-shell with an adhesive joint. 10. Способ устройства инъекционной сваи по п. 1, включающий погружение сваи без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и инъектирование твердеющего закрепляющего раствора через инъекционную трубу, отличающийся тем, что осуществляют на первом этапе одновременное погружение методом завинчивания сборочного комплекта, состоящего из инъекционной трубы и скрепленной с ней сваи-оболочки до проектной отметки размещения нижнего конца сваи-оболочки, затем разъединяют инъекционную трубу и сваю-оболочку и ввинчивают инъекционную трубу до проектной отметки размещения ее острия, осуществляют нагнетание раствора через ствол инъекционной трубы в пустоты разрыхленного грунта, расположенного ниже конусного уплотнителя сваи-оболочки, до появления отказа в поглощении раствора, а после окончания процесса инъектирования сваю-оболочку заполняют бетоном и оставляют в грунте в качестве сваи с уширенной пятой, инъекционную трубу оставляют в теле винтовой сваи в качестве элемента армирования.10. The method of arranging an injection pile according to claim 1, including immersing the pile without extracting the soil by pressing the tip and injecting a hardening fixing solution through the injection pipe, characterized in that, at the first stage, simultaneous immersion is carried out by screwing the assembly kit, consisting of an injection pipe and a fastened shell piles with it to the design mark of the lower end of the shell pile, then the injection pipe and the shell pile are separated and the injection pipe is screwed up to the design mark of its tip placement, the solution is injected through the injection pipe shaft into the voids of the loosened soil located below the cone compactor shell piles, before the failure of the absorption of the solution, and after the end of the injection process, the shell pile is filled with concrete and left in the ground as a pile with a widened heel, the injection pipe is left in the body of the screw pile as a reinforcement element.

Images