Свая повышенной несущей способности
Владельцы патента RU 2389850:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) (RU)
Изобретение относится к области строительства при устройстве свайных фундаментов в рыхлых грунтах большой мощности, преимущественно в области применения висячих свай. Свая содержит армирующий каркас из продольных стержней арматуры. На боковой поверхности сваи выполнены каналы для выхода нагнетаемого раствора через стальную трубу, причем верхний конец трубы выведен наружу над уровнем грунта. На месте одного или нескольких продольных стержней арматуры расположены соответственно одна или несколько стальных труб. Каждая труба имеет несколько расположенных в разных уровнях трубы отверстий для выхода через каналы нагнетаемого раствора. Нижние концы труб закрыты наглухо внутри сваи. Диаметры труб преимущественно равны диаметрам стержней арматуры. Технический результат - повышение несущей способности и прочности сваи, снижение трудоемкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области строительства при устройстве свайных фундаментов в рыхлых дисперсных грунтах большой мощности, преимущественно в области применения висячих свай.
Известна конструкция висячей сваи, представляющей собой полый железобетонный столб с раскрывающимся наконечником. Лопасти наконечника раздвигает шарнирно-рычажное устройство при достижении сваей требуемой глубины. Повышение несущей способности достигается за счет увеличения площади опоры сваи (Грутман М.С. Свайные фундаменты. Киев: Будивельник, 1969, с.52-59). Недостатками данной висячей сваи являются сложность конструкции и операций, предшествующих раскрытию наконечника, высокая стоимость, а также низкая надежность при погружении сваи в грунт.
Известна висячая свая, увеличение несущей способности которой достигается за счет уширения тела сваи на конце, выполненного в процессе изготовления (Грутман М.С. Свайные фундаменты. Киев: Будивельник, 1969, с.50-51). Недостатками данной сваи являются снижение сил трения грунта по боковой поверхности вследствие уширения нижней части, а также сложности, возникающие при ее погружении.
Наиболее близкой по технической сущности является свая-инъектор, содержащая арматурный каркас и установленную по ее продольной оси стальную трубу, открытую с обоих концов, служащую для подачи твердеющего раствора под сваю (Ганичев И.А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. М.: Стройиздат, 1981, с.190-193). Недостатками такой сваи являются сложность работ при выбивании наконечника, закрывающего трубу снизу, после погружения сваи в грунт, а также снижение прочности тела сваи за счет того, что в процессе выбивания наконечника от динамического воздействия возможно растрескивание бетонного тела сваи. Повышение несущей способности такой сваи достигается только за счет создания опоры из закрепленного грунта под нижним концом сваи, но нет гарантии от смещения зоны закрепления в сторону от оси сваи.
Предлагаемое решение направлено на повышение несущей способности висячих свай как за счет увеличения сил трения по боковой поверхности, так и за счет увеличения сил лобового сопротивления путем образования вокруг тела сваи в грунте упрочненного радиального уширения, адгезионно связанного с телом сваи посредством подачи в околосвайный массив грунта твердеющего раствора через тело сваи, а также на увеличение прочности тела сваи и снижение трудоемкости, связанных с отсутствием работ по выбиванию наконечника.
Это достигается тем, что в свае, содержащей армирующий каркас и стальную трубу, согласно предлагаемому решению стальная труба или несколько труб расположены соответственно на месте одного или нескольких продольных стержней арматуры; каждая труба имеет одно или несколько отверстий, расположенных в разных уровнях трубы, от которых отходят каналы, выполненные в свае для выхода в грунт нагнетаемого в трубу раствора; нижние концы труб закрыты наглухо внутри сваи, а верхние - открытые - выведены наружу над уровнем грунта, при этом диаметры труб преимущественно равны диаметрам стержней арматуры.
Каналы для выхода в грунт нагнетаемого в трубу раствора могут быть выведены наружу через углы сваи.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена, например, висячая свая; на фиг.2 - сечение сваи по А-А; на фиг.3 показано размещение висячей сваи 1 в грунте, где 2 - арматурные стержни, 3 - стальные трубы с отверстиями 4, подсоединение нагнетательного насоса 5 шлангами 6 к стальным трубам 3 и нагнетание твердеющего раствора 7 в массив грунта 8 через штуцеры 9, соединенные с концами стальных труб 3; 10 - закрепленный грунт; 11 - тонкие прорези, являющиеся каналами для выхода в грунт нагнетаемого раствора.
В рассматриваемой конструкции висячей сваи два продольных арматурных стержня 2 в противолежащих углах сваи заменены на трубы 3 аналогичного сечения, верхние концы труб выведены наружу над уровнем грунта и герметично связаны с устройством для подачи твердеющего раствора, например, с помощью гаек шлангов под штуцеры 9. Таким образом в отличие от прототипа из-за отсутствия центральной трубы отсутствует центральное отверстие.
Перед погружением в грунт на одном или нескольких заданных уровнях боковой поверхности сваи 1 выполняют тонкие прорези 11 (например 3-5 мм) с частичной разрезкой трубы (до 16 диаметра). Эти прорези являются каналами для выхода в грунт нагнетаемого в трубу раствора. Прорези могут быть выполнены на углах сваи. В этом случае получается наименьшая площадь разрезки тела сваи, что, практически, не снижает ее прочность.
Висячую сваю 1 погружают в грунт с помощью вибратора 12 соответствующей мощности. При этом нагнетательные шланги от насоса подключены к штуцерам 9. Твердеющий раствор 7 подают насосом 5, включая его при погружении сваи на 80-90% заданной глубины. Объем раствора рассчитывают по известным зависимостям. Твердеющий раствор, выходя под давлением в грунт при одновременном воздействии вибрации, заполняет поровое пространство грунта на контакте грунта со сваей и, распространяясь радиально от сваи, формирует закрепленный массив 10. Вибрация при нагнетании увеличивает радиус распространения раствора. Сваю опускают до заданной глубины, подавая расчетный объем твердеющего раствора, который создает необходимые (дополнительные) опорную поверхность и площадь трения тела сваи.
Закрепляющий твердеющий раствор может быть, например, на основе карбамидной смолы марки КФМТ с кислотным отвердителем (соляная или щавелевая кислота 3-4%) в количестве 5-10% от объема смолы. Такой раствор по данным исследований обеспечивает высокое адгезионное связывание с бетонной поверхностью сваи, а полученные плотные массивы, прилегающие к боковым поверхностям сваи, увеличивая опорную поверхность сваи, повышают ее несущую способность в 2-3 раза.
При этом по сравнению с аналогами и прототипом повышается прочность сваи, так как отсутствует вертикальная центральная полость в теле сваи.
Таким образом, предлагаемая конструкция обладает повышенными несущей способностью, прочностью и менее трудоемка при изготовлении.
1. Свая, содержащая армирующий каркас из продольных стержней арматуры, при этом на боковой поверхности сваи выполнены каналы для выхода нагнетаемого раствора через стальную трубу, причем верхний конец трубы выведен наружу над уровнем грунта, отличающаяся тем, что на месте одного или нескольких продольных стержней арматуры расположены соответственно одна или несколько стальных труб, при этом каждая труба имеет несколько расположенных в разных уровнях трубы отверстий для выхода через каналы нагнетаемого раствора, а нижние концы труб закрыты наглухо внутри сваи, при этом диаметры труб преимущественно равны диаметрам стержней арматуры.
2. Свая по п.1, отличающаяся тем, что каналы для выхода в грунт нагнетаемого в трубу раствора выведены через углы сваи.
