Способ формования полостей в грунте для свайного фундамента

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ИЗОБРЕТЕНИ(64) СООСОБ ФОРМОВАНИЯ ЙОЛОСТЕВ ВГРУНТЕ ДОЯ СВАЙНОГО ФУМДАМВОА.(57) Использование: строительство, создание оснований и фундаментов дпя зданий и сооруженийСущность изобретения: в грунте выполняют не менее двух скважин и уплотняют их избыточным давОПИСАНК ПАТЕНТУ(в)1 Ш ае 3002 ЛИ С 1 (й) ЭЗ О 43 ЕОЙ 07 ОО пением рабочего агента, при этом уплотнение ведут в одной иэ скважин а в другой одновременно скачкообразно уменьшают давление рабочей среды, Давление рабочей среды уменьшают поэтапно по всей высоте снвааинц также уплотняют грунт и в первой скввкице. Скважины.в грунте выполняют с определеннЬаа аагом, при этом уплотнение в четных оеажинек ю званной глубине производят с одновременным Оафаообразным уменьшением давпеавв нечетных скважинах или наоборот. 2 зл ф-пц 5 ип.Изобретение относится к созданию оснований и фундаментов в промышленном и гражданском строительстве, а частности к способам выполнения в грунте полостей различных параметров и назначений, в то числе колодцы, шурфы, стволы, скважины и при может быть использовано для изготовления свай усиления инженерных сооружений.Известен способ формования полостей а грунте. по которому после выполнения скважин на их поверхность на заданном .участке воздействуют избыточным давлением рабочего агента, например, заряды ВВ, камуфлетный взрыв, электрогидравлический удар и пр. Характер уплотнения при этом определяется требованиями по рельефности полостей, свойствами грунта, величиной и характером воздействия . избыточным давлением рабочего агента.Недостатком данного способа является ограниченные возможности по созданию полостей различной формы, что снижает функциональные возможности при выполнекии земляных работ,Известен способ формирования полостей а грунте, включающий выполнение нескольких скважин и последующее их уплотнение избыточным давлением рабочего агента. Формоаание полостей по этому способу, взятому в качестве прототипа, обеспечивает уширение полостей и уплотнение их поверхности энергией избыточного давления рабочего агента, В этом случае степень проникновения в грунт ограничена,.т,к, источник давления в одинаковой мере воздействует на всю зону, При этом, последняя будет приближаться к сферической, и для увеличения радиуса этой сферы требуются повторные воздействия давлений повышенных значений, Однако для расширения уже угглотненной зоны этих значений давлений недостаточно, что требует повышения трудоемкости изготовления полостей. Кроме того, такое выполнение полостей также ограничивает возможности по созданию полостей от сферической, что снижает несущую способность фундаментов и функциональные возможности при выполнении подобных ра.бот.Предполагаемое изобретение отличается тем, что а известном способе Формования полостей в грунте для свайного фундамента, включающем выполнение в грунте не менее двух скважин и последующее их уплотнение избыточным давлением рабочего .агента, зто уплотнение избыточным давлением рабочего агента, это уплотнение осуществляют а одной скважине, при этом одновременно в другой скважине скачкообразно уменьшают давление рабочей среды.Кроме того, уплотнение с одновременным скачкообразным уменьшением давле 5 ния рабочей среды производят поэтапно повсей высоте скважин.Кроме того, скважины выполняют с определенным шагом, при этом уплотнение в10 четных скважинах на заданной глубине производят с одновременным скачкообразнымуменьшением давления в нечетных скважинах или наоборотПри этом, скачкообразное уменьшение"5 давления рабочей среды осуществляют резким снижением давления в замкнутой полости на заданном участке.Как вариант, скачкообразное уменьшение давления рабочей среды осуществляют20 на заданном участке постепенным повышением давления в замкнутой полости с после.дующим резким сбросом избыточногодавления в атмосферу.Сущность заявленного технического ре 25 шения состоит в том, что после выполненияскважин в одной иэ них осуществляют воздействие избыточным давлением рабочегоагента, а а другой - скачкообразное уменьшение давления рабочей среды. ПосколькуЗО воздействие производят одновременно адвух соседних скважинах, то на оси, связывающей источники воздействия, возникаетодностороние направленная ударная волна, образующая сквозной канала, соединя 35 ащий полости двух соседних скважин,.Таким образом, предлагаемый способпозволяет получить новое свойство, а именно - формовать полости, связанные соеди-,нительными каналами, причем каналы могут4 О быть выполнены как горизонтальные, так инаклонные. Кроме того, наклон этих соединительных каналов может быть согласованс наклоном пластов грунта, что позволитпроводить зти работы с меньшими знергозатратами,Для повышения эффективности выполнения соединительного канала между полостями возможно использованиеконцентраторов для направленного воздей 50 ствия волн давления, Кроме того, соединительный канал. может быть расширен, еслиисточники воздействия избыточным давлением и скачкообразным его уменьшениемпроводить в скважинах поочередно, т.е. ме 55 нять направление ударной волны.Возможность выполнения соединительного канала между полостями двух скважинпо предлагаемому способу позволяет вестиукаэанные Операции на каждом из промежуточных участков по мере выполнения частискважин до заданной глубины. Это дает воз 200289510 20 ЗО 40 50 можность получить требуемый рельеф скважин как в поперечном сечении с помощью соединительных каналов, тэк и по глубине. Дополнительным эффектом в данном способе формования полостей является то, что независимо от требуемой глубины выполнения скважйн одновременное воздействие обоих видов давлений всегда будет проводиться в забоях скважин, поскольку забой по мере выполнения полостей каждый раз будет перемещаться на более низкий участок в соответствии с требуемой рельефностью скважин до достижения заданной глубины.Предлагаемый способ формования полостей в грунте позволяет выполнять полости для свайных фундаментов из более чем двух скважин, В этом случае скважины располагают с определенным шагом и, начиная с верхнего промежуточного участка обрабатывают поверхность грунта, причем в четных скважинах уплотнение ведут избыточным давлением рабочего агента, а в нечетных одновременно осуществляют скачкообразное уменьшение давления, Получаемые таким путем полости представляют собой единую решетку толщиной в однусваю, глубина которой равна глубине скважин, а частота выполнения поперечных соединительных каналов может быть выбрана в соответствии с требованиями,При этом скачкообразное уменьшение давления рабочей среды в замкнутой полости на заданном участке можно осуществлять резким снижением давления, что достигается размещением на участке скважины капсулы с предварительно разряженным обьемом и последующей ее разгерметизацией. Такая операция в зависимости от структуры грунта может быть повторена,Как вариант, скачкообразное уменьшение давления рабочей среды на заданном участке может осуществляться постепенным повышением давления в замкнутой полости с последующим резким сбросом избыточного давления в атмосферу, При этом медленное повышение давления рабочей среды будет заполнять без разрушения грунта все имеющиеся макро- и макропериферийные участки, а последующий резкий сб рос давления будет способствовать мгновенному разрушению наиболее слабых структур грунта.Таким образом, выполнение в двух рядом расположенных скважинах ударных воздействий с разным знаком в одной скважине - избыточное давление, э в другой - рэзряжение), проводимое одновременно, позволяет путем сообщения полостейскважин соединительными каналами получать различные варианты выполнеия полостей для оснований и фундаментов в промышленном и гражданском строительстве, что существенно расширяет Функциональные возможности при проведень, земляных работ,На фиг. 1 показан схематичный разрез забойных частей двух скважин, полости которых соединены горизонтальным каналом; на фиг. 2 - то же, но соединительный канал выполнен наклонным; на фиг, 3 - двух скважин, но каналы соединяют как забойные. так и"промежуточные полости скважин; на фиг, 4 - каркас, выполненный из рэсположенных с определенным шагом скважин,промежуточные забойные полости которых соединены каналами; на фиг. 5варианты выполнения различных полостей (а - ленточный в несколько рядов скважин; б - Ъо же, но в шахматном порядке; в - одна центральная.скважина с несколькими вспомогательными; г - кольцевой замкнутый).В соответствии с предложенным спосо 25 бом фсрмование полостей в грунте осуществляют следующим образом, В грунте 1 выполняют две скважины 2 и 3 равной глубины, В забойной части скважины 2 размещают капсулу 6 с предварительно разряженным обьемом, а в за"ойной части скважины 3 - источник избыточного давления 7 (заряд ВВ, камуфлет, электрогидравлический удар), В скважине 2 замкнутую полость с рабочей средой 4.ограничивают пакером 5, то же можной выполнить и в скважине 3. Затем одновременно осуществляют воздействие избыточнь 1 м давлением рабочего агента в скважине 3 и нарушение герметичности капсулы 6 в скважине 2. В результате такого одновременного воздействия вдоль оси, соединяющей капсулу 6 и источник 7, возникает однонаправленная ударная волна, образующая соединительный канал 8. При этом, скачкообразное уменьшение давления рабочей среды осуществляют резким снижением давления в замкнутый полости на заданном участке,или постепенным повышением давления в замкнутой полости с последующим резким сбросом избыточного давления в этмосфеРуПри необходимости в зависимости от свойств грунта или требуемой рельефности скважины) эффективность эого процесса можно усилить путем использования отдельно или в совокупности следующих пГ 1- емов.Перед осуществлением ударного воздействия одновременно в двух скважинах, в одной из них (скважине 3), где предполага ется проводить уплотнение избыточнымдавлением, необходимо предварительноосуществить скачкообразное уменьшениедавления рабочей среды, что позволит доуплотнения грунта разрушить и ослабитьего периферийные участки, подготовитьгрунт для более легкого проникновенияударной волны. Такая последовательностьвыполнения операций позволяет получитьполость с развитой "корневой системой",повышающей удельную поверхность полости,Установить концентраторы направленности ударных воздействий, что позволитполучить соединительные каналы большейдлины и проходного сечения, Это дает возможность выполнять скважины с большимшагом (снижение трудоемкости) и иметьусиленные связи между полостями скважин. (повышение несущей способности фундамента)Повторять операции несколько раз дополучения требуемых параметров каналов.После проведения процесса одновременного.ударного воздействия в двух скважинах можно выполнить процесс наоборот.Так, если сначала.в скважине 2 осуцествлялось воздействие разряжением, а в скважине 3 избыточным давлением, "то затем вскважине 2 размещается источник избь 1 точного давления, а в скважине 3 - источникразряжения. В этом случае вдоль оси, соединяющей полости, ударная волна будет направлена в.противоположную сторону, чемдостигается увеличение диаметра соединительного канала,Сочетание укаэанных приемов позволит существенно повысить эффективностьпредлагаемого способа формования полостей,Связь между полостями двух скважйнможет быть выполнена наклонными соединительными каналами (см. фиг. 2), при этомполость одной скважины может быть соединена с двумя полостями другой,Выполняя соединительные каналы между двумя скважинами на различных промежуточных уровнях, можно получитьтребуемую рельефность полостей (см. фиг,3), при этом процесс ведут с верхнего промежуточного уровня, а заканчивают нижнимзабойным участком,Как вариант, этот процесс можно распространить и. на число скважин большедвух, расположенных в один ряд с определенным шагом (см. фиг. 4), При этом в чет заряд ВВ, а в другую - на ту же глубину 30 капсулу с разряженным объемом, Затем обе скважины тампонировались пакером и по сигналу одновременно в двух скважинах производилось ударное воздействие в рабочей среде. Такое воздействие осуществлялось на всей длине ствола через 1,5 м и непосредственно в забойной части. Испытания показали, что при выбранном режиме воздействия соединительный канал имел 40 45 диаметр до 50 мм в наиболее суженной его части. Таким образом, производилось соединение полостей двух скважин.Предлагаемый способ формования полостей в грунте может найти широкое гМспространение при выполнении полостей различных параметров и назначений как при усилении оснований существующих реконструируемых и реставрируемых зданий и сооружений, так и при создании основа 50 ний и фундаментов в промышленном игражданском строительстве.(56) Смородинов М.М. и др. Свайные работы. М,: Стройиздат, 1988, с.76.55", Костерин Э,В. Основания и фундаменты, М,; Высшая школа, 1978, с,153,ных скважинах ведут воздействие избыточным давлением рабочего агента, а в нечетных - разряжением, причем одновременно во всех скважинах, а формование полостей 5 с соединительными каналами начинают сверхнего промежуточного уровня и заканчивают забойным участком.Как вариант, полости можно формоватьиз нескольких рядов скважин, выполняя по следние без смещения (см, фиг; 5, а) или сосмещением (см, фиг, 5, б). На фиг, 5, в показан способ выполнения полостей для одной основной скважины с помощью вспомогательных скважин меньшего диаметра, а на 15 фиг. 5, г - возможность выполнения кольцевого замкнутого фундамента, Очевидно, что выбор различных вариантов будет определяться назначением и несущей способностью фундамента. Предлагаемый способ 20 позволяет выполнять полости и с наклонными скважинами, что существенно расширяет функциональные возможности данного вида работ,При конкретном выполнении предлага емого способа формования полостей в грунте выполняли две скважины диаметром 130 мм одинаковой глубины 7 м на расстоянии 1 м друг от друга. Затем в одну скважину помещали источник избыточного давления -Формула изобретения 2. Способ по п.1, отличающийся тем,что уплотнение с одновременным скачко 1. СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ПОЛО образным уменьшением давления рабочей СТЕЙ 8 ГРУНТЕ ДЛЯ С 8 АЙНОГО фУНДА с ы и эво т поэтапно по всей высо. МЕНТА, включающий выполнение е грунте 5 .не менее двух скважин и последуаайе ихуплотнение избыточным давлениемие збыточным давлением рабо- Э, Способ по пп.1 и 2, отличающийся чего агента. отличающийся тем. что уплоттем, что скважины выполняют с опрвдвнение избыточным давлением рвщгчего ленным шагом, при этом уплотнение в чвтпрй этом одновременно в другой екеажинето одновременно в другой екеажин, производят с одновременным скачкообскачкообразно уменьвает давлениеообразно уменьвает давление рабо- Разным уменьвением давления в нечетныхскважинах, или наоборот.2002895 Составитель В. ВолкоТехред М,Моргентал Ко ева Редактор А, Зробок Заказ 32 исное роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 ТиражНПО "ПоиЗОЗЬ, Москва, Ж-ЗБ,Росоате шская на г