СПОСОБ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНОЙ СВАИ

СПОСОБ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНОЙ СВАИ


RU (11) 2255179 (13) C1

(51) 7 E02D5/36, E02D5/38 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 16.04.2008 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003133932/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.11.21 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.11.21 
(45) Опубликовано: 2005.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 966155 А,15.10.1982. SU 688555 А, 30.09.1979. SU 711233 А, 25.01.1980. SU 1265241 А2, 23.10.1986. SU 1530671 А1, 23.12.1989. SU 393102 А, 26.12.1973. ЧАУС К.В. и др. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций. М.: Стройиздат, 1988, с.127-130. 
(72) Автор(ы): Полищук А.И. (RU); Земан С.К. (RU); Рапопорт О.Л. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Томский государственный архитектурно-строительный университет (ТГАСУ) (RU); Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском университете систем управления и радиоэлектроники (ГНУ НИИ АЭМ) (RU); Общество с ограниченной ответственностью "Магнит" (ООО "Магнит") (RU) 
Адрес для переписки: 634003, г.Томск, пл. Соляная, 2, ТГАСУ, патентный отдел 

(54) СПОСОБ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНОЙ СВАИИзобретение относится к области строительства, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано при возведении свайных фундаментов в сезонно-мерзлых грунтах. Способ устройства буронабивной сваи включает образование на глубину сезонного промерзания скважины диаметром, превышающим диаметр ствола сваи, установку в скважину нагревателя, подачу тепла, заглубление через полость нагревателя в грунт обсадной трубы с теряемым наконечником, бетонирование ствола скважины с одновременным подъемом обсадной трубы и извлечением нагревателя. Тепло подают в бетонную смесь в пределах глубины сезонного промерзания грунта после извлечения из скважины обсадной трубы. Нагревателем служит индуктор, выполненный в виде покрытой снаружи теплозащитным слоем катушки из медного провода, размещенной снаружи металлического патрубка. Нагревание ведут в течение 10-12 часов, поддерживая температуру бетонной смеси 75-80°С за счет регулирования мощности в индукторе, до набора прочности бетонной смеси до 80% от проектной. Индуктор извлекают из скважины, а в образовавшийся после извлечения индуктора зазор между стенкой скважины и стволом сваи укладывают непучинистый грунт. Технический результат состоит в снижении энергоемкости при сохранении производительности и повышении несущей способности сваи. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано при возведении свайных фундаментов в сезонно-мерзлых грунтах.

При устройстве свайных фундаментов в мерзлых грунтах или сезонно-мерзлых (в зимнее время) существует проблема, заключающаяся в замедленном твердении бетона, находящегося в контакте с мерзлым грунтом. Этот фактор вызывает снижение несущей способности сваи. Для решения этой проблемы нагревают околоствольное пространство на всей глубине мерзлого грунта.

Известен способ изготовления буронабивной сваи в мерзлом грунте, включающий образование скважины, установку в нее каркаса и укладку бетонной смеси с последующим ее прогревом путем подачи тепла в окружающий сваю грунт, причем одновременно с подачей тепла осуществляют откачку грунтовой воды из окружающего скважину грунта. (А.С. СССР №688555, пр. 03.05.78, опубл. 30.09.79). 

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления набивной сваи по авторскому свидетельству СССР №966155 от 14.01.81. Согласно этому способу скважину образуют на глубину сезонного промерзания диаметром, превышающим диаметр ствола сваи. Устанавливают в нее соединенный с теплоисточником кольцевой трубчатый нагреватель с теплоизолированной внутренней поверхностью, внешний диаметр которого равен диаметру скважины, а внутренний превышает диаметр ствола сваи и подают тепло в окружающий грунт. Одновременно через полость нагревателя в грунт заглубляют обсадную трубу с теряемым наконечником. Бетонирование ствола производят в две стадии: на первой стадии бетонируют нижнюю часть ствола до уровня сезонного промерзания грунта с одновременным подъемом обсадной трубы, после чего прекращают подачу тепла и извлекают нагреватель, а затем бетонируют оставшуюся часть скважины с одновременным извлечением обсадной трубы.

Использование этого способа позволяет сократить продолжительность изготовления сваи за счет совмещения по времени процесса бетонирования сваи с использованием обсадной трубы с процессом прогрева бетонной смеси путем подачи тепла в окружающий сваю грунт. Однако подача тепла в окружающий сваю грунт влияет на энергоемкость процесса - для обеспечения нормального процесса твердения и особенно для его ускорения требуется увеличить время на его нагрев, что ведет к повышению энергоемкости процесса. Отсутствие контроля за процессом твердения бетонной смеси может привести к пересушке бетона, а следовательно, к снижению его прочности.

Задача предлагаемого способа заключается в снижении энергоемкости при сохранении производительности и повышении несущей способности сваи.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе устройства буронабивной сваи, включающем образование на глубину сезонного промерзания скважины диаметром, превышающим диаметр ствола сваи, установку в скважину нагревателя, подачу тепла, заглубление через полость нагревателя в грунт обсадной трубы с теряемым наконечником, бетонирование ствола скважины с одновременным подъемом обсадной трубы и извлечение нагревателя, тепло подают в бетонную смесь в пределах глубины сезонного промерзания грунта после извлечения из скважины обсадной трубы, нагревателем служит индуктор, выполненный в виде покрытой снаружи теплозащитным слоем катушки из медного провода, размещенной снаружи металлического патрубка, нагревание ведут в течение 10-12 часов, поддерживая температуру бетонной смеси 75-80°С за счет регулирования мощности в индукторе, до набора прочности бетонной смеси до 80% от проектной, затем индуктор извлекают из скважины, а в образовавшийся после извлечения индуктора зазор между стенкой скважины и стволом сваи укладывают непучинистый грунт. Кроме того, задача решается еще и тем, что между нагревателем и обсадной трубой устанавливают патрубок из асбестоцемента, длина которого соответствует глубине скважины большего диаметра, при этом патрубок оставляют в теле сваи после извлечения нагревателя. 

Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, что: 

- тепло подают в бетонную смесь в пределах глубины сезонного промерзания грунта после извлечения из скважины обсадной трубы; 

- нагревателем служит индуктор, выполненный в виде покрытой снаружи теплозащитным слоем катушки из медного провода, размещенной снаружи металлического патрубка;

- нагревание ведут в течение 10-12 часов, поддерживая температуру бетонной смеси 75-80°С за счет регулирования мощности в индукторе, до набора прочности бетонной смеси до 80% от проектной;

- в образовавшийся после извлечения индуктора зазор между стенкой скважины и стволом сваи укладывают непучинистый грунт;

- между нагревателем и обсадной трубой устанавливают патрубок из асбестоцемента, длина которого соответствует глубине скважины большего диаметра, при этом этот патрубок оставляют в теле сваи после извлечения нагревателя из скважины.

Повышение температуры бетонной смеси до 75-80°С и поддерживание ее в течение 10-12 часов ускоряет твердение бетонной смеси. За это время обеспечивается набор прочности в бетонной смеси до 80% от проектной. Использование в качестве нагревателя индуктора, выполненного в виде покрытой снаружи теплозащитным слоем катушки из медного провода, размещенной снаружи металлического патрубка, позволяет осуществить не только эффективный направленный нагрев бетонной смеси, но регулировать и контролировать сам процесс нагрева, поддерживая при этом необходимые режимы нагрева (температуру и время).

Далее способ поясняется примером конкретного выполнения. На фиг. 1 изображен нагреватель (индуктор), установленный в скважину, образованную в мерзлом участке грунта; на фиг.2 - промежуточная стадия изготовления сваи; на фиг. 3 - свая, полученная предлагаемым способом (продольный разрез).

Способ реализуется следующим образом. В сезонно-мерзлом грунте 1 на глубину сезонного промерзания 17 одним из известных способов, например бурением, образуют скважину 2, диаметр которой превышает диаметр ствола сваи 3. В скважину устанавливают индуктор 4, включающий катушку 5 из медного провода, размещенную снаружи металлического патрубка 6. Наружная поверхность патрубка 6 имеет тонкий слой из электроизоляционного материала 7. Снаружи катушка 5 покрыта теплозащитным слоем 8. Регулирование мощности индуктора 4 осуществляется источником электрического питания 9, который представляет собой преобразователь частоты, например, мощностью 30 кВА и рабочей частотой выходного тока 8,0 кГц. Преобразователь частоты обеспечивает такие режимы индуктора, которые позволяют нагревать бетонную смесь в пределах глубины сезонного промерзания грунта до заданной температуры (75-80°С) за время не менее 2 часов, стабилизировать заданную температуру бетонной смеси с точностью до ±5°С в течение заданного времени (10-12 часов), которое необходимо для набора прочности до 80% от проектной, автоматически отключать режим нагревания и стабилизации по окончании времени стабилизации. Контроль температуры бетонной смеси производится автоматически. Через внутреннюю полость индуктора 4 в подстилающий талый грунт 10 заглубляют обсадную трубу 11 с теряемым наконечником 12. Между индуктором и обсадной трубой устанавливают асбестоцементный патрубок 13. Длина индуктора 4 соответствует глубине скважины 2. После погружения обсадной трубы в нее опускают арматурный каркас 14 и производят укладку бетонной смеси 15 с одновременным подъемом обсадной трубы 11 вверх до полного ее извлечения из грунта, после чего включают источник питания 9. По окончании работы источник питания отключают, а индуктор извлекают из скважины. При этом асбестоцементный патрубок своей внутренней поверхностью "вмораживается" в бетон, а внешняя поверхность, оставаясь "сухой", не препятствует удалению индуктора 4 из скважины. В образовавшийся после извлечения индуктора зазор укладывают непучинистый грунт 16, например гравийно-песчаную смесь.

Такая свая с гарантированной несущей способностью может быть изготовлена в короткие сроки с экономией энергозатрат за счет использования направленного индукционного прогрева бетонной смеси.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ устройства буронабивной сваи, включающий образование на глубину сезонного промерзания скважины диаметром, превышающим диаметр ствола сваи, установку в скважину нагревателя, подачу тепла, заглубление через полость нагревателя в грунт обсадной трубы с теряемым наконечником, бетонирование ствола скважины с одновременным подъемом обсадной трубы и извлечением нагревателя, отличающийся тем, что тепло подают в бетонную смесь в пределах глубины сезонного промерзания грунта после извлечения из скважины обсадной трубы, нагревателем служит индуктор, выполненный в виде покрытой снаружи теплозащитным слоем катушки из медного провода, размещенной снаружи металлического патрубка, нагревание ведут в течение 10-12 ч, поддерживая температуру бетонной смеси 75-80°С за счет регулирования мощности в индукторе, до набора прочности бетонной смеси до 80% от проектной, затем индуктор извлекают из скважины, а в образовавшийся после извлечения индуктора зазор между стенкой скважины и стволом сваи укладывают непучинистый грунт.

2. Способ устройства буронабивной сваи по п.1, отличающийся тем, что между нагревателем и обсадной трубой устанавливают асбестоцементный патрубок длиной, соответствующей глубине скважины большего диаметра, который оставляют в теле сваи после извлечения нагревателя.