Способ изготовления щебенистой набивной сваи

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению свайных фундаментов, и к технологиям улучшения физико-механических характеристик и строительных свойств слабых, насыпных, водонасыщенных, заторфованных, заиленных, набухающих, пучинистых, просадочных и др. грунтов. Технический результат - повышение несущей способности грунтовых оснований. Способ изготовления щебенистой набивной сваи включает образование скважины без выемки грунта, заполнение скважины послойно жесткой сыпучей смесью с последующим уплотнением каждого слоя, при этом вначале веретенообразным раскатчиком образуют коническо-цилиндрическую скважину и раскатывают ее путем вытеснения грунта веретенообразным раскатчиком в околоскважинное пространство, формируя при этом уплотненную зону скважины, затем порционно насыщают скважину щебнем с уплотнением каждой порции раскаткой при полном продольном усилии веретенообразного раскатчика, до наступления момента условного равновесия, возникающего между реакцией отпора насыщенного щебнем грунта и продольным усилием веретенообразного раскатчика, при этом радиус уплотненной зоны около свайного пространства и требуемый расход щебня для заполнения раскатанной скважины определяют расчетным путем по формулам. 5 ил.

 

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению свайных фундаментов, и к технологиям улучшения физико-механических характеристик и строительных свойств слабых, насыпных, водонасыщенных, заторфованных, заиленных, набухающих, пучинистых, просадочных и др. грунтов.

Известен способ сооружения набивных свай и укрепления ими оснований [1], включающий образование скважины, заполнение скважины жестким сыпучим материалом (щебнем или песком), виброуплотнение и виброизвлечение виброштампа.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ строительства набивных свай [2], включающий образование лидерной скважины без выемки грунта и заполнение ее твердеющим материалом. В качестве твердеющего материала используют жесткую сыпучую смесь, которую порционно-послойно подают в скважину, и каждый слой уплотняют.

К недостаткам известных способов можно отнести большую трудоемкость и материалоемкость на единицу несущей способности. Изготовленные указанными способами сваи имеют низкую несущую способность, а вибрационное воздействие негативно сказывается на близко расположенные здания, сооружения и подземные коммуникации.

Задачей изобретения является улучшение физико-механических характеристик и строительных свойств грунтов: слабых, насыпных, водонасыщенных, заторфованных, заиленных, набухающих, пучинистых, просадочных и др. грунтов основания фундаментов строящихся и эксплуатируемых зданий, а также укрепления земляных сооружений.

Это достигается тем, что в способе изготовления щебенистой набивной сваи, включающем образование скважины без выемки грунта, заполнение скважины послойно щебнем с последующим уплотнением каждого слоя, согласно изобретению, образование коническо-цилиндрической скважины производят раскаткой, путем вытеснения грунта веретенообразным раскатчиком в околоскважинное пространство для формирования уплотненной зоны скважины, а затем порционно насыщают скважину щебнем с уплотнением каждой порции раскаткой, начиная с забоя скважины, при полном продольном усилии раскатчика до наступления момента условного равновесия, возникающего между реакцией отпора насыщенного щебнем грунта и продольным усилием раскатчика, при этом радиус уплотненной зоны щебнем около свайного пространства определяют по формуле:

где r - радиус поперечного сечения цилиндрической части раскатчика скважин, м;

ρd - начальная (до раскатки скважины) плотность грунта в сухом состоянии, т/м3;

ρds - требуемая плотность в сухом состоянии после раскатки скважины, т/м3.

А расход щебня для заполнения раскатанной скважины определяют по формуле:

V=k·V0, м3

где

- условный геометрический объем раскатанной скважины, м3;

d - диаметр раскатчика скважин по цилиндрической части, м;

lц - длина цилиндрической части раскатанной скважины;

lk - длина конической части раскатчика скважин, м;

lm=3d - длина насыщенного щебнем забоя ниже острия раскатанной скважин, м;

k=е0s - коэффициент, учитывающий способность структуры грунта околоскважинного пространства поглощать в себя щебень, д.е.;

e0 - коэффициент пористости слабого грунта до раскатки скважин, д.е.;

еs - коэффициент пористости грунта в уплотненной зоне околосвайного пространства, соответствующий значению ρds на расстоянии от оси раскатанной скважины rs=1,7d, д.е.

