Свая

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 Е 02 D 27/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3877084)29-33 (22) 01.04.85 (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (71) Всесоюзный проектно-технологический институт транспортного строительства (72) Ю. А. Мароко (53) 624. 156. 4 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1038421, кл. Е 02 D 27)32, 1982. (54) (57) СВАЯ, погружаемая в просадочные грунты второго типа, включающая ствол с выступами на боковой поверхности, расположенными ярусами, и наружную цилиндрическую оболочку, размещенную вокруг ствола с возможностью свободного перемещения вдоль него, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергоемкости погружения, выступы ствола в каждом ярусе обраSU 1260449 А 1 зуют сплошную обойму, а оболочка выполнена составной из расположенных одна над другой секций, каждая из которых состоит из двух полуцилиндрических элементов с закладными деталями на верхнем и нижнем торцах, обращенными к оси ствола и выступающими за пределы внутренней поверхности полуцилиндрических элементов, наружный диаметр каждой сплошной обоймы превышает расстояние в свету между выступающими концами противолежащих закладных деталей каждой секции, а расстояние между смежными обоймами не меньше суммарной величины максимальной просадки грунта от собственного веса, толщины обоймы и двух толщин выступающих концов закладных деталей, причем длина каждого полуцилиндрического элемента и полная длина оболочки кратны этой величине.

1260449

Изобретение относится к строительству и предназначено для использования при воздействии фундаментов зданий и сооружений из забивных свай на территориях, сложенных просадочными грунтами второго типа по просадочности.

Цель изобретения — снижение энергоемкости погружения свай.

На фиг. 1 дан в изометрическом изображении общий вид сваи со стволом круглого сечения, цилиндрическая оболочка показана для нагляднОсти в разобранном виде; на фиг. 2 погруженная в грунт свая в положении до проявления просадок в слое просадочного грунта, вертикальный разрез; на 15 фиг. 3 — то же, по завершении просадочных деформаций грунта; на фиг. 4 — верхняя часть сваи, вертикальный разрез; положение А — после погружения в грунт до проявления просадок, положение Б то же, после просадки грунта и осадки обо20 лочки на величину максимальной просадки грунта от собственного веса S,„„; на фиг. 5 — сечение  — В на фиг. 4.

Свая включает ствол 1 и наружную цилиндрическую оболочку, состоящую из со- 25 осно расположенных секций, каждая из которых собрана из двух полуцилиндрических эл е м енто в 2.

На окруженном оболочкой участке ствола 1 выполнены выступы в виде сплошных обойм 3, расположенных ярусами, а образующие оболочку полуцилиндрические элементы 2 снабжены по торцам закладными деталями 4.

Длина ствола назначена на основании расчета сваи по предельным состояниям двух групп, исходя из необходимости по35 гружения нижнего конца ствола в слой непросадочных грунтов 5 на глубину, обеспечивающую требуемую несущую способность сваи на грунт (без учета дополнительной пригрузки силами нагружающего трения), 40 и ограничения осадки сваи допустимыми пределами. Расстояние а между смежными обоймами принято не менее суммарной величины, складывающейся из размера максимальной просадки грунта от собственного веса

Я„р „„, толщины в обоймы 3 и двух тол45 щин 2d, выступающих концов закладных деталей 4, т. е. а) Я„ „, + Ь+ 2d.

Длина (полуцилйндрических элементов

2 выбрана из соображений удобства их изготовления, транспортировки и сборки; при этом размер 1 должен быть кратным величине а, т. е. f,=ï.à, где п — целое число.

Полная длина оболочки 1 назначена из условия H> L= ml, где Н вЂ” разность двух отметок: проектной отметки низа оголовника или ростверка на свае и отметки кровли слоя непросадочных грунтов, à m — целое число. Соответственно размер L также кратен а, так как L= ml = m.n a.

Наружный диаметр обоймы 3 превышает расстояние в свету между выступающими концами закладных деталей 4, а между обоймой 3 и внутренней поверхностью оболочки остается минимальный монтажный зазор К, равный 2 — 3 мм.

Все части сваи — ствол и полуцилиндрические элементы, образующие оболочку — представляют собой сборные изделия полной заводской готовности.

Сборку секций оболочки вокруг ствола и соединение их между собой целесообразно производить на заводе-изготовителе путем сварки закладных деталей полуцилиндрических элементов возможно выполнять сборку сваи и на площадке строительства.

Погружение собранной сваи осуществляют за один технологический цикл с помощью стандартного сваебойного оборудования (не показано) .

Сваю погружают в предварительно пробуренную в слое просадочного грунта б лидерную скважину 7, диаметр которой равен (с допуском в меньшую сторону) наружному диаметру оболочки. Глубину лидерной скважины принимают не менее L+S ð.„ð . При соблюдении этих условий обеспечивается беспрепятственное погружение оболочки в грунт и облегчается ее перемещение вдоль ствола при просадках грунта.

Проходку лидерной скважины ведут vcтановкой вращательного бурения (не показана). Крепления стенок скважины не требуется, так как просадочные грунты в естественном состоянии (до замачивания), имеют низкую влажность, высокую прочность и связность, хорошо держат вертикальные стенки.

Хотя сопротивление погружению оболочки, идущей по лидерной скважине, незначительно, оно не равно нулю. Поэтому оболочка в процессе погружения под действием сопротивления грунта по боковой поверхности принимает крайнее верхнее

IIo отношению к стволу положение. При этом закладные детали 4 входят в зацепление с обоймами 3 ствола, и ствол, забиваемый ударами молота, увлекает за собой оболочку. Обоймы обеспечивают соосность погружения ствола и оболочки.

Возможное обрушение частиц грунта со стенок лидерной скважины в процессе погружения сваи не имеет значения для данной конструкции, так как несущая способность сваи определяется участком ее ствола, погруженным ниже забоя скважины.

Забивку ведут до тех пор, пока острие ствола не достигнет проектной отметки, т.е. ствол погрузится в непросадочный грунт на расчетную глубину, а оболочка окажется целиком в слое просадочного грунта. По окончании забивки между обоймами ствола и закладными деталями образуется за1260449 зор С, величина которого равна величине упругого отказа сваи.

С этого момента заканчивается рабочая функция закладных деталей; 4, которые являются единственным недолговечным звеном конструкции. Их дальнейшее состояние не влияет на работу сваи в течение всего срока ее службы. Этим достигается равная долговечность всех элементов конструкции, от которых зависит ее надежная работа в период эксплуатации.

Сущность работы конструкции заключается в следующем.

Полезная нагрузка от здания или сооружения передается на несущий непросадочный грунт 5 через ствол 1. При этом верхняя часть ствола, находящаяся в пределах просадочной толщи грунта 6 и окруженная оболочкой, служит только для транспортировки указанной нагрузки к нижней части, погруженной в непросадочный грунт.

При проявлении просадок, вызывающих оседание массива околосвайного грунта и возникновение на контакте грунта с боковой поверхностью оболочки сил нагружающего (негативного) трения, эти силы действуют только на оболочку, которая осе- 25 дает, свободно смещаясь вниз вдоль ствола сваи. Тем самым исключается воздействие сил нагружающего трения на ствол сваи и устраняется вредное влияние про30 садок на несущую способность сваи по грунМаксимальная осадка оболочки под действием сил нагружающего трения не может превысить величину S, .„, поскольку в нижних слоях просадочной толщи, где абсолютные величины вертикальных деформаций грунта малы, грунт оказывает сопротивление погружению оболочки. По этой причине соблюдение при назначении размеров конструктивных элементов сваи условия а) 5„р „+ b+2d гарантирует свободный ход оболочки вдоль .ствола при наиболее 4о неблагоприятных случаях деформаций про-. садочного грунта, возможных на данной территории, например, при длительном интенсивном замачивании всей просадочной толщи сверху горячей водой (при аварии теплограссы) или при подъеме уровня грунтовых вод (в результате заполнения близлежащего водохранилища).

В то же время сохраняется максимальная несущая способность сваи по материалу ствола, так как обоймы, опираясь на оболочку, а через нее — на окружающий грунтовый массив, препятствуют потере продольной устойчивости ствола на участке, окруженном оболочкой.

Проникновение грунта снизу или сверху в зазор между стволом и оболочкой исключено как в процессе погружения сваи, так и в эксплуатационный период, благодаря форме обойм, полностью перекрывающих зазор. Попадание грунта сбоку также невозможно даже после коррозионного разрушения сварных швов, соединяющих закладные детали 4, поскольку раскрытию стыков между полуцилиндрическими элементами препятствует в горизонтальной плоскости обжатие оболочки окружающим грунтом, в вертикальной — сжимающие усилия в теле оболочки, создаваемые встречным действием сил нагружающего трения в верхней зоне просадочной толщи и сил сопротивления грунта погружению оболочки в ее нижней зоне.

При больших толщах просадочных грунтов ствол сваи может быть выполнен составным — либо одинакового диаметра по всей длине, либо с нижней частью большего диаметра (не показано). Стыкование верхней и нижней частей ствола может осуществляться любым из известных способов, например с применением сварного, болтового, цангового, стаканного и клеевого стыка (не показано).

Возможно также выполнение ствола не круглого, а квадратного сечения с сохранением формы обойм и оболочки. Наиболее целесообразная технология изготовления элементов сваи — центрифугирование (это относится и к стволу квадратного сечения).

Может быть использован также вариант конструктивного выполнения сваи, при котором нижнюю часть ствола изготавливают из монолитного бетона непосредственно в грунте путем свободного сбрасывания бетонной смеси в лидерную скважину, пробуренную в таком случае до проектной отметки низа ствола сваи в слое непросадочного грунта, а верхнюю часть ствола в сборе с оболочкой погружают в скважину до заглубления пяты ствола в монолитный бетон нижней части (не показано).

1260449

@U2.

8-6

Составитель Г. Луценко

Редактор А. Гулько Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 5! 97/25 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4