СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАБИВНОЙ СВАИ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАБИВНОЙ СВАИ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2100525 (13) C1

(51) 6 E02D5/34, E02D5/44 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие 

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

(14) Дата публикации: 1997.12.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 94023187/03 
(22) Дата подачи заявки: 1994.06.29 
(45) Опубликовано: 1997.12.27 
(56) Аналоги изобретения: 1. Авторское свидетельство СССР N 1441847, кл. E 02 D 5/44, 1987. 2. Заявка РСТ RU N 91/009941, кл. E 02 D 5/44, 1990. 
(71) Имя заявителя: Индивидуальное частное предприятие "РИТА-1" 
(72) Имя изобретателя: Гаврилов Г.Н.; Зайцев А.А.; Борисенков В.И.; Евдокимов В.С.; Гаврилов Д.Г. 
(73) Имя патентообладателя: Индивидуальное частное предприятие "РИТА-1" 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАБИВНОЙ СВАИ 

Изобретение относится к строительству и касается способа возведения набивной сваи. Новым в способе является то, что бурение скважины и последующее извлечение бурового снаряда осуществляют с оставлением в нижней части скважины слоя шлама, после чего в скважину устанавливают с образованием затрубного пространства обсадную трубу с закрытым теряемой заглушкой нижним торцом, а инвентарный электрический разрядник и трубу для подачи твердеющего материала устанавливают в полости обсадной трубы по оси скважины, затем осуществляют допогружение обсадной трубы с вытеснением слоя шлама в нижнюю часть затрубного пространства, после чего полость обсадной трубы заполняют твердеющим электропроводным материалом с отделением заглушки от обсадной трубы и начинают перемещение обсадной трубы вверх с одновременной подачей твердеющего материала в скважину, вытеснением его в затрубное пространство, а слоя шлама - из нижней части затрубного пространства к поверхности, при этом возбуждение в каждой зоне высоковольтных электрических разрядов в твердеющем электропроводном материале осуществляют при расположении электрического разрядника со смещением относительно нижнего торца обсадной трубы, причем перемещение разрядника вверх осуществляют совместно с подъемом обсадной трубы или независимо от нее. В скважину могут устанавливать обсадную трубу с расположенными в ее полости арматурным каркасом, а перемещения по высоте скважины обсадной трубы и разрядника осуществляют с обеспечением неподвижного положения арматурного каркаса в скважине. 1 з. п. ф-лы, 11 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления сваи в грунтах, где не обеспечивается устойчивость стенок буровых скважин, может быть использовано для свайных фундаментов новых строящихся зданий и сооружений, реконструируемых старых зданий, а также сооружений самого различного назначения.

Известен способ изготовления набивной сваи [1] 1987, включающий установку арматуры и подачу твердеющего материала в предварительно пройденную пневмопробойником скважину диаметром, меньшим диаметра создаваемой сваи, и последующее уплотнение твердеющего материала, причем одновременно с установкой арматуры скважину расширяют по всей высоте, а подачу твердеющего материала осуществляют совместно с образованием камуфлетного уширения серией высоковольтных электрических разрядов, количество которых определяют из требуемого радиуса камуфлетного уширения, радиуса камуфлетного уширения за один разряд, интенсивности накопления необратимых деформаций, грунта, а уплотнение твердеющего материала производят по высоте скважины высоковольтными электрическими разрядами.

Данный способ имеет существенные недостатки: сложность и иногда невозможность полного удаления шлама с забоя скважины, который, оставаясь под пятой сваи, уменьшает лобовое сопротивление сваи. При выполнении высоковольтных электрических разрядов в скважине происходит обрушение стенок скважины и перемещение обрушенного грунта в поступающий твердеющий материал, что приводит к снижению прочности материала отвода сваи.

При погружении арматурного каркаса в скважину, частично заполненную затекшим глинистым грунтом, арматурные стержни на этой длине обволакиваются грунтом, что в дальнейшем ухудшает сцепление твердеющего материала с арматурой и уменьшает прочность получаемой конструкции сваи.

При раздельном погружении арматурного каркаса и рабочего разрядника в скважину при их большой гибкости и длине возникают большие сложности по точному расположению их в скважине, что удлиняет процесс изготовления сваи.

При выполнении высоковольтных разрядов в слоях структурно-неустойчивых грунтов происходит расструктурирование этих грунтов и снижение несущей способности сваи из-за уменьшения сопротивления по боковой поверхности.

