способ изготовления подземных конструкций из закрепленного грунта

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЗАКРЕПЛЕННОГО ГРУНТА, включающий шнековое бурение скважины, последующий размыв ее струей воды и воздуха с откачиванием пульпы, приготовление раствора и заполнение им полученной полости в грунте, отличающийся тем, что перед шнековым бурением скважины на шнеке закрепляют якорь с гибкой спиральной арматурой, размыв скважины производят ступенчато, при этом в ее нижней части диаметр размываемой зоны превышает диаметр зоны размыва верхней части, раствор приготавливают из откаченной пульпы с добавлением в нее 8 - 12% цемента, 8 - 15% песка, 55 - 60% глины и 0,6 - 2,0% фибры в виде волокон или гибких пересекающихся жестко скрепленных между собой колец, а заполнение полости в грунте выполняют в два этапа, при этом в начале заполняют нижнюю часть полости, поднимают шнек с обратным вращением в верхнюю часть полости с меньшим ее диаметром и затем заполняют последнюю, при этом давление подачи раствора снижают и вдоль стенок полости укладывают посредством шнека с якорем гибкую спиральную арматуру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментостроению.

Известен способ укрепления грунта [1] , включающий последовательное его перемешивание с водой и цементом и уплотнение полученной смеси, причем для перемешивания предусматривается последовательная дозировка компонентов.

Наиболее близким способом является Super Soil Stab, man [2] , заключающийся в том, что в грунте пробуривается скважина, в нее опускается специальное оборудование и путем перемешивания вверх с вращением с очень высокой скоростью струей воды в окружении сжатого воздуха с одновременным удалением при помощи систем обратного вращения смеси воды и размытого ею грунта в массиве образуется цилиндрическая полость, заполняемая затем цементным раствором, в результате чего образуется колонна большого диаметра. Извлеченный грунт в дальнейшем процессе не участвует.

Недостатками этого способа являются высокая стоимость, так как колонна фактически изготавливается из чистого цементного раствора, а также невозможность ввиду отсутствия арматуры воспринимать колонной изгибающие усилия, что не обеспечивает достаточной надежности.

Цель изобретения - повышение технологичности и удешевление изготовления конструкции из закрепленного грунта, увеличение ее надежности за счет повышения прочностных характеристик, которые могут воспринимать как сжимающие, так и изгибающие усилия.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе изготовления подземных конструкций из закрепленного грунта, включающем шнековое бурение скважины, последующий размыв ее струей воды и воздуха с откачиванием пульпы, приготовление раствора и заполнение их полученной полости в грунте, перед шнековым бурением скважины на шнеке закрепляют якорь с гибкой спиральной арматурой, размыв скважины производят ступенчато, при этом в ее нижней части диаметр размываемой зоны превышает диаметр зоны размыва верхней части. Раствор приготавливают и откаченной пульпы с добавлением в нее 8-12% цемента, 8-15% песка, 55-60% глины и 0,6-2% фибры в виде волокон или гибких пересекающихся жестко скрепленных между собой колец. Заполнение полости в грунте выполняется в два этапа, при этом в начале заполняют нижнюю часть полости, поднимают шнек с обратным вращением в верхнюю часть полости с меньшим ее диаметром и затем заполняют последнюю, при этом давление подачи раствора снижают и вдоль стенок полости укладывают посредством шнека с якорем гибкую спиральную арматуру.

На фиг. 1 показано оборудование для устройства фиброгрунтоцементной конструкции; на фиг. 2 - подземная фиброгрунтоцементная конструкция в готовом виде; на фиг. 3 - элемент фибры в виде двух гибких пересекающихся жестко скрепленных между собой колец.

Предлагаемый способ осуществляют с помощью оборудования, где на плите 1, изготовленной из фиброгрунтоцемента, выполняется колонна 2, содержащая кроме фибры 3 спиральную полимерную гибкую арматуру 4, соединенную нижним концом с якорем 5, крепящимся в грунте в уровне верха горизонтальной плиты 1. Применяемый для разработки грунта шнек 6 имеет для подачи воды, сжатого воздуха, откачки пульпы и подачи фиброгрунтоцемента внутри системы труб (соответственно 7,8,9 и 10). Перемешивание компонентов фиброгрунтоцемента осуществляется в смесителе 11.

Способ осуществляют следующим образом.

После пробуривания шнеком 6 скважины подается струя воды под давлением в окружении сжатого воздуха при быстром вращении системы труб (7,8,9 и 10). Струей воды размывается нижняя горизонтальная часть полости большего диаметра, чем верхняя. Размываемый грунт в виде пульпы подается на поверхность, где в нее (вместе с ранее извлеченным при бурении грунтом) добавляется цемент, фибра 3 и в зависимости от исходного грансостава местного грунта, песок или глина, обеспечивающие соответствующий наполнитель для цементного раствора и пластификатор для равномерного размешивания фибры. Затем смесь под давлением подается в нижнюю горизонтальную часть полости, образуя горизонтальную плиту 1. После первого этапа закрепления (заполнения горизонтальной полости) шнек 6 с обратным вращением поднимается в верхнюю часть разработанной в грунте полости (имеющую меньший диаметр), при этом якорь 5 спиральной арматуры 4 закрепляется в грунте, давление подачи раствора снижается, и спиральная арматура укладывается вдоль стенок верхней части полости посредством якоря со шнеком в процессе подъема последнего на поверхность; образуется колонна 2. После твердения таким образом получается грунтоцементная плита 1, на которой установлена одна или несколько колонн 2, способных воспринимать и передавать на грунт не только сжимающие, но и изгибающие усилия.

П р и м е р. Для подтверждения преимущества предлагаемого способа в лотке было смоделировано устройство подземной конструкции из закрепленного грунта с различным содержанием компонентов. На модель шнека с системой труб в нижней части крепился якорь и над ним вдоль оси шнека - полимерная арматура, трубы соединялись с устройствами для подачи воды под давлением, сжатого воздуха, емкостями для приема пульпы и фиброгрунтоцементного раствора. После пробуривания скважины в нее подавалась вода в окружении сжатого воздуха; вода и размытый ею глинистый грунт в виде пульпы подавались на поверхность, где в смесительную емкость добавлялось необходимое количество песка и глины (в зависимости от исходного грансостава грунта), а также цемент и фибра и тщательно перемешивались. После разработки горизонтальной полости в нее подавался фиброгрунтоцементный раствор. После ее заполнения шнек вращали в противоположную сторону, на подъем. При этом якорь внедрялся в грунт и закреплялся в нем. Спиральная арматура раскручивалась и размещалась в зоне около стенок скважины. При подъеме шнека продолжалась подача фиброгрунтоцементного раствора при сниженном давлении подачи. При испытании образцов фиброгрунтоцементного раствора через 72 ч после твердения при составе 4-6% цемента; 0,6% фибры получено сцепление С= 0,08 МПа; 6-8% цемента; 1,2% фибры получено С= 0,11 МПа; 8-10% цемента, 2% фибры С= 0,12 МПа.

При реализации способа с различным содержанием фиброгрунтоцементного раствора получены следующие результаты, представленные в таблице. (56) Авторское свидетельство СССР N 1362780, кл. Е 02 D 3/12, 1984.

Дж. Бойчо. Успехи в технике сооружения фундаментов. Турин, 1985, с. 5.