Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях

Реферат: Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях шляхом пробивання, пробурення або продавлювання свердловини з використанням залізобетонних оболонок чи металевих елементів (труб), яка заповнюється бетоном, а при необхідності арматурними каркасами за допомогою монтажного комплексу, на який навішується або встановлюється бурова система, а виїмка ґрунту на поверхню забезпечується в об'ємі розбурювання свердловини прохідним шнеком або залишеному в свердловині відповідно розрахунку об'ємі. Опалубка для виготовлення бурових опор є складеною і містить нижню та верхню кільцеві плити з канавками (заглиблення) по колу. UA 113311 U (12) UA 113311 U UA 113311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі будівництва, зокрема як до окремих конструктивних елементів, так і в цілому до промислових, цивільних, суспільних, сільськогосподарських житлових будівель та споруд і забезпечує підвищення несучої здатності ґрунтів основ, або зменшення питомої ваги споруди на підошву фундаменту внаслідок облаштування буронабивних паль або бурових опор і призначений здійснювати роботи з відновлення або підвищення експлуатаційної придатності як існуючих, так і новозбудованих об'єктів на пористих, слабких, водонасичених, структурно нестійких (просідаючих) та інших ґрунтах обводнених територій. У період активного будівництва 50-60 р. минулого століття використовувалися відповідні технічні рішення, в тому числі конструкції опор на пристойних, із інженерно-геологічної точки зору ознак, ґрунтах. На цей час значна частина сприятливих для забудови територій вичерпана, в зв'язку з чим виникає необхідність збільшувати кількість поверхів, що відповідно збільшує сумарне навантаження та використовувати для забудови території із складними інженерно-геологічними умовами, в тому числі і обводнені території. Таким чином, виникла потреба удосконалювати способи виконання бурових опор. Зазвичай опори та набивні палі і фундаменти на їх основі виготовляють на місці будівництва в пробитих або виштампуваних свердловинах (ложах), витрамбуваних котлованах. Набивні палі за способом виготовлення діляться на такі види як: - буронабивні виготовлені в попередньо пробитих (пробурених) свердловинах під глинистим розчином або сухим способом, в необхідних випадках з обсадною трубою, які у міру укладання бетонної суміші виймаються із свердловини; - буронабивні - з уширеною п'ятою [див. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие. - Киев: Будівельник, 1977. - C. 3, типы свай]. Буронабивні палі є найдешевшими фундаментами. Вони відрізняються високим ступенем використання несучої здатності ґрунтів основ. До теперішнього часу розроблено десятки варіантів буронабивних паль, серед яких слід назвати буроін'єкційні, коли в свердловині залишається ґрунт, а по ін'єктору подається розчин, який перемішується з ґрунтом, тужавіє і стає конструктивним елементом. Відомим по сукупності ознак до способу, що заявляється, є "Спосіб виготовлення пальових фундаментів, виконаних з попереднім кріпленням стінок свердловини глинистим розчином", прийнятний для нестійких ґрунтів, у тому числі, глинистих м'якопластичної та текучопластичної консистенції, якщо їх стінки осипаються або опливають в незакріплених свердловинах [див. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие. - Киев: Будівельник, 1977. - C. 35, 5-й абзац снизу]. Недоліком таких пальових фундаментів є сукупність декількох послідовних операцій з певним переобладнанням, тобто: пробивання свердловини, подача глинистої суспензії, так званий бентоніт, а далі як звичайно для буронабивних паль. Відомим є аналог, в якому з використанням трубчатих оболонок так звані - трубобетонні, які представляють конструкцію, що складається із збірної залізобетонної оболонки, або металевої труби, наповненої бетоном. При цьому оболонка залишається в ґрунті. Зазвичай конструкція таких паль може бути використана в неоднорідних глинистих ґрунтах текучої консистенції з прошарками піску, супіску. Довжина таких паль може досягати 50 м [див. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие. - Киев: Будівельник, 1977. - с. 35, 3-4-й абзацы снизу]. Недоліком такої палі є збільшення можливості процесу корозії у випадку використання металевих трубчатих елементів та вдавлюванні їх в масив ґрунту у випадку використання трубобетонних елементів. Також аналогом є паля ущільнення DDS по технології німецької фірми "BAUER". Особливість виготовлення буронабивних паль ущільнення полягає в тому, що свердління порожнини забезпечується без повної виїмки ґрунту, а здійснюється шляхом розбурювання та ущільнення його в певних об'ємах. Робочий буровий пристрій занурюється під дією поступально крутильного руху прохідного шнека. Виїмка ґрунту на поверхню забезпечується в об'ємі розбурювання свердловини прохідним шнеком, який знаходиться в оболонці інвентарної обсадної труби та ущільнюється завдяки її обертанню в зворотному напрямку [див. Реконструкция. Санкт-Петербург, 2005 г. Международная научно-практическая конференция. 19-21 октября 2005 г. Сборник докладов. Часть 1-я. - С. 218-221]. 1 UA 113311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліками таких паль ущільнення (DDS) є збільшення можливості процесу корозії у випадку використання металевих трубчатих елементів та відсутність запобіжних заходів щодо можливості їх використання на обводнених територіях та виготовлення відповідних елементів конструкції з метою підвищення їх несучої здатності. Найближчим аналогом по сукупності ознак та цілей для яких запропонована корисна модель є "Спосіб виконання розширення основи ґрунтоцементної палі нижче рівне підземних вод" (ПУ 99997, від 25.06.2015, Бюл. № 12 про видачу патенту). Використовується ґрунторуйнуючий елемент, забезпечений розширювальним елементом конічної зрізаної форми, крізь отвори якого здійснюється подача суміші в обводнений ґрунтовий шар. Суміш розтікається в просторі обводненого ґрунту, створюючи розширення. Недоліком найближчого аналогу є необхідність більш ретельно готувати суміш у відповідності з отворами, які існують у розширювального елемента конічної зрізаної форми та додаткове її тиснення. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу виготовлення буронабивних паль великих розмірів з уширеною основою в оболонці із залізобетону значної несучої здатності і на цій основі стало б можливим їх використання як на відкритих водоймах, так і в умовах наявності значних прошарків мулистих, заторфованих або текучих, текучопластичних ґрунтів без додаткових огороджувальних систем. Монтаж таких систем опалубки забезпечувався б як поелеметно, так і в цілому в зборці. Також задачею корисної моделі є розробка такого "Способу виготовлення бурових опор на обводнених територіях", при якому за рахунок використання відомого способу виготовлення бурових опор шляхом пробивання, пробурення або продавлювання порожнини свердловини з використанням ґрунторуйнуючого бурового та ущільнюючих і розширювальних елементів стає можливим виготовлення бурових паль з уширеною основою і значною несучою здатністю, що забезпечує її використання як на відкритих водоймах, так і в умовах наявності значних прошарків мулистих, затофованих або текучих, текучопластичних ґрунтів без додаткових огороджувальних систем. Монтаж таких систем опалубки забезпечується як поелементно, так і в цілому в зборці. Згідно з корисною моделлю додана можливість створювати розширення основи бурових опор шляхом використання збірних елементів, а саме кільцевих плит, а їх розміри визначати на основі розрахунків. Сама бурова опора виготовляється в додатково створеній оболонці, стає можливим змінювати щільність матеріалів оболонки і ядра стовбура і на цій основі скорочувати вартість робіт з виготовлення бурових опор. Для виконання робіт у відповідних умовах використовують найбільш прийнятні системи механізмів. Попередньо готується відповідна основа ґрунтів, на яких забезпечується установка опалубки бурових опор як в зборі, так і окремих елементів, а саме: нижня кільцева плита, зовнішня та внутрішня оболонки, обмежувальний елемент, верхня кільцева плита. В простір між зовнішньою та внутрішньою оболонками подається відповідна суміш, а після досягнення міцності верхня кільцева плита, оболонки зовнішня та внутрішня витягуються, в подальшому створена таким способом оболонка бурової опори заповнюється відповідним матеріалом і забезпечується виготовлення стовбура бурової опори. Далі продовжуються роботи по виготовленню чергових бурових опор. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено на: Фіг. 1 - загальний вигляд системи опалубки; Фіг. 2 - нижня кільцева плита. Вигляд по а-а; Фіг. 3 - загальний вигляд обмежувальних елементів; Фіг. 4 - конструктивний фрагмент нижньої кільцевої плити; Фіг. 5 нижня кільцева плита. Вигляд по б-б; Фіг. 6 - радіальний вигляд нижньої кільцевої плити. Вигляд по в-в; Фіг. 7 - фрагмент обмежувального елемента. Запропонований "Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях" є складеним, до нього входять такі елементи та деталі: 1 -опалубка в зборі; 2 - зовнішня оболонка; 3 - внутрішня оболонка; 4 - нижня кільцева плита; 5 - отвори в нижній кільцевій плиті; 6 - заглиблення, кільцева канавка; 7 - ребро жорсткості нижньої кільцевої плити; 8 - шипи; 9 - зубці; 10 - виступи; 2 UA 113311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11 - впадини; 12 - верхня кільцева плита; 13 - крізний кільцевий отвір в верхній кільцевій плиті; 14 - порожнина між зовнішньою та внутрішньою оболонкою; 15 - стовбур; 16 - оболонка; 17 - обмежувальний елемент; 18 - нижній поперечний елемент; 19 - верхній поперечний елемент; 20 - отвори в обмежувальному елементі; 21 - водоупор; 22 - рівень поверхні водойми; 23 - плавучі засоби; 24 - несуча рама; 25 - платформа. Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях полягає в наступному. До початку робіт визначаються місця їх виконання, фізико-механічні та міцнісні характеристики ґрунтів в межах водоупору та ін. Встановлюються плавучі засоби з підйомними механізмами, проводиться планування основи ґрунтів, визначаються способи виготовлення опалубки бурових опор - 1, це може бути роздільна, поелементна, або цілісна конструкція опалубки в зборі, змонтована на суходолі, а далі транспортована до місця установки. Незалежно від того, який спосіб виготовлення опалубки бурових опор може бути прийнятний, загальний порядок монтажу окремих елементів опалубки є таким: Спочатку на підготовлену основу ґрунтів встановлюється нижня кільцева плита - 4 з отворами - 5 та кільцевими канавками - 6, а також ребрами жорсткості - 7 в нижній частині кільцевої плити - 4 з боку ґрунтів основи шипи - 8 у вигляді зубців - 9 з виступами - 10 та впадинами -11. Отвори - 5, ребра жорсткості - 7 та шипи - 8 забезпечують зниження опору нижньої кільцевої плити - 4 при зануренні, достатню міцність при поступовому навантаженні від бетонування стовбура - 15, оболонки - 16, надійну установку на підготовлену заздалегідь ґрунтову основу водоупору - 21. Для виконання робіт по виготовленню бурових опор на обводнених територіях використовують спеціальні плавучі засоби - 23 (нами не представлені), які мають несучу раму 24 з підйомними механізмами та платформу - 25 для складування окремих елементів, інші засоби механізації. Встановлюється верхня кільцева плита - 12, яка має крізний кільцевий отвір - 13 в межах майбутнього стовбура - 15 бурової опори - 1, що забезпечує подачу відповідної суміші в стовбур - 15 та заглиблення кільцевої канавки - 6 (дзеркально до нижньої кільцевої плити - 4), якими насаджується верхня кільцева плита - 12 на зовнішню - 2 та внутрішню - 3 оболонки. Встановлені та зібрані на монтажі нижня кільцева плита - 4, верхня кільцева плита - 12 та внутрішня - 3 і зовнішня - 2 оболонки, а далі між внутрішньою - 3 та зовнішньою - 2 оболонками встановлюється обмежувальний елемент - 17 у вигляді робочого порожнистого в перетині, який включає нижній поперековий елемент - 18, верхній поперековий елемент - 19 та отвори обмежувального елемента - 20, крізь які подається відповідна суміш в процесі виготовлення оболонки опори. Після перевірки якісного обпирання нижньої кільцевої плити 4 на водоупор - 21 з урахуванням відповідного рівня поверхні водойми - починають виготовлення оболонки шляхом подачі відповідної суміші у порожнину - 14 між зовнішньою - 2 та внутрішньою - 3 оболонками крізь отвори обмежувального елемента - 20, який поступово витягується. В цей же час в стовбур - 15 бурової опори подається суміш крізним кільцевим отвором - 13 у верхній кільцевій плиті - 12. Для виготовлення бурової опори запропонованим "Способом…" необхідно задіяти будівельника, механіка та допоміжного робітника. Після завершення виготовлення бурової опори в заданій точці опалубка виймається, розбирається, очищається від ґрунту і готується для подальшої роботи. Запропонований "Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях" може бути використаний в ґрунтах насичених водою, обводнених територіях і відкритих водоймах, а довжина палі може досягати 50 м, а діаметр бурової опори - 1,5-2 м. "Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях" перед відомими способами має такі переваги: 3 UA 113311 U 5 10 - стає можливим виготовлення бурової опори відкритим способом, що забезпечує контроль якості робіт та збільшує несучу здатність конструкції; - забезпечується комплексне виготовлення бурових опор, у тому числі зовнішньої оболонки і ядра стовбура; - стає можливим змінювати щільність матеріалів оболонки і ядра стовбура і на цій основі скорочувати вартість робіт з виготовлення бурових опор; - підвищується строк експлуатації та зменшується вплив корозійних процесів; - залежно від прийнятого проектного рішення та використання відповідних машин і механізмів стає можливим виготовлення бурових опор в несприятливих ґрунтових умовах та на відкритих водоймах; - бурова опора може бути використана як протифільтраційна завіса. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях шляхом пробивання, пробурення або продавлювання свердловини з використанням залізобетонних оболонок чи металевих елементів (труб), яка заповнюється бетоном, а при необхідності арматурними каркасами за допомогою монтажного комплексу, на який навішується або встановлюється бурова система, а виїмка ґрунту на поверхню забезпечується в об'ємі розбурювання свердловини прохідним шнеком або залишеному в свердловині відповідно розрахунку об'ємі, який відрізняється тим, що опалубка для виготовлення бурових опор є складеною і містить нижню та верхню кільцеві плити з канавками (заглиблення) по колу. 2. Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях за п. 1, який відрізняється тим, що нижня кільцева плита має систему отворів, ребра жорсткості, а шипи направлені в сторону ґрунтів основи. 3. Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях за п. 1, який відрізняється тим, що верхня кільцева плита має крізний кільцевий отвір. 4. Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішня і зовнішня оболонки фіксують своє положення в канавках (заглибленнях). 5. Спосіб виготовлення бурових опор на обводнених територіях за п. 4, який відрізняється тим, що між внутрішньою та зовнішньою оболонками встановлюється обмежувальний елемент, який включає порожнистий в перерізі просторовий елемент та два поперечних верхній і нижній з отворами. 4 UA 113311 U 5 UA 113311 U 6 UA 113311 U 7 UA 113311 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8