Патент на изобретение №2352718

(54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ПАКЕТА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству, в частности к технологии возведения в грунте буронабивных свай, и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений с подземной частью, а также создании подпорных и несущих стен. Технической задачей настоящего изобретения является: увеличение глубины строго вертикального бурения для обеспечения равнопрочности конструкции по ее высоте; снижение энергозатрат на образование каналов в затвердевшем бетоне соседних буронабивных свай; снижение неравномерности армирования сооружения в целом за счет выравнивания каждого арматурного каркаса по длине скважины с обеспечением защитного бетонного слоя арматуры равномерной толщины. Под пакетом буронабивных свай здесь и далее понимается расположенная в заданном проектом геометрическом очертании последовательность, например линейная – прямолинейная, криволинейная, замкнутого или разомкнутого очертания, из контактирующих между собой свай, образующих определенное проектом сооружение. Поставленная задача достигается тем, что в способе сооружения пакета буронабивных свай путем последовательного бурения ряда нечетных и ряда четных секущихся скважин для буронабивных свай на расстоянии, меньшем диаметра сваи, с последующим армированием буронабивных нечетных скважин каркасами из арматуры диаметром, на 10÷15% меньшим диаметра четного столба, и бетонированием, – первоначально бурят ряд нечетных скважин, армируют их каркасами, причем на двух диаметрально противоположных сторонах каждого каркаса для нечетных скважин со стороны, обращенной к месту размещения смежной четной скважины, по всей длине каркаса прикрепляют временными креплениями гибкие армированные рукава из воздухонепроницаемого материала, заглушенные снизу и имеющие снаружи антиадгезионное покрытие, которое до или при бетонировании сваи заполняют газом или смесью газов до давления, не менее давления гидростатического столба бетонной смеси у основания сваи, и выдерживают их под давлением до отвердевания бетона с образованием в нем пазов с длиной дуги в поперечном сечении не более половины периметра армированного рукава, образующей по длине сваи участок эллиптической или круговой цилиндрической поверхности, после чего из рукавов стравливают газ и их извлекают из нечетных скважин, далее производят бурение четных скважин с использованием образованных в нечетных сваях пазов в качестве направляющих, их армирование и бетонирование в них четных свай. При этом в армированные рукава можно подавать газ или смесь газов, нагретых до температуры, превышающей температуру окружающей среды. Кроме того, армированные рукава в качестве их арматуры содержат продольные стержни, а временные крепления разрушают в процессе подачи газа, либо при извлечении армированных рукавов, либо оставляют без разрушения при извлечении рукавов после стравливания из них газа. Кроме того, армированные рукава одного арматурного каркаса могут заполнять одновременно, предпочтительно, объединив их тройником с источником газа. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к технологии возведения в грунте буронабивных свай, и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений с подземной частью, а также создании подпорных и несущих стен.

Известен способ сооружения буронабивных свай в грунте, включающий выполнение на расстоянии друг от друга свай первой очереди и образование частично перекрывающих их в плане свай второй очереди путем выполнения в грунте под соответствующие сваи полостей и заполнения их бетоном, в котором полости под сваи второй очереди выполняют путем образования шпуров и последующего размещения в них и взрывания зарядов взрывчатого вещества [Авторское свидетельство СССР 1730355, 1992].

Основным недостатком вышеописанного способа “стена в грунте” является трудоемкость ее возведения и отсутствие экологической чистоты. Кроме того, при взрыве взрывчатого вещества будут образовываться скважины разного диаметра в зависимости от плотности и водонасыщенности грунта вокруг шпура, что не обеспечивает расчетной несущей способности сооружения. Таким образом, основным недостатком этого способа является недостаточная надежность пакета буронабивных свай, используемых в различных сооружениях, например для фундамента или подпорной стенки, вследствие его возможны местные разрушения таких сооружений.

