RU2804651C1 - Method for constructing bored pile in soil - Google Patents
Method for constructing bored pile in soil Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804651C1 RU2804651C1 RU2023101517A RU2023101517A RU2804651C1 RU 2804651 C1 RU2804651 C1 RU 2804651C1 RU 2023101517 A RU2023101517 A RU 2023101517A RU 2023101517 A RU2023101517 A RU 2023101517A RU 2804651 C1 RU2804651 C1 RU 2804651C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- ground
- screw auger
- diameter
- well
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства и может быть использовано при возведении свайных фундаментов. The invention relates to the field of industrial and civil construction and can be used in the construction of pile foundations.
Известен способ для сооружения свай по технологии FUNDEX. Данная технология создана в Голландии профессором Верстратенем. Сооружение сваи осуществляют путем вдавливания с вращением обсадной буровой трубы, закрытой снизу буровым чугунным наконечником, который для облегчения прохождения грунта имеет форму конуса (Рекомендации по проектированию подходов земляного полотна на слабом основании к искусственным сооружениям // отраслевой дорожный методический документ - М., 2016. - ОДМ 218.2.069-2016. - С. 39-40). Процесс работ по изготовлению сваи FUNDEX состоит из четырех этапов: забуривание в грунт буровой трубы, закрытой наконечником большего диаметра до проектной отметки; размещение арматурного каркаса внутри буровой трубы; заполнение буровой трубы бетонной смесью; извлечение буровой трубы с одновременным формированием ствола сваи.There is a known method for constructing piles using FUNDEX technology. This technology was created in Holland by Professor Verstraten. The construction of the pile is carried out by pressing and rotating a casing drill pipe, closed from below with a cast iron drill bit, which has the shape of a cone to facilitate the passage of soil (Recommendations for the design of subgrade approaches on a weak foundation to artificial structures // industry road methodological document - M., 2016. - ODM 218.2.069-2016. - pp. 39-40). The process of manufacturing a FUNDEX pile consists of four stages: driving a drill pipe into the ground, closed with a tip of a larger diameter to the design level; placement of the reinforcement cage inside the drill pipe; filling the drill pipe with concrete mixture; extraction of the drill pipe with simultaneous formation of the pile shaft.
Недостатком данного способа является сложность погружения буровой трубы до проектной отметки в плотных грунтах из-за высокого трения по боковой поверхности, а так же снижение несущей способности изготовленной сваи из-за образования на ее боковой поверхности слоя разуплотненного грунта.The disadvantage of this method is the difficulty of immersing the drill pipe to the design mark in dense soils due to high friction on the side surface, as well as a decrease in the bearing capacity of the manufactured pile due to the formation of a layer of decompacted soil on its side surface.
Известен способ возведения буронабивной винтовой сваи в грунте (патент РФ №2317373, опубл. 20.02.2008). Способ включает образование пилотной скважины в грунте путем бурения и выдачи разрушенного грунта на поверхность посредством полого шнекового бурового снаряда с породоразрушающим инструментом. Извлечение бурового снаряда из скважины. В стенках пилотной скважины выполняют с возможностью изменения шага спирали винтовую щель. Подачу бетонной смеси осуществляют через внутренний канал шнекового бурового снаряда для заполнения образовавшейся в пилотной скважине полости и винтовой щели по мере поднятия бурового снаряда. Размещение в скважине металлического каркаса осуществляют после полного выхода бурового снаряда из скважины и заполнения ее бетонной смесью.There is a known method for constructing a bored screw pile in the ground (RF patent No. 2317373, published 02/20/2008). The method involves forming a pilot hole in the ground by drilling and releasing the destroyed soil to the surface using a hollow auger drill with a rock-cutting tool. Removing the drill string from the well. A helical slot is made in the walls of the pilot hole with the possibility of changing the pitch of the spiral. The concrete mixture is supplied through the internal channel of the auger drilling tool to fill the cavity and screw slot formed in the pilot hole as the drilling tool is raised. The metal frame is placed in the well after the drill has completely exited the well and has been filled with concrete mixture.
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость его реализации, обусловленная необходимостью погружения каркаса в заполненную бетонной смесью скважину, причем на всю ее глубину для обеспечения несущей способности. Необходимо дополнительное оборудование (вибропогружатель) для погружения каркаса после заполнения скважины раствором.The disadvantage of this method is the high complexity of its implementation, due to the need to immerse the frame into a well filled with concrete mixture, and to its entire depth to ensure load-bearing capacity. Additional equipment (vibratory driver) is required to immerse the frame after filling the well with solution.
Известен способ устройства буронабивной сваи (патент РФ 2717554, опубл. 24.03.2020), который включает бурение скважины в грунте и размещение в ней трубы путем ее ввинчивания. Труба имеет со шнековую навивку на нижнем конце трубы. Навивка выполнена с большим диаметром по отношению к диаметру скважины для образования контакта кромки шнековой навивки со стенками скважины. В полость трубы размещают металлический каркас и подают в нее бетонную смесь под давлением и одновременно вывинчивают трубу, при этом уплотняют стенки скважины и формируют сваю бетонной смесью под шнековой навивкой по мере перемещения трубы.There is a known method for constructing a bored pile (RF patent 2717554, published March 24, 2020), which involves drilling a hole in the ground and placing a pipe in it by screwing it in. The pipe has a screw winding at the lower end of the pipe. The winding is made with a large diameter relative to the diameter of the well to form contact between the edge of the screw winding and the walls of the well. A metal frame is placed into the pipe cavity and a concrete mixture is fed into it under pressure and at the same time the pipe is unscrewed, while the walls of the well are compacted and a pile is formed with the concrete mixture under a screw winding as the pipe moves.
Недостатком данного способа является сложность и низкая производительность изготовления сваи, поскольку сначала необходимо пробурить скважину, после чего ввинтить трубу со шнековой навивкой, опустить арматурный каркас и, заливая бетонную смесь, вывинтить трубу. Для этого требуется разное оборудование - одно для завинчивания трубы, другое для бурения скважины или же необходима переоснастка оборудования для бурения скважины. Также навивка выполненная с большим диаметром по отношению к диаметру скважины при завинчивании трубы потребует высоких значений крутящего момента.The disadvantage of this method is the complexity and low productivity of manufacturing the pile, since it is first necessary to drill a well, then screw in a pipe with a screw winding, lower the reinforcement cage and, while pouring the concrete mixture, unscrew the pipe. This requires different equipment - one for screwing the pipe, another for drilling a well, or it is necessary to re-equip the equipment for drilling a well. Also, winding made with a large diameter in relation to the diameter of the well when screwing the pipe will require high torque values.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению выбран способ возведения буронабивной сваи в грунте (патент РФ 2208088, опубл. 10.07.2003), заключающийся в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части погружают в грунт до проектной отметки. На внешней поверхности трубы смонтирован винтовой шнек, выполненный из металлического проката постоянного сечения, которое составляет 0,02 - 0,1 диаметра трубы. Винтовой шнек расположен по всей поверхности трубы с заданным постоянным или переменным шагом и углом навивки. Погружение трубы осуществляют за счет одновременного вращения ее и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом. Затем в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют ее бетоном. До затвердения бетона трубу вывинчивают из грунта. При этом вывинчивание трубы из грунта осуществляют за счет ее обратного вращения под внешним осевым усилием, направленным к пяте, или за счет обратного ее вращения с осевым усилием, направленным в сторону, противоположную пяте сваи.The method chosen that is closest to the proposed invention is the construction of a bored pile in the ground (RF patent 2208088, published on July 10, 2003), which consists in immersing a hollow casing pipe with a tip in the lower part into the ground to the design mark. A screw auger is mounted on the outer surface of the pipe, made of rolled metal with a constant cross-section, which is 0.02 - 0.1 of the pipe diameter. The screw auger is located over the entire surface of the pipe with a given constant or variable pitch and winding angle. The pipe is immersed by simultaneous rotation and pressing into the ground under an external axial force or by rotation with immersion under its own weight. Then a metal frame is placed in the pipe cavity and filled with concrete. Before the concrete hardens, the pipe is unscrewed from the ground. In this case, the pipe is unscrewed from the ground due to its reverse rotation under an external axial force directed to the heel, or due to its reverse rotation with an axial force directed in the direction opposite to the pile heel.
Недостатком данного способа является снижение несущей способности возведенной буронабивной сваи из-за образования неуплотненных стенок скважины с водонасыщенным грунтом по боковой поверхности обсадной трубы. Водонасыщенный грунт размывает боковую поверхность бетонной сваи до ее затвердения после извлечения обсадной трубы, что снижает несущую способность сваи. Использование данной технологии в плотных грунтах при завинчивании и вывинчивании трубы требует высоких значений крутящего момента и осевого усилия. Для этого необходимо применение буровых установок большой мощности, что сужает область применения данного способа.The disadvantage of this method is the reduction in the bearing capacity of the erected bored pile due to the formation of uncompacted well walls with water-saturated soil along the side surface of the casing pipe. Water-saturated soil erodes the side surface of the concrete pile before it hardens after removing the casing, which reduces the load-bearing capacity of the pile. The use of this technology in dense soils when screwing and unscrewing a pipe requires high values of torque and axial force. This requires the use of high-power drilling rigs, which narrows the scope of application of this method.
Технической задачей данного изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых при возведении набивных свай, обеспечивающих повышение несущей способности буронабивной сваи в грунте за счет уплотнения стенок скважины и выбурки неуплотненного водонасыщенного грунта при формировании скважины, а также расширение области применения способа при строительстве фундаментов в любых грунтовых условиях при снижении энергозатрат.The technical objective of this invention is to expand the arsenal of technical means used in the construction of cast-in-place piles, ensuring an increase in the load-bearing capacity of a bored pile in the ground by compacting the walls of the well and drilling out uncompacted water-saturated soil during the formation of the well, as well as expanding the scope of application of the method in the construction of foundations in any soil conditions while reducing energy costs.
Поставленная задача достигается тем, что способе возведения набивной сваи в грунте обсадную полую трубу с наконечником в виде конуса в нижней части и винтовым шнеком, смонтированным по всей внешней поверхности трубы погружают в грунт до проектной отметки. Погружение трубы осуществляют при одновременном вращении и вдавливании в грунт под внешним осевым усилием. Винтовой шнек выполнен в виде лопастей плоской формы, ширина которых составляет 2-10% от диаметра трубы. При достижении проектной отметки в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют трубу бетонной смесью. До затвердения бетона обсадную трубу извлекают из грунта. Новым является то, что внешний диаметр плоских лопастей винтового шнека совпадает с диаметром основания конуса наконечника. При извлечении трубы осуществляют вынос разуплотненного водонасыщенного грунта с боковой поверхности скважины плоскими лопастями винтового шнека и одновременно производят дополнительный долив бетонной смеси в образованное пространство.The goal is achieved by the fact that in the method of erecting a cast-in-place pile in the ground, a hollow casing pipe with a cone-shaped tip at the bottom and a screw auger mounted along the entire outer surface of the pipe is immersed in the ground to the design mark. The pipe is immersed with simultaneous rotation and pressing into the ground under an external axial force. The screw auger is made in the form of flat-shaped blades, the width of which is 2-10% of the pipe diameter. When the design mark is reached, a metal frame is placed in the pipe cavity and the pipe is filled with concrete mixture. Before the concrete hardens, the casing pipe is removed from the ground. What is new is that the outer diameter of the flat blades of the screw auger coincides with the diameter of the base of the tip cone. When removing the pipe, the decompacted water-saturated soil is removed from the side surface of the well using the flat blades of a screw auger and at the same time an additional addition of concrete mixture is made into the formed space.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена обсадная полая труба с наконечником в виде конуса в нижней части и винтовым шнеком, смонтированным на внешней поверхности трубы.The invention is illustrated by the drawing, where in FIG. Figure 1 shows a hollow casing pipe with a cone-shaped tip at the bottom and a screw auger mounted on the outer surface of the pipe.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
Обсадную полую трубу 1 (фиг. 1) с наконечником в виде конуса 3 в нижней части и винтовым шнеком 2, смонтированным на внешней поверхности трубы погружают в грунт до проектной (заданной) отметки. Обсадная металлическая труба 1 представляет собой вытянутое по длине цилиндрическое тело полое внутри. Обсадная труба выполнена с постоянным поперечным сечением по длине. В нижней части обсадной трубы имеется металлический теряемый наконечник 3 в виде перевернутого конуса. Верхний конец трубы выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента трубе и создание внешней осевой нагрузки (устройство не показано). Формирование скважины осуществляют при следующих условиях: вращение обсадной трубы с наконечником и постоянное вдавливание ее в грунт под воздействием внешнего осевого усилия. Забуривание трубы производят до заданной отметки. Диаметр образованной скважины равен диаметру основания конуса наконечника 3 и внешней кромки лопасти винтового шнека 2. Смонтированный на внешней поверхности трубы винтовой шнек 2 выполнен в виде металлических лопастей плоской формы, ширина которых h (фиг. 1) составляет 2-10% от диаметра трубы d. Внешний диаметр винтового шнека 2 совпадает с диаметром основания конуса наконечника h+d=D. Винтовой шнек 2 выполнен с заданными постоянными шагом и углом навивки.A casing hollow pipe 1 (Fig. 1) with a cone-
Когда наконечник трубы достигает заданной отметки, в полости трубы размещают арматурный металлический каркас и заполняют полость трубы бетонной смесью. До затвердения бетона обсадную трубу извлекают из грунта путем приложения осевого усилия, направленного в противоположную сторону относительно забуривания и одновременно вращают трубу, при этом направление вращения не меняют.When the pipe tip reaches a given level, a reinforcing metal frame is placed in the pipe cavity and the pipe cavity is filled with concrete mixture. Before the concrete hardens, the casing pipe is removed from the ground by applying an axial force directed in the opposite direction relative to the drilling and at the same time the pipe is rotated, without changing the direction of rotation.
В процессе образования скважины и вдавливании в грунт обсадной трубы с наконечником происходит вытеснение грунта и уплотнение его в радиальном направлении. В результате изменяются физико-механические свойства грунта по боковой поверхности обсадной трубы и образуется скважина диаметром соответствующим диаметру основания конуса. После прохождения основания конуса наконечника через слои грунта происходит уменьшение диаметра скважины, а также частичное разуплотнение ранее уплотненного грунта на контакте «стенка скважины - обсадная труба». Образованный разуплотненный водонасыщенный грунт, который располагается вдоль внешней поверхности трубы, транспортируют из скважины плоскими лопастями винтового шнека при извлечении трубы. Наличие винтовых лопастей плоской формы позволяет осуществлять работу по созданию скважины на более тяжелых (плотных) грунтах.During the formation of a well and the pressing of a casing pipe with a tip into the soil, the soil is displaced and compacted in the radial direction. As a result, the physical and mechanical properties of the soil along the side surface of the casing change and a well is formed with a diameter corresponding to the diameter of the base of the cone. After the base of the tip cone passes through the soil layers, a decrease in the diameter of the well occurs, as well as partial decompaction of the previously compacted soil at the “well wall - casing pipe” contact. The formed decompacted water-saturated soil, which is located along the outer surface of the pipe, is transported from the well by flat blades of a screw auger when the pipe is removed. The presence of flat-shaped screw blades allows work to create a well on heavier (dense) soils.
Внешний диаметр лопастей совпадает с диаметром основания конуса наконечника, поэтому основная часть разуплотненного водонасыщенного грунта удаляется из скважины.The outer diameter of the blades coincides with the diameter of the base of the tip cone, therefore the main part of the decompacted water-saturated soil is removed from the well.
Ширина лопастей винтового шнека составляет 2-10% от диаметра обсадной трубы. Экспериментально установлено, что при ширине лопасти шнека больше 10% от диаметра трубы происходит большое выбуривание грунта из скважины, что снижает плотность грунта стенок и уменьшает несущую способность сваи. При ширине лопасти шнека меньше 2% диаметра трубы ухудшается экскавация разуплотненного водонасыщенного грунта на поверхность скважины и увеличивается трение грунта о стенку обсадной трубы, что увеличивает энергозатраты используемого оборудования.The width of the screw auger blades is 2-10% of the casing diameter. It has been experimentally established that when the width of the auger blade is more than 10% of the pipe diameter, a large amount of soil is drilled out of the well, which reduces the density of the soil walls and reduces the load-bearing capacity of the pile. When the width of the auger blade is less than 2% of the pipe diameter, the excavation of decompacted water-saturated soil onto the well surface worsens and the friction of the soil against the casing wall increases, which increases the energy consumption of the equipment used.
Одновременно с извлечением обсадной трубы производят дополнительный дозированный долив бетонной смеси для заполнения полости, образованной лопастями винтового шнека. За счет силы тяжести бетонной смеси создается избыточное давление в полости трубы, которое позволяет равномерно заполнять скважину бетонной смесью. За счет этого происходит уплотнение стенок скважины при формировании сваи. Извлечение грунта с боковой поверхности скважины и дополнительное заполнение бетонной смесью пространства, образованного винтовым шнеком приводит к увеличению геометрических размеров сваи (диаметр). Все это в совокупности увеличивает несущую способность буронабивной сваи.Simultaneously with the removal of the casing, additional dosed addition of concrete mixture is carried out to fill the cavity formed by the blades of the screw auger. Due to the gravity of the concrete mixture, excess pressure is created in the pipe cavity, which allows the well to be uniformly filled with concrete mixture. Due to this, the walls of the well are compacted during the formation of the pile. Removing soil from the side surface of the well and additionally filling the space formed by the screw auger with concrete mixture leads to an increase in the geometric dimensions of the pile (diameter). All this together increases the bearing capacity of the bored pile.
Бурение скважины обсадной трубой с плоскими лопастями и экскавация грунта на поверхность приводит к снижению трения по боковой поверхности обсадной трубы при ее завинчивании и вывинчивании, что снижает энергозатраты проводимых работ. Наличие винтовых лопастей позволяет осуществлять работу по созданию скважины на более тяжелых (плотных) грунтах. При этом погружение и извлечение обсадной трубы не требует высоких значений крутящего момента и осевого усилия, что позволяет использовать буровые установки малой мощности. Данный факт расширяет область применения данного способа из-за низкой энергоемкости процесса.Drilling a well with a casing pipe with flat blades and excavating soil to the surface leads to a reduction in friction on the side surface of the casing pipe when screwing it in and out, which reduces the energy consumption of the work being carried out. The presence of screw blades allows work to create a well on heavier (dense) soils. At the same time, immersion and removal of the casing pipe does not require high values of torque and axial force, which allows the use of low-power drilling rigs. This fact expands the scope of application of this method due to the low energy intensity of the process.
Таким образом, в результате использования данного способа с применением обсадной трубы, имеющей винтовой шнек с лопастями плоской формы и заданными размерами можно возводить сваи с диаметром равным диаметру винтового шнека, которые имеют более высокую несущую способность за счет уплотнения стенок скважины, выбурки разуплотненного водонасыщенного грунта и заполнения образованной полости бетонной смесью. Формирование скважины при строительстве фундаментов может быть осуществлено в любых грунтовых условиях. При этом выполнение работ требует использования оборудования меньшей мощности по сравнению с прототипом.Thus, as a result of using this method using a casing pipe having a screw auger with flat-shaped blades and given dimensions, it is possible to erect piles with a diameter equal to the diameter of the screw auger, which have a higher load-bearing capacity due to compaction of the walls of the well, drilling out of decompacted water-saturated soil and filling the formed cavity with concrete mixture. The formation of a well during the construction of foundations can be carried out in any soil conditions. At the same time, the work requires the use of equipment of lower power compared to the prototype.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2804651C1 true RU2804651C1 (en) | 2023-10-03 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3842608A (en) * | 1972-11-28 | 1974-10-22 | L Turzillo | Method and means for installing load bearing piles in situ |
| RU2117726C1 (en) * | 1997-09-24 | 1998-08-20 | Гаврилов Геннадий Николаевич | Method of producing cast-in-place piles |
| RU2208088C2 (en) * | 2001-08-28 | 2003-07-10 | Басиев Асхар Николаевич | Process of erection of pile in ground |
| RU2725363C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-07-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ" (ООО "НПФ "ФОРСТ") | Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3842608A (en) * | 1972-11-28 | 1974-10-22 | L Turzillo | Method and means for installing load bearing piles in situ |
| RU2117726C1 (en) * | 1997-09-24 | 1998-08-20 | Гаврилов Геннадий Николаевич | Method of producing cast-in-place piles |
| RU2208088C2 (en) * | 2001-08-28 | 2003-07-10 | Басиев Асхар Николаевич | Process of erection of pile in ground |
| RU2725363C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-07-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ" (ООО "НПФ "ФОРСТ") | Method for erection of bored pile with soil-cement broadenings in weak soils zone and device for its implementation (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3479829A (en) | Method and apparatus for forming end bearing piles | |
| RU2270294C1 (en) | Bored pile and method for pile erection in karst or soft ground | |
| CN104929109B (en) | Displaced type pressure is poured water the long-spiral drilling machine used in soil composite pile and its construction method and construction method | |
| CA2309589A1 (en) | Improved methods and apparatus for boring and piling | |
| US11255066B2 (en) | Method for producing a component free of toe pressure | |
| CN104763345A (en) | Construction device and method for building foundation | |
| RU2804651C1 (en) | Method for constructing bored pile in soil | |
| CN104988913B (en) | A kind of construction method of the carrier pile of long large-diameter pile | |
| CN209243732U (en) | A kind of efficient mini steel-pipe pile constructing structure | |
| CN108049401A (en) | A kind of screw thread rammed bulb pile and its construction method | |
| RU72986U1 (en) | PILE | |
| RU2692394C1 (en) | Method of erecting piles in permafrost soils | |
| CN208023566U (en) | A kind of screw thread rammed bulb pile | |
| US3074240A (en) | Method of forming drilled cast-in-place piles | |
| RU2717554C1 (en) | Bored pile device method | |
| RU2317373C1 (en) | Method for bored pile erection in ground | |
| RU2208088C2 (en) | Process of erection of pile in ground | |
| RU2091541C1 (en) | Method of construction of piles foundation close to existing building | |
| CN104929110B (en) | The long-spiral drilling machine used in variation rigidity composite pile and its construction method and construction method | |
| RU2385383C1 (en) | Working member for device of screw bored piles | |
| RU2166024C2 (en) | Pile and method for its driving into ground | |
| Borozenets et al. | The simplex piles bearing capacity | |
| RU2709873C2 (en) | Set pile, assembly method of composite pile and immersion method thereof by method of rotary drilling without axial load on upper end of pile | |
| RU2278212C1 (en) | Cast-in-place pile forming method | |
| RU2499100C1 (en) | Pile and method of its erection |