Способ возведения буроинъекционной сваи

 

Изобретение относится к строительству , а именно к технологическому процессу возведения буроинъекционных свой в песчаных и глинистых грунтах, в поры которых не проникает цементный раствор, а происходит отжатие воды из раствора. Целью изобретения является повьшение несущей способности возводимой сваи. Способ включает образование скважины, заполнение ее цементным раствором с армированием, герметизацию устья и опрессовку путем дополнительной подачи раствора при ступенчатом повьшении давления с выдержкой на каждой ступени, причем приращение давления 4Р на каждой ступени принимают меньшим критического давления Р, гидроразрыва грунта, а время вьщержки jt давления на каждой ступени принимают при коэффициенте фильтрации грунта Кф - 10 м/с равным zit 0,89 (г. ), где Го - радиус скважины -, С ., 0, /с - коэффициент консолидации цементного раствора, а при Кф 10 м/с - равным t У„. l(R:r,)(.P-K.l), где R - радиус влияния скважины объем отжимаемой воды; 1 - длина скважины f удельньш вес воды, причем полное давление опрессовки принимают равным предельному давлению при равномерном загружении стенок скважиныо 3 табЛо СО vj 4j СО САЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 E 02 D 5/46

Rgb(ppj ч ((ф Я

Р 7 Р т с ос

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ с ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4111422/29-33 (22) 29,08.86 (46) 29.02.88. Бюл. У 8 (71) Белорусский политехнический институт (72) Н.Н. Баранов и И.M. Клейнер (53) 624. 154.342(088.83 (56) Егоров А.И. Львович Л.Б., Мирочник Н,С. Опыт проектирования и строительства фундаментов из буроинъекционных свай. Основания, фундаменты и механика грунтов, 11 6, 1980, с. 18-21. (54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННОЙ CBAH (57) Изобретение относится к строительству, а именно к технологическому процессу возведения буроинъекционных свой в песчаных и глинистых грунтах, в поры которых не проникает цементный раствор, а происходит отжатие воды из раствора, Целью изобретения является повышение несущей способности возводимой

„„Я0„„1377331 А 1 сваи. Способ включает образование скважины, заполнение ее цементным раствором с армированием, герметизацию устья и опрессовку путем дополнительной подачи раствора при ступенчатом повышении давления с выдержкой на каждой ступени, причем приращение давления dP на каж.дой ступени принимают меньшим критического давления Р гидроразрыва грунта, а время выдержки dt давления на каждой ступени принимают при коэффициенте фильтрации грунта

К ф 10 м/с равным Dt = 0,89 (r i

-1 2 ссС ), где r — радиус скважины;

С = 0,5 .10 м /с — коэффициент кон-4 солидации цементного раствора, а при К ф с 10 м/с — равным

= (Ч, 1„(R:r,) у ):(2 dP-К, 1), где R — - радиус влияния скважины;

Ч „ — объем отжимаемой воды; 1 — длина скважины; - — удельный вес воды, Ъ причем полное давление опрессовки принимают равным предельному давлению при равномерном загружении стенок скважины. 3 табл .

1377331

Р„,=О при г=г ; (4) Р =Р„ при t =О.

V

Р

1-V

К

2п дР Кф 1 (?) Изобретение относится к строительству, а именно к технологическому процессу возведения буроинъекционных свай в песчаных и глинистых грунтах, в поры которых не проникает цементный раствор, а происходит отжатие воды из раствора.

Цель изобретения — повьппение несущей способности возводимой сваи. 1О

Способ включает образование скважины, заполнение ее цементным раствором с армированием, герметизацию устья и опрессовку путем дополнительной подачи раствора в скважину при 15 ступенчатом повьппении давления с выдержкой на каждой ступени, причем приращение давления л Р на каждой ступени принимают меньшим критического давления Р гидроразрыва 20 ир грунта. р = — — — Н+С

KP 1 V

) (1) где т — удельный вес грунта; 25

Н вЂ” глубина скважины, V — коэффициент Пуассона грунта;

С вЂ” сцепление грунта.

Величину P можно установить такkp же с помощью графика прессиометричес- 30 кого испытания по полученной зависимости

Р, P„+g(P„„P ) (2) 35 где Р„„- предел пропорциональности прессиометрической кривой

2 П

4 2 +tà (— — — 2

2 Н вЂ” горизонтальная составляющая природного давления.

Учитывая значения Р„ величина 45 ступени давления может быть равной:

0,1-0,15 МПа — пески рыхлого сложения и глинистые грунты пластичной консистенции; 0,3-0,4 KIa — пески плотного сложения и глинистые грун50 ты полутвердой и твердой консистенции.

Время выдержки на каждой ступени Zt устанавливаетея из условий завершения фильтрационной консолидации раствора давлением ступени инфильтрации (просачивания) отжимаемой воды в поры грунта.

Дифференциальное уравнение фильтрационной консолидации цементного раствора в скважине имеет вид

Рп азР 1 а Р

= С,(— -> + — — — ), (3)

at ar r ar где r — радиальная координата (0(rir );

r — радиус скважины, Рщ — давление в поровой воде;

С - коэффициент консолидации раствора (золя).

Для раствора из портландцемента величина С может быть принята равной С = 0,5 10 м /с.

Граничные и начальные условия фильтрационной консолидации следующие

Методами математической физики решают уравнение (3) при условиях (4) С р -7 4

1 (— ).t. S,(—" r) () (5)

m=- < 1 Р где S,, S функция Бесселя нулевого и первого порядка р — корни уравнения

S,(„) = О.

Ограничиваясь первым членом ряда (5) и принимая P (r=O,t)=0,0 1 Р, условием завершения консолидации получают

Dt = 089 -- (6)

СЗ где d t — продолжительность фильтрационной консолидации цементного раствора на ступени опрессовки.

По формуле (6) время фильтрационной консолидации цементного раствора в скважинах диаметром 0,15, 0,2 и

0,25 м соответственно составляет

1,7,3 и 4,3 мин.

Время инфильтрации отжимаемой воды в грунт может быть определено по видоизмененной формуле Дюпюи

1377331

10 10 10

К, м/с

30

К (1 V)(Ð Р ) 45

2 sing

Ы=

1+э in М

50 где К вЂ” коэффициент фильтрации

Ф грунтового основания;

К вЂ” радиус влияния скважины;

V — объем отжимаемой воды.

Значения величины V„ определяются по формуле — ((В/IJ)пру- (В/II )„,), (8) ут р нау ост > 10 где р и — плотность и удельный

W 0W. вес воды;

mö — масса цемента.

Радиус влияния скважины R с учетом нестационарного характера фильт15 рации принимается равным

R, м 2,8 2,2 1,4 1

В песчаных грунтах (К 10 м/с) время опрессовки определяется фильтрационной консолидацией цементного раствора, а в глинистых (Кф <10 м/с)-6 инфильтрацией (просачиванием) отжимаемой воды в грунт.

Полное давление опрессовки

Р =,СдР т где n — - число ступеней, принимается равным предельному Р„,„ при равномерном загружении стенок скважины, Значение Р„,„ определяется как 35 пред наибольшее давление нрессиометрического испытания или расчетом г 1+В м

Р пре* (Рп.п +С Ctg Ij) «1-2-)- С СЙЯ тт

Р„„= P„(1+siпт )+С cos ц;

При глубине до 10 м значения

Рп ед могут быть установлены по табл. 1.

При опрессовке согласно предлагаемому способу давление возрастает по мере отжатия воды из цементного раствора и не вызывает действия максимальных нейтральных разрывающих грунт напряжений. Опрессовка начинается с небольшого давления в жидком растворе, при котором образование гидроразрывов не происходит. На последующих ступенях, по мере отжатия воды, цементный раствор превращается в эоль, обладающий пластическим и вязким сопротивлением течению табл. 2.