Изготовленные предложенным способом сваи обладают следующими преимуществами:

- обладают меньшей трудо-, энерго- и материалоемкостью на единицу несущей способности;

- повышают несущую способность грунтовых оснований в 2,5-4 раза;

- не создают вибрационное воздействие на близко расположенные здания, сооружения и подземные коммуникации при их изготовлении. Устранение просадочных свойств грунтов с помощью таких свай происходит за счет вытеснения грунта в околоскважинное пространство, формирования уплотненной зоны околоскважинного пространства и прорезки просадочного слоя щебенистым телом сваи. Наличие уплотненной зоны уменьшает пористость грунта.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана раскатка скважины раскатчиком до проектной глубины путем вытеснения грунта в околоскважинное пространство; на фиг.2 показано насыщение забоя раскатанной скважины щебнем; на фиг.3 показано порционное насыщение ствола скважины, на фиг.4 показана готовая свая; на фиг.5 изображен график зависимости ρds=f(rs).

Способ изготовление щебенистой набивной сваи осуществляют следующим образом.

Вначале специальным веретенообразным раскатчиком (1) образуют коническо-цилиндрическую скважину (2). В процессе раскатки скважины грунт не выдают на поверхность, а вкатывают веретенообразным раскатчиком в окружающий скважину массив и формируют, таким образом, уплотненную зону (3). Далее порционно насыщают раскатанную скважину щебнем, начиная с забоя (4) скважины (2). Каждую порцию щебня уплотняют веретенообразным раскатчиком (1) путем передачи на него полного продольного осевого усилия, передаваемого на раскатчик установкой. Насыщение скважины щебнем производят до наступления момента условного равновесия, возникающего между реакцией отпора насыщенного щебнем грунта и полным продольным усилием, передаваемым на веретенообразный раскатчик установкой, формируя при этом, зону наибольшего уплотнения грунта (5). После изготовления сваи производят зачистку сваи до проектной отметки. В зависимости от грунтовых условий фактический диаметр (D, м) сваи превышает диаметр (d, м) веретенообразного раскатчика (по цилиндрической части в 1.1-1,3 раза, а фактическая глубина изготовленной данным способом сваи превышает глубину раскатанной скважины на (2,4-2,6)d. Радиус (rs) уплотненной зоны околосвайного пространства, в пределах которого происходит изменение характеристик грунтов, определяют по формуле:

где r - радиус поперечного сечения цилиндрической части раскатчика скважин, м;

ρd - начальная (до раскатки скважины) плотность грунта в сухом состоянии, т/м3;

ρds - требуемая плотность в сухом состоянии после раскатки скважины, т/м3.

Для определения (rs, м), на котором располагается требуемая плотность грунта в сухом состоянии (ρds), строят график (фиг.5), исходя из фактических значений радиуса (r) поперечного сечения веретенообразного раскатчика (1) и начальной плотности грунта в сухом состоянии (ρd).

А расход щебня для заполнения раскатанной скважины определяют по формуле:

V=k·V0, м3

где

- условный геометрический объем раскатанной скважины, м3;

d - диаметр раскатчика скважин по цилиндрической части, м;

lц - длина цилиндрической части раскатанной скважины;

lк - длина конической части раскатчика скважин, м;

lm=3d - длина насыщенного щебнем забоя ниже острия раскатанной скважин, м;

к=е0s - коэффициент, учитывающий способность структуры грунта околоскважинного пространства поглощать в себя щебень, д.е.;

е0 - коэффициент пористости слабого грунта до раскатки скважин, д.е.;

es - коэффициент пористости грунта в уплотненной зоне околосвайного пространства, соответствующий значению ρds на расстоянии от оси раскатанной скважины rs=1,7d, д.е.