В качестве прототипа выбрано известное техническое решение способ изготовления набивной сваи [2] т.е. объект того же назначения, имеющий с изобретением наибольшее число общих существенных признаков.

Известный способ изготовления набивной сваи включает бурение скважины, установку инвентарного электрического разрядника, подачу в скважину твердеющего электропроводного материала, возбуждение в нем высоковольтных электрических разрядов с помощью разрядника с перемещением зоны возбуждения снизу вверх и последующим извлечением разрядника.

Однако известный способ имеет существенные недостатки, которые не позволяют полностью использовать преимущества технологии, так как не гарантируется качество ствола и пяты сваи из-за неоднородности материала отвода, под пятой сваи остается шлам, который при дальнейших высоковольтных разрядах не уплотняется сам и не позволяет надежно уплотнить основание под пятой сваи. Все это снижает несущую способность сваи по грунту и по материалу ствола.

Задачей изобретения является создание нового способа изготовления набивной сваи, который позволил бы получить качественные ствол и пяту сваи, обеспечить высокие несущую способность и прочность материала ствола, а также сокращение времени изготовления сваи.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления набивной сваи, включающем бурение скважины, установку инвентарного электрического разрядника, подачу в скважину твердеющего электропроводного материала, возбуждение в нем высоковольтных электрических разрядов с помощью разрядника с перемещением зоны возбуждения снизу вверх и последующим извлечением разрядника, бурение скважины и последующее извлечение бурового снаряда осуществляют с оставлением в нижней части скважины слоя шлама, после чего в скважину устанавливают с образованием затрубного пространства обсадную трубу с закрытым теряемой заглушкой нижним торцом, а инвентарный электрический разрядник и трубу для подачи твердеющего материала устанавливают в полости обсадной трубы по оси скважины, затем осуществляют допогружение до забоя скважины обсадной трубы с вытеснением слоя шлама в нижнюю часть затрубного пространства, после чего полость обсадной трубы заполняют твердеющим электропроводным материалом с отделением заглушки от обсадной трубы и начинают перемещение обсадной трубы вверх с одновременной подачей твердеющего материала в скважину, вытеснением его в затрубное пространство, а слоя шлама из нижней части затрубного пространства к поверхности, при этом возбуждение в каждой зоне высоковольтных электрических разрядов в твердеющем электропроводном материале осуществляют при расположении электрического разрядника со смещением относительно нижнего торца обсадной трубы, причем перемещение разрядника вверх осуществляют совместно с подъемом обсадной трубы или независимо от нее.

При этом в скважину могут устанавливать обсадную трубу с расположенным в ее полости арматурным каркасом, а перемещения по высоте скважины обсадной трубы и разрядника осуществляют с обеспечением неподвижного положения арматурного каркаса в скважине.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет изготавливать набивную сваю в грунтах, где не обеспечивается устойчивость стенок буровых скважин, а также в структурно-неустойчивых грунтах (илы, торфы, водонасыщенные заторфованные грунты и т.п.).

На фиг. 1 изображено бурение скважины; на фиг. 2 буровой снаряд достиг заданной глубины скважины; на фиг. З подъем бурового снаряда из скважины и образование в ней слоя шлама; фиг. 4 опускание в скважину обсадной трубы, нижний торец которой закрыт теряемой заглушкой; на фиг. 5 вытеснение шлама с забоя скважины в нижнюю часть затрубного пространства и заполнение полости обсадной трубы электропроводным твердеющим материалом; на фиг. 6 подача электропроводного твердеющего материала в забой скважины; на фиг. 7 - возбуждение высоковольтных электрических разрядов в электропроводном твердеющем материале при смещении нижнего торца обсадной трубы относительно разрядника; на фиг. 8 подъем по высоте скважины обсадной трубы и разрядника; на фиг. 9 изготовление набивной сваи в слоях разных грунтов; на фиг. 10 - вариант смещения разрядника относительно нижнего торца обсадной трубы; на фиг. 11 перемещение по высоте скважины обсадной трубы и разрядника при ином варианте их смещения друг относительно друга.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Любым известным методом, например вращательным бурением с помощью бурового станка типа СКБ-4 либо УГБ-50, ПБУ, УРБ-2А производят бурение цилиндрической скважины 1 требуемого диаметра (фиг. 1 3). По достижении необходимой глубины буровой снаряд 2 извлекают из скважины 1 с оставлением в нижней части скважины слоя шлама 3 (фиг. 3) высотой 15 20 см, который по мере извлечения бурового снаряда из скважины увеличивается до 1 3 м за счет падения разбуренного грунта с бурового снаряда 2, фильтрующей воды и грунта из стенок скважины 1.