Прототипом заявленного изобретения является способ сооружения пакета буронабивных свай для подземных сооружений путем бурения для них секущихся скважин на расстоянии, меньшем их диаметра, с последующим их бетонированием, при этом нечетные сваи выполняют из бетона, а четные дополнительно армируют каркасами из арматуры, при этом диаметр каркаса выполняют на 10-15% меньше диаметра четного столба [Патент РФ 2094567, 1997 г.].

Недостатки известного способа возведения подземных сооружений следующие:

– Небольшая глубина выполняемых таким образом свай, так как глубокое бурение между двух круглых бетонированных свай с бурением сегментов последних будет вытеснять (выталкивать) бур в сторону. На больших глубинах бурения соблюсти строгую вертикальность бурения в таких условиях невозможно.

– При бурении «четных» скважин между забетонированными «нечетными» приходится бурить продольные по всей их длине (глубине) сегменты затвердевшего бетона. Это, во-первых, приводит к перерасходу бетона; во-вторых, к быстрому изнашиванию самого бура; в третьих, к большим энергозатратам (по сравнению с энергозатратами на бурение грунта).

– При проведении армирования скважин тяжело произвести центровку (центрирование) – установку с гарантированно одинаковым зазором по периметру между внешней поверхностью каркаса арматуры и внутренним диаметром скважины.

– Большие промежутки в армировании бетонированных буронабивных свай, что приводит при нагрузках к трещинам в конструкции, например в «стене в грунте».

Технической задачей настоящего изобретения является: увеличение глубины строго вертикального бурения для обеспечения равнопрочности конструкции по ее высоте; снижение энергозатрат на образование каналов в затвердевшем бетоне соседних буронабивных свай; снижение неравномерности армирования сооружения в целом за счет выравнивания каждого арматурного каркаса по длине скважины с обеспечением защитного бетонного слоя арматуры равномерной толщины.

Под пакетом буронабивных свай здесь и далее понимается расположенная в заданном проектом геометрическом очертании последовательность, например линейная – прямолинейная, криволинейная, замкнутого или разомкнутого очертания, из контактирующих между собой свай, образующих определенное проектом сооружение.

Поставленная задача достигается тем, что в способе сооружения пакета буронабивных свай путем последовательного бурения ряда нечетных и ряда четных секущихся скважин для буронабивных свай на расстоянии, меньшем диаметра сваи, с последующим армированием буронабивных нечетных скважин каркасами из арматуры диаметром, на 10÷15% меньшим диаметра четного столба, и бетонированием, – первоначально бурят ряд нечетных скважин, армируют их каркасами, причем на двух диаметрально противоположных сторонах каждого каркаса для нечетных скважин со стороны, обращенной к месту размещения смежной четной скважины по всей длине каркаса прикрепляют временными креплениями гибкие армированные рукава из воздухонепроницаемого материала, заглушенные снизу и имеющие снаружи антиадгезионное покрытие, которые до или при бетонировании сваи заполняют газом или смесью газов до давления, не менее давления гидростатического столба бетонной смеси у основания сваи, и выдерживают их под давлением до отвердевания бетона с образованием в нем пазов с длиной дуги в поперечном сечении не более половины периметра армированного рукава, образующей по длине сваи участок эллиптической или круговой цилиндрической поверхности, после чего из рукавов стравливают газ и их извлекают из нечетных скважин, далее производят бурение четных скважин с использованием образованных в нечетных сваях пазов в качестве направляющих, их армирование и бетонирование в них четных свай. При этом в армированные рукава можно подавать газ или смесь газов, нагретых до температуры, превышающей температуру окружающей среды. Кроме того, армированные рукава в качестве их арматуры содержат продольные стержни, а временные крепления разрушают в процессе подачи газа, либо при извлечении армированных рукавов, либо оставляют без разрушения при извлечении рукавов после стравливания из них газа. Кроме того, армированные рукава одного арматурного каркаса могут заполнять одновременно, предпочтительно объединив их тройником с источником газа.

