Технологии усиления грунтов оснований строительных систем буронабивными и буроинъекционными сваями: обзор патентной информации
Анализ, особенности конструктивных и технологических решений буронабивных и буроинъекционных свай из патентной литературы. Рассмотрение отличий буронабивных и буроинъекционных свай. Выбор патентной информации с целью выявления прогрессивных технологий.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 18.12.2024 |
Размер файла | 5,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Технологии усиления грунтов оснований строительных систем буронабивными и буроинъекционными сваями: обзор патентной информации
Абрамян Сусанна Грантовна
ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», Волгоград, Россия ООО «Малое инновационное предприятие ГРАНТМИПУС», Волгоград, Россия
Генеральный директор, доцент Кандидат технических наук, доцент
Черешнева Нурия Варисовна
ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», Волгоград, Россия
Аннотация
Долговременная и безопасная эксплуатация зданий и сооружений зависит от надежности всех конструктивных элементов и несущей способности грунтов оснований. Поэтому одним из основных процессов до возведения строительных систем и необходимой их реконструкции является геотехническое обоснование соответствия грунтов конкретной местности и цели дальнейшего их использования. Существуют различные технологии упрочнения грунтов оснований, однако анализ некоторых научных публикаций показывает, что эффективными являются технологии усиления посредством свай, особенно в зонах слабых грунтов. В статье анализируются различные конструктивные и технологические решения буронабивных и буроинъекционных свай из патентной литературы. В табличной форме приведены некоторые отличия буронабивных и буроинъекционных свай. Выбор патентной информации с целью выявления прогрессивных технологий обоснован тем, что все патенты проходят масштабную экспертизу, новизна в них характеризуется достоверностью, опережающей информацией, отсутствием дублирующих идей.
В статье рассмотрено лишь ограниченное количество патентов, которые, по мнению авторов, отражают существующие тенденции и основные направления совершенствования методов и способов усиления грунтов основания, в том числе в зонах слабых грунтов, несмотря на давность разработки некоторых. Приведены конструкция и технологические особенности устройства буронабивных свай в грунтобетонной, бетонной и геотекстильной оболочке, с грунтоцементным уширением, с применением обсадной трубы или без нее, буроинъекционной сваи с контролируемым уширением и др. Отмечается, что применение свай с контролируемым уширением в основании и у боковых поверхностей скважины при усилении слабых грунтов является экономически эффективным.
Ключевые слова:упрочнение грунтов оснований; технологии; конструкция; буронабивные и буроинъекционные сваи; слабые грунты; контролируемое уширение
Abramyan Susanna Grantovna
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia Small Innovative Enterprise Grantmipus, Volgograd, Russia
Chereshneva Nuria Varisovna
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia
Oganesyan Oganes Valerievich
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia
Bykov Vladimir Vladimirovich
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia
Petrosian Robert Ovicovich
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), Moscow, Russia
Chereshnev Leonid Igorevich
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia
Mirsalov Islam Murodzhonovich
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia
Soil stabilizing technologies for earth foundations of construction systems using augured piles and drilled-in piles:
Overview of patent information
Abstract. Long-term and safe operation of buildings and facilities depends on the reliability of all structural elements and the load-bearing capacity of earth foundation. Therefore, one of the key processes before the beginning of construction or needed reconstruction is conducting a ground survey to confirm suitability of soils in a specific area and their consistency with the intended use. There are different technologies designed to stabilize foundation soils, however the review of certain scientific publications has shown that pile-based technologies prove most efficient, especially in weak-soil areas. The paper explores various structural and technological solutions for augured and drilled-in piles based on patent literature. Certain differences between augured and drilled-in piles are summarized in tabular form. The choice of patent information to identify forward-looking technologies draws on the fact that all patents undergo a comprehensive expert examination, and their novelty is based on credibility, advanced information, and absence of redundant ideas.
The paper only covers a limited number of patents, which, according to the authors, reflect the existing tendencies and key areas of improvement of the methods and ways for stabilizing earth foundations, including in weak-soil areas, despite the remoteness of some of the developments. The designs and specific design features are shown for augured piles in soil-concrete, concrete and geotextile lining, with soil-cement widening, and with or without a casing, as well as for drilled-in piles with controlled widening etc. It was found that the use of piles with controlled widening at the bottom and along the hole sides is economically efficient for stabilizing weak soils.
Keywords: earth foundation stabilizing; technologies; design; augured and drilled-in piles; weak soils; controlled widening
Введение
Усиление грунтов оснований является одним из важнейших конструктивных и организационно-технологических решений как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий и сооружений. В настоящее время существуют различные технологии усиления грунтов оснований [1-3], актуальность и совершенствование которых рассматриваются в различных научных публикациях [4 5]. Вместе с тем в последнее время особую актуальность приобрело усиление с применением различных видов свай, но особо распространены буронабивные и буроинъекционные анкерные сваи [6]. Объяснением является факт использования данных видов свай как при новом строительстве, так и при реконструкции
строительных систем. Некоторые виды свай (анкерные и буроинъекционные) многофункциональны, так как упрочняют не только грунты основания, но и фундаменты.
Методы исследования
Как следует из названия статьи, методом исследования является в основном обзор патентной информации, а также различных научных публикаций с целью выявления прогрессивных технологий усиления оснований посредством применения буронабивных и буроинъекционных свай. При том представлено лишь определенное количество патентов, которые, по мнению авторов, отражают существующие тенденции и основные направления совершенствования методов и способов усиления грунтов основания, особенно в зонах слабых грунтов.
Основной текст
Приведены конструктивные и технологические особенности свай для упрочнения грунтов оснований. На взгляд авторов, выбраны разработки, отвечающие современным требованиям экономичности и экологичности выполнения работ. конструкция буронабивная буроинъекционная свая
Буронабивная свая1. Буронабивная свая переменного поперечного сечения состоит из одного основного и двух или более боковых элементов. По всей длине сваи с помощью дополнительных элементов, длиной меньше длины основного элемента, образовываются уступы. Диаметр каждой скважины по мере углубления в грунт уменьшается. Для устройства сваи буровым инструментом устраивают скважины разного диаметра, при необходимости с использованием обсадной трубы и бентонитового или синтетического раствора или полого шнека. Далее в пробуренную скважину устанавливают арматурный каркас и заливают бетонную (или другую) смесь. До затвердения бетона в каждую скважину погружают дополнительные жесткие элементы, площадь сечения которых в верхней части больше, чем в нижней. За счет большой площади сечения в верхней части многоступенчатой сваи, устройства дополнительных жестких элементов, повышается несущая способность сваи, с другой стороны, за счет уменьшения площади сечения в нижней части снижаются материальные и трудовые ресурсы.
Способ изготовления буронабивной сваи. 2 Сваю изготавливают с применением металлической обсадной трубы (3), которую опускают до опирания на грунт дна скважины по мере бурения скважины (1) (рис. 1).
При этом длина обсадной трубы больше глубины скважины. Далее устанавливают арматурный каркас (2). Для дальнейшего местного уширения сваи внутри обсадной трубы размещают рабочий разрядник (4), а на поверхности земли устраивают опорную плиту (5), через которую проходит обсадная труба. К плите прикреплен патрубок (6) с фланцем (7), основное назначение патрубка -- обхват обсадной трубы. Затем заполняют зазор (8) между обсадной трубой и патрубком, для этого на обсадной трубе устраивают съемную крышку (9) с уплотнительным фланцем (10).
Рисунок 1. Буронабивная свая с извлекаемой обсадной трубой и местными уширениями (рисунок патентообладателей 18SAVN623
1 -- скважина; 2 -- арматурный каркас; 3 -- обсадная труба; 4 -- рабочий разрядник; 5 -- опорная плита; 6 -- патрубок; 7 -- фланец; 8 -- зазор; 9 -- съемная крышка; 10 -- уплотнительный фланец; (11 -- закладные болты; 12 -- гайки; 13 -- шайбы (на рисунке не указаны)); 14 -- прокладки; 15 -- ствол сваи; 16 -- уширения сваи
Фиксацию крышки и патрубка осуществляют закладными болтами (11) (на рисунке 1 не указаны), хотя предусматриваются и другие способы. В местах контакта патрубка и съемной крышки с плитой устанавливают прокладки (14). До заполнения обсадной трубы смесью, проверяют устойчивость установленной на поверхности земли опорной плиты. Заполняют скважину смесью до определенной отметки, поднимают обсадную трубу до расчетной высоты и производят серию электрических разрядов путем включения электроимпульсной установки. Повторяя технологические процессы поднятия обсадной трубы до необходимой отметки заполнения бетоном обсадной трубы до расчетной высоты и электрические разряды, постепенно устраивают скважину. В результате образовывается свая (15) с местными уширениями (16).
Способ возведения буронабивной сваи.3 Скважина (1) устраивается с помощью вращения шнекового снаряда (2) под определенным давлением Р, в результате стенки (3) скважины одновременно уплотняются (рис. 2 а).
После погружения шнекового снаряда до расчетной глубины, через устье (5) скважины подается нужный материал (4) (бетонная или песчано-гравийная смесь, сыпучий грунт) для устройства сваи под пяту (6) шнекового снаряда в забой (7) скважины (рис. 2 б).
При этом шнековый снаряд вращается в обратном направлении, оттесняя слабый грунт под пятой (6). Уплотнение принятого для устройства скважины материала производят с помощью буровых установок, обеспечивающих обратное вращение шнекового снаряда. При непрерывной подаче материала с его уплотнением под шнековым снарядом в пяте (6) образовывается уплотненное ядро, диаметр которого больше чем диаметр скважины. Постепенное заполнение скважины необходимым материалом приводит к выталкиванию шнекового снаряда (рис. 2 в). Продолжая технологический процесс подачи материала в скважину с его уплотнением, шнековый снаряд полностью выталкивается из скважины, его пята (6) оказывается на дневной поверхности земли, и образовывается необходимая буронабивная свая (рис. 2 г).
1 -- скважина; 2 -- шнековый снаряд; 3 -- стенки (уплотненный грунт) скважины; 4 -- материал для устройства сваи; 5 -- устье скважины; 6 -- пята шнекового снаряда; 7 -- забой скважины
Рисунок 2. Буронабивная свая: а -- процесс устройства скважины шнековым снарядом; б -- технологический процесс подачи материала сваи; в -- процесс постепенного заполнения скважины материалом и выталкивания шнекового снаряда; г -- готовая свая и процесс полного извлечения шнекового снаряда (рисунок патентообладателей)
После погружения шнекового снаряда до расчетной глубины, через устье (5) скважины подается нужный материал (4) (бетонная или песчано-гравийная смесь, сыпучий грунт) для устройства сваи под пяту (6) шнекового снаряда в забой (7) скважины (рис. 2 б).
При этом шнековый снаряд вращается в обратном направлении, оттесняя слабый грунт под пятой (6). Уплотнение принятого для устройства скважины материала производят с помощью буровых установок, обеспечивающих обратное вращение шнекового снаряда. При непрерывной подаче материала с его уплотнением под шнековым снарядом в пяте (6) образовывается уплотненное ядро, диаметр которого больше, чем диаметр скважины. Постепенное заполнение скважины необходимым материалом приводит к выталкиванию шнекового снаряда (рис. 2 в). Продолжая технологический процесс подачи материала в скважину с его уплотнением, шнековый снаряд полностью выталкивается из скважины, его пята (6) оказывается на дневной поверхности земли, и образовывается необходимая буронабивная свая (рис. 2 г).
Способ возведения буронабивной сваи в грунте. 4 Согласно изобретению устройство буронабивной сваи выполняется посредством обсадной трубы (1) (переменного или постоянного поперечного сечения) со стальным крестообразным наконечником (2) (рис. 3 а).
Обсадная труба погружается в грунт до проектной отметки при одновременном вращении винтовым шнеком (3) и вдавливания (рис. 3 б). После во внутренней полости трубы устанавливают арматурный каркас (5) и заполняют полость обсадной трубы бетонной смесью (6) (рис. 3 в). В зависимости от грунтовых условий обсадную трубу оставляют или извлекают путем обратного вращения (рис. 3 г).
1 -- металлическая труба; 2 -- наконечник; 3 -- винтовой шнек; 4 -- устройство, обеспечивающее равномерную передачу крутящего момента трубе; 5 -- арматурный каркас; 6 -- бетонная смесь
Рисунок 3. Буронабивная свая: а -- металлическая цилиндрическая труба со стальным наконечником; б -- устройство грунтового отверстия под сваю; в -- процесс установки арматурного каркаса в обсадной трубе и бетонирование; г -- процесс извлечения обсадной трубы; д -- готовая буронабивная свая (рисунок патентообладателей)
Способ изготовления буронабивной сваи с уплотнением грунта в забое скважины.5 Скважина сваи устраивается вращательно-шнековым снарядом (рис. 4 а).
1 -- труба-инъектор; 2 -- мешок из эластичного водонепроницаемого материала; 3 -- арматурный каркас; 4 -- бетонная смесь
Рисунок 4. Буронабивная свая с уплотненным грунтом в забое: а -- процесс устройства скважины вращательно-шнековым бурением; б -- процесс установки инъектора и мешка; в -- установка арматурного каркаса; г -- процесс создания зоны уплотненного грунта и уширения сваи в забое (рисунок патентообладателей)
После в пробуренную скважину устанавливают трубу-инъектор (1), к концу которой прикреплен мешок (2) в собранном виде из водонепроницаемого материала (рис. 4 б). Мешок таким образом оказывается в забое сваи. Далее в скважину устанавливают арматурный каркас (3) (рис. 4 в) и заполняют скважину бетонной смесью (4). После набирания бетоном необходимой прочности через трубу-инъектор под давлением подается цементно-песчаный раствор необходимого (расчетного) объема, в результате чего растягивается мешок, уплотняя грунт и создавая уширение сваи в основании (рис. 4 г).
Способ получения буронабивной сваи.6 Для изготовления буронабивной сваи (рис. 5) одним из известным способом (ввинчиванием, вдавливанием, вибропогружением) в грунт погружают обсадную трубу (2) до проектной отметки.
1 -- стальная труба; 2 -- обсадная труба; 3 -- подпружиненные дистанцирующие фиксаторы; 4 -- зазор между стальной трубой и внутренней поверхностью обсадной трубы; 5 -- бетонная смесь; 6 -- арматурный каркас; 7 -- песчано-гравийная смесь; 8 -- железобетонная пробка с арматурными выпусками
Рисунок 5. Буронабивная стальная свая с бетонной оболочкой (рисунок патентообладателей)
После выемки грунта из внутренней полости обсадной трубы в нее погружают стальную трубу (1), к нижней части которой приварен арматурный каркас (6). В целях обеспечения соосности обсадной и стальной труб, в трех местах в пазухе (зазоре) (4) между боковой наружной поверхностью стальной трубы и внутренней боковой поверхностью обсадной трубы по периметру стальной трубы осесимметрично минимум на двух уровнях по высоте стальной трубы закрепляют подпружиненные дистанцирующие фиксаторы (3). Далее под высоким напором бетононасосом в зазор (4) подают бетонную смесь, которая заполняет также пространство с арматурным каркасом под стальной трубой. По мере заполнения бетонной смесью постепенно извлекают обсадную трубу. Среднюю часть стальной трубы заполняют песчано-гравийной смесью (7), чтобы обеспечить жесткость устраиваемой стальной сваи с бетонной оболочкой. Верхнюю часть также заполняют бетонной смесью, предварительно установив арматурный каркас на песчано-гравийной смеси. Таким образом, в верхней части сваи образовывается железобетонная пробка (8). Способ возведения буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов и устройство для его осуществления (варианты).7 Для изготовления буронабивной сваи устраивают скважину в грунтоцементной оболочке посредством буровой колонны, которая состоит из шести (I-VI) сборно-разборных полых шнеков, герметично соединенных между собой (рис. 6 а).
Буровой инструмент (6) расположен внизу первого шнека (I), раздаточный элемент (7) со струеобразующими соплами (8) для цементации размещены на уровне шнека (II). Так как силовые показатели бурения зависят от прочностных характеристик грунтов (1)-(5), на шпинделе (15) буровой колонны установлена система датчиков (14), сигнал от которых к блоку управления (16) комплексом оборудования для приготовления и подачи под высоким давлением водоцементного раствора передается через кабель (17), а через кабель (18) подается сигнал насосному блоку (12). По гибкому трубопроводу (13) и устройству подачи (11) смесь через центральный трубопровод (10) подается раздаточному элементу (7).
Центральный трубопровод (10) одновременно выполняет роль тягового элемента при извлечении бурового инструмента и раздаточного элемента. В зонах слабого грунта (2) смесь (водоцементный раствор) подается струеобразующими соплами под большим давлением (технология гидроструйной цементации) и формируются грунтоцементные оболочки (рис. 6 б). Если грунты прочные, то давление подачи смеси снижается, выполняется это автоматизировано, с помощью блока управления. После закрепления слабых грунтов (рис. 6 в) приступают к работам по извлечению раздаточного элемента с помощью центрального трубопровода и бурового инструмента при помощи тяги (9).
I--VI -- сборно-разборные полые шнеки; 1 -- поверхность грунта с нижележащим пластом грунта; 2 -- пласты пробуриваемых слабых грунтов; 3--5 -- пласты прочных пробуриваемых грунтов; 6 -- буровой инструмент; 7 -- раздаточный элемент; 8 -- струеформирующие сопла для цементации; 9 -- тяга для извлечения бурового инструмента и раздаточного элемента; 10 -- центральный трубопровод для подачи цементного раствора к раздаточному элементу; 11 -- устройство подачи водоцементного раствора; 12 -- насосный блок подачи под высоким давлением водоцементного раствора; 13 -- гибкий трубопровод высокого давления для подачи водоцементного раствора; 14 -- система датчиков, регистрирующих изменение силовых показателей бурения; 15 -- шпиндель (головной патрон) привода буровой колонны; 16 -- блок управления комплексом оборудования для приготовления и подачи под высоким давлением водоцементного раствора; 17 -- кабель снятия показаний от системы датчиков; 18 -- кабель управления насосным блоком
Рисунок 6. Буронабивная свая с грунтобетонной оболочкой: а -- общая схема процесса изготовления буронабивной сваи с боковыми грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов; б -- устройство грунтоцементных и торцевого (у основания) уширений; в -- схема грунтоцементной оболочки сваи (рисунок патентообладателей)
Далее в пробуренную скважину с грунтоцементной оболочкой (рис. 7 а, б) устанавливают арматурный каркас (19) с боковыми вставками (20) для мест уширения и торцевой вставкой (22), т. е. в зонах слабых грунтов, с образованными грунтоцементными оболочками.
В патенте предлагается три варианта торцевой вставки. При опускании арматурного каркаса со вставками, стержни вставок не раскрываются, так как мешают шнеки буровой колонны, при этом диаметр шнеков буровой колонны незначительно больше диаметра каркаса с приваренными вставками. В установленный арматурный каркас опускают разрядник с кабелем, назначение которого состоит в дополнительном расширении зоны слабых грунтов, затем удаляется по мере бетонирования скважины.
19 -- арматурный каркас; 20 -- расположенные на одном уровне нераскрытые боковые вставки арматурного каркаса со стержнями с шарнирами первого рода и пружинами; 21 -- нераскрытая торцевая вставка арматурного каркаса без пружин; 22 -- раскрытая под действием собственного веса арматурного каркаса и вдавливания торцевая вставка первого варианта; 23 -- раскрытые под действием пружин боковые вставки
Рисунок 7. Буронабивная свая с грунтобетонной оболочкой (продолжение схем рис. 6): а -- схема сваи с арматурным каркасом в бурильной колонне из полых шнеков; б, в -- процесс извлечения сборно-разборных шнеков бурильной колонны (рисунок патентообладателей)
В зонах слабого грунта, где отсутствуют шнеки буровой колонны, вставки раскрываются и принимают необходимое положение. Раскрытые боковые и торцевая вставки на рисунке 7 б, в обозначены соответственно цифрами (22) и (23) (рис. 8).
22 -- раскрытая под действием собственного веса арматурного каркаса и вдавливания торцевая вставка;
23 -- раскрытые боковые вставки
Рисунок 8. Буронабивная свая с грунтобетонной оболочкой (продолжение схем рисунка 7) с арматурным каркасом с раскрытыми боковыми и торцевой вставками (рисунок патентообладателей)
Бетонирование производят поэтапно, как при помощи шланга, так и инъекционной трубы, находящихся внутри арматурного каркаса. Бетонная смесь подается бетононасосом. По мере заполнения бетоном скважины шнеки буровой колонны поднимаются и демонтируются (ввинчиванием в обратном направлении), при этом происходит вибрация и уложенный бетон уплотняется. В результате после затвердения в массиве образуется армированная буронабивная свая переменного сечения в грунтоцементной оболочке, причем больший диаметр армированной сваи соответствует большему диаметру грунтоцементной оболочки и располагается в области грунтов с пониженными механическими свойствами.
Буроинъекционная свая с контролируемым уширением. 8 Использование данного изобретения способствует не только упрочнению грунтов основания, но и усилению фундаментов существующих зданий. Для изготовления буроинъекционной сваи (рис. 9) через тело усиливаемого фундамента (14) должна пройти инъекционная труба (ИТ) (3), в связи с чем в фундаменте установкой алмазного сверления под необходимым углом высверливают отверстия диаметром незначительно больше диаметра трубы-инъектора.