Затем в скважину 1 опускают обсадную трубу 4, в полости которой предварительно размещают по оси скважины разрядник 5. Нижний торец 6 обсадной трубы закрыт теряемой заглушкой 7, причем разрядник располагают у нижнего торца обсадной трубы. Нижним торцом обсадную трубу 4 опускают в забой скважины на слой шлама 3. В полости обсадной трубы 4 размещают и трубу 8 подачи твердеющего электропроводного материала и высоковольтный кабель 9 разрядника. Затем осуществляют допогружение обсадной трубы 4 до забоя скважины с вытеснением теряемой заглушкой слоя шлама 3 в нижнюю часть затрубного пространства 10. После достижения забоя скважины в полость обсадной трубы подают твердеющий электропроводный материал путем подсоединения раствороподающей трубы 8 шлангом к растворонагнетающему механизму (не показан) и этот материал поднимается по полости обсадной трубы 4 снизу вверх (фиг. 5). После заполнения полости обсадной трубы 4 электропроводным твердеющим материалом 11 обсадную трубу 4 перемещают вверх по скважине 1 на величину h1 при этом теряемая заглушка 7 отделяется от нижнего торца 6 обсадной трубы 4 под действием массы электропроводного твердеющего материала 11, заполняющего полость обсадной трубы 4. При подъеме обсадной трубы 4 этот материал вытесняется также в затрубное пространство 10, вытесняя шлам 3 из нижней части затрубного пространства 10 к поверхности (фиг. 6).

Разрядник 5, оставшийся на месте, подсоединяют с помощью его высоковольтного кабеля 9 к электроимпульсной установке (не показана) и подают высоковольтные электрические разряды, от которых теряемая заглушка 7 опускается вниз и расширяет стенки скважины 1 до требуемого диаметра (фиг. 7). Выполнив серию высоковольтных электрических разрядов разрядником 5 на данном горизонте скважины, производят перемещение обсадной трубы 4 на величину h по высоте скважины 1 и соответствующее перемещение разрядника 5 по высоте скважины, при этом в каждой зоне разрядник располагают со смещением относительно нижнего торца обсадной трубы 4. Перемещение разрядника осуществляют либо совместно с обсадной трубой, либо независимо от нее. На новом горизонте скважины 1 производят новую серию высоковольтных электрических разрядов разрядником 5, предварительно сместив его относительно нижнего торца 6 обсадной трубы 4. Это позволяет получить очередное расширение стенок скважины 1 и уплотнение ранее уложенного электропроводного твердеющего материала (фиг. 8).

Затем вновь поднимают обсадную трубу 4, смещают разрядник 5 по высоте скважины и выполняют новую серию высоковольтных электрических разрядов. Так повторяют несколько раз, пока не будет сформирован ствол сваи в скважине требуемой высоты.

Возможен вариант, когда необходимо армировать ствол сваи арматурным каркасом (не показан). В этом случае арматурный каркас предварительно вставляют в полость обсадной трубы 4 и всю конструкцию опускают в скважину 1. Затем производят все описанные выше операции, а перемещения по высоте скважины 1 обсадной трубы и разрядника 5 осуществляют с обеспечением неподвижного положения арматурного каркаса в скважине 1.

Изобретение было апробировано при выполнении свайных фундаментов технического здания железнодорожной станции "Новая Деревня" г. С.-Петербурга. В основании площадки апробации с глубины 1,5 2,0 м залегают пылеватые водонасыщенные пески, и при извлечении бурового снаряда после проходки скважины последняя быстро затекала почти до первоначального уровня песка. Поэтому было произведено бурение шнеком скважины диаметром 230 мм до глубины 4,5 м. В скважину опускали обсадную трубу диаметром 219 мм с теряемой заглушкой в виде металлического диска. Предварительно в полости обсадной трубы размещали арматурный каркас, а внутри него по оси скважины разрядник с трубой для подачи твердеющего электропроводного материала. Такая обсадная труба задавливалась до забоя скважины, проверка показала отсутствие в ней шлама, после чего полость обсадной трубы заполнялась твердеющим электропроводным материалом цементно-песчаным раствором на всю высоту скважины. Затем обсадную трубу приподнимали на высоту h1=20 см по высоте скважины 1, и твердеющий электропроводный материал в полости обсадной трубы выдавил заглушку из нижнего торца обсадной трубы в забой и сам заполнил нижнюю часть скважины и межтрубное пространство, выдавив наверх шлам из нижней части затрубного пространства. Затем выполняли высоковольтные электрические разряды по 15 разрядов на каждом горизонте скважины при следующих параметрах: напряжение 8 кВ, емкость 1200 мкФ, шаг подъема обсадной трубы и разрядника по высоте h=40 см.

