RU2475593C2

RU2475593C2 - Method to produce wells in soil for erection of filling pile and device for its realisation

Info

Publication number: RU2475593C2
Application number: RU2011111069/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Эдуардович Абраменков; Эдуард Александрович Абраменков; Андрей Васильевич Грузин; Алексей Владимирович Грузин; Владимир Васильевич Грузин; Алексей Леонидович Манаков
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2013-02-20
Also published as: RU2011111069A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method to produce wells in soil for erection of filling piles includes simultaneous submersion of a stamp and a casing pipe by hammering to a design elevation, withdrawal of the stamp and the casing pipe, previously a set of a working element is submerged into soil, including a casing pipe with a head, a stamp with a body arranged coaxially to the casing pipe, with a striker and a tip, at the same time the stamp with the body, the striker and the tip is used as a rammer protruding from the casing pipe.

EFFECT: higher extent of soil compaction and bearing capacity of foundations on filling piles in unstable, loose and waterlogged soils.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к строительной отрасли, в частности к технологии возведения свайного фундамента в вытрамбованных скважинах в неустойчивых, водонасыщенных или насыпных грунтах, и может быть использовано при подготовке оснований и устройстве фундаментов в промышленном, гражданском и жилищном строительстве.The invention relates to the construction industry, in particular to the technology of construction of a pile foundation in rammed wells in unstable, water-saturated or bulk soils, and can be used in the preparation of foundations and construction of foundations in industrial, civil and residential construction.

Известен способ образования скважин в грунте под свайные фундаменты на уплотненном основании, заключающийся в забивке молотом обсадной трубы с раскрывающимся наконечником, засыпке во внутреннюю полость жесткого строительного материала, трамбовании трамбовкой внутри обсадной трубы строительного материала с вытеснением его при раскрытии наконечника и постепенном извлечении обсадной трубы лебедкой базовой машины, дополнительным трамбованием плоской трамбовкой поверхности сваи (см., например, Абраменков Э.А., Грузин В.В. Средства механизации для подготовки оснований и устройства фундаментов. - Новосибирск: НГАСУ, 1999, стр.41).A known method of forming wells in the soil under pile foundations on a compacted base, which consists in hammering a casing pipe with a drop-out tip, backfilling hard material into the internal cavity, tamping the building material with a rammer inside the casing, and displacing it when the tip is opened and the casing is gradually removed by a winch base machine, by additional ramming with a flat ramming of the pile surface (see, for example, Abramenkov E.A., Gruzin V.V. Means mechan tion for the preparation of the foundations device - Novosibirsk. NSABU, 1999, p.41).

Недостатком указанного способа является то, что образование скважин с забивкой молотом обсадной трубы и применением дополнительной трамбовки не позволяет получить основание под фундаменты с достаточной несущей способностью, что приводит к образованию кустов из таких скважин и, как следствие, к существенному расходу строительных материалов.The disadvantage of this method is that the formation of wells with a hammer driving a casing pipe and the use of additional tamping does not allow to obtain a foundation for foundations with sufficient bearing capacity, which leads to the formation of bushes from such wells and, as a result, a significant consumption of building materials.

Известен способ образования скважин в грунте на уплотненном основании, который заключается в одновременном погружении штампа и обсадной трубы, извлечении штампа лебедкой базовой машины из обсадной трубы, установке арматурного каркаса и бетонировании скважины с одновременным извлечением обсадной трубы извлекающим устройством (см., например, Абраменков Э.А., Грузин В.В. Средства механизации для подготовки оснований и устройства фундаментов. - Новосибирск: НГАСУ, 1999, стр.44 - прототип). Способ как имеющий наибольшее количество совпадающих существенных признаков с предлагаемым изобретением принят в качестве прототипа.A known method of forming wells in the soil on a compacted base, which consists in simultaneously immersing the stamp and the casing, removing the stamp with the winch of the base machine from the casing, installing a reinforcing cage and concreting the well with simultaneous extraction of the casing with an extraction device (see, for example, Abramenkov E .A., Gruzin VV Means of mechanization for the preparation of foundations and construction of foundations. - Novosibirsk: NGASU, 1999, p. 44 - prototype). The method as having the largest number of matching essential features with the invention is adopted as a prototype.

Недостатком прототипа является то, что способ образования скважин с забивкой обсадной трубы и рабочего органа погружающим оборудованием не позволяет получить фундаменты с достаточной несущей способностью, поскольку не образует расширенного опорного основания, что приводит к образованию кустов из таких скважин и, как следствие, к существенному расходу строительных материалов.The disadvantage of the prototype is that the method of forming wells with clogging of the casing and the working body by immersion equipment does not allow to obtain foundations with sufficient bearing capacity, since it does not form an extended support base, which leads to the formation of bushes from such wells and, as a result, to a significant expense building materials.

Известно устройство, навешиваемое на экскаватор или копер, включающее базовую машину с подпорной стрелой, мачтой и оголовком, извлекающее устройство, систему управления навесным оборудованием, обсадную трубу с оголовком, расположенного коаксиально обсадной трубе штампа с корпусом, бойком и наконечником (см., например, Абраменков Э.А., Грузин В.В. Средства механизации для подготовки оснований и устройства фундаментов. - Новосибирск: НГАСУ, 1999, стр.73-74 - прототип).A device is known that is mounted on an excavator or a pile driver, including a base machine with a boom, a mast and a head, an extractor, an attachment control system, a casing with a head located coaxially with a die casing with a body, a striker and a tip (see, for example, Abramenkov EA, Gruzin VV Means of mechanization for the preparation of foundations and construction of foundations. - Novosibirsk: NGASU, 1999, pp. 73-74 - prototype).

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет использовать штамп рабочего органа в качестве уплотняющего ударного устройства, что снижает несущую способность опорного основания под сваю.The disadvantage of this device is that it does not allow the use of the stamp of the working body as a sealing shock device, which reduces the bearing capacity of the support base under the pile.

Недостатки прототипа можно исключить, если осуществить способ образования скважин и использование устройства в следующей последовательности:The disadvantages of the prototype can be eliminated if you implement the method of formation of wells and the use of the device in the following sequence:

1) одновременно погрузить ударами молота штамп и обсадную трубу до проектной отметки;1) at the same time, immerse the stamp and casing pipe with the hammer blows to the design level;

2) извлечь штамп и обсадную трубу, предварительно погрузив в грунт комплект рабочего органа;2) remove the stamp and the casing, having previously immersed a set of the working body in the ground;

3) под действием сил гравитации штампом нанести удары по обсадной трубе с одновременным втрамбовыванием жесткого строительного материала в стенки образовавшейся скважины с погружением ее до проектной отметки;3) under the influence of gravity forces, apply a stamp to the casing with a stamp while ramming hard construction material into the walls of the formed well with its immersion to the design level;

4) поднять штамп, засыпать жесткий материал (щебень, глину и т.д.) в дно котлована и втрамбовывать его в основание котлована;4) lift the stamp, fill hard material (crushed stone, clay, etc.) into the bottom of the pit and tamp it into the base of the pit;

5) установить арматурный каркас, бетонировать и одновременно (по мере бетонирования) постепенно извлекать обсадную трубу извлекающим устройством.5) install the reinforcing cage, concreting and at the same time (as concreting) gradually remove the casing with an extracting device.

В способе образования скважин в грунте для сооружения набивных свай, включающем одновременное погружение ударами молота штампа и обсадной трубы до проектной отметки, извлечение штампа и обсадной трубы, предварительно осуществляют погружение в грунт комплекта рабочего органа, затем под действием сил гравитации штампом наносят удары по обсадной трубе с одновременным втрамбовыванием жесткого строительного материала в стенки образовавшейся скважины с погружением ее до проектной отметки.In the method of forming wells in the ground for the construction of rammed piles, including the simultaneous immersion of the hammer of the stamp and the casing to the design mark, the extraction of the stamp and the casing, pre-immersion in the soil of the set of the working body, then, under the influence of gravity, the stamp strikes the casing with the simultaneous ramming of hard building material into the walls of the formed well with its immersion to the design level.

Устройство включает базовую машину с подпорной стрелой, мачтой и оголовком, извлекающее устройство, систему управления навесным оборудованием, обсадную трубу с оголовком, расположенного коаксиально обсадной трубе штампа с корпусом, бойком и наконечником, причем штамп с корпусом, бойком и наконечником используют в качестве трамбователя, выступающего из обсадной трубы на величину, равную:The device includes a base machine with a boom, a mast and a head, an extractor, an attachment control system, a casing with a head located coaxially with a die casing with a body, a striker and a tip, and a stamp with a body, a striker and a tip is used as a rammer, protruding from the casing by an amount equal to:

,

где Н_в - высота наконечника штампа, м;where N _in - the height of the stamp tip, m;

R_об.тр - внутренний радиус обсадной трубы при погружении ее в грунтовой массив, м;R _vol.tr is the inner radius of the casing when immersed in a soil mass, m;

φ - угол внутреннего трения грунта;φ is the angle of internal friction of the soil;

ρ₀, ρ_max - соответственно плотность грунта до уплотнения и максимальное значение плотности грунтовой среды, Н/м³,ρ ₀ , ρ _max - respectively, the density of the soil before compaction and the maximum density of the soil environment, N / m ³ ,

и имеющего боковую поверхность, образующая которой с продольной осью формирует угол, принимаемый из условия:and having a side surface, the generatrix of which forms a corner with a longitudinal axis, which is taken from the condition:

,

где α - угол заострения наконечника штампа, град.where α is the angle of the tip of the stamp, deg.

Исполнение предлагаемых способа и устройства поясняется чертежами, где представлены: на фиг.1 - способ возведения свайного фундамента на уплотненном основании, на фиг.2 - навесное оборудование для вытрамбовывания котлованов (общий вид), на фиг.3 - комплект рабочего органа, на фиг.4 - штамп, на фиг.5 - обсадная труба.The implementation of the proposed method and device is illustrated by drawings, which show: in Fig. 1 - a method of erecting a pile foundation on a compacted base, in Fig. 2 - attachments for stamping pits (general view), in Fig. 3 - a set of a working body, in Fig. .4 - stamp, figure 5 - casing.

Способ образования скважин в грунте для возведения набивных свай на уплотненном основании состоит (см. фиг.1): в предварительном погружении комплекта рабочего органа, включающего обсадную трубу (см. поз.7) и штамп (см. поз.6), последующем погружении штампа обсадной трубы и одновременном выпрессовании из ее основания грунта наконечником до проектной отметки (см. поз.а-б), затем производят подъем штампа (см. поз.в). Далее осуществляется засыпка жесткого строительного материала в обсадную трубу, его втрамбовывание в основание котлована (см. поз.г) штампом, который затем извлекают из обсадной трубы и устанавливают в транспортное положение (см. поз.д). Котлован с уплотненным основанием готов для устройства свайного фундамента (см. поз.е). Далее производят опускание арматурного каркаса (см. поз.е), заливку бетона в обсадную трубу с одновременным извлечением при помощи силового гидроцилиндра обсадной трубы и уплотнением бетонной массы в распор грунта (см. поз.ж). После завершения всех перечисленных операций получаем готовый свайный фундамент (см. поз.з).The method of forming wells in the ground for the construction of rammed piles on a sealed base consists (see figure 1): in preliminary immersion of a set of a working body, including a casing (see pos. 7) and a stamp (see pos. 6), subsequent immersion casing stamp and simultaneously extruding soil from its base with a tip to the design elevation (see pos. a-b), then the stamp is lifted (see pos. c). Next, the rigid building material is filled into the casing, it is rammed into the foundation pit (see pos. D) with a stamp, which is then removed from the casing and installed in the transport position (see pos. E). The foundation pit with a compacted base is ready for the installation of a pile foundation (see pos. E). Next, the reinforcing cage is lowered (see pos.), Concrete is poured into the casing with simultaneous extraction of the casing with the help of a hydraulic cylinder and compaction of the concrete mass in the ground clearance (see pos. G). After completing all of the above operations, we obtain a finished pile foundation (see pos. 3).

Устройство включает в себя (см. фиг.2) базовую машину 1 с подпорной стрелой 2, мачтой 3 и оголовком 4, захватно-сбрасывающий механизм 5, штамп 6, обсадную трубу 7, механизм извлечения обсадной трубы 8, механизм наведения 9, механизм подъема-опускания мачты 10. В комплект рабочего органа (см. фиг.3) входят штамп 6 и обсадная труба 7, соединенные между собой при помощи крепления 11. Штамп 6 (см. фиг.4) состоит из корпуса 12, наконечника 13 и бойка 14, в котором выполнены отверстия 15 для крепления с обсадной трубой 7. Обсадная труба 7 (см. фиг.5) состоит из корпуса 16 и наковальни 17, в которой выполнены отверстия 18 для крепления к штампу 6.The device includes (see Fig. 2) a base machine 1 with a boom 2, a mast 3 and a head 4, a gripping and dropping mechanism 5, a stamp 6, a casing 7, a casing extraction mechanism 8, a guidance mechanism 9, a lifting mechanism -mast lowering 10. The set of the working body (see figure 3) includes a stamp 6 and a casing 7, interconnected by means of a fastening 11. The stamp 6 (see figure 4) consists of a housing 12, a tip 13 and a striker 14, in which holes 15 are made for fastening with the casing 7. The casing 7 (see Fig. 5) consists of a housing 16 and Oval 17 in which openings 18 for fastening to the die 6.