1 -- грунт; 2 -- скважина; 3 -- труба-инъектор; 4 -- хомут; 5 -- мембрана-стакан; 6 -- бетонная пробка; 7 -- заглушка инъектора; 8 -- отверстия для инъекции раствором; 9 -- резиновые манжетки, закрывают отверстия (8) до инъекции; 10 -- выступы для фиксации резиновых манжеток; (11 -- шланг с пакером на рисунке не указан); 12 -- контролируемое уширение; 13 -- ствол буроинъекционной сваи; 14 -- усиливаемый фундамент; 15 -- стальные профильные элементы для закрепления трубы-инъектора к фундаменту
Рисунок 9. Буроинъекционная свая с контролируемым уширением (рисунок патентообладателей)
После в грунте (1) бурят скважину (2) на необходимую глубину посредством буровой установки. Далее в пробуренную скважину устанавливают инъекционную трубу, верхняя часть которой проходит через отверстие в теле фундамента. До установки инъекционной трубы в ее нижней части устраивают герметичную мембрану-стакан (5), которая закрепляется к корпусу ИТ хомутом (4). Часть ИТ, проходящая через тело фундамента, жестко закрепляется при помощи стальных профильных элементов (15). В образовавший зазор между отверстием в фундаменте и наружной поверхности верхней части ИТ укладывают бетонную смесь, с целью
устройства бетонной пробки (6), которая предназначена для предотвращения выхода инъекционного раствора из скважины при формировании ствола (13) буроинъекционной сваи. После перечисленных технологических процессов приступают к устройству сваи. Для этого в ИТ опускают резиновый шланг с пакером (11) на нижнем конце, для подачи инъекционного раствора верхняя часть соединяется с растворонасосом. В процессе подачи инъекционного раствора мембрана-стакан увеличивается (растягивается), в грунте образовывается уширение (12) сваи, и уплотняется грунт в нижней части ИТ. Для формирования ствола (13) буроинъекционной сваи затрубное пространство между уширителем (12) и бетонной пробкой (6) заполняют инъекционным раствором. Когда инъекционный раствор подается под давлением, резиновые манжетки поднимаются и раствор через отверстие (8) поступает в затрубное пространство. Таким образом происходит обжатие стенок скважины и образовывается буроинъекционная свая с контролируемым уширением.
Устройство из геотекстильных материалов в качестве формирующей оболочки сваи.9 Рассматривается возможность применения геотекстильных материалов в качестве формирующей оболочки нижней части железобетонной сваи. Согласно разработанной технологии в скважине (1) (рис. 10) после погружения обсадной трубы (2) и выемки грунта из обсадной трубы на ее верхней части устанавливают специальный съемный кожух (3), к которому закрепляют геотекстильный чулок (4) из растягивающего геотекстильного материала.
1 -- скважина; 2 -- обсадная труба; 3 -- съемный кожух; 4 -- геотекстильный растягивающийся чулок; 5 -- арматурный каркас
Рисунок 10. Конструкция буронабивной сваи с геотекстильной оболочкой (рисунок патентообладателей)
Чтобы геотекстильный чулок спустился вниз, его заливают бетонной смесью, при этом он растягивается и под тяжестью бетонной смеси принимает необходимое положение внизу скважины. Далее устанавливают арматурный каркас (5) и полностью заполняют скважину бетонной смесью. По мере заполнения скважины бетонной смесью обсадная труба извлекается. Таким образом, при замене обсадной трубы геотекстильным материалом снижается металлоемкость предлагаемой буронабивной сваи, с помощью которой упрочняют слабые грунты.
Таблица 1
Некоторые отличия буронабивных и буроинъекционных свай
Вид сваи |
Технологические решения |
Условия применения |
|
1 2 |
3 |
||
Буронабивная свая |
Скважина заполняется под гравитационной силой подаваемой смеси. Можно создавать уширения в зонах слабых грунтов, для этого к основному арматурному каркасу приваривают или закрепляют дополнительные стержни или устройства, которые впоследствии под действием силы подаваемой смеси меняют свою, т. е. увеличиваются |
При возникновении значительных увеличений нагрузок на основание в зонах слабых грунтов, в основном при новом строительстве, редко при реконструкции |
|
Буроинъекционная свая |
Смесь в скважину подается под давлением (часто и под большим давлением), за счет чего уплотняется также околоствольный грунт. В зонах слабого грунта по вертикали и в забое скважины можно устраивать уширения различными способами, которые повышают несущую способность грунтов и понижают деформацию основания |
При возникновении значительных увеличений нагрузок на основание в зонах слабых грунтов, в сложных условиях выполнения работ, при усилении фундаментов во время реконструкции строительных систем, при невозможности частичной разборки существующего фундамента |
Анализ рассмотренных свай позволил выявить некоторые отличия буронабивных и буроинъекционных свай, которые представлены в таблице 1.
В целом можно сказать, что буроинъекционные сваи являются разновидностью буронабивных свай, однако у них меньшая материалоемкость, поэтому их считают более эффективными с точки зрения экономической выгоды. Стоимость различных видов свай, в зависимости от длины, представлена в [7].
Совершенствование конструктивной и технологической характеристик буронабивной сваи на базе патентной литературы обосновано тем, что новизна в них характеризуется опережающей и достоверной информацией, в них нет дублирующих идей, так как вся патентная литература проходит масштабную экспертизу, и, как отмечается в [8], «именно авторские свидетельства и патенты необходимо рассматривать в качестве потенциальных носителей технического прогресса».
Заключение
Детальный анализ приведенных в данной статье патентных источников позволил выдвинуть основные идеи для разработки новой буронабивной сваи с новыми конструктивными и технологическими решениями, выгодно отличающимися от существующих, предназначенных для повышения несущей способности грунтов оснований.
Выбор технологии повышения несущей способности грунтов оснований зависит от характеристик грунтов и условий производства работ. При сложных условиях производства работ и в слабых грунтах необходимо отдать предпочтение технологиям с применением буронабивных, буроинъекционных и анкерных свай.
Сваи должны быть многофункциональными. Так, упрочняя грунты оснований, они в определенных ситуациях могут служить гидроизоляционными завесами и работать в агрессивных грунтовых средах. Изготовление подобных видов свай возможно посредством устройства двойных или более защитных оболочек, на основе применения резиновых геотекстильных мембран и других композитных материалов, например грунтобетона, с добавлением грунтовых полимеров, пуццоланов, золы уноса и других материалов.
Применение свай с контролируемым уширением в основании и у боковых поверхностей скважины при усилении слабых грунтов является экономически эффективным в силу их прочности и надежности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Носков, И.В. Основы искусственного уплотнения торфяных оснований / И.В. Носков, С.А. Ананьев Вестник евразийской науки. -- 2022. -- Т. 14. -- № 6. -- URL: https://esi.todav/PDF/22SAVN622.pdf.
2. Романов Н.В., Расинэ Ж. Обзор современных методов усиления и стабилизации слабых оснований // Вестник МГСУ. -- 2018. -- Т. 13. Вып. 4(115). -- С. 499513.
3. Братан Ф.И., Данилова Е.А., Хотулева Е.И., Окольникова Г.Э. Современные методы усиления оснований // Системные технологии. -- 2020. -- № 37. -- С. 2024.
4. Чернильник А.А., Шакая Д.Р., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Доценко Н.А.,
Максименко Н.А. Актуальность применения полых железобетонных свай и исследование способов повышения их эксплуатационных характеристик // Вестник Евразийской науки.--2019.--№ 2.-- URL:
https://esi.todav/PDF/28SAVN219.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
5. Галимнурова, О.В. К эффективности использования свай разрядно-импульсной технологии при реконструкции зданий и сооружений / О.В. Галимнурова, И.Р. Галимнуров, Н.С. Самофеев // Вестник Евразийской науки. -- 2019. -- Т 11. -- № 2. -- URL: https://esi.todav/PDF/103SAVN219.pdf (дата обращения: 30.10.2023).
6. Абрамян, С.Г. Технологии усиления оснований и фундаментов зданий на основе
применения буроинъекционных свай / С.Г. Абрамян,В.С. Симаков,
Д.Н. Протопопов // Инженерный вестник Дона. -- 2022. -- № 4. -- 14 с. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4v2.
7. Лосева Ю.В. Особенности современных методов усиления фундаментов и условия их применения / Новые технологии и проблемы технических наук: Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. Красноярск, 10 ноября 2015 года. Выпуск II. Красноярск. Изд.: Инновационный центр развития образования и науки. 2015. С. 85-89.
8. Асаул А.Н., Казаков Ю.Н., Быков В.Л., Князь И.П., Ерофеев П.Ю. Теория и практика использования быстровозводимых зданий в обычных условиях и чрезвычайных ситуациях в России и зарубежом / Под ред. д.т.н., проф. Ю.Н. Казакова -- СПб.: "Гуманистика", 2004. -- 472 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение методов усиления несущих конструкций, оснований и фундаментов сооружений. Анализ особенностей применения инъекционных методов усиления. Исследование несущей способности буроинъекционных свай в основании здания одесского театра оперы и балета.
реферат [1,1 M], добавлен 01.11.2014Военно-инженерная оценка района строительства. Анализ существующих способов устройства буронабивных свай и выбор технологической схемы. Проектирование бурового инструмента. Основы эксплуатации и ремонта оборудования. Мероприятия по ЗОМП и охране труда.
курсовая работа [302,3 K], добавлен 24.08.2010Общее понятие, история появления и распространения набивных свай. Виды набивных свай и способы их изготовления. Особенности технологии устройства буронабивных, пневмотрамбованных, вибротрамбоваиных, частотрамбованных, песчаных и гpунтобетонных свай.