После набора прочности производились статические испытания изготовленных свай, которые показали несущую способность свай 45 т. Ожидаемая несущая способность свай при расчете по существующим методикам 35 т.

Это свидетельствует о том, что предлагаемый способ изготовления свай позволил, увеличить несущую способность свай до 30%

В особых случаях, когда скважина проходит через слой устойчивого грунта 12, а затем по слоям структурно-неустойчивых грунтов 13 и 14 (фиг. 9 11) используют два варианта смещения разрядника 5 относительно нижнего торца 6 обсадной трубы 4 (фиг. 9 11).

Так до подошвы структурно-неустойчивых грунтов 13, 14 свай изготавливают при смещении разрядника 4 ниже нижнего торца 6 обсадной трубы 4. При переходе в слой структурно-неустойчивого грунта 13 сваю изготавливают при смещении разрядника 5 выше нижнего торца 6 обсадной трубы 4 (фиг. 10 и 11). При этом производят подъем обсадной трубы на высоту h2, а разрядника 5 на высоту h (фиг. 10). Электропроводный твердеющий материал 11 под действием собственного веса вытекает в забой скважины 1, раздвигая ее стенки (пунктирное изображение на фиг. 10). При высоковольтных электрических разрядах, производимых разрядником внутри обсадной трубы 4, электропроводный твердеющий материал 11 получает дополнительное давление и уплотняет предыдущие слои материала ствола сваи, дополнительно расширяя стенки скважин и образуя уширения ствола (фиг. 11). При этом столб электропроводного твердеющего материала 11, находящегося в полости обсадной трубы 4, служит своего рода пригрузкой, препятствующей распространению энергии высоковольтных электрических разрядов вверх по скважине. Аналогичная ситуация и с затрубным пространствам 10, в котором слой шлама 3 вытеснен электропроводным твердеющим материалом практически наверх скважины.

Естественно, что в зависимости от состояния грунта 14, состава его слоев энергия высоковольтных электрических разрядов подбирается эмпирически. Однако последовательность операций сохраняется. В частности, в приведенном случае далее производят подъем обсадной трубы 4 вместе с разрядником 5 на высоту h и выполняют очередную серию высоковольтных электрических разрядов (фиг. 11). Эти операции рекомендуется продолжать до прохождения всего слоя грунта 14, после чего вновь изменяют направление смещения нижнего торца обсадной трубы и разрядника относительно друг друга в скважине и повторяют описанные ранее операции способа, пока не будет полностью изготовлен ствол сваи. В результате изготавливается набивная свая с повышенной несущей способностью и за меньшее время, чем другими известными способами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ изготовления набивной сваи, включающий бурение скважины, установку инвентарного электрического разрядника, подачу в скважину твердеющего электропроводного материала, возбуждение в нем высоковольтных электрических разрядов с помощью разрядника с перемещением зоны возбуждения снизу вверх и последующим извлечением разрядника, отличающийся тем, что бурение скважины и последующее извлечение бурового снаряда осуществляют с оставлением в нижней части скважины слоя шлама, после чего в скважину устанавливают с образованием затрубного пространства обсадную трубу с закрытым теряемой заглушкой нижним торцом, а инвентарный электрический разрядник и трубу для подачи твердеющего материала устанавливают в полости обсадной трубы по оси скважины, затем осуществляют допогружение до забоя скважины обсадной трубы с вытеснением слоя шлама в нижнюю часть затрубного пространства, после чего полость обсадной трубы заполняют электропроводным твердеющим материалом с отделением заглушки от обсадной трубы и начинают перемещение обсадной трубы вверх с одновременной подачей твердеющего материала в скважину, вытеснением его в затрубное пространство, а слоя шлама из нижней части затрубного пространства к поверхности, при этом возбуждение в каждой зоне высоковольтных электрических разрядов в твердеющем электропроводном материале осуществляют при расположении электрического разрядника со смещением относительно нижнего торца обсадной трубы, причем перемещение разрядника вверх осуществляют совместно с подъемом обсадной трубы или независимо от нее.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в скважину устанавливают обсадную трубу с расположенным в ее полости арматурным каркасом, а перемещения по высоте скважины обсадной трубы и разрядника осуществляют с обеспечением неподвижного положения арматурного каркаса в скважине.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru