способ испытания грунта статической нагрузкой

Формула изобретения

Способ испытания грунта статической нагрузкой, заключающийся в том, что буровой установкой, оснащенной шарнирной мачтой с блоком и подвижным на каретке вдоль мачты откидным вращателем, а также лебедкой с тросом, пропущенным через блок, закручивают в грунт отстоящую от точки испытания винтовую сваю, перемещают буровую установку до размещения оси вращателя на точке испытания, разбуривают скважину до заданной глубины и опускают на забой скважины на колонне труб соответствующий заданному методу испытаний рабочий наконечник, после чего на верхний конец колонны труб устанавливают оголовник для защиты от повреждений резьбы, устанавливают на оголовник гидродомкрат, а затем подводят вращатель, который используют в качестве упора при создании давления в гидродомкрате, затем свободный конец троса закрепляют к оголовку винтовой сваи и выбирают люфт троса с помощью лебедки, устанавливают реперную систему и измерительные приборы-индикаторы и испытывают грунт с проведением необходимого количества ступеней нагрузки, а затем систему, за исключением буровой установки и винтовой сваи, демонтируют и подготавливают испытания на следующей глубине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытанию грунтов статической нагрузкой перед началом строительства, преимущественно экспресс-методом, для выбора строительной площадки, предварительной оценки деформируемости и несущей способности грунтов в условиях их естественного залегания по глубине в основном плоским штампом площадью 600 см², винтовым штампом, лопастным прессиометром, прессиометром-сдвигомером, инвентарной сваей и др.

Изобретение также может быть использовано при изысканиях для проведения ремонтно-восстановительных работ старых зданий и сооружений в условиях тесной застройки.

Известен способ испытания грунтов статической нагрузкой, реализуемый устройством (см. SU 525775 A, E 02 D 1/02, G 01 N 3/08, 09.12.1976). Способ заключается в том, что в качестве упорного приспособления используют систему винтовых анкеров, которые завинчивают под углом по периметру вокруг точки испытания штампом, на котором монтируют гидродомкрат, оголовок которого соединяют посредством тросовых оттяжек с анкерами. При необходимости анкера распирают между собой трубчатой рамой.

Известный способ решает задачу упрощения технологии передачи нагрузки на штамп (либо другой прибор) и уменьшение трудоемкости при испытании грунтов статической нагрузкой при мелком заложении, например в шурфах либо с поверхности. Недостатком известного решения является сложность либо невозможность установки штампа на последующие глубины залегания грунтов без извлечения части винтовых анкеров для установки буровой машины над точкой испытаний - для заглубления скважины. При повторных установках винтовых свай в нарушенный грунт их несущая способность существенно снижается.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и по количеству общих существенных признаков является способ испытания грунта статической нагрузкой при статическом зондировании, реализуемый устройством (см. SU 1622506 A1, E 02 D 1/00, 23.01.1991).

Известный способ заключается в том, что для создания на забое скважины значительной статической нагрузки совместно с заанкериванием винтовыми сваями для создания дополнительного пригруза используют вес базовой машины, предварительно выставленной на триггеры и оснащенной дополнительными приспособлениями для заанкеривания и создания статической нагрузки посредством гидродомкрата, а испытание грунта проводят по известной методике.

Недостаток известного решения заключается в том, что заанкеривание базовой машины и создание статической нагрузки на грунт осуществляют через центр тяжести этой машины, что не позволяет проходить очень плотные пески статическим зондированием без разбуривания, а также использовать для испытания грунтов комплекс других методов: плоских и винтовых штампов, лопастных прессиометров, прессиометров-сдвигомеров, инвентарных свай и др.

Задачей изобретения является создание возможности испытания грунта статической нагрузкой различными методами по всей необходимой глубине его залегания, преимущественно экспресс-методом, с одновременным уменьшением трудоемкости работ за счет обеспечения проведения всего комплекса работ минимальным количеством переустановок базовой машины без промежуточного извлечения анкерных свай или с одной установки.