реферат [1,9 M], добавлен 05.05.2011Область применения, технология изготовления и виды буронабивных свай. Классификация оборудования по способу крепления и бурения скважин. Испытания буронабивных свай статической нагрузкой. Способы транспортировки разбуренной породы из скважины.
реферат [582,6 K], добавлен 08.03.2013Типы применяемых в строительстве свай. Подготовительные работы при устройстве фундаментов из забивных свай. Технологические схемы забивки и контроль погружения. Технология устройства буронабивных, пневмонабивных, частотрамбованных, грунтовых свай.
контрольная работа [450,0 K], добавлен 15.10.2014Традиционные конструкции фундаментов зданий и сооружений старой постройки. Особенности проектирования устройства буроинъекционных свай в слабых глинистых грунтах. Проектирование инъекционного укрепления несущей конструкции. Определение сбора нагрузок.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 18.07.2014Понятие и назначение свай, их классификация и характеристики, виды и отличительные черты. Требования к забивным железобетонным сваям, их устройство и составные элементы. Порядок проведения полевых испытаний грунтов сваями динамическими нагрузками.
презентация [3,9 M], добавлен 23.02.2010Производство земляных работ. Возведение монолитных фундаментов под стены зданий из сборных железобетонных элементов. Устройство буронабивных свай. Каменные работы при возведении зданий из кирпича. Устройство плиточных, мозаичных, дощатых, паркетных полов.
учебное пособие [122,5 K], добавлен 15.01.2014Описание необходимого оборудования и проекта строительства промышленного пятиэтажного здания. Выбор и обоснование методов производства работ и технических средств. Технология и организация изготовления буронабивных свай. Распалубка и уход за бетоном.
курсовая работа [127,2 K], добавлен 15.01.2011Применение коротких свай в промышленном и гражданском строительстве. Методы расчета сопротивления коротких забивных свай. Применения численных методов расчета свай и свайных фундаментов. Применение МГЭ в расчетах сопротивления бипирамидальных свай.
диссертация [170,4 K], добавлен 29.12.2003Местонахождение линии, её назначение и основные технические параметры. Объемы работ по сооружению земляного полотна, применяемая техника. Работы по устройству буронабивных свай и монолитного ростверка. Определение сметной стоимости строительства.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 06.07.2011Техническая карта на производство земляных работ и устройство буронабивных свай с монолитным ростверком. Состав земляных работ, комплекты машин и механизмов для их производства. Требования к качеству и приемке работ. Технико-экономические показатели.
курсовая работа [217,5 K], добавлен 07.02.2016Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрогеологические условия. Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания. Определение несущей способности и количества свай. Назначение глубины заложения ростверка.
курсовая работа [331,0 K], добавлен 23.02.2016Общая характеристика видов свай, их назначение, используемые материалы и классификации. Особенности способов устройства забивных и набивных свай. Устройство набивных свай в вечномерзлых грунтах. Технология устройства ростверков. Приёмка свайных работ.
курсовая работа [698,2 K], добавлен 09.07.2013Анализ конструктивных особенностей здания и характера нагрузок на основание. Состав грунтов, анализ инженерно-геологических условий и оценка расчетного сопротивления грунтов. Выбор технических решений фундаментов. Расчет фундаментов мелкого заложения.
курсовая работа [1023,2 K], добавлен 15.11.2015Виды свай и их характеристики. Конструирование свайных фундаментов. Последовательность погружения свай. Технология устройства их набивных аналогов. Технология устройства ростверков. Применение технологии свайных работ при реконструкции. Контроль качества.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.07.2014Основное назначение свай, их классификация на погружаемые и набивные по методу погружения. Методы погружения заранее изготовленных свай и их комбинирование. Ударный метод и процесс забивки сваи. Выбор типа молота с учетом коэффициента применимости.
презентация [517,3 K], добавлен 28.07.2013Основные положения технологии строительного производства. Подготовка строительной площадки. Технология разработки грунта, буро-взрывных работ, погружения свай и устройства набивных свай. Технология монолитного бетона и железобетона и каменной кладки.
курс лекций [2,2 M], добавлен 03.02.2011Методы усиления оснований и фундаментов при реконструкции сооружений. Введение дополнительных опор. Повышение прочности конструкций фундаментов. Усиление фундамента корневидными сваями. Подведение свайных фундаментов под реконструируемое здание.
реферат [1,8 M], добавлен 03.11.2014Определение расчетных нагрузок на фундаменты. Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения. Подбор молота для забивки свай и определение расчетного отказа. Определение конечной (стабилизированной) осадки фундамента методом эквивалентного слоя.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 02.09.2012