При передаче давления на такай уплотненный цементный золь последний обжимает стенки скважины, увеличивая. ее диаметр.

В табл. 2 приведены механические свойства цементного золя.

Таким образом, при ступенчатом режиме удается отжать воду из цементного раствора и достигнуть максимального обжатия околоскважинного грунта., Это обеспечивает, с одной стороны, плотность и прочность цементного камня, а с другой — высокую несущую способность сваи по грунту.

Для проверки эффективности способа возведения буроинъекционных свай в глинистых (I„ = 0,01, е = 0,53, I> 0,07) и песчаных (е = 0,80, S = О, 13) грунтах проводятся полевые испытания моделей. Сваи устраиваются в скважинах ф 35 мм, длиной соответственно 2,0 и 1,2 м. Применяются следующие технологические схемы заполнения скважин раствором: 1 — заливка без опрессовки; 2 — опрессовка в течение 2-3 мин постоянным давлением 0,2-0,3 МПа; 3 — опрессовка с постоянным расходом раствора 0 50,7 л/мин; 4 — ступенчатый режим с параметрами лР = 0,25 МПа, P

0,75 МПа, Л = 10 мин, = 30 мин в глинистых грунтах; 4Р = 0,2 МПа, P = О,б MIIa 3t = 2 мин, и = б мин в песчаных грунтах.

В табл. 3 приведены средние расходы раствора (числитель)и количество свай каждого вида (знаменатель), Испытания моделей и буроинъекционных свай подтверждают эффективность способа, Несущая способность свай возрастает в 1,5-1,7 раза в . глинистых грунтах и в 1,2-1,3 раза в песчаных. Прочность цементного камня увеличивается в 1,3-1,4 раза.

Формула изобретения

Способ возведения буроинъекцион,ной сваи, включающий образование скважины,. заполнение ее цементным

1377331 где r,—

С,= О 5 °

У

«10 м/с— радиус скважины;

5 а при Кф

) Го

ыю

2 .йР Кф.1

Таблица 1

Виды грунтов

0,9

0,45

0,8-1,0

0,6-0,8

1,6-0,9

0,4-0,7

0,1-0,4

1,2-1,6

1,9-1,2

0 5-0,8

0 3-О,6

025 c IL (075

0,7-1,0

1,3-1, 7

Пески

Таблица 2

Вязкость

Сопротивление сдвигу,, Па

Водосодержание В/Ц:

:(Â/Ö) „

4,6

1,65

0,02

2i 5

1,5

0,2

0,7

120

1,16

1,5

П р и м е ч а н и е: (В/Ц) „соответствует золю нормальной густоты. раствором с армированием, герметизацию устья и опрессовку путем дополнительной подачи раствора в скважину под давлением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, .с целью повышения несущей способности возводимой сваи, дополнительную подачу раствора производят при ступенчатом повышениидавления с выдержкой на каждой ступени, причем приращение давления

dP на каждой ступени принимают меньшим критического давления Р.„ Мp гидроразрыва грунта, а время выдержки дй давления на каждой ступени принимают при коэффициенте фильтрации грунта К ) 10" м/с с равным

-6

dt = 0,89

Сз

Супеси и I (0 суглинки 0 c I „(0,25 коэффициент консолидации цементного раствора, -6

< 10 м/с — равным где R — радиус влияния скважины;

Ч вЂ” объем отжнмаемой воды, 1 — длина скважины;

15 — удельный вес воды, причем полное давление опрессовки принимают равным предельному давле- нию при равномерном загружении стенок скважины.

Р е равном

j о,> ) 1377331

Т а 6 л и ц а 3

Грунты

2,6/5

5,0/2

Глинистые

1,8/3

Песчаные

Составитель В.Гоник

Техред g,Дидык Корректор A.06PyvaP

Редактор И.Касарда

Заказ 819/19

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Схемы заполнения скважин раствором

3,1/3

2,5/2

Тираж 636 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

4,7/6

2,8/3