Способ повышения несущей способности буронабивной сваи



Способ повышения несущей способности буронабивной сваи
Способ повышения несущей способности буронабивной сваи
Способ повышения несущей способности буронабивной сваи
Способ повышения несущей способности буронабивной сваи

 


Владельцы патента RU 2509842:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU)

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов зданий и сооружений, возводимых в стесненных условиях. Способ повышения несущей способности буронабивных свай заключается в том, что каждую буронабивную сваю выполняют из двух элементов: нижнюю часть - из сыпучего рабочего тела (щебня, шлака и тому подобного материала), взаимодействующего с грунтовым основанием, причем подошва рабочего тела залегает глубже глубины промерзания грунта, верхнюю часть сваи сооружают монолитной, железобетонной с крестообразным оголовком. Возводят монолитный, железобетонный ростверк и частично возводят все сооружение. Монтируют на крестообразные оголовки свай пары домкратов-пульсаторов двойного возвратно-поступательного действия, упирают их плунжеры в ростверк сооружения. Пары домкратов-пульсаторов соединяют маслопроводами с пульсирующей насосной станцией. С пульта включают домкраты-пульсаторы и импульсами впрессовывают верхнюю монолитную часть сваи вглубь, впрессовывают подошвой монолитной сваи рабочее тело в рыхлое грунтовое основание, трансформируют форму поверхности контакта рабочего тела с грунтовым основанием в каплевидную, грушевидную форму, обжимают поверхностью контакта рабочего тела слабого грунтового основания под ним и вокруг него, предварительно напрягают, уплотняют и упрочняют этим слабые рыхлые зоны грунтового основания до проектного значения силы. По манометрам контролируют развиваемое парой домкратов-пульсаторов давление, в несколько раз увеличивают несущую способность каждой из свай. Выравнивают прочность и деформативность зоны контакта грунтового основания с рабочим телом. Выравнивают несущую способность свай по отношению друг к другу и предотвращают появление неравномерных осадок, и исключают крен сооружения. Технический результат состоит в повышении несущей способности буронабивных свай в период строительства, обеспечении исключения неравномерных осадок отдельных свай и всего сооружения. 1 пр., 4 ил.

 

Предполагаемое изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов зданий и сооружений, возводимых в стесненных условиях.

За аналог примем буронабивную сваю, которая выполняется путем заполнения полости скважины монолитным железобетоном [1]. Недостатком аналога является значительно меньшая несущая способность буронабивной сваи по сравнению с забиваемой, а также большие неравномерные осадки каждой из свай и всего сооружения.

Известны также фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием [2]. Основным недостатком такого фундамента является невозможность его устройства вблизи зданий старой застройки, вследствие опасного влияния значительных динамических колебаний на строительные конструкции существующего сооружения. Известны фундаменты с реактивными двигателями [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].

За прототип примем патент RU №2230157 [6].

Технический результат изобретения - повышение несущей способности буронабивных свай и исключение неравномерных просадок отдельных свай и всего сооружения.

Технический результат по способу повышения несущей способности буронабивных свай реализован тем, что каждую буронабивную сваю выполняют из двух элементов: нижнюю часть - из сыпучего рабочего тела (щебня, шлака и тому подобного материала) взаимодействующего с грунтовым основанием, а верхнюю часть сваи сооружают монолитной, железобетонной с крестообразным оголовком. Причем подошва рабочего тела залегает глубже глубины промерзания грунта.

Способ заключается в том, что возводят монолитный, железобетонный ростверк и частично возводят все сооружение.

Монтируют на крестообразные оголовки свай пары домкратов-пульсаторов двойного возвратно-поступательного действия, упирают их плунжеры в ростверк сооружения.

Пары домкратов-пульсаторов, соединяют маслопроводами с пульсирующей насосной станцией, с пульта включают домкраты-пульсаторы и импульсами впрессовывают верхнюю монолитную часть сваи вглубь.

Впрессовывают пятой монолитной сваи рабочее тело в рыхлое грунтовое основание, трансформируют форму поверхности контакта рабочего тела с грунтовым основанием в каплевидную, грушевидную форму.

Обжимают поверхностью контакта рабочего тела слабое грунтового основания под ним и вокруг него, предварительно напрягают, уплотняют и упрочняют, этим слабые рыхлые зоны грунтового основания, до проектного значения силы.

По манометрам контролируют развиваемое парой домкратов-пульсаторов давление, в несколько раз увеличивают несущую способность каждой из свай. Выравнивают прочность и деформативность зоны контакта грунтового основания с рабочим телом, выравнивают несущую способность свай по отношению друг к другу и предотвращают появление неравномерных осадок, и исключают крен сооружения.

На фиг.1 показана буронабивная свая до процесса вдавливания предварительного напряжения железобетонного ствола сваи, на фиг.2 - после вдавливания, предварительного напряжения ствола сваи; на фиг.3 - буронабивная свая с конкретными размерами до задавливания; на фиг.4 - буронабивная свая для конкретного примера после задавливания.

Технологическая последовательность сооружения буронабивной сваи заключается в следующем. Буровыми станками или специальными устройствами формируют скважину необходимого диаметра и глубины. В скважину механизированным способом засыпают щебень 1, высота слоя которого определяется расчетом, низ слоя щебня должен располагаться в несущем слое, ниже глубины промерзания грунта 2. Сверху на щебень опирают монолитный железобетонный ствол сваи 3, который должен обеспечить прочность и устойчивость сваи в слабом грунте 4. Железобетонный ствол сваи возводится до ростверка надземной части здания 5. Оголовок 6 верхней части ствола сваи выполняют крестообразным для установки пары домкратов-пульсаторов 7, обеспечивающих предварительное напряжение всей системы, вдавливанием верхней монолитной части сваи 3. Под воздействием усилий пары домкратов-пульсаторов 7, величины которых контролируется образцовыми манометрами, формируют уширение нижней части сваи из щебня 8, уплотняют прилегающий несущий слой грунта 9, этим регулируют несущую способность буронабивной сваи, регулируют предварительное ее напряжение величиной вдавливания железобетонного ствола сваи 3. Этим увеличивают диаметр сыпучего рабочего тела 8 под подошвой и регулируют передачу усилий от монолитных железобетонных свай 3 на сыпучее рабочее тело 8. Уплотняют слабое грунтовое основание 2 под интрузивом, аналогично способу, приведенному в патенте [6].

Пример конкретной реализации

1. Расчет буронабивной сваи без задавливания железобетонного ствола 2. На фиг.3 приведены основные параметры буронабивной сваи.

Расчет ведем для буронабивной сваи диаметром ⌀500 мм и длиной 5 м.

Несущую способность Fd буронабивной сваи определяем согласно [1]:

FdccR·R·A+uΣγcffi·hi).

Для нашего случая:

fi=0,039 МПа;

hi=100 см;

R=0,65 МПа;

при Sr=0,85<0,9; γc=0,8; γcR=1; γcf=0,6;

A = 50 2 π 4 = 1963 с м 2 ;

u=π·50=157 см.

Сопротивление грунта по боковой поверхности сваи в насыпном грунте не учитываем. Для глубины заложения нижнего конца сваи h=5 м и JL=0,3 имеем R=0,65 МПа.

Средняя глубина расположения слоя грунта для учета сопротивления по боковой поверхности d=4,5 м, fi=0,039 МПа.

Несущая способность сваи:

Fd=0,8(1·0,65·1963+157·0,6·0,039·100)=1314,7 гН.

2. Расчет буронабивной сваи с уширенным основанием. На фиг.4 приведены основные параметры буронабивной сваи с уширенным основанием.

После вдавливания буронабивной сваи на глубину 1 м в основании сваи формируется интрузив из щебня, имеющего увеличенный диаметр в плане по отношению к монолитной части сваи. При заполнении скважины щебнем на высоту 1,2 м объем щебня составляет:

V=A·h=0,19625·1,2=0,235 м3.

Радиус интрузива при данном объеме щебня равен:

r = V 3 4 π 3 = 0,235 3 4 π 3 = 0,38 м

Площадь уширения:

A=π·r2=π·382=4536 см2.

Согласно [1] сваи, погружаемые вдавливанием в предварительно пробуренные лидерные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины относятся к категории свай, устраиваемых без выемки грунта. Несущую способность Fd сваи, погружаемой без выемки грунта, определяем согласно [1]:

FdccR·R·A+uΣγcffi·hi).

γc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γc=1;

γcR=1,0 - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи;

R - расчетное сопротивление грунта под уширением. При d=6 м и JL=0,3 R=3,05 МПа;

A=4500 см2 - площадь уширения;

u=157 см - наружный периметр поперечного сечения сваи;

fi=0,039 МПа - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

hi=100 см - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

γcf=0,5 - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности.

Тогда:

Fd=1(1·3,05·4500+157·0,5·0,039·100)=14031 гН

n = F d F = 14031 1314,7 = 10,7 р а з а

То есть при вдавливании буронабивной сваи, со слоем щебня в нижней части на глубину не менее 1 м ее несущая способность повышается более, чем в 10 раз (сопоставление с прототипом).

