L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ НАБИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ В ГРУНТЕ
| Название | СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ НАБИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ В ГРУНТЕ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Соколов Н.С., Джантимиров Х.А., Кузьмин М.В., Соколов С.Н., Соколов А.Н. |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2605213 |
| Дата регистрации | 01.07.2015 |
| Правообладатель | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии возведения конструкций, например свай в грунтах. Способ включает образование скважины, подачу в скважину твердеющего материала, установку в нее имеющего электроды коммутирующего разрядника, соединенного с источником импульсных электрических разрядов, возбуждение высоковольтных электрических разрядов с помощью излучателя. Причем каждый высоковольтный разряд производят с одновременной подачей в межэлектродное пространство излучателя недетонирующей экзотермической смеси и ее сжиганием при высоковольтном электрохимическом взрыве. При этом в качестве недетонирующей экзотермической смеси в межэлектродное пространство подают дибензоилпероксид, или смесь дибензоилпероксида с дитретбутилпероксидом, или смесь дибензоилпероксида с третбутилпербензоатом в соотношениях в смесях (1:1) - (3:1). Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности и надёжности способа замены недетонирующего состава на смеси различных перекисных соединений, являющихся индивидуальными соединениями и обладающих способностью при разложении получить более сильную ударную волну для создания уширения. 2 илл, 1 табл.
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии возведения конструкций, например свай в грунтах, где не обеспечивается устойчивость стенок буровых скважин, может быть использовано для свайных фундаментов новых строящихся зданий и сооружений, реконструируемых старых зданий, а также конструкций самого различного назначения.
Буронабивные сваи широко применяются для усиления перегруженных оснований зданий и сооружений; строительства новых объектов вблизи с уже существующими объектами; усиления оснований существующих зданий в связи с реконструкцией или повышением эксплуатационных нагрузок; корректирования крена здания или отдельных фундаментов; противооползневой защиты зданий; реконструкции и строительства в стесненных условиях внутри действующих объектов; усиления железнодорожных насыпей с нестабильным балластным шлейфом; строительства новых объектов в сложных грунтовых условиях.
Известен способ изготовления буронабивной сваи с уширенной пятой, включающий бурение скважины под сваю, спуск на дно скважины заряда взрывчатого вещества, заполнение скважины бетонной смесью, взрывание заряда детонирующего ВВ и образование в грунте камуфлетного уширения нижнего конца сваи (Ганичев И.А. «Устройство искусственных оснований и фундаментов». М., Стройиздат, 1981, с. 65).
Недостатком известного способа является недопустимость его использования в условиях реконструкции, внутри действующих производств из-за неконтролируемого взрыва от детонации, сейсмического влияния на окружающие объекты и др.
Известен способ возведения набивкой сваи, включающий выполнение скважины бурением, подачу в нее твердеющего материала, уплотнение его с помощью электрических разрядов с перемещением зоны возбуждения снизу вверх, отличающийся тем, что бурение осуществляют шнековым снарядом, на конце которого размещен с возможностью выдвижения электрический разрядник, причем подачу твердеющего материала в скважину осуществляют по ребордам шнекового снаряда, по достижении снарядом дна скважины поднимают его без вращения в скважине на высоту 0,8-1,5 диаметра скважины, а после заполнения образовавшегося объема непрерывно подаваемым твердеющим материалом выдвигают разрядник и осуществляют электрический разряд, затем повторяют операции подъема снаряда и электрических разрядов до заполнения скважины на всю глубину, что способствует уширению скважины и увеличению сцепления скважины с грунтом RU 2318960, МПК E02D 5/34, опубл. 10.03.2008.
Недостатком данного состава является недостаточная ширина набивной сваи.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ возведения набивной конструкции в грунте, включающий образование скважины, подачу в скважину твердеющего материала, установку в нее имеющего электроды инвентарного электрического излучателя, соединенного с источником импульсных электрических разрядов, возбуждение высоковольтных электрических разрядов с помощью излучателя с последующим извлечением его из скважины, отличающийся тем, что по крайней мере один высоковольтный разряд производят с одновременной подачей в межэлектродное пространство излучателя недетонирующей водонаполненной экзотермической смеси и ее сжиганием при высоковольтном электрохимическом взрыве с выделением газов, пара и плазмы и созданием давления до 100 МПа и ударной волны, дополнительно расширяющих скважину, с уплотнением грунта ее стенок и заполняющего скважину твердеющим материалом RU 2221918, МПК E02D 5/34, E02D 5/38, опубл. 20.01.2004.
Недостатком данного способа является его малая эффективность для создания высокого давления при уширении скважины, а также ненадежность ввиду недостаточной устойчивости применяемой экзотермической водонаполненной смеси.
Задачей изобретения является создание более эффективного и надежного способа возведения набивной сваи с уширенной пятой, позволяющего получить качественные сваи, обеспечить высокие несущую способность и прочность материала конструкции.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности и надежности способа, замена недетонирующего состава на смеси различных перекисных соединений, являющихся индивидуальными соединениями и обладающих способностью при разложении получить более сильную ударную волну для создания уширения.
Технический результат достигается за счет того, что в способе возведения набивной конструкции в грунте, включающем образование скважины, подачу в скважину твердеющего материала, установку в нее имеющего электроды коммутирующего разрядника, соединенного с источником импульсных электрических разрядов, возбуждение высоковольтных электрических разрядов с помощью излучателя, причем каждый высоковольтный разряд производят с одновременной подачей в межэлектродное пространство разрядника недетонирующей экзотермической смеси и ее сжиганием при высоковольтном электрохимическом взрыве в соответствии с заявляемым изобретением, в качестве недетонирующей экзотермической смеси в межэлектродное пространство подают смесь дибензоилпероксида с дитретбутилпероксидом или смесь дибензоилпероксида с третбутилпербензоатом в соотношениях в смесях (1:1)-(3:1). В качестве твердеющего материала могут использовать, например бетонную смесь.
Новизна способа заключается в улучшении эффективности уширяющей способности недетонирующей смеси при использовании неводных смеси дибензоилпероксида с дитретбутилпероксидомом или с третбутилпербензоатом при различном, указанном выше соотношении.
Из информационных источников неизвестно использование в качестве недетонирующей экзотермической смеси дибензоилпероксида с дитретбутилпероксидом или смеси дибензоилпероксида с третбутилпербензоатом в соотношениях в смесях (1:1)-(3:1) в сочетании с высоковольтным разрядом в твердеющем материале. Поэтому можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию изобретательский уровень.
На рис. 1а изображено бурение скважины 1 шнековым снарядом 2 с размещенным на его нижнем конце разрядником и капсулой с недетонирующей смесью 3, последующее ее сжигание на высоте (0,8-1,5) d - диаметра скважины посредством подачи импульса высоковольтного напряжения через электрический разрядник с образованием камуфлетной полости и последующим заполнением твердеющим материалом этой полости. Процесс представлен на рис. 1б, на рис. 2в изображен следующий подъем снаряда на высоту (0,8-1,5) d от поверхности твердеющего материала 4; на рис. 2 г изображена полученная набивная свая с уширенной пятой 5.
Способ осуществляется следующим образом. Производят проходку цилиндрической скважины 1 шнековым бурильным снарядом 2. Одновременно с бурением происходит выемка грунта. После прохождения бурильного снаряда на требуемую глубину осуществляют подъем его на высоту (0,8-1,5) диаметра полученной скважины 1. Высота, равная (0,8-1,5) диаметра полученной скважины, определена эмпирически исходя из условия неосыпаемости грунта в полученной скважине при подъеме снаряда и известна в технике таких сооружений. Нижний ее предел взят для слабых в отношении осыпаемости грунтов, например пылевато-песчаных, биогенных и им подобных. Высший предел определен для связных грунтов. Одновременно с подъемом бурильного снаряда начинают подачу твердеющего материала 4, который может подаваться самотеком за счет гравитационных сил, давления, прикладываемого к твердеющему материалу, а после достижения снарядом нужной высоты может быть произведено вращение снаряда в направлении, обратном направлению бурения, для ускорения заполнения образовавшегося при подъеме объема под снарядом 2 и создания некоторого давления для лучшего заполнения вышеуказанного объема. Предлагаемая недетонирующая смесь подается в патроне (капсуле) из полимерного материала, который дополнительно прикрепляется к электрическому разряднику. Патрон (капсула) содержит недетонирующую смесь, состоящую из смеси неводных дибензоилпероксида с дитретбутилпероксидомом или с третбутилпербензоатом при различном соотношении. Затем производят электрический разряд в этом объеме, который имеет взрывной характер с большими электродинамическими усилиями, действующими во всех направлениях. При этом часть твердеющего материала 4 внедряется в дно и боковые стенки скважины, упрочняя их, а уровень твердеющего материала занимает положение ниже первоначального. Бурильный шнековый снаряд поднимают на высоту (0,8-1,5) диаметра скважины от уровня твердеющего материала, образованного после первого заряда. Затем вышеприведенные операции (подъема и разряда) повторяют до заполнения скважины на всю глубину.
Для реализации способа были использованы следующие вещества: дибензоилпероксид ГОСТ 14888-78, дитретбутилпероксид ТУ 6-5-2026-86, третбутилпербензоат ТУ 6-5-1997-85
Эффективность используемых недетонирующих смесей определялась по объему бетона, расходуемого для заполнения пустот, которые образуются в результате сгорания различных недетонирующих смесей, приведенных в табл. 1. Как видно из табл. 1, при сгорании равных количеств смесей 2-5 объем расходуемого бетона в несколько раз превышает объем бетона, выдавливаемого прототипом, что связано с тем, что смеси 2-5 используются в чистом виде, а прототип используется в виде водного раствора. Для достижения необходимого эффекта требуется большее количество смеси 1, что невозможно с определенными размерами контейнера и пространства в свае.
Формула изобретения
Способ возведения набивной конструкции в грунте, включающий образование скважины, подачу в скважину твердеющего материала, установку в нее имеющего электроды коммутирующего разрядника, соединенного с источником импульсных электрических разрядов, возбуждение высоковольтных электрических разрядов с помощью излучателя, причем каждый высоковольтный разряд производят с одновременной подачей в межэлектродное пространство излучателя недетонирующей экзотермической смеси и ее сжиганием при высоковольтном электрохимическом взрыве, отличающийся тем, что в качестве недетонирующей экзотермической смеси в межэлектродное пространство подают смесь дибензоилпероксида с дитретбутилпероксидом или смесь дибензоилпероксида с третбутилпербензоатом в соотношениях в смесях (1:1) - (3:1).
Медаль Альфреда Нобеля