Устройство для образования скважин работает следующим образом. Опускают на грунт и устанавливают вертикально мачту 3 при помощи базовой машины 1, подпорной стрелы 2 и механизма наведения 9. Штамп 6 и обсадную трубу 7, соединенные между собой креплением 11, захватно-сбрасывающим механизмом 5 по направляющим мачты при помощи лебедки главного подъема (не показана) перемещают на исходную высоту сбрасывания. После расцепления с захватно-сбрасывающим механизмом 5 комплект рабочего органа под действием сил гравитации падает и внедряется в грунтовую среду. Отсоединяют крепление 11 между штампом 6 и обсадной трубой 7 и осуществляют сбрасывание штампа 6. Штамп 6 под действием сил гравитации наносит удар бойком 14 по наковальне 17 обсадной трубы 7, осуществляя ее погружение, и одновременно по грунту, вытесняя его радиально в стороны от обсадной трубы. Погружение обсадной трубы 7 осуществляют до проектной отметки, после извлечения штампа 6 в дно скважины засыпают жесткий строительный материал и производят его дополнительное втрамбовывание штампом 6 в основание скважины для увеличения несущей способности опорного основания под сваю. Штамп снова извлекают из обсадной трубы, опускают арматурный каркас и заливают бетонной смесью с последующим ее уплотнением и одновременным постепенным извлечением обсадной трубы 7 из образованной скважины. Оборудование переводится в транспортное положение, базовая машина перемещается на новое место вытрамбовывания скважины, далее рабочий цикл продолжается в той же последовательности.Device for the formation of wells works as follows. The mast 3 is lowered onto the ground and the mast 3 is mounted vertically using the base machine 1, a boom 2 and a guidance mechanism 9. A stamp 6 and a casing 7 connected to each other by a fastener 11, a gripping and dropping mechanism 5 along the mast guides using a main hoist winch (not shown) are moved to the initial drop height. After uncoupling with the gripping-dumping mechanism 5, the set of the working body under the influence of gravity falls and is introduced into the soil environment. Disconnect the mount 11 between the stamp 6 and the casing 7 and reset the stamp 6. The stamp 6 under the influence of gravity strikes the striker 14 on the anvil 17 of the casing 7, immersing it, and simultaneously on the ground, displacing it radially to the sides of the casing . Immersion of the casing 7 is carried out to the design level, after removing the stamp 6, hard building material is poured into the bottom of the well and it is additionally rammed by stamp 6 into the well base to increase the bearing capacity of the support base under the pile. The stamp is again removed from the casing, the reinforcing cage is lowered and concrete is poured with its subsequent compaction and the casing 7 is gradually removed from the formed well. The equipment is transferred to the transport position, the base machine moves to a new place for tamping the well, then the working cycle continues in the same sequence.

Выполнение указанной последовательности в способе возведения свайного фундамента на уплотненном основании в уплотненных скважинах предлагаемым устройством позволяет исключить разрушение стенок неустойчивых, насыпных и водонасыщенных грунтов и изготовить более качественно скважину, увеличив несущую способность по грунту свайного фундамента.The implementation of this sequence in the method of constructing a pile foundation on a sealed foundation in sealed wells by the proposed device eliminates the destruction of the walls of unstable, bulk and water-saturated soils and makes a better quality well, increasing the bearing capacity on the soil of the pile foundation.

Claims

1. The method of forming wells in the ground for the construction of printed piles, including the simultaneous immersion of the hammer hammer and casing to the design mark, removing the stamp and casing, characterized in that they pre-immerse the set of the working body, including the casing with the tip, into the ground, with a stamp located coaxially with the casing, a die with a housing, a striker and a tip, while a stamp with a housing, a striker and a tip is used as a rammer protruding from the casing.

2. A device including a base machine with a boom, mast and head, an extractor, an attachment control system, a casing with a head, with a stamp with a housing, a striker and a tip located coaxially to the casing, characterized in that the stamp with a housing, a striker and the tip is used as a rammer protruding from the casing by an amount equal to:

where N _in - the height of the stamp tip, m;
R _vol.tr is the inner radius of the casing when immersed in a soil mass, m;
φ is the angle of internal friction of the soil;
ρ ₀ , ρ _max - respectively, the density of the soil before compaction and the maximum density of the soil environment, N / m ³ ,
and having a side surface, the generatrix of which forms a corner with a longitudinal axis, which is taken from the condition:

where α is the angle of the tip of the stamp, deg.