Свая забивная железобетонная для химического закрепления рыхлых песков и способ закрепления грунта, окружающего тело сваи



Свая забивная железобетонная для химического закрепления рыхлых песков и способ закрепления грунта, окружающего тело сваи
Свая забивная железобетонная для химического закрепления рыхлых песков и способ закрепления грунта, окружающего тело сваи
Свая забивная железобетонная для химического закрепления рыхлых песков и способ закрепления грунта, окружающего тело сваи

 


Владельцы патента RU 2492293:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям забивных свай и способу закрепления грунта, окружающего тело сваи, а также для применения данных свай при возведении фундаментов на рыхлых песках, лессовых и других макропористых грунтах. Свая забивная железобетонная для применения в рыхлых песках с расположенными по боковым граням «карманами». «Карманы» имеют призматическую форму и размеры 360×120 мм, глубину 90 мм (уклон 1:4). Технический результат состоит в повышении несущей способности забивных свай, снижении энергозатраты на их погружение, обеспечении водонепроницаемости грунта, окружающего тело сваи. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям забивных свай и способу закрепления грунта, окружающего тело сваи. Предполагается применение данных свай при возведении фундаментов на рыхлых песках, лессовых и других макропористых грунтах.

Известна конструкция забивной сваи для применения в обводненных песчаных грунтах. Свая забивная состоит из ствола со сквозным продольным отверстием, заостренного наконечника, устройства увеличения несущей способности сваи, расположенного между стволом и наконечником в виде присоединенной к ним вставки с продольным отверстием, имеющей эластичную оболочку со средствами закрепления ее верхнего и нижнего концов, охватывающую цилиндрическую поверхность вставки; полость между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью вставки, раздвижной в радиальном направлении защитный кожух со средствами его закрепления на стволе, охватывающий эластичную оболочку; в стволе имеется радиальное отверстие, соединяющее продольное отверстие с полостью, преобразуемой в опорный пояс после погружения сваи на заданную глубину, заполнения полости затвердевающим раствором через отверстия в стволе и затвердевания раствора. Ствол сваи может быть призматическим или цилиндрическим, а наконечник - коническим, пирамидальным или клиновым. Свая имеет высокую несущую способность при уменьшенной силе погружения в грунт.

Данная свая имеет сложную конструкцию, что ведет к существенному повышению стоимости на ее изготовление. Подача раствора осуществляется с помощью дополнительного оборудования, что также повышает стоимость и трудоемкость выполнения работ. [E02D 5/30 E02D 5/48, патент РФ - 2386749]

Известна также винтообразная свая для строительства на слабых грунтах. Конструкция сваи представляет собой полый ствол с винтовыми выступами по наружной поверхности, расположенными относительно вертикали под углом, причем выступы выполнены из стальной полосы, ствол снабжен штуцерами для подачи заполнителя в пространство между стволом и выступами для придания выступам эллипсоидальной формы; тангенс угла равен 0,15.

Недостатком данной конструкции, как и в предыдущих случаях, является сложность ее изготовления и необходимость применения дополнительного оборудования, что в свою очередь делает процесс возведения фундамента более трудоемким и дорогостоящим. [E02D 5/30, патент РФ. 2228211]

Наиболее близкой по техническому решению является свая, конструкция которой позволяет облегчить погружение в грунт и дает экономию бетона при ее изготовлении. Свая включает призматический заостренный снизу ствол, на боковых гранях которого выполнены расширяющиеся и углубляющиеся к низу ствола продольные пазы с поперечным сечением либо в виде кругового сегмента с хордой, расположенной на боковой грани, либо в виде равнобедренного треугольника.

Недостатками такой сваи является то, что данная конструкция сваи не дает увеличения несущей способности, а лишь снижает энергозатраты при погружении. Также данные сваи требуют усложнения конструкции, что повышает стоимость на ее изготовление. [E02D 5/30, патент РФ 2049856]

Цель изобретения - повысить несущую способность забивных свай, снизить энергозатраты на их погружение, при этом обеспечить водонепроницаемость грунта окружающего тело сваи.

Предложенная забивная свая позволяет повысить несущую способность за счет химического закрепления грунта, окружающего тело сваи. При этом не требуется дополнительное оборудование (например, компрессоры, насосы, иньекторы и т.д.).

Предложенная модель забивной сваи отличается от традиционной забивной железобетонной сваи (по ГОСТ 19804.4-78 Сваи забивные железобетонные квадратного сечения без поперечного армирования) наличием по боковой поверхности «карманов» призматической формы.

Данная модель сваи имеет длину 6 метров и сечение 30×30 сантиметров. Расположенные по боковой поверхности «карманы» имеют форму треугольной призмы с размерами 360×120 мм глубиной 90 мм (уклон 1:4). «Карманы» выполняются путем установки в опалубке закладных элементов, которые извлекаются после набора конструкцией проектной прочности. Размеры и конструкция сваи с «карманами» приведены на рисунке 1. Свая изготовляться из тяжелого бетона марки по прочности на сжатие не ниже 300 кгс/см2. Армирование сваи аналогично армированию свай СЦ6-30, СЦпр 6-30 и СЦк 6-30 (по ГОСТ 19804.4-78).

Закрепляющий состав выбран из составов, применяемых при однорастворной силикатизации песчаных грунтов [Руководство по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов. НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. М., Стройиздат, 1976, 240 с; СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений]:

- силикатно-фосфорный;

- кремнефтористоводородный;

- алюмосиликатный;

При однорастворной рецептуре силикатно-фосфорный состав не обеспечивает необходимую прочность и водонепроницаемость закрепленного грунта, что говорит о нецелесообразности его применения. В состав кремне-фтористоводородного раствора входит опасная в обращении и дефицитная кремнефтористоводородная кислота, что делает приготовление состава на строительной площадке очень сложным. Подходящей для предлагаемой модели, является алюмосиликатная рецептура.

Эта рецептура основана на применение в качестве отвердителя кристаллической соли алюмината натрия. Алюминат натрия - МаАЮз - соль сильного основания и слабой металюминевой кислоты (каустический модуль алюмината натрия, равный отношению Na2O/А2О3, должен быть не менее 1,5). В воде она гидролизируется на NaOH и HAlO3. Образование геля происходит в результате взаимодействия HAlO2 с силикатом натрия.

Алюмосиликатный гелеобразующий раствор представляет собой смесь двух растворов - силиката натрия (плотностью 1,15 г/см3) и алюмината натрия (плотность 1,05 г/см) в соотношении 5:1. Он имеет щелочную реакцию (pH=13,7), малую вязкость (2,3 спз) и легко регулируемое время гелеобразования. При закреплении им грунт приобретает практическую водонепроницаемость и небольшую прочность порядка 2-3 кг/см [Ржаницын Б.А. Силикатизация песчаных грунтов. М., Изд-во Министерства строительства предприятий машиностроения, 1949].

Для повышения несущей способности и обеспечения водонепроницаемости грунта, окружающего тело сваи, применяется химическое закрепление.

Предполагается следующая последовательность технологических операций:

- на поверхности грунта устанавливается металлический лоток;

- в лоток устанавливается свая;

- в лоток заливается закрепляющий состав;

- производится забивка сваи на проектную отметку;

- металлический лоток снимается и переносится на место забивки следующей сваи и т.д.;

В «карманы» (углубления) 1 при погружении будет попадать закрепляющий состав из лотка 3, установленного в основании сваи 2. В процессе забивки твердеющий состав будет проникать в песок 4 окружающий тело сваи, попутно уменьшая силу трения по боковой поверхности при забивке.

При исследовании сваи погруженной в твердеющем составе были сделаны следующие выводы:

- после забивки сваи и набора прочности закрепленного вокруг сваи песчаного грунта, система «свая - закрепленный грунт» деформируется и воспринимает нагрузку как единая конструкция;

- в процессе забивки сваи в твердеющем жидком составе в углублениях по боковой поверхности возникает избыточное давление, способствующее проникновению раствора в грунт;

- глубина проникновения твердеющего раствора в верхней части сваи больше чем в нижней, в результате чего, боковая поверхность системы «свая - закрепленный грунт» имеет наклон боковых граней -1.

Химическое закрепление в зависимости от способа введения в грунты химреагентов разделяют на следующие способы:

- инъекционный;

- виброиньекционный;

- буросмесительное закрепление грунтов;

- струйный («jet grouting»);

- термический.

В разрабатываемой модели сваи предполагается введение закрепляющего состава за счет динамического воздействия. Схема забивной сваи с карманами, погруженной в песчаный грунт в твердеющем составе, представлена на рисунке 2.

Для подтверждения теории были проведены лабораторные испытания на моделях свай. Сначала были погружены и испытаны модели без карманов и без закрепляющего состава. Несущая способность свай определялась по осадкам и составила 20-25 кг при осадке 6 мм. Затем были погружены и испытаны аналогичные модели с закрепляющим составом. Несущая способность составила 60 кг при осадке примерно 6 мм.

Затем аналогичные испытания были проведены на моделях свай с четырьмя различными видами карманов (рис. 3). Несущая способность моделей №5, 6 и 7 составила примерно 70 кг при осадке 3 мм, а несущая способность модели №8 составила 90 кг при осадке 6 мм.

По результатам лабораторных испытаний можно сделать следующие выводы:

1. Несущая способность моделей свай при использовании закрепляющего состава повышается в 2,5-3 раза.

2. Определяющим фактором при определении несущей способности является сцеплением боковой поверхности модели с закрепленным грунтом.

3. Несущая способность моделей с карманами выше несущей способности моделей без карманов на 15-30%.

4. При использовании закрепляющего состава осадки уменьшаются примерно 2 раза.

Таким образом, разработанная конструкция забивной сваи, при использование в песчаном грунте, позволяет существенно повысить несущую способность за счет использования закрепляющего состава. При этом не требуется усложнения конструкции, а также дополнительного оборудования и сложных технологических операций при выполнении работ по устройству фундамента. Несущая способность сваи может определяться как ее длиной, так и количеством закрепляющего раствора, в зависимости от грунтовых условий. Повышение несущей способности позволяет снизить затраты на возведение фундамента.

1. Свая забивная железобетонная для применения в рыхлых песках с расположенными по боковым граням «карманами», отличающаяся тем, что «карманы» имеют призматическую форму и размеры 360×120 мм, глубину 90 мм (уклон 1:4).

2. Способ закрепления грунта, окружающего тело сваи по п.1, отличающийся тем, что перед погружением сваю устанавливают в лоток с закрепляющим составом и затем забивают на проектную отметку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении фундаментов в малоэтажном строительстве на всех типах грунтов, а также для уплотнения прилегающего грунта.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства свайных фундаментов гражданских и промышленных зданий и сооружений в различных грунтовых условиях.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для образования скважин при возведении буронабивных свай. .

Изобретение относится к области строительства - к фундаментостроению, может использоваться при возведении стен в грунте, ограждении котлованов, противооползневых заграждений и т.п.

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, повышающим несущую способность буронабивных свай, и найдет применение при строительстве фундаментов под здания и сооружения.

Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано при возведении малоэтажных зданий и сооружений на водонасыщенных глинистых основаниях.

Изобретение относится к строительству и горному делу и касается грунтовых анкеров, используемых для крепления к грунту различных конструкций и сооружений, а также для поддержания бортов карьеров, котлованов, уступов.

Изобретение относится к строительству, в частности к технологии возведения свайного фундамента в вытрамбованных скважинах в неустойчивых, водонасыщенных или насыпных грунтах, и может быть использовано при подготовке оснований и устройстве фундаментов в промышленном, гражданском и жилищном строительстве.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано как противофильтрационный экран в ограждающих дамбах золоотвалов, шламонакопителей, хвостохранилищ, плотин и их оснований.

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии возведения свай для закрепления различных строительных конструкций в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям свай, и может быть использовано при возведении свайных фундаментов при строительстве зданий и сооружений, и прежде всего - мостовых опор, сооружаемых на слабых грунтах, в первую очередь, на грунтах речных или морских акваторий

Изобретение относится к шпунтовым соединениям и может быть использовано в гидротехнике для соединения свай при строительстве морских и речных причалов, а также в гражданском строительстве. Шпунтовое соединение содержит шпунтовый выступ с гребнем и шпунтовый захват с обоймой и устьем, выполненные из прокатных профилей. Устье шпунтового захвата повторяет форму гребня шпунтового выступа и охватывает его с возможностью частичного поворота. Шпунтовый захват выполнен сварным из двух прокатных профилей. Каждый профиль захвата имеет поперечное сечение в форме крюка и состоит из С-образного участка и сопряженного с одной его кромкой прямолинейного участка. При этом профили захвата обращены вогнутыми сторонами С-образных участков друг к другу с образованием обоймы для гребня шпунтового выступа. Профили захвата сварены между собой прямолинейными участками или через промежуточный соединительный элемент с образованием зазора между свободными кромками С-образных участков. Обеспечивается упрощение технологии изготовления захвата при обеспечении высокой прочности предлагаемого шпунтового соединения. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к шпунтовым соединениям и может быть использовано в гидротехнике для соединения свай при строительстве морских и речных причалов, а также в гражданском строительстве. Шпунтовое соединение содержит шпунтовый выступ с гребнем и шпунтовый захват с обоймой и устьем, выполненные из прокатных профилей. Устье шпунтового захвата повторяет форму гребня шпунтового выступа и охватывает его с возможностью частичного поворота. Шпунтовый захват выполнен сварным из двух прокатных профилей. Каждый профиль захвата имеет поперечное сечение в форме крюка и состоит из С-образного участка и сопряженного с одной его кромкой прямолинейного участка. При этом профили захвата обращены вогнутыми сторонами С-образных участков друг к другу с образованием обоймы для гребня шпунтового выступа. Профили захвата сварены между собой прямолинейными участками или через промежуточный соединительный элемент с образованием зазора между свободными кромками С-образных участков. Обеспечивается упрощение технологии изготовления захвата при обеспечении высокой прочности предлагаемого шпунтового соединения. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в конструкциях свай, предназначенных для устройства свайных фундаментов, и способах возведения таких свай. Свая имеет внутреннюю продольную полость, заполненную бетоном с арматурой. Тело сваи выполнено из последовательно установленных заостренного лидирующего, промежуточных с увеличением поперечных размеров и головного железобетонных элементов, имеющих внутренние продольные соосные цилиндрические каналы одинакового диаметра с образованием внутренней продольной полости сваи. Технический результат состоит в повышении удобства в возведении и несущей способности, снижении материалоемкости, уменьшении размеров и веса составных частей тела сваи. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к трамбовочным устройствам для формирования набивных свай в мягких или нестабильных грунтах. Трамбовочное устройство содержит стержень для приведения в движение трамбовочной головки, трамбовочную головку, прикрепленную на конце стержня для трамбовки насыпки наполнителя в полости, сформированной в поверхности грунта, и имеющую в целом плоскую, тупую нижнюю поверхность, экран, диаметр которого обеспечивает соприкосновение нижнего края экрана с верхней поверхностью трамбовочной головки вблизи края этой верхней поверхности и который проходит вверх от трамбовочной головки на предварительно определенную высоту, достаточную для предотвращения обвала и обрушения боковых стенок полости в мягком грунте, где используется трамбовочное устройство, внутрь указанной полости. Технический результат состоит в повышении производительности и снижении сроков строительства процесса формирования сваи, обеспечении предотвращения обвала грунта боковой стенки во время трамбовки. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 пр., 2 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям винтовых рабочих органов, используемых для крепления в грунте, глубинном уплотнении, а также в качестве тяговых элементов в устройствах для разработки непрочных грунтов. Винтовой рабочий орган включает в себя цилиндрическую штангу с наконечником и винтовую лопасть с диаметром, увеличивающимся снизу вверх, размещенную на штанге и наконечнике, а винтовая лопасть и наконечник выполнены с тороидальным профилем. Радиус тороидальной поверхности наконечника и диаметр штанги выбраны из соотношения R/D=5, а соотношение длины тороидального наконечника и диаметра штанги составляет h/D=1,85. Технический результат состоит в повышении несущей способности, снижении энергоемкости процесса внедрения винтового рабочего органа, повышении прочности грунта благодаря равномерному распределению и уплотнению грунта в стенки скважины и вдоль винтового рабочего органа. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям винтовых свай для различных типов грунтов. Перекрестнолопастная свая содержит ствол в виде стальной трубы и две лопасти, каждая из которых представляет из себя полукруг диаметром, большим диаметра ствола сваи. Нижний торец ствола срезан на одну половину его диаметра под углом α от линии, перпендикулярной оси ствола, и на другую половину его диаметра под углом 180°-α от линии, перпендикулярной оси ствола, а к образованным в результате среза наклонными поверхностям в торце ствола приварены лопасти. Каждая лопасть приварена к соответствующему торцу ствола с расположением крайней точки лопасти на линии диаметра полукруга с одной его стороны на продолжении образующей наружной поверхности ствола, при этом указанные крайние точки полукругов расположены по разные стороны ствола и на общей линии, проходящей через ствол перпендикулярно оси ствола. Технический результат состоит в повышении эксплуатационных качеств сваи, снижении нагрузок на лопасти при их врезании в грунт, повышении надежности и долговечности лопастей. 5 ил.

Изобретение относится к области строительства, конкретно к креплению подпорных стенок и шпунтов-консолей в грунтах преимущественно средней плотности. Грунтовый анкер включает трубчатый корпус с раскрывающимися лопастями, фиксатор, направляющую, анкерную тягу, прикрепленную к трубчатому корпусу. Содержит у забоя скважины опорную пластину с возможностью ее свободного перемещения по внутренней поверхности корпуса. Опорная пластина взаимосвязана с раскрывающимися лопастями посредством штока, одним концом шток жестко соединен с опорной пластиной, а другим концом - шарнирно взаимосвязан с раскрывающимися лопастями. Шток имеет фиксатор, концы которого заведены в пазы диаметрально расположенных направляющих втулках, прикрепленных к внутренней стенке корпуса, при этом фиксатор имеет возможность перемещения в пазах втулок. Технический результат состоит в повышении несущей способности и эффективности изготовления трубчатого грунтового анкера. 1 ил.

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