Выполнение армирования как нечетных, так и четных буронабивных свай необходимо для снижения неравномерности армирования сооружения в целом и, следовательно, повышения его прочности. Первоначальное армирование нечетных свай каркасами из арматуры с прикрепленными к ним временными, например, отрывными креплениями по всей длине и на двух своих диаметрально противоположных сторонах гибких армированных рукавов, заглушенных снизу и покрытых снаружи антиадгезионным покрытием, необходимо для создания при бетонировании армированных нечетных буронабивных свай пазов – воздушных полостей, в месте расположения шлангов. Кроме того, при наддуве шланги строго отцентрируют каркас арматуры для создания гарантированного зазора и в дальнейшем защитного слоя бетона для каркаса арматуры. После затвердевания бетона из этих воздушных полостей стравливают воздух и рукава вытаскивают. Подача нагретого воздуха способствует ускорению процесса затвердевания бетона до распалубочной прочности либо до 30% от марочной прочности, что позволяет удалить рукава без разрушения бетона. Полости рядом расположенных армированных буронабивных нечетных свай будут выполнять роль направляющих для бурения скважин под четные сваи. При бурении четных скважин бур не будет бурить нечетные буронабивные сваи, а следовательно, будет значительно повышена производительность процесса, снижены энергетические затраты на бурение и увеличение срока ресурса эксплуатации самого бура. При бетонировании нечетных буронабивных столбов будет сэкономлено около 5-15% расходуемого бетона. Все это позволит значительно уменьшить затраты на сооружение, например, стены в грунте в целом.

Прикрепление рукавов временными, отрывными креплениями (с помощью, например, низкопрочных веревок или тонких резиновых лент) необходимо для первоначальной их фиксации к арматурному каркасу, его центрирования при наддуве, а после застывания бетона – для легкого удаления рукавов из нечетных скважин. Выполнение рукавов армированными продольными стержнями необходимо для того, чтобы рукава при наддуве выдержали высокое давление, сохранив заданную форму по длине образуемого паза, а также для того, чтобы после затвердевания бетона и стравливания давления воздуха обеспечить гарантированное извлечение рукавов из нечетных скважин (чтобы рукава не порвались). Покрытие шлангов с внешней стороны антиадгезионным покрытием необходимо для уменьшения адгезии между материалом шланга и отвердевшим бетоном, то есть для облегчения процесса вытаскивания шлангов из нечетных скважин после застывания бетона. Заглушить шланги снизу арматурного каркаса необходимо для его герметичности и осуществления наддува и стравливания воздуха только сверху, через участок шланга, находящегося на поверхности земли.

На фиг.1 представлен вид сверху форшахты с пробуренными нечетными (1), (3), (5) скважинами и установленными арматурными каркасами с прикрепленными к ним шлангами. При этом в скважине (5) установлен каркас арматуры с ненадутыми рукавами; в скважине 3 рукава надуты (заполнены) сжатым газом – воздухом; в скважине (1) шланги заполнены сжатым газом – воздухом, а сама скважина (1) забетонирована.

На фиг.2 – вертикальный разрез нечетной скважины (5) по фиг.1.

На фиг.3 – вид сверху готовой стены в грунте из армированных буросекущих свай.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально по всей длине подземного сооружения сооружают форшахту 1 с направляющими отверстиями для нечетных 2 и четных 3 скважин. Далее бурят на необходимую глубину нечетные скважины 2 – (1), (3), (5) и т.д., и в них устанавливают каркасы арматуры 4, снабженные по всей их длине прикрепленными отрывными креплениями гибкие армированные рукава 5, заглушенные снизу и покрытые снаружи антиадгезионным покрытием. После чего производят наддув рукавов 5 и центрирование ими каркасов арматуры 4 в нечетных скважинах 2 и производят бетонирование нечетных скважин 2, создавая армированные буронабивные столбы с двумя продольными полуэллипсообразными каналами – пазами. С течением времени бетон в нечетных скважинах 2 схватывается, и тогда сжатый воздух из рукавов стравливают и вытаскивают последние из нечетных скважин 2. Далее бурят четные скважины 3 – (2), (4), (6) и т.д., используя образованные пазы в качестве направляющих для бура, устанавливают в них каркасы арматуры 4 и производят бетонирование четных скважин 3, окончательно заполняя сооружаемую «стену в грунте» армированными буронабивными сваями.

