способ изготовления набивной сваи

Формула изобретения

1. Способ изготовления набивной сваи в грунте, включающий образование скважины, погружение закрепленного на трубчатой штанге излучателя энергии с прикрепленным к нему с возможностью отсоединения арматурным каркасом, подачу рабочей жидкости к излучателю через трубчатую штангу, подачу твердеющего материала в пространство над излучателем и выполнение электрогидравлических разрядов по мере заглубления излучателя до расчетной глубины, отсоединение арматурного каркаса и извлечение излучателя, отличающийся тем, что скважину образуют перед погружением излучателя, выполняют ее диаметром 1,0 1,15 диаметра излучателя, глубиной, меньшей длины ствола изготавливаемой сваи на величину уплотнения забоя, и заполняют скважину рабочей жидкостью, причем заглубление излучателя осуществляют с сохранением уровня рабочей жидкости не ниже верхней части излучателя и производят уплотнение грунта стенок скважины разрядами в рабочей жидкости, а при извлечении излучателя разряды производят в твердеющем материале и осуществляют активацию его вяжущего и уплотнение твердеющего материала и зоны контакта свая грунт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в грунтах, поглощающих рабочую жидкость, используют перфорированную штангу и осуществляют дополнительную подачу рабочей жидкости через полость штанги для поддержания уровня рабочей жидкости в скважине не ниже верхней части излучателя при его заглублении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отсутствии расхода рабочей жидкости осуществляют ее откачивание через полость штанги для поддержания уровня рабочей жидкости в скважине не ниже верхней части излучателя при его заглублении.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости используют воду, или растворы аммиака, или слабые кислоты, или цементные растворы, или растворы жидкого стекла, карбамидных смол и тому подобные крепительные растворы, или растворители, или глинистые растворы.

5. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в оплывающих грунтах скважину образуют бурением с использованием бурового раствора, который оставляют в скважине в качестве рабочей жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а конкретно к изготовлению фундаментов и подземных сооружений из набивных свай. Известен способ изготовления набивных свай с применением разрядно-импульсной технологии, включающий устройство лидерной скважины, заполнение ее твердеющим материалом, установку в скважину армокаркаса и излучателя энергии, соединенного с генератором импульсов тока, обработку заполненной скважины по разрядно-импульсной технологии с одновременным подъемом излучателя из скважины [1] Недостаток способа низкая эффективность, вызванная следующими причинами:

армокаркас "затеняет" стенки скважины от излучателя, что снижает несущую способность по грунту;

армокаркас располагается в центре сечения сваи, а не на периферии, что снижает несущую способность по материалу;

грунт и твердеющий материал обрабатывается в одном режиме, что неэффективно.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления набивной сваи в грунте, включающий образование скважины, погружение закрепленного на трубчатой штанге излучателя энергии с прикрепленным к нему с возможностью отсоединения арматурным каркасом, подачу рабочей жидкости к излучателю через трубчатую штангу, подачу твердеющего материала в пространство над излучателем и выполнение электрогидравлических разрядов по мере заглубление излучателя до расчетной глубины, отсоединение арматурного каркаса и извлечение излучателя [2]

Недостатком известного способа также является невысокая эффективность вследствие невозможности влияния на повышение несущей способности изготавливаемой сваи по материалу, а также недостаточного влияния на повышение несущей способности по грунту.

Задачей изобретения является повышение несущей способности по грунту и материалу ствола за счет обеспечения возможности раздельной обработки грунтовых стенок скважины и материала ствола.

На фиг.1 изображена образованная в грунте скважина, заполненная рабочей жидкостью; на фиг.2 то же, с заглубляемым в скважину излучателем с прикрепленным к нему арматурным каркасом; на фиг.3 то же, с излучателем, извлекаемым из твердеющего материала; на фиг.4 изготовленная набивная свая.

Способ осуществляют следующим образом.

Известным способом, например, бурением известным буровым станком (на фиг. не показан) в грунте, например макропористом лессовидном суглинке, выполняют скважину 1. Скважину 1 образуют диаметром, равным 1,0-1,15 диаметра излучателя 2 и глубиной, меньшей длины ствола 3 изготавливаемой в грунте набивной сваи на величину уплотнения забоя. Скважину 1 заполняют рабочей жидкостью 4, в качестве которой можно использовать воду, или растворы аммиака, или слабые кислоты, или цементные растворы, или растворы жидкого стекла, карбамидных смол и тому подобные крепительные растворы, или растворители, или глинистые растворы. Вид рабочей жидкости должен выбираться в зависимости от грунтовых условий и конкретных условий работы конструкции и ее назначения. Так, для сильно- и среднепроницаемых грунтов следует применять в качестве рабочей жидкости крепительные растворы, для засоленных грунтов растворители, для сильнопоглощающих грунтов глинистые растворы, для водоупоров воду или цементные растворы. При возведении сваи в оплывающих грунтах скважину могут выполнять бурением с использованием бурового раствора, который оставляют в скважине и используют в качестве рабочей жидкости. Диаметр скважины принимают или равным диаметру излучателя, или несколько большим (именно в пределах 1,0-1,15) для обеспечения свободного введения излучателя 2 в скважину, причем излучатель следует заглубить в скважину на глубину, исключающую выброс на поверхность грунта рабочей жидкости 4, которой заполняют скважину, при выполнении разряда в рабочей жидкости. В заполненную рабочей жидкостью 4 скважину 1 лебедкой бурового станка (на фиг. не показана) устанавливают трубчатую штангу 5 с прикрепленным к ней излучателем 2 и закрепленным с возможностью отсоединения арматурным каркасом 6. Заглубление излучателя осуществляют с сохранением уровня рабочей жидкости 4 не ниже верхней поверхности излучателя 2, для обеспечения чего в грунтах, поглощающих рабочую жидкость, могут использовать перфорированную штангу 5 и осуществлять дополнительную подачу рабочей жидкости через полость штанги, а при отсутствии расхода рабочей жидкости осуществляют ее откачивание через полость штанги. По мере заглубления излучателя производят разряды в рабочей жидкости, что дает возможность осуществлять уплотнение стенок скважины 1 и осуществлять их раздвижку в грунте генератор 7 импульсов тока включают в работу в режиме уплотнения и раздвижки стенок скважины. Генератор импульсов тока подключают к сети переменного тока и соединяют с излучателем 2 с помощью магистрали 8. По мере заглубления в скважину 1 излучателя 2 с закрепленным посредством подпружиненных упоров 9 арматурным каркасом 6 в верхнюю часть скважины 1 (устье) над излучателем 2 подают твердеющий материал 10, например, цементно-песчаный раствор или бетонную смесь. По мере расширения скважины 1 штанга 5 с закрепленным на ней излучателем 2 и арматурным каркасом 6 опускается в скважину. При этом упоры 9 могут располагаться на любом уровне штанги 5, что позволяет использовать арматурный каркас 6 для армирования только верхней части скважины 1. Рабочая жидкость 4 обеспечивает защиту стенок грунта от оплывания в пределах излучателя 2, по мере погружения которого над ним скважина оказывается заполненной твердеющим материалом, который не препятствует образованию разрядов при заглублении излучателя только в рабочей жидкости. После достижения забоя скважины вся скважина оказывается заполненной твердеющим материалом и излучатель 2 на штанге 5 начинают извлекать из скважины. При подъеме штанги на требуемом уровне арматурный каркас 6 отсоединяется от упоров 9 и остается в скважине, а по мере извлечения излучателя осуществляют разряды в твердеющем материале, что обеспечивает активацию вяжущего, уплотнение твердеющего материала и зоны контакта "свая-грунт". После полного извлечения излучателя 2 процесс изготовления сваи 11 оканчивается и после набора прочности твердеющим материалом свая 11 готова к нагружению.

Технический результат при реализации способа согласно изобретению состоит в возможности раздельной обработки электрогидравлическими разрядами грунта стенок скважины и твердеющего материала, что положительно сказывается на несущей способности сваи как по грунту, так и по материалу. При этом при использовании в качестве рабочей жидкости крепительных растворов, проникающих в трещины и микропоры грунта при электрогидравлических разрядах, обеспечивается дополнительное повышение прочностных свойств грунта и, следовательно, несущей способности сваи, причем деформативность грунта снижается. При использовании в качестве жидкости растворителей последние разрушают скелет грунта из слаборастворимых солей и способствуют его уплотнению при действии разряда. Глинистые растворы кольматируют стенки скважины и уменьшают расход рабочей жидкости. При этом режим производства разрядов может варьироваться в зависимости от напластований грунтов, глубины скважины и проектной конфигурации сваи (с уширением или без него, выполнением сваи конической, цилиндрической и т.п.).

Изменяя продолжительность импульса тока можно изменять характер воздействия на рабочую жидкость, а также на твердеющий материал. Так в бетонной смеси повышается активность цементного вяжущего, а активизация воды для затворения смеси также повышает прочностные свойства бетона.

Источники информации

1. Ясиевич Г.Н. Электрогидравлический эффект в строительстве. Горький, 1988, с.22.

2. Авторское свидетельство СССР N 906194, E 02 D 5/34, публ.1992.