СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ


RU (11) 2303102 (13) C1

(51) МПК
E02D 5/34 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.07.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005140989/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.12.28 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.12.28 
(45) Опубликовано: 2007.07.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2204651 C1, 20.05.2003. RU 2150549 C1, 10.06.2000. SU 663779 A1, 25.05.1979. SU 920106 А1, 15.04.1982. US 3925998 А, 16.12.1975. МЕТЕЛЮК Н.С. Сваи и свайные фундаменты. - Киев: Будивельник, 1977, с.34-39. 
(72) Имя изобретателя: Арутюнов Игорь Сергеевич (RU); Калганов Алексей Юрьевич (RU); Пушкарев Александр Евгеньевич (RU); Пушкарев Владимир Александрович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Арутюнов Игорь Сергеевич (RU); Пушкарев Александр Евгеньевич (RU) 
(98) Адрес для переписки: 141260, Московская обл., пос. Правдинский, ул. Садовая, 17, кв.60, А.И. Моносову 

(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БУРОНАБИВНОЙ СВАИИзобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения буронабивных свай при строительстве в непосредственной близости от стоящих зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения, в частности в слабых грунтах. Способ возведения буронабивной сваи включает 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 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 зависимости. В качестве бурового инструмента используют буровой инструмент, оснащенный шнеком. Технический результат состоит в обеспечении возможности возведения свай при строительстве новых объектов на слабых грунтах, при сокращении времени их возведения с сохранением прочностных и несущих свойств. 1 табл.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения буронабивных свай при строительстве в непосредственной близости от стоящих зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения, в частности в слабых грунтах.
Известен способ возведения буронабивной сваи, включающий инъекцию закрепляющего раствора, например, на основе цемента, в грунт вокруг продольной оси формируемой набивной сваи (патент №2150549, Е02D 5/34, 2000 г.).
При этом инъекцию осуществляют перед проходкой продольной полости, а затем в инъектируемой зоне грунта формируют набивную сваю.
Известный способ позволяет повысить эффективность проходки скважин в слабых грунтах, при этом повышается прочность сваи.
Однако процесс инъектирующего закрепления грунта недостаточно эффективен, поскольку закрепляющий раствор проникает в грунт на неконтролируемое и неравномерное расстояние от оси инъектора, при этом некоторые участки стенок скважины могут вообще остаться незакрепленными.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ возведения буронабивной сваи, включающий проходку скважины в грунте буровым инструментом с последующим ее бетонированием и создание грунтоцементной оболочки (патент №RU №2204651, E02D 5/34, 2001).
При этом перед проходкой скважины в грунте создают грунтоцементную сваю, а проходку скважины буронабивной сваи ведут в теле грунтоцементной сваи при соотношении диаметров буронабивной и грунтоцементной свай 0,4-0,8, после создания грунтоцементной сваи через 2-7 суток.
Грунтоцементную сваю создают по двухкомпонентной технологии, при этом размыв грунта осуществляют струей твердеющего раствора под защитой струи воздуха в процессе подъема монитора через вращающиеся форсунки.
В известном способе обеспечивается возможность реализации технологии возведения свай при строительстве новых объектов в стесненных условиях городской застройки.
Однако при реализации известного способа сроки строительства достаточно велики за счет последовательного выполнения этапов создания грунтоцементной и буронабивной сваи с временным интервалом до 7 суток.
Новым техническим результатом от использования данного изобретения является обеспечение возможности возведения свай при строительстве новых объектов на слабых грунтах при сокращении времени их возведения с сохранением прочностных и несущих свойств.
Указанный результат достигается тем, что в способе возведения буронабивной сваи, включающем проходку скважины в грунте буровым инструментом с последующим ее бетонированием и создание грунтоцементной оболочки, согласно изобретению грунтоцементную оболочку создают путем одновременного бурения и цементации, которую осуществляют в направлении, перпендикулярном оси бурения, при этом при цементации используют раздаточный элемент, имеющий сопла диаметром (2-5)·10-3 м при скорости цементации скважины, определяемой по формуле:
V=k·n1·d·W,
где k - коэффициент, определяемый экспериментально;
n 1 - число сопел;
d - диаметр сопел, м;
W - частота вращения буровой колонны, с-1,
а бетонирование скважины осуществляют при возвратном движении бурового инструмента, при этом используют раздаточный элемент, имеющий сопла с диаметром (10-20)·10-3 м, при скорости бетонирования, определяемой по формуле:

Qб - расход бетона, м 3/сек;
Дб - диаметр буронабивной сваи, м,
n2 - число сопел,
причем в качестве бурового инструмента используют буровой инструмент, оснащенный шнеком.
При этом в заявленном способе используют шнек диаметром от 250 до 800 мм.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет создавать буронабивную сваю в грунтоцементной оболочке практически одновременно во времени, а затвердевание грунтоцементной и буронабивной сваи происходит совместно, что позволяет повысить качество и несущую способность возводимой буронабивной сваи.
При цементации и последующем бетонировании в области перехода от бетонного тела к грунтоцементной оболочке образуется зона взаимного проникновения жидких смесей бетона и грунтоцемента, что после затвердевания обеспечивает высокую степень связи буронабивной сваи с грунтоцементной оболочкой, повышает прочностные свойства и несущую способность буронабивной сваи.
Очень существенно, что в предлагаемом способе созданы условия для повышенного проникновения цементирующего раствора вглубь грунта относительно оси бурения. Такие условия обеспечены тем, что раздаточный элемент оснащен соплами определенного диаметра, расположенными под углом 90±5° к оси бурения.
Время проходки скважины зависит от качества исходного грунта, в котором создают буронабивную сваю с грунтоцементной оболочкой, то есть от типа породы/грунта (I - торф, лесс, слабый мел, песок и супесок без гальки и щебня; II - растительный слой, песок плотный, глина средней плотности, суглинок плотный, мергель, мел, плывун; III - слабо сцементированные песчаники, мергель, известняк-ракушечник, плотная глина, песчано-глинистые грунты с содержанием >20% мелкой гальки), а при расчете скорости цементации скважины, определяемой по формуле:
V=k·n1·d·W,
используют коэффициент k, определяемый следующим образом: вдоль поверхности конкретного грунта двигают струеформирующие насадки со скоростью 5-20 мм/с и регистрируют ширину промытого следа, которая равна коэффициенту k.
Примеры осуществления способа приведены в таблице 1.
Таблица 1 
№№ п/п Пример 1 Пример 2 
1 2 3 
1) глубина бурения, м 20 15 
2) глубина цементации, м 20 15 
3) глубина бетонирования, м 20 20 
4) диаметр цементации, м 0,6 0,8 
5) диаметр бурения сваи, м 0,25 0,4 
При цементации: 
6) количество сопел, шт. 2 2 
7) диаметр сопел, м 0,003 0,005 
8) коэффициент k (грунт I категории) 6 - 
9) коэффициент k (грунт III категории) - 3 
10) частота вращения бур. кол., с -1 1 1 
11) скорость цементации, мм/с 36 30 
При бетонировании: 
12) количество сопел 2 2 
13) диаметр сопел, м 0,01 0,02 
14) расход бетона, м3/с 0,001538 0,001538 
15) диаметр сваи, м 0,25 0,4 
16) скорость бетонирования, м/с 0,01568 0,006 
(расчетная) 

Сопла раздаточного элемента при цементации как в примере 1, так и в примере 2 установлены под углом 90° к оси бурения.
Армирование буронабивной сваи по примеру 1 осуществляют после бетонирования путем вдавливания металлического каркаса в жидкое бетонное тело буронабивной сваи.
Армирование буронабивной сваи по примеру 2 осуществляют следующим образом, перед бетонированием в полость внутри шнекового става вставляют металлический арматурный каркас и заполняют бетоном по мере удаления шнекового става.
Возведенные буронабивные сваи по примеру 1 и 2 в грунтоцементной оболочке готовы к эксплуатации сразу после достижения бетоном регламентированной прочности, что составляет ? от 2 недель.
Использование предлагаемого способа возведения буронабивной сваи позволяет сократить время возведения на 7 суток за счет предложенной совокупности признаков и обеспечить высокую несущую способность буронабивной сваи.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ возведения буронабивной сваи, включающий проходку скважины в грунте буровым инструментом с последующим ее бетонированием и создание грунтоцементной оболочки, отличающийся тем, что грунтоцементную оболочку создают путем одновременного бурения и цементации, которую осуществляют в направлении, перпендикулярном оси бурения, при этом при цементации используют раздаточный элемент, имеющий сопла диаметром (2-5)·10-3 м, при скорости цементации скважины, определяемой по формуле:
V=k·n 1·d·W,
где n1 - число сопел;
d - диаметр сопел, м;
k - коэффициент, определяемый экспериментально;
W - частота вращения буровой колонны, с-1,
а 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 формуле

Qб - расход бетона, м 3/с;
Дб - диаметр буронабивной сваи, м;
n2 - число сопел,
причем в качестве бурового инструмента используют буровой инструмент, оснащенный шнеком.