Для равномерного наддува рукавов одного арматурного каркаса они могут быть соединены между собой при помощи воздушного тройника 6, при помощи которого через запорный вентиль 7 рукава могут быть подсоединены к источнику сжатого газа – воздуха, или запорный вентиль 7 может быть использован для стравливания воздуха в атмосферу. Для контроля давления наддува рукавов 5 может быть использован манометр 8.

Извлеченные из нечетных скважин 2 после застывания бетона инвентарные рукава 5 могут быть (после соответствующей подготовки и обработки) использованы повторно (неоднократно). Если же какой рукав 5 после застывания бетона не удастся вытащить из нечетной скважины 2, то он может быть удален при бурении буром четных 3 скважин для армированных буронабивных свай.

Предложенный способ позволяет обеспечить равномерность и плотность армирования «стены в грунте» в два раза по всей ее длине, что повышает ее надежность и самое главное – прочность. Сведены к минимуму потери бетона при бурении скважин (за счет исключения бурения секущих в буронабивных сваях), что резко повысит долговечность бура и, следовательно, снизит стоимость проведения строительных работ.

Исключение бурения секущих (в буронабивных сваях) снижает риск ухода бура от вертикали на больших глубинах, что, в свою очередь, позволит увеличить глубину бурения и создание более глубокого подземного сооружения.

Предложенный способ возведения подземных сооружений может быть использован для возведения несущих и ограждающих конструкций, в том числе для: подземных гаражей и паркингов, тоннелей мелкого заложения; тоннельных путепроводов на автодорожных развязках и пересечениях с железными дорогами, подземных переходов; при строительстве вблизи существующих зданий и сооружений, набережных; при устройстве причальных стенок и других сооружений; при строительстве фундаментов глубокого заложения в сложных гидрогеологических условиях.

Формула изобретения

1. Способ сооружения пакета буронабивных свай путем последовательного бурения ряда нечетных и ряда четных секущихся скважин для буронабивных свай на расстоянии, меньшем диаметра сваи, с последующим армированием буронабивных нечетных скважин каркасами из арматуры диаметром на 10÷15% меньшем диаметра четного столба и бетонированием, отличающийся тем, что первоначально бурят ряд нечетных скважин, армируют их каркасами, причем на двух диаметрально противоположных сторонах каждого каркаса для нечетных скважин со стороны, обращенной к месту размещения смежной четной скважины, по всей длине каркаса прикрепляют временными креплениями гибкие армированные рукава из воздухонепроницаемого материала, заглушенные снизу и имеющие снаружи антиадгезионное покрытие, которые до или при бетонировании сваи заполняют газом или смесью газов до давления, не менее давления гидростатического столба бетонной смеси у основания сваи, и выдерживают их под давлением до отвердевания бетона с образованием в нем пазов с длиной дуги в поперечном сечении не более половины периметра армированного рукава, образующей по длине сваи участок эллиптической или круговой цилиндрической поверхности, после чего из рукавов стравливают газ и их извлекают из нечетных скважин, далее производят бурение четных скважин с использованием образованных в нечетных сваях пазов в качестве направляющих, их армирование и бетонирование в них четных свай.

2. Способ сооружения пакета буронабивных свай по п.1, отличающийся тем, что в армированные рукава подают газ или смесь газов, нагретых до температуры, превышающей температуру окружающей среды.

3. Способ сооружения пакета буронабивных свай по п.1, отличающийся тем, что армированные рукава в качестве их арматуры содержат продольные стержни, а временные крепления разрушают в процессе подачи газа, либо при извлечении армированных рукавов, либо оставляют без разрушения при извлечении после стравливания из них газа.

4. Способ сооружения пакета буронабивных свай по п.1, отличающийся тем, что армированные рукава одного арматурного каркаса заполняют одновременно, предпочтительно объединив их тройником с источником газа.

РИСУНКИ