Свая и способ ее погружения в грунт

 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов из погружаемых как в непросадочные, так и в просадочные грунты предварительно изготовленных свай, в том числе свай-заземлителей, а также с последующим после погружения свай упрочнением грунтов электрообработкой. Свая содержит заостренный на одном конце ствол, а на другом конце - оголовок, также свая содержит замкнутое вокруг ствола уширение с уступом. Новым в изобретении является то, что свая снабжена по крайней мере одним продолговатым выступом, выполненным на боковой поверхности уширения, причем один конец выступа заострен и обращен в сторону заостренного конца ствола. Со стороны оголовка непосредственно к уширению может примыкать замкнутое вокруг ствола сужение, также в случае введения ствола в слой непросадочного грунта, уступ уширения размещен от острого конца на расстоянии, превышающем или по крайней мере равном этой расчетной величине введения. Способ погружения сваи в грунт включает погружение ствола в грунт и заполнение текучим материалом зазора. Новым в способе является то, что до образования околоствольного зазора вокруг ствола создают приямок и помещают в него текучий материал, при этом по меньшей мере нижнюю часть приямка размещают в глинистом грунте с предотвращением всасывания воздуха в зазор в процессе погружения ствола в грунт. Заполнение околоствольного зазора может быть выполнено с помощью антифрикционного, или твердеющего, и/или электропроводящего текучего материала. Технический результат изобретения состоит в уменьшении средств при создании свайного фундамента. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов из погружаемых как в непросадочнные, так и в просадочные грунты предварительно изготовленных свай, в том числе свай-заземлителей, а также с последующим после погружения свай упрочнением грунтов электрообработкой.

Известна свая, на стволе которой выполнены клиновидные выступы, а в теле ствола выполнены продольные каналы с отверстиями, обеспечивающие выход нагнетаемого текучего материала из продольных каналов в канавки, образуемые в грунте клиновидными выступами при погружении сваи (Заявка Великобритании N 2165571, кл. E 02 D 5/22 опубл. 1986).

Недостатком известной сваи-устройства является низкая эффективность при ее использовании вследствие покрытия текучим материалом только части боковой поверхности сваи.

Недостатком известного способа погружения такой сваи в грунт является сложность работ вследствие подачи текучего материала под давлением.

Известна свая, содержащая ствол, один конец которого заострен, а на другом конце выполнен оголовок, причем свая снабжена замкнутыми вокруг ствола уширениями с уступами, обращенными в сторону оголовка, и трубами-раствороводами, закрепленными на боковой поверхности ствола с возможностью их вертикального перемещения в процессе погружения сваи в грунт (Заявка Японии N 1-21287, кл. E 02 D 5/50, опубл. 1989).

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известной сваи, является наличие на боковой поверхности ствола сваи труб-раствороводов, размещаемых в пределах околоствольного зазора, что обуславливает ширину околоствольного зазора не менее 2-3 см и как следствие - расходование большого количества текучего материала.

Там же известен способ погружения в грунт такой известной сваи, согласно которому в процессе погружения сваи по трубам-раствороводам в околоствольный зазор нагнетают текучий материал, при этом трубы поднимают по мере погружения сваи.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного способа погружения в грунт сваи, является то, что для его осуществления требуется оборудование для подачи в околоствольный зазор текучего материала под давлением, а также механизм для вертикального перемещения труб-раствороводов.

Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые свая и способ ее погружения в грунт, является экономия средств при создании свайного фундамента.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является упрощение работ и снижение расходования текучего материала при устройстве свайного фундамента.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной свае, содержащей ствол, один конец которого заострен, а на другом конце выполнен оголовок, причем свая снабжена замкнутым вокруг ствола уширением с уступом, обращенным в сторону оголовка, согласно изобретению она снабжена по меньшей мере одним продолговатым выступом, выполненным на боковой поверхности уширения, причем один конец выступа заострен и обращен в сторону заостренного конца ствола. Со стороны оголовка непосредственно к уширению примыкает замкнутое вокруг ствола сужение, а в случае введения ствола сваи в слой непросадочного грунта на расчетную величину через слой просадочного грунта уступ уширения размещен от острого конца ствола на расстоянии, превышающем или по крайней мере равном этой расчетной величине введения.

Именно одновременное включение в работу уширения и выступов на нем обеспечивает в грунте создание как околоствольного зазора, так и канавок-раствороводов, заменяющих собою трубы-раствороводы в известной свае, что упрощает работы как при создании сваи, так и при ее погружении в грунт. Одновременно сужение ствола обеспечивает растекание текучего материала вокруг ствола непосредственно у уширения и сразу после создания уширением околоствольного зазора, вследствие чего представляется возможным покрыть ствол текучим материалом в виде равномерного и тонкого слоя, что снижает расходование текучего материала при погружении сваи в грунт.

Указанный технический результат достигается также тем, что в известном способе погружения сваи в грунт, включающем погружение ствола сваи в грунт и заполнение текучим материалом зазора, образующегося вокруг ствола в процессе погружения в грунт сваи с уширением, согласно изобретению до образования в грунте околоствольного зазора вокруг ствола создают приямок и помещают в него текучий материал, при этом по меньшей мере нижнюю часть приямка размещают в глинистом грунте с предотвращением всасывания воздуха в околоствольный зазор в процессе погружения ствола в грунт. Заполнение околоствольного зазора осуществляют материалом антифрикционным или твердеющим и/или электропроводящим.

Именно размещение нижней части приямка в глинистом грунте предотвращает всасывание воздуха в околоствольный зазор, вследствие чего в процессе погружения ствола сваи в грунт обеспечивается непрерывное всасывание текучего материала из приямка в канавки-раствороводы с последующим непрерывным заполнением узкого околоствольного зазора текучим материалом без использования нагнетательного оборудования.

Известны технические решения (А.С. СССР N 1656928, кл. E 02 D 5/34 и патента РФ N 2016961, 2059750, 2060321 и 2054091, все кл. E 02 D 5/38), в которых при возведении набивных свай сваеобразующую полость создают путем погружения в грунт с помощью сердечника теряемого или извлекаемого наконечника, а подачу и сваеобразующую полость текучего материала осуществляют с использованием приемочного бункера, выполняемого вокруг сердечника. Однако во всех этих случаях поперечные размеры сваеобразующей полости обеспечивают ее беспрепятственное заполнение текучим материалом из приемочного бункера под действием только собственного веса материала, при этом ни в одном из этих технических решений не присутствует с очевидностью признак, направленный на предотвращение всасывания воздуха в сваеобразующую полость при ее создании. Поэтому эти технические решения не порочат ни новизну, ни изобретательский уровень заявляемого способа.

На фиг. 1 схематично изображена свая в процессе ее погружения в грунт, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Свая содержит ствол 1 квадратного сечения, лидирующий конец которого заострен, а на другом конце выполнен оголовок 3, замкнутое вокруг ствола уширение 4 с обращенным в сторону оголовка уступом 5 высотою a и по одному на каждой боковой стороне уширения выступу 6 высотою b, один конец которого заострен и обращен в сторону заостренного конца 2 ствола 1. Со стороны оголовка 3 непосредственно к уширению 4 примыкает замкнутое вокруг ствола 1 сужение 7 глубиною с. Уступ 5 уширения 4 размещен от острия конца 2 ствола 1 на расстоянии h₀, превышающем или по крайней мере равном расчетной величине h введения ствола 1 в слой 8 непросадочного грунта через слой 9 просадочного грунта.

Уширение 4 может быть выполнено в виде металлических пластин, закрепленных вместе с выступами 6 на боковой поверхности ствола 1. Оно также может быть сплошным по всей длине лидирующей части 2 ствола (вариант такого выполнения ствола на чертеже не показан), увеличивая тем самым поперечное сечение лидирующей части ствола на всей ее длине.

Сваю погружают в грунт посредством, например, вибромолота следующим образом.

На месте погружения сваи выполняют бункер 10 с двумя направляющими отверстиями 11 и 12. Отверстие 11 образовано в верхней части бункера его рамкой 13, а отверстие 12 - в нижней части его ножом 14, который погружают в глинистый грунт просадочного слоя 9. В бункер 10 в заданном количестве помещают текучий и нетвердеющий материал - смазку 15 (например, смазочное масло с графитовым наполнителем). После чего через отверстия 11 и 12 и смазку 15 лидирующий конец 2 ствола сваи через слой 9 просадочного грунта вводят в слой 8 непросадочного грунта на расчетную величину h, которая из условия конструкции сваи не превышает и, как крайний случай, равна величине h₀ - расстоянию от уступа 5 до острия конца 2 ствола сваи.

В процессе погружения сваи вокруг ее ствола 1 бункером 10 создается приямок 16 с размещенной в нем смазкой 15, а в результате воздействия на грунт уширения 4 и выступов 6 над уступом 5 в просадочном слое 9 вокруг ствола 1 непрерывно образуются околоствольный зазор 17 шириною a и вертикальные канавки 18 глубиною b, причем непосредственно над уступом 5 околоствольный зазор 17 сужением 7 уширяется на величину с. Одновременно с этим при погружении сваи в условиях отсутствия доступа воздуха в ее подземную часть из бункера 10 непрерывно всасывается смазка 15 по канавкам 18 к уступу 5, где она в пределах сужения 7 заполняет околоствольный зазор 17, чем обеспечивается в пределах расчетной толщины просадочного слоя 9 непрерывность заполнения смазкой 15 околоствольного зазора 17 от его устья в бункере 10 до уступа 5 на стволе 1.

Высота a уступа 5 и глубина c сужения 7 по величине обычно не превосходит одного сантиметра, а высота b выступов 5 - 2-3 см, что определяет малые величины поперечных сечений околоствольного зазора 17 и канавок 18, а следовательно, и малое расходование смазки 15.

Приямок 16 может быть выполнен с грунтовыми откосами или в виде буровой скважины.

Наличие на боковой поверхности ствола 1 слоя смазки 15 существенно снижает отрицательное (негативное) трение грунта слоя 9 при его просадке от собственного веса в случае его замачивания. Это повышает формируемую в пределах непросадочного слоя 8 несущую способность сваи.

При погружении сваи только в непросадочные грунты уширение 4 выполняется непосредственно у заостренного конца 2 ствола, а в качестве текучего материала используют укрепляющий, например, цементный раствор, после отвердения которого в зазоре 17 и в канавках 18 несущая способность сваи повышается.

При использовании для заполнения околоствольного зазора 17 и канавок 18 текучего электропроводного материала (например, металлографитосодержащего) свая приобретает свойства качественного заземления. При необходимости несущую способность группы таких свай-заземлителей, расположенных в глинистом грунте, существенно повышают путем упрочнения грунта между сваями качественной глубинной электрообработкой.

Как следует из вышеизложенного, достижение технического результата - упрощение работ и снижение расходования текучего материала обеспечивается только при строгом неразрывном и взаимосвязанном выполнении всех существенных признаков заявляемых свай и способа их погружения в грунт.

Формула изобретения

1. Свая, содержащая ствол, один конец которого заострен, а на другом конце выполнен оголовок, причем свая снабжена замкнутым вокруг ствола уширением с уступом, обращенным в сторону оголовка, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним продолговатым выступом, выполненным на боковой поверхности уширения, причем один конец выступа заострен и обращен в сторону заостренного конца ствола.

2. Свая по п.1, отличающаяся тем, что со стороны оголовка непосредственно к уширению примыкает замкнутое вокруг ствола сужение.

3. Свая по п.1, отличающаяся тем, что в случае введения ствола сваи в слой непросадочного грунта на расчетную величину через слой просадочного грунта уступ уширения размещают от острого конца ствола на расстоянии, превышающем или по крайней мере равном этой расчетной величине введения.

4. Способ погружения сваи в грунт, включающий погружение ствола сваи в грунт и заполнение текучим материалом зазора, образующегося вокруг ствола в процессе погружения в грунт сваи с уширением, отличающийся тем, что до образования в грунте околоствольного зазора вокруг ствола создают приямок и помещают в него текучий материал, при этом по меньшей мере нижнюю часть приямка размещают в глинистом грунте с предотвращением всасывания воздуха в околоствольный зазор в процессе погружения ствола в грунт.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что заполнение околоствольного зазора осуществляют текучим материалом, антифрикционным, или твердеющим, и/или электропроводящим.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2