Результаты исследования и анализа выполненных щебенистых набивных свай, формирования зоны околосвайного пространства свай показали, что длина щебенистой набивной сваи в зависимости от грунтовых условий превышает глубину раскатанной скважины на величину 2,7-3,2d - диаметра цилиндрической части раскатанной скважины. Накопленный опыт изготовления щебенистых набивных свай показал их эффективность в части экономии расходных материалов.

Источники информации

1. Патент России №2139975, кл. Е02D 5/34, 1999 г.

2. Патент России №2086733, кл. Е02D 5/34, 1997 г.

Способ изготовления щебенистой набивной сваи, включающий образование скважины без выемки грунта, заполнение скважины послойно жесткой сыпучей смесью с последующим уплотнением каждого слоя, отличающийся тем, что вначале веретенообразным раскатчиком образуют коническо-цилиндрическую скважину и раскатывают ее путем вытеснения грунта веретенообразным раскатчиком в околоскважинное пространство, формируя при этом уплотненную зону скважины, затем порционно насыщают скважину щебнем с уплотнением каждой порции раскаткой при полном продольном усилии веретенообразного раскатчика, до наступления момента условного равновесия, возникающего между реакцией отпора насыщенного щебнем грунта и продольным усилием веретенообразного раскатчика, при этом радиус уплотненной зоны околосвайного пространства определяют по формуле

где r - радиус поперечного сечения цилиндрической части раскатчика скважин, м;

ρd - начальная (до раскатки скважины) плотность грунта в сухом состоянии, т/м3;

ρds - требуемая плотность в сухом состоянии после раскатки скважины, т/м3;

а расход щебня для заполнения раскатанной скважины определяют по формуле

V=k·Vo, м3,

где - условный геометрический объем раскатанной скважины, м3;

d - диаметр раскатчика скважин по цилиндрической части, м;

lц - длина цилиндрической части раскатанной скважины;

lk - длина конической части раскатчика скважин, м;

lm=3d - длина насыщенного щебнем забоя ниже острия раскатанной скважин, м;

k=e0/es - коэффициент, учитывающий способность структуры грунта около скважинного пространства поглощать в себя щебень, д.е.;

е0 - коэффициент пористости слабого грунта до раскатки скважин, д.е.;

es - коэффициент пористости грунта в уплотненной зоне около свайного пространства, соответствующий значению ρds на расстоянии от оси раскатанной скважины rs=1,7d, д.е.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению свайных фундаментов и к технологиям повышения несущей способности слабых грунтовых оснований фундаментов, обладающих специфическими просадочными, набухающими, плывунными и другими свойствами.

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения несущих комбинированных по материалу свай, имеющих жесткую заделку оголовка в монолитный ростверк (фундамент), преобразующих строительные свойства слабых, водонасыщенных, органогенных, рыхлых и других грунтов.

Изобретение относится к области строительства, преимущественно к технологии сооружения оснований и фундаментов. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении буронабивных свай постоянных и временных фундаментных конструкций и искусственных оснований.

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии возведения сваи в грунтах, где не обеспечивается устойчивость стенок буровых скважин, может быть использовано для свайных фундаментов новых строящихся зданий и сооружений, реконструируемых старых зданий, а также сооружений самого различного назначения.
Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения буронабивных и буроинъекционных свай при строительстве оснований и фундаментов. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения буронабивных свай при строительстве в непосредственной близости от стоящих зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения, в частности в слабых грунтах.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении бетонных несуще-ограждающих конструкций с наружной гидроизоляцией в грунте.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в тех случаях, когда поверхностные слои основания сложены макропористыми грунтами, подстилаемыми суглинками с пропластками иловатых глинистых и рыхлых песчаных грунтов.

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свайных оснований и фундаментов преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции.

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к способам повышения несущей способности рыхлых и слабых грунтов, в том числе обладающих специфическими, просадочными, засоленными и другими свойствами

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к возведению свайных фундаментов на грунтовых основаниях: насыпных и естественного сложения, обладающих специфическими (просадочными, набухающими, пучинистыми, плывунными, биогенными и другими) свойствами с применением шлаков черной металлургии

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к возведению свайных фундаментов на грунтовых основаниях: насыпных и естественного сложения, обладающих специфическими (просадочными, набухающими, пучинистыми, плывунными, биогенными и другими) свойствами, - с применением шлаков черной металлургии

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к возведению свайных фундаментов на грунтовых основаниях: насыпных и естественного сложения, обладающих специфическими (просадочными, набухающими, пучинистыми, биогенными и другими) свойствами, с применением шлаков черной металлургии

Изобретение относится к области геотехнического строительства, а именно к изготовлению узла сопряжения сваи усиления с фундаментом

Изобретение относится к области геотехнического строительства, а именно к изготовлению буронабивных и буроинъекционных свай в сложных грунтах, содержащих слабые или рыхлые, легко уплотняющиеся зоны
Изобретение относится к строительству малоэтажных зданий и сооружений, а именно к способам устройства набивных свай, преимущественно в слабых песчаных, макропористых природных и насыпных пылевато-глиняных грунтах с естественной влажностью

Изобретение относится к строительству, а именно укреплению почвы, усилению фундаментов, закреплению соединительных тяг к регулируемым анкерам

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов, конструкций укрепления откосов и дамб, берегоукреплений и гидротехнических сооружений, обладающих высокими прочностными и жесткостными характеристиками

Изобретение относится к фундаментостроению и может быть использовано для повышения несущей способности слабых водонасыщенных грунтов природного или искусственного сложения путем формирования массива из армопреобразующих бетонолитных набивных свай с уширениями в основании фундаментов армопреобразованных массивов с заданными значениями несущей способности и устройства фундамента. Способ устройства армопреобразующих бетонолитных набивных свай с уширениями в слабых водонасыщенных грунтах включает выполнение цилиндрической скважины путем вращательно-поступательного погружения раскатчика на заданную глубину с вытеснением грунта в около скважинное пространство с помощью раскатчика и формирование при этом уплотненной зоны около скважинного пространства, заполнение цилиндрической скважины бетонной смесью. Тело армопреобразующей бетонолитной набивной сваи с уширениями выполняют путем погружения цельнометаллического раскатчика, выполненного из конических и цилиндрических сегментов и снабженного продольным бетонолитным каналом и наконечником с бетонолитными отверстиями, на проектную глубину путем его вращения по часовой стрелке и прилагаемого на него вертикального усилия вниз. Затем на проектной глубине передают на цельнометаллический раскатчик обратное вращение (против часовой стрелки), наконечник раскатчика поворачивается на 90° и открывает бетонолитные отверстия, через которые бетонная смесь под давлением 7-10 атм попадает в грунт и формирует в подошве сваи бетонное ядро требуемого объема. Затем снижают давление подачи бетонной смеси в цельнометаллический раскатчик и одновременно в направлении снизу-вверх, путем обратного вращения (против часовой стрелки) раскатчика, осуществляют его медленный подъем с постоянной скоростью и одновременной подачей через отверстия в наконечнике в грунт бетонной смеси под давлением 4-7 атм и формируют верхнюю цилиндрическую часть тела сваи. В случае необходимости формирования дополнительных уширений на заданной глубине останавливают подъем цельнометаллического раскатчика, вновь подают бетонную смесь под давлением 7-10 атм, формируют уширение требуемого объема, затем снижают давление бетонной смеси до 4-7 атм и с одновременным медленным подъемом с постоянной скоростью цельнометаллического раскатчика формируют цилиндрическую часть армопреобразующей бетонолитной набивной сваи с уширениями. Длину сваи определяют по приведенной зависимости. Бетонную смесь используют классом не ниже В7,5 на крупном заполнителе фракции 2-5 мм или 5-10 мм, причем при применении фракции крупного заполнителя 5-10 мм содержание частиц размером 10 мм не должно превышать 30%. Технический результат состоит в повышении несущей способности слабых водонасыщенных грунтов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх