RU2054502C1

RU2054502C1 - Method for making cement/soil piles in caved-in soils

Info

Publication number: RU2054502C1
Application number: RU93051923A
Authority: RU
Inventors: В.М. Улицкий; С.Г. Богов
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: civil engineering. SUBSTANCE: drill-mixer is deepened in soil with concurrent supply of clay mud to rock- fracturing tool in non-sagging stratum, and to nozzles of drill-mixer in non-sagging stratum down to the design pile depth. Cement slurry is fed through drill-mixer nozzles when withdrawn. Before mixing cement with water in slurry-mixer the cement is milled additionally in wet condition. Cement is aftermilled with sand or other inert filler before introducing in soil with clay particles exceeding 30 % in non-sagging stratum. EFFECT: increased bearing capacity of the piles like this. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения по струйной технологии свайных фундаментов, опор и других подземных несущих и ограждающих конструкций как для нового строительства, так и при реконструкции существующих фундаментов в сложных условиях просадочных грунтов. The invention relates to construction and can be used for the construction of pile foundations, supports and other underground load-bearing and enclosing structures using inkjet technology for both new construction and the reconstruction of existing foundations in difficult conditions of subsidence soils.

Известен способ возведения буронабивной сваи (а.с. N 663778, кл. Е 02 D 5/38), применяемый при строительстве зданий и промышленных сооружений на просадочных грунтах. В пробуренную скважину устанавливают гибкую защитную оболочку, представляющую собой полотно прямоугольной формы, большая сторона которого равна расстоянию от нейтральной точки до поверхности земли плюс 0,5 м, меньшая сторона равна 1,2 nD, где D диаметр сваи. Перед погружением в скважину оболочку скручивают в цилиндр, диаметр которого меньше диаметра сваи. Затем закрепляют свернутое в цилиндр полотно. Далее погружают оболочку в скважину до нейтральной точки. Погружение оболочки ведут с помощью крана. Затем начинают обычный процесс устройства буронабивной сваи. A known method of construction of bored piles (and.with. N 663778, class E 02 D 5/38), used in the construction of buildings and industrial structures on subsiding soils. A flexible protective sheath is installed in the drilled well, which is a rectangular cloth, the larger side of which is equal to the distance from the neutral point to the earth's surface plus 0.5 m, the smaller side is 1.2 nD, where D is the diameter of the pile. Before diving into the well, the shell is twisted into a cylinder, the diameter of which is less than the diameter of the pile. Then, the web rolled into the cylinder is fixed. Next, immerse the shell in the well to a neutral point. The immersion of the shell is carried out using a crane. Then begin the usual process of building a bored pile.

Недостатком указанного способа является большое количество подготовительных операций, предшествующих основному процессу устройства сваи, кроме того, погружение оболочки под собственным весом в скважину небольшого (132 150 мм) диаметра до нейтральной точки представляется крайне сложным, а также использование крана для погружения оболочки приведет к удорожанию стоимости возведения каждой сваи. The disadvantage of this method is the large number of preparatory operations preceding the main process of the device piles, in addition, the immersion of the shell under its own weight in a borehole of small (132 150 mm) diameter to a neutral point is extremely difficult, and the use of a crane to immerse the shell will increase the cost the construction of each pile.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления цементогрунтовых свай [1] Способ заключается в формировании ствола цементогрунтовой сваи путем погружения буросмесителя в грунт, введения вяжущего раствора, перемешивание его с грунтом и извлечение буросмесителя, при погружении буросмесителя в грунт подают воду, для перевода грунта в текучее состояние (ожижение грунта), а введение вяжущего раствора осуществляют при извлечении буросмесителя. The closest technical solution to the invention according to the technical essence and the achieved result is a method for manufacturing cement pile [1]. The method consists in forming a trunk of a cement pile by immersing a mixer in the soil, introducing a cementitious mortar, mixing it with the soil and removing the mixer, when the mixer is immersed in the soil is supplied with water to transfer the soil to a fluid state (liquefaction of the soil), and the introduction of a binder solution is carried out when removing the mixer .

Недостатком данного способа является низкая эффективность из-за того, что избыточная влага (при ожижении) из образованной грунтовой массы может переноситься в окружающий грунт и приводить к его просадкам. Кроме того, данный способ, во избежание снижения несущей способности, потребует прорезки всего просадочного слоя и на значительную глубину погружение в прочные непросадочные породы, так как диаметр сваи в просадочных и непросадочных грунтах одинаков. The disadvantage of this method is the low efficiency due to the fact that excess moisture (during liquefaction) from the formed soil mass can be transferred to the surrounding soil and lead to subsidence. In addition, this method, in order to avoid a decrease in bearing capacity, will require cutting through the entire subsidence layer and immersion in strong non-subsiding rocks to a considerable depth, since the diameter of the piles in subsiding and non-subsiding soils is the same.

Целью изобретения является повышение несущей способности и обеспечение надежности за счет снижения влияния отрицательного трения в просадочных грунтах по боковой поверхности сваи и уширения пяты, улучшение качества материала возводимой сваи за счет применения цемента с высокой удельной поверхностью, экономии вяжущего (цемента) при одновременном снижении трудоемкости и продолжительности производства работ в просадочных грунтах. The aim of the invention is to increase the bearing capacity and ensure reliability by reducing the effect of negative friction in subsiding soils along the side surface of the pile and broadening the heel, improving the quality of the material of the constructed pile by using cement with a high specific surface, saving binder (cement) while reducing labor intensity and the duration of the work in subsidence soils.

Сущность изобретения заключается в том, что формирование ствола сваи осуществляют путем погружения буросмесителя в грунт до расчетной глубины и перевода грунта в текучее состояние, подают глинистый раствор с низким водоотделением в пределах всего просадочного слоя к породоразрушающему инструменту, извлечение буросмесителя осуществляют с одновременной подачей цементного раствора и перемешивание его с грунтом для образования ствола, причем заглубляют буросмеситель в непросадочный слой с одновременным образованием уширения размывом грунта этого слоя глинистым раствором, подаваемым через сопла буросмесителя. Размыв грунта непросадочного слоя до заданного диаметра осуществляется цементным раствором через сопла буросмесителя при его извлечении. The essence of the invention lies in the fact that the formation of the pile shaft is carried out by immersing the mixer in the soil to the calculated depth and turning the soil into a fluid state, a clay solution with low water separation within the entire subsidence layer is fed to the rock cutting tool, the mixer is removed while the cement mortar is fed and mixing it with soil to form a trunk, moreover, the drill mixer is buried in a non-subsiding layer with the simultaneous formation of erosion broadening the soil of this layer with a clay solution supplied through the nozzles of a mixer. The erosion of the non-subsidence soil to a predetermined diameter is carried out with cement mortar through the nozzles of the mixer during its extraction.

Цемент перед приготовлением цементного раствора и подачей к соплам буросмесителя при его извлечении подвергают мокрому домолу. Cement before the preparation of the cement mortar and the flow of the mixer to the nozzles during its extraction is subjected to wet milling.

При необходимости (количество глинистых частиц в грунте более 30%) для повышения прочности или экономии вяжущего в домалываемый цемент добавляется песок или иной инертный заполнитель. If necessary (the amount of clay particles in the soil is more than 30%), sand or other inert aggregate is added to the cement to increase strength or save the binder.

Таким образом, в просадочных грунтах верхняя часть сваи формируется диаметром, равным диаметру буросмесителя (монитора), с небольшой боковой поверхностью, в результате чего негативное отрицательное трение при просадке скажется на несущей способности сваи незначительно. В непросадочной толще грунта ствол и пята сваи изготавливаются диаметром, значительно большим диаметра верхней части сваи, а значит, с большей боковой поверхностью и площадью пяты сваи. Thus, in subsiding soils, the upper part of the pile is formed by a diameter equal to the diameter of the mixer (monitor), with a small lateral surface, as a result of which negative negative friction during subsidence will slightly affect the bearing capacity of the pile. In non-subsiding strata of the soil, the pile and heel of the pile are made with a diameter much larger than the diameter of the upper part of the pile, which means with a larger lateral surface and the area of the pile heel.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются подача глинистого раствора с низким водоотделением при бурении лидерной скважины к породоразрушающему инструменту, установленному на буросмесителе (струйном мониторе); формирование в непросадочной толще грунта ствола и острия сваи диаметром, значительно превышающим диаметр лидерной скважины, проходящей через просадочные грунты; размыв непросадочного грунта в нижней части ствола сваи осуществляют цементным раствором при извлечении буросмесителя для повышения прочности цементогрунтового материала сваи и контакта свая грунт. Цемент проходит дополнительную активацию (мокрый домол на площадке) до перемешивания его с водой. Distinctive features of the proposed method are the filing of a clay solution with low water separation when drilling a leader well to a rock cutting tool mounted on a mixer (inkjet monitor); the formation in the non-subsurface stratum of soil of the trunk and the tip of the pile with a diameter significantly exceeding the diameter of the leader well passing through the subsidence soils; erosion of non-subsiding soil in the lower part of the pile shaft is carried out with cement mortar when removing the mixer to increase the strength of the cement-soil material of the pile and contact the pile soil. Cement undergoes additional activation (wet milling at the site) before mixing it with water.

Кроме того, при размыве непросадочных грунтов в нижней части скважины с содержанием глинистых частиц (менее 0,005 мм) (более 30%) для экономии вяжущего цемент может быть домолот вместе с песком или иным инертным заполнителем. In addition, during erosion of non-subsiding soils in the lower part of the well with clay particles (less than 0.005 mm) (more than 30%), a cement may be ground together with sand or other inert aggregate to save cementitious cement.

На фиг. 1-4 показана технологическая последовательность изготовления цементогрунтовой сваи в просадочных грунтах; на фиг. 5 технологическая цепь оборудования, необходимого для осуществления данного способа. In FIG. 1-4 shows the technological sequence of manufacturing cement piles in subsiding soils; in FIG. 5 technological chain of equipment necessary for the implementation of this method.

Предлагаемый способ изготовления цементогрунтовой сваи в просадочных грунтах заключается в том, что на начальном этапе (фиг. 1) лидерную скважину под сваю устраивают бурением породоразрушающим инструментом, установленным на буросмесителе. Толщу просадочных грунтов 1 проходят с промывкой глинистым раствором с низким водоотделением с плотностью 1,05-1,6 г/см³. Бурение осуществляют до расчетной отметки ниже просадочной толщи. Бурение непросадочных грунтов (фиг. 2) осуществляют одновременно с размывом глинистым раствором, подаваемым через сопла струйного монитора (буросмесителя) 3, т.е. размыв ведут сверху вниз (фиг. 2). При этом на строительной площадке 2, оборудованной буровым станком 4, насосом 5, компрессором 6, емкостями для хранения цемента и глины 7, воды 8, растворосмесителем 9, мельницей 10, ЭВМ 11, до начала бурения скважины приготовляют цементный или цементопесчаный раствор. Мельница 10 позволяет осуществлять измельчение увлажненного цемента (и цемента с песком) до необходимой удельной поверхности.The proposed method of manufacturing a cement pile in subsiding soils consists in the fact that at the initial stage (Fig. 1), the leader well under the pile is arranged by drilling with a rock cutting tool installed on the mixer. The thickness of subsiding soils 1 pass with washing with a clay solution with low water separation with a density of 1.05-1.6 g / cm ³ . Drilling is carried out to a design level below the subsidence. Drilling of non-subsiding soils (Fig. 2) is carried out simultaneously with erosion of clay mud supplied through the nozzles of the jet monitor (mixer) 3, i.e. erosion lead from top to bottom (Fig. 2). At the same time, at a construction site 2, equipped with a drilling rig 4, a pump 5, a compressor 6, containers for storing cement and clay 7, water 8, a mortar mixer 9, a mill 10, a computer 11, a cement or cement-sand mortar is prepared before drilling a well. Mill 10 allows the grinding of wet cement (and cement with sand) to the required specific surface.

При извлечении буросмесителя к соплам 3 подают цементовоздушную смесь, необходимую для формирования уширенной пяты и ствола сваи (фиг. 3). Размыв осуществляют снизу вверх на необходимую глубину в непросадочных грунтах. Параметры подаваемых компонентов контролируют датчиками 12-14, установленными на трубопроводы и на буровом станке 4, насосе 5, компрессоре 6, присоединенными к ЭВМ. Требуемую удельную поверхность цемента, вязкость раствора определяют предварительно в лабораторных условиях. При этом буросмеситель (монитор) 3 находится на расчетной глубине. Через сопла буросмесителя раствор с расчетными давлением и расходом размывает грунт. Буросмеситель поднимают с расчетной скоростью в непросадочных грунтах. В просадочных грунтах 1 размыв не осуществляют, и диаметр сваи остается равным диаметру лидерной скважины. После этого буросмеситель 3 из скважины поднимают, монтируют армокаркас 15 и осуществляют опрессовку сваи (фиг. 4). When removing the mixer to the nozzles 3 serves the cement-air mixture necessary for the formation of a widened heel and pile shaft (Fig. 3). The erosion is carried out from the bottom up to the required depth in non-subsiding soils. The parameters of the supplied components are controlled by sensors 12-14 installed on the pipelines and on the drilling rig 4, pump 5, compressor 6 connected to the computer. The required specific surface area of cement, the viscosity of the solution is determined previously in the laboratory. At the same time, the mixer (monitor) 3 is at the calculated depth. Through the nozzles of the mixer, the solution with the calculated pressure and flow rate erodes the soil. The mixer is raised at a design speed in non-subsiding soils. In subsidence soils 1, erosion is not carried out, and the diameter of the pile remains equal to the diameter of the leader well. After that, the mixer 3 is lifted from the well, the arm frame 15 is mounted and the pile is pressed (FIG. 4).

Кроме того, в технологическую цепь оборудования устанавливают датчики, присоединенные к ЭВМ 11, и это позволяет регистрировать, накапливать и обрабатывать данные, снимаемые с датчиков, и корректировать рабочие параметры оборудования. С датчика, установленного на буровом станке, снимают следующие показания: N осевая нагрузка, М суммарный крутящий момент, необходимый на разрушение грунта и трение о забой на каждой глубине, t время с датчиков, установленных на насосах: P давление, Q расходы. In addition, sensors connected to a computer 11 are installed in the equipment’s technological circuit, and this allows recording, storing and processing data taken from sensors and adjusting the operating parameters of the equipment. The following readings are taken from the sensor installed on the drilling rig: N axial load, M total torque required for soil destruction and friction on the bottom at each depth, t time from sensors installed on the pumps: P pressure, Q costs.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING A CEMENT PILET IN LAYING SOILS, including immersion in a soil of a mixer, transferring the soil into a fluid state, removing a mixer with a simultaneous supply of cement mortar and mixing it with soil to form a trunk, characterized in that the soil is transferred into a clay mortar to the rock cutting tool within the entire subsidence layer of the soil, after which the mixer is buried in a non-subsidence layer with the simultaneous formation of ears rhenium by washing the soil of this layer with a clay solution supplied through a nozzle of a mixer, and the cement is subjected to wet milling before preparing the cement mortar.

2. The method according to p. 1, characterized in that when the content of clay particles in the non-sagging layer is more than 30%, the cement is subjected to wet milling with sand or other inert aggregate before preparing the cement mortar.