По сравнению с выше приведенным аналогом технический результат достигнут тем, что буронабивная свая изготавливается двухслойной, нижний слой которой состоит из щебня, а верхний слой представляет собой железобетонный ствол, на который опирается надземная часть здания, при вдавливании ствола сваи формируется уширение из нижнего слоя щебня и уплотняется зона несущего слоя грунта, расположенная вблизи рассматриваемой сваи, в результатен изменения расчетых характеристик несущая способность буронабивной сваи повышается в несколько раз.

Литература

1. СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты».

2. СП 50-104-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.

3. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Кузина В.Н. Фундамент под металлическую колонну, способ его сооружения и рихтования. Патент России №2123091. М., Кл. E02D 27/00, 27/50. Бюл. №34, 10.12.1998.

4. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Туманов В.А., Лаштанкин А.С. Фундамент для внецентренно нагруженной колонны. Патент России №2225480. E02D 27/00, 27/50. Бюл. №7, 10.03.2004.

5. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Либаров А.В. Способ управления напряженным состоянием рамы двухпролетного здания фундаментами с реактивными двигателями. Патент России №2319811. E02D 35/00.

6. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Кострыкин П.А., Туманов В.А. Способ управления осадкой осевшего фундамента. Патент России №2230157. E02D 35/00, 37/00. Бюл. №6, 27.02.2004. Прототип.

7. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Карев М.А., Куничкин П.В. и др. Способ управления неравномерными осадками здания на ленточных фундаментах. Патент России №2319810 С2. Заявка 2005 116391. E02D 35/00 (2006.01). Бюл. №8, 23.03.2008.

8. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Куничкин П.В. Усилитель грузоподъемности гидродомкрата. Патент России №2325484. Заявка на изобретение №2006 128807/03 (013927) 2007-09-10. Решение о выдаче 17 сент. 2007. Бюл. №15, 27.05.2008.

9. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Чернецов А.С. Шпала для скоростного рельсового пути. Патент России №2324783. Е01В 3/16, Е01В 3/44. Заявка на изобретение №2006 112729/11 (013849). 2007.09.10. Бюл. №14, 20.05.2008.

Способ повышения несущей способности буронабивных свай, заключающийся в том, что каждую буронабивную сваю выполняют из двух элементов: нижнюю часть - из сыпучего рабочего тела (щебня, шлака и тому подобного материала), взаимодействующего с грунтовым основанием, причем подошва рабочего тела залегает глубже глубины промерзания грунта, верхнюю часть сваи сооружают монолитной, железобетонной с крестообразным оголовком, возводят монолитный, железобетонный ростверк и частично возводят все сооружение, монтируют на крестообразные оголовки свай пары домкратов-пульсаторов двойного возвратно-поступательного действия, упирают их плунжеры в ростверк сооружения, пары домкратов-пульсаторов соединяют маслопроводами с пульсирующей насосной станцией, с пульта включают домкраты-пульсаторы и импульсами впрессовывают верхнюю монолитную часть сваи вглубь, впрессовывают подошвой монолитной сваи рабочее тело в рыхлое грунтовое основание, трансформируют форму поверхности контакта рабочего тела с грунтовым основанием в каплевидную, грушевидную форму, обжимают поверхностью контакта рабочего тела слабого грунтового основания под ним и вокруг него, предварительно напрягают, уплотняют и упрочняют этим слабые рыхлые зоны грунтового основания до проектного значения силы, по манометрам контролируют развиваемое парой домкратов-пульсаторов давление, в несколько раз увеличивают несущую способность каждой из свай, выравнивают прочность и деформативность зоны контакта грунтового основания с рабочим телом, выравнивают несущую способность свай по отношению друг к другу и предотвращают появление неравномерных осадок, и исключают крен сооружения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к способам повышения несущей способности основания фундаментов, сложенных слабыми грунтами естественного (природного) или искусственного сложения, в т.ч.

Изобретение относится к конструкции фундамента для сооружения или здания. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения строительных конструкций. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свайно-плитных фундаментов на сжимаемом основании. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к многоэтажным зданиям со свайно-плитными фундаментами. .

Изобретение относится к строительству, а именно к усилению и укреплению свайных фундаментов опор ЛЭП, возведенных на слабом, просадочном, протаивающем вечномерзлом или обводняемом грунтовом основании.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве фундаментов высотных зданий в сейсмических районах. .

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений, воспринимающих статические, динамические горизонтальные и выдергивающие нагрузки. .

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению свайных фундаментов, и может быть использовано при возведении высоких зданий, передающих на основание большие вертикальные и боковые нагрузки.

Изобретение относится к строительству, в частности к модульным системам для сооружения фундаментов опор воздушной линии и/или опорной сваи. .

Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментам крупных стальных резервуаров. Свайно-плитный фундамент резервуара включает круглую фундаментную плиту, объединяющую вертикальные буровые железобетонные сваи и грунтовую подушку, переменной толщины. Сваи имеют переменный по всей своей длине диаметр, ступенчато уменьшающийся с глубиной, пропорционально величине дополнительных вертикальных деформаций с шагом 10%-40% D, где D - диаметр свай, и переменную длину, изменяющуюся в плане при следующих соотношениях длин свай L1=0,8÷0,9L2; L2=0,8÷0,9L3; L3=0,8÷0,9L4; где L1; L2; L3; L4 - длина свай, определяемая расчетным путем пропорционально глубине развития расчетных вертикальных деформаций. Расстояние между сваями в плане прямо пропорционально величине вертикальных нормальных напряжений. Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента, снижении материалоемкости. 2 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов корневого типа, сооружаемых для высотных железобетонных сооружений вертикальной и наклонной направленности. Корневой фундамент для прочного и устойчивого удержание высотных железобетонных наземных сооружений вертикальной и наклонной направленности, характеризующийся тем, что выполнен в виде разнонаправленно пробуренных шурфов в грунте, заполненных бетонным раствором и металлическими тросами, переходящими в стенки железобетонного наземного высотного сооружения до ее верхушки. Технический результат состоит в повышении надежности фундамента, а также устойчивости высотных железобетонных сооружений при экстремальных ветровых и других нагрузках. 2 ил.

Группа изобретений относится к строительству свайного винтолопастного фундамента. Свайный фундамент состоит из поля завинчивающихся винтолопастных свай, каждая из которых состоит из стального трубчатого наконечника с винтолопастной навивкой лопастей, поднимающихся под конус снизу вверх с максимальным диаметром Dmax на верхнем конце. Свайный наконечник стыкуется по высоте секциями полых труб, на верхнем конце колонны которых монтируется ростверк после заливки полости колонны труб цементным раствором или бетоном. Винтовая лопасть выполнена с полусферической опорной поверхностью, угол полуконтакта которой с грунтом составляет по величине угол внутреннего трения грунта в нарушенном состоянии φк=φн. Диаметр Dmax сваи подбирают исходя из несущей способности грунта, величина начальной (первой) критической нагрузки для которого принимается из расчета по приведенной математической зависимости, а сваю завинчивают в грунт на глубину h≤сстр/γстр, где γстр - удельный вес грунта. Технический результат заключается в повышении несущей способности сваи и устойчивости свайного фундамента. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства, конкретнее к фундаментам, и может быть использовано для устройства буронабивных свай, а также в качестве анкера, воспринимающего выдергивающие усилия. Объемно-профилированная свая включает цилиндрическую оболочку, выполненную с возможностью ее заполнения наполнителем. Цилиндрическая оболочка выполнена из упругого материала, в качестве наполнителя использован саморасширяющийся материал. По длине цилиндрической оболочки размещены и скреплены с ней, по меньшей мере, три жестких кольца, диаметр которых соответствует диаметру цилиндрической оболочки до ее заполнения наполнителем. Технический результат состоит в увеличении несущей способности по боковой поверхности сваи. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов многоэтажных каркасных зданий, в том числе в сейсмических районах. Способ возведения свайно-плитного фундамента включает устройство железобетонных свай в виде кустов свай под колонны. Между кустами устраивают ленты свай, затем при устройстве монолитного железобетонного ростверка объединяют все сваи в кустах и лентах свай в единую жесткую пространственную систему, образуя проемы между кустов свай. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи нагрузки на конструкции фундаментов, снижении материалоемкости и трудоемкости при устройстве фундаментов зданий. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству плито-свайных фундаментов высотных зданий. Способ сооружения свайно-плитного фундамента высотного здания включает устройство котлована и свайного поля с последующим бетонированием плиты фундамента. Свайное поле устраивают по всей площади котлована из буронабивных или забивных свай одной длины, после чего на каждую сваю центральной зоны котлована устанавливают домкраты и поочередно прикладывают нагрузку величиной, равной 0,8-1,0 расчетной нагрузки на сваю, с последующим снятием нагрузки после условной стабилизации осадки сваи для выравнивания коэффициента жесткости между сваями центральной и периферийной зон фундаментной плиты. Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента под высотное здание, снижении трудоемкости его сооружения и материалоемкости. 1 пр., 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к созданию плитно-свайных фундаментов для высотных зданий. Способ сооружения свайно-плитного фундамента высотного здания включает устройство котлована и свайного поля с последующим бетонированием плиты фундамента. Свайное поле устраивают по всей площади котлована из буронабивных свай одной длины, после чего в центральной зоне свайного поля увеличивают сопротивление свай по боковой поверхности путем инъецирования вдоль боковой поверхности сваи цементного , или полимерного, или полимерцементного раствора. Технический результат состоит в повышении сопