ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Подземное строительство

------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Научно-технический и производственный журнал

УДК 624.154

Н.С. СОКОЛОВ1'2, канд. техн. наук, директор (forstnpf@mail.ru, ns_sokolov@mail.ru)

1 ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова» (428015, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15) 2 ООО НПФ «ФОРСТ» (428000, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, ул. Калинина, 109а)

Электроимпульсная установка для изготовления буроинъекционных свай

Разработанная электроимпульсная установка (ЭИУ) обладает уникальностью и новизной в техническом решении для использования при устройстве буроинъекционных свай (свай ЭРТ). Установка ЭИУ позволяет изготовлять сваи ЭРТ повышенной несущей способности. Благодаря наличию высокоэнергетического емкостного накопителя с коммутатором, подсоединенным к разряднику излучателя накопленной энергии, ЭИУ представляет собой оригинальную электротехническую конструкцию. Он представляет собой уникальный высокопроизводительный агрегат для устройства свай повышенной несущей способности, а также цементации оснований. Устройство, не имея аналогов за рубежом, нашло в геотехническом строительстве широкое применение при возведении свай ЭРТ в свайных полях, ограждении котлованов, цементации оснований и т. д.

Ключевые слова: энергоемкость, шаговое напряжение, блок синхронизации, буроинъекционная свая, электрогидравлический удар, электроразрядная технология, свая ЭРТ, подпятник.

Для цитирования: Соколов Н.С. Электроимпульсная установка для изготовления буроинъекционных свай // Жилищное строительство. 2018. № 1-2. С. 62-65.

N.S. SOKOLOV1,2, Candidate of Sciences (Engineering), Director (forstnpf@mail.ru, ns_sokolov@mail.ru) 1 I.N. Ulianov Chuvash State University (15, Moskovsky Avenue, Cheboksary, 428015, Chuvash Republic, Russian Federation) 2 OOO NPF «FORST» (109a, Kalinina Street, Cheboksary,428000, Chuvash Republic, Russian Federation)

Electro-impulse Device for Installation of Bored-Injection Piles

The developed electric pulse device (EPU) has the uniqueness and novelty in the technical solution for the use when installing bored-injection piles (piles-ERT). The EPU device makes it possible to produce piles-ERT with increased bearing capacity. Due to the presence of a high-energy capacitive accumulator with a switch that is connected to the discharger of the radiator of accumulated energy, the EPU is an original electro-technical structure. It is a unique high-performance aggregate for the installation of piles of increased bearing capacity, as well as for cementation of bases. The device has no analogues abroad. It is found wide application in geotechnical construction when erecting piles-ERT in pile fields, fencing of pits, cementation of bases, etc.

Keywords: energy capacity, pace voltage, unit of synchronization, bored-injection pile, electro-hydraulic shock, electro-discharge technology, piles-ERT, thrust bearing.

For citation: Sokolov N.S. Electro-impulse device for installation of bored-injection piles. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 1-2, pp. 62-65. (In Russian).

Обеспечение надежной эксплуатации подземной части зданий и сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, является весьма актуальной задачей современного геотехнического строительства. В таких нестандартных условиях строительства наиболее приемлемыми заглубленными конструкциями являются буровые сваи, устраиваемые существующими в настоящее время геотехническими технологиями. Разработанная автором технология устройства буроинъекционных свай [1] широко внедрена в практику возведения подземных сооружений и искусственных оснований для объектов промышленного и гражданского назначения.

Рассматриваемое техническое решение, являясь уникальным для заглубленных сооружений, обеспечивает задачу создания условий безопасной и надежной эксплуатации буроинъекционных свай ЭРТ при использовании электроимпульсной установки.

Основным достижением разработанного устройства является повышение надежности работы устройства и элект-

62| -

робезопасности во время работ по устройству буроинъек-ционных свай в свайных полях, ограждений котлованов, грунтовых анкеров, а также при цементации оснований. При его работе производится уменьшение рабочего напряжения накопителя для включения в действие излучателя разрядно-импульсной установки.

Возможностью для достижения такого результата является наличие в устройстве разрядной электроимпульсной установки [2-7]. В ее составе имеется высокоэнергетический емкостный накопитель с коммутатором. Он подключен к разряднику. Дополнительный инициирующий электрод дислоцирован в разряднике и подсоединен через другой коммутатор к маломощному высоковольтному источнику. Оба аппарата соединены последовательно через блок синхронизации. Устройство выполнено с возможностью одновременного срабатывания коммутаторов. Емкостный накопитель электроимпульсной установки изготовлен в низковольтном исполнении и присоединен с помощью низковольтного кабеля к излучателю.

М-2'2018

ЖИЛИЩНОЕ

Научно-технический и производственный журнал

Л

Underground construction

Рис. 1. Электроимпульсная установка для изготовления набивной сваи: 1 — буровая скважина; 2 — мелкозернистый бетон 3 — излучатель; 4, 8 — зарядно-выпрямительное устройство 5, 9 — емкостный накопитель энергии; 6, 10 — коммутаторы 7, 12 — кабели; 11 — блок синхронизации; 13 — электрод; 14 — область формирования электрического разряда; 15 — готовая свая

Алгоритм функционирования электроимпульсной установки представляет собой технологическую последовательность, показанную на рис. 1.

Предварительно изготовленную буровую скважину 1 заполняют мелкозернистым бетоном 2 и смонтированным армокаркасом. Погружают излучатель 3 с питающим низковольтным кабелем 7. Он подсоединен к емкостному накопителю энергии 5 разрядно-импульсной установки (РИУ).

Накопитель электрической энергии 5 заряжается до низкого напряжения порядка до 1000 В энергоемкостью около 20-50 кДж. В то же время производится зарядка маломощного высоковольтного источника 9 до напряжения 5-15 кВ от зарядно-выпрямительного устройства 8.

Далее осуществляется подача серии синхронных импульсов накопителей 5 и 9 через кабели 7 и 12, коммутаторы 6 и 10 на разрядник 3 и дополнительный инициирующий электрод 13. Синхронность срабатывания коммутаторов 6 и 10 обеспечивается за счет блока синхронизации 11. Производится серия низковольтных разрядов основного емкостного накопителя энергии 5 посредством пробоя инициирующего разряда емкостного накопителя 9 через электрод 13 в области формирования электрического разряда 14 разрядника 3. При этом только одновременная по-

Рис. 2. Схема к определению несущей способности буроинъекцион-ной сваи ЭРТс учетом подпятников

дача серии импульсов от накопителей 5 и 9 в разрядник 3 приводит к пробою разрядного промежутка. Это способствует появлению электрогидравлических ударов, которые оказывают воздействие на мелкозернистый бетон 2 и грунта стенок буровой скважины 1, увеличивая ее диаметр, уплотняя твердеющий материал 2 и образуя часть сваи 15.

При подаче низкого напряжения, каким считают напряжение в диапазоне до 1000 В (Правила техники безопасности и технической эксплуатации электрооборудования. утв. Приказом Минэнерго России № 6 от 13.01.2003. Екатеринбург: Урализдат, 2003. 304 с.) [8, 9], на разрядник 3

6

№ ИГЭ ИГЭ Толщина слоев, м Yp кН/м3 с1, кПа Ф,, град Ее МПа I, ht, м Z,, м f, кПа f ht, кН/м

1 4,5 0,6 2 3 12 36

Суглинок 18 11 12 6 2,5 5,3 16 40

2 4,6 0,3 2 7,5 43 86

2,6 со а> 46 120

Пески мелкие средней плотности 2 12,1 48 96

3 6,9 18,6 - 29 26 - 2 14,1 50 100

1,9 16 51 97

1-2'2018

63

Подземное строительство

цн .1

Научно-технический и производственный журнал

_9,2

п

N\

шщшщшшшшшш

(-N

84,6

77,7

ZL

со

Zl

Z2

Z3

Z4

Z5

Z6

as

Z7

Рис. 3. Схема вертикальной привязки подпятников для определения несущей способности по грунту

электрического пробоя не произойдет, так как величины напряжения недостаточны для перекрытия промежутка даже при наличии квазипроводящей среды между электродами разрядника в виде «загрязнения» [1, 2].

Известно, что с точки зрения выделения энергии при электрогидравлическом эффекте расстояние между электродами должно быть порядка 10-20 мм по поверхности диэлектрика.

Высокое напряжение поджигающего импульса также безопасно, так как энергия его порядка 200-2000 Дж мала, а импульс кратковременный.

Устройство дает возможность при относительно небольших затратах получить положительные результаты, существенно улучшить условия техники безопасности и надежность работы, так как заявляемое устройство позволяет устойчиво работать на безопасных режимах и как результат устроенные буроинъекционные сваи повышенной несущей способности.

Разработанная электроимпульсная установка (ЭИУ) широко используется при устройстве буроинъекционных свай. Особенно она эффективна для случая геотехнического строительства в стесненных условиях [3-7].

С помощью ЭИУ возможно создание буроинъекционной сваи ЭРТ повышенной несущей способности Fd.

Ниже приведен алгоритм определения Fd (таблица, рис. 2).

Определение несущей способности свай с многоместными уширениями отличается от существующих (незави-

симо от типов свай). Например, в СП 24.13330-2011 при определении несущей способности Fd висячих свай принимается, что включение грунта в совместную работу со сваей под нижним концом и по боковой поверхности свай проявляется одновременно.

По предлагаемому методу несущая способность свай с несколькими подпятниками реализуется последовательно.

Сначала включается боковая поверхность свай над первым подпятником, далее реализуется несущая способность основания подпятника.

Затем боковая поверхность на следующем подпятнике, который сразу же включается в работу и т. д. вплоть до самого последнего подпятника.

Приведем алгоритм определения несущей способности сваи ЭРТ с многоместными уширениями.

1. По инженерно-геологическому разрезу определяются длина сваи, отметки для устройства подпятников и диаметры уширений (рис. 2).

2. Вычисляется несущая способность сваи ЭРТ по боковой поверхности:

F^lc^cffiK

(1)

где £ - расчетное сопротивление по боковой поверхности; hi - толщина /-го слоя; ус и Ус/ - коэффициенты условий работы СП 24.13330-2011.

3. На отметке каждого уширения определяется внешняя вертикальная сжимающая нагрузка:

= (2)

и внешний момент при эксцентриситете е, угол наклона равнодействующей б, коэффициенты Лу; Ля; N. в зависимости от ф1 и б.

4. Вертикальная составляющая силы предельного

сопротивления суммируется с силой сопротивления по боковой поверхности. Таким образом, несущая способность сваи на каждой отметке заложения подпятника определяется по формуле:

£

(3)

5. В качестве расчетной несущей способности сваи ЭРТ принимается минимальное значение /Л.

Выводы.

Впервые разработанная электроимпульсная установка широко внедрена в геотехническую практику при устройстве буроинъекционных свай в свайных полях, ограждений котлованов, грунтовых анкеров, а также при цементации грунтовых оснований. Ее использование позволяет существенно облегчить работы в геотехническом строительстве, а также расширяет возможности освоения территорий, считавшихся ранее непригодными для строительства.

Список литературы

References

Патент РФ № 2250958. Устройство для изготовления набивной сваи / Соколов Н.С., Таврин В.Ю., Абра-мушкин В.А. Заявл. 14.07.2003. Опубл. 27.04.2005. Бюл. № 12.

Patent RF 2250958. Ustroistvo dlya izgotovleniya nabivnoi svai [The device for production of a stuffed pile]. Sokolov N.S., Tavrin V.Yu., Abramushkin V.A. Declared 14.07.2003. Published 27.04. 2005. Bulletin No. 12. (In Russian).

64

1-22018

d

d

2

d-

Научно-технический и производственный журнал

Underground construction

2. Патент РФ № 2282936. Генератор импульсных токов / Соколов Н.С., Пичугин Ю.П. Заявл. 4.02.2005. Опубл. 27.08.2006. Бюл. № 24.

3. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Об одном методе расчета несущей способности буроинъекционных свай ЭРТ // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2015. № 2. С. 10-13.

4. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Об эффективности устройства буроинъекционных свай с многоместными ушире-ниями с использованием электроразрядной технологии // Геотехника. 2016. № 2. С. 28-34.

5. Соколов Н.С. Метод расчета несущей способности бу-роинъекционных свай-РИТ с учетом «подпятников» // Материалы 8-й Всероссийской (2-й Международной) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2014). 2014. Чебоксары. С. 407-411.

6. Соколов Н.С., Соколов С.Н., Соколов А.Н. Мелкозернистый бетон как конструкционный строительный материал буроинъекционных свай ЭРТ // Строительные материалы. 2017. № 5. С. 16-19.

7. Соколов Н.С., Викторова С.С., Смирнова Г.М., Федосеева И.П. Буроинъекционная свая ЭРТ как заглубленная железобетонная конструкция // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 47-50.

8. Разевич Д.В. Техника безопасности. М.: Энергия, 1976. 488 с.

9. Фрюнгель Ф. Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов, конденсаторов. М.; Л.: Энергия, 1965. 488 с.

2. Patent RF 2282936. Generator impul'snykh tokov [Generator of pulse currents]. Sokolov N.S., Pichugin Yu.P. Declared 4.02.2005. Published 27.08. 2006. Bulletin No. 24. (In Russian).

3. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. About one method of calculation of the bearing capability the buroinjektsi-onnykh svay-ERT. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2015. No. 1, pp. 10-13. (In Russian).

4. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. About effectiveness of the appliance of continuous flight augering piles with multiple caps using electric-discharge technology. Geotehnika. 2016. No. 2, pp. 28-34. (In Russian).

5. Sokolov N.S. Metod of calculation of the bearing capability the buroinjektsionnykh svay-RIT taking into account «thrust bearings». Materials of the 8th All-Russian (the 2nd International) the «New in Architecture, Designing of Construction Designs and Reconstruction» conference (NASKR-2014). 2014. Cheboksary, pp. 407-411. (In Russian).

6. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N. Fine Concrete as a Structural Building Material of Bored-Injection Piles EDT. Stroiteinye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 5, pp. 16-19. (In Russian).

7. Sokolov N.S., Viktorova S.S., Smirnova G.M., Fedoseeva I.P. Flight augering piles-EDT as a buried reinforced concrete structure. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 9, pp. 47-50. (In Russian).

8. Razevich D. V. Tekhnika bezopasnosti [Security regulation]. Moscow: Energiya. 1976. 488 p.

9. Fryungel F. Impul'snaya tekhnika. Generirovanie i primenenie razryadov, kondensatorov [Impulse technique. Generation and application of discharges, condensers]. Moscow -Leningrad: Energiya. 1965. 488 p.

ИНФОРМАЦИЯ

ФАС использует современное программное обеспечение для борьбы с картельным сговором

Число выявленных случаев картельного сговора в 2017 г. увеличилось на 8%. Для борьбы с ними Федеральная антимонопольная служба (ФАС) использует современное программное обеспечение. Полноценное внедрение каталога товаров, работ и услуг и запуск нового института референтных цен, формируемых с учетом уже осуществленных закупок и заключенных контрактов, сделает эту борьбу еще более эффективной.

ФАС отчиталась, что согласно данным в 2017 г. ведомством было выявлено 360 случаев картельного сговора, из них 310 - в ходе проведения торгов. Число рассмотренных жалоб на нарушения 44-ФЗ в 2017 г. увеличилось на 6% по сравнению с 2016 г. и превысило 89 тыс. Существенно меньше - всего 7,6 тыс. жалоб - поступило на нарушения 223-Ф3, этот показатель не изменился по сравнению с 2016 г. Для выявления случаев картельного сговора ведомство использует самые современные инструменты, среди новых выделяются так называемые ценовые алгоритмы - программное обеспечение, позволяющее автоматизировать процесс реализации сговоров на торгах.

Компании-участники картельного сговора соглашаются воздержаться от участия в торгах, отозвать свое предложение или подать предложение с заведомо неприемлемой ценой или условиями для того, чтобы победил определенный участник. Как правило, картельный сговор является результатом договоренности поставщика товаров или услуг с заказчиком. Наиболее «картельноемкими» являются сферы закупки лекарственных препаратов и медицинских изделий, строительство и поставка продуктов питания.

Сговор на торгах чаще всего происходит при обосновании начальной максимальной цены контракта и формировании технического задания на закупку заказчиком.

Свой отчет о выявлении картельных сговоров в ходе госзакупок в 2017 г. представил также Фонд борьбы с коррупцией (ФБК). Организацией было проанализировано более 3 тыс. аукционов на сумму более 52 млрд р. По данным ФБК, около 47 млрд р. от этой суммы получили участники картелей. По итогам работы в прошедшем году ими было отправлено 18 заявлений в ФАС, по 11 из которых уже возбуждены дела о картельном

сговоре. Наиболее антиконкурентной отраслью являются закупки в сфере здравоохранения - здесь было обнаружено 10 картелей, которым удалось заключить контракты на сумму около 35 млрд р. На втором месте - работы по благоустройству (5 картелей и 9 млрд р.), на третьем - ремонт дорог (1 картель на 2,6 млрд р.).

Ранее ФАС сообщала, что за первое полугодие 2017 г. было возбуждено 231 дело по ст. 11 закона "О защите конкуренции", из них 205 по фактам картельного сговора. Подавляющая часть картелей была уличена в сговорах на торгах - 161 случай. Наибольшее число картельных сговоров было выявлено в ходе закупок в сфере здравоохранения (17,8%), строительства (17,5%), продуктовом секторе (11%) и пассажирских перевозках (8,6%). По оценкам ФАС, картельный сговор приводит тому, что цена контракта увеличивается на 20-40%.

В ноябре 2017 г. ФАС выступила с предложением расширения своих полномочий для борьбы с антиконкурентными соглашениями. Ведомство хотело получить право изымать у компаний документы, получать у сотрудников разъяснения и получать материалы оперативно-розыскной деятельности. По словам представителей антимонопольной службы, из-за картелей экономика России теряет 1,5-2% ВВП в год.

Инициатива ФАС вызвала поток критики со стороны представителей бизнеса. В результате в январе 2018 г. стало известно, что служба согласилась в 2 раза повысить пороги по доходам компаний и ущербу для государства, понесенному в результате незаконных договоренностей, после которых наступает ответственность за картельный сговор. Судьба других высказанных замечаний, среди которых передача ФАС полномочий по конфискации имущества у участников сговора на торгах, а также привлечение к ответственности акционеров, а не только менеджмента компаний - участников сговора, которые наделяют антимонопольное ведомство функциями МВД, пока неизвестна.

По материалам ЭТП ГПБ

1-22018

65