Указанная задача решается за счет того, что предложен способ испытания грунта статической нагрузкой, заключающийся в том, что буровой установкой, оснащенной шарнирной мачтой с блоком и подвижным на каретке вдоль мачты откидным вращателем, а также лебедкой с тросом, пропущенным через блок, закручивают в грунт отстоящую от точки испытания винтовую сваю, перемещают буровую установку до размещения оси вращателя на точке испытания, разбуривают скважину до заданной глубины и опускают на забой скважины на колонне труб соответствующий заданному методу испытаний рабочий наконечник, после чего на верхний конец колонны труб устанавливают оголовник для защиты от повреждений резьбы, устанавливают на оголовник гидродомкрат, а затем подводят вращатель, который используют в качестве упора при создании давления в гидродомкрате, затем свободный конец троса закрепляют к оголовку винтовой сваи и выбирают люфт троса с помощью лебедки, устанавливают реперную систему и измерительные приборы-индикаторы и испытывают грунт с проведением необходимого количества ступеней нагрузки, а затем систему за исключением буровой установки и винтовой сваи демонтируют и подготавливают испытания на следующей глубине.

На чертеже схематично изображен комплект оборудования, необходимого для реализации предлагаемого способа.

Комплект оборудования включает буровую установку 1, выставленную на триггеры 2, оснащенную шарнирной мачтой 3 с блоком 4 и подвижным на каретке вдоль мачты откидным вращателем 5, а также лебедкой 6 с тросом 7. Трос 7 пропущен через блок 4 и закреплен свободным концом к оголовнику винтовой сваи 8. Вращатель 5 размещен соосно с буровой скважиной 9. На забое скважины 9 установлен плоский штамп 10 с колонной труб 11. Между верхним концом колонны труб 11 и вращателем 5 смонтирован гидродомкрат 12 (шарнир на чертеже условно не показан).

Способ осуществляют следующим образом: закручивают винтовую сваю 8 буровой установкой 1, после чего перемещают буровую установку 1 до размещения оси вращателя 5 на точке испытания. Буровую установку 1 выставляют на триггеры 2 и разбуривают скважину до заданной глубины испытаний с учетом метода испытаний (лопастной прессиометр и винтовой штамп необходимо заглублять в ненарушенный грунт забоя скважины 9). Затем на колонне труб 11 опускают рабочий орган, соответствующий заданному методу испытаний, например плоский штамп 10. Для его монтажа необходимо выровнять забой, подсыпать песок и притереть штамп с помощью вращения колонны труб.

При необходимости устье скважины обсаживают и центрируют колонну труб 11. Затем на верхний конец колонны труб устанавливают оголовник для защиты от повреждений резьбы и устанавливают на него гидродомкрат 12 с гидрокомпенсатором (на чертеже не показан), а затем подводят сверху вращатель 5, который используют в дальнейшем в качестве упора при создании давления в гидродомкрате. В завершение свободный конец троса 7 закрепляют к оголовку винтовой сваи 8 и выбирают люфт троса с помощью лебедки 6.

Затем устанавливают реперную систему и измерительные приборы-индикаторы (на чертеже не показаны), после чего система готова к испытанию грунтов по известной методике. По известной методике испытывают грунт с проведением необходимого количества ступеней нагрузки, а затем систему за исключением буровой установки и винтовой сваи демонтируют и подготавливают испытания на следующей глубине.

Способ обеспечивает с минимальным набором оборудования и с минимальными трудозатратами на перевозку, монтаж и демонтаж тяжелого анкерующего оборудования, с минимальным количеством перестановок буровой установки либо без перестановок и без перестановки анкерной сваи (которую поворотная мачта буровой позволяет изначально при необходимости закручивать под углом, см. чертеж) провести весь комплекс подготовительных и испытательных работ по всей глубине скважины различными методами либо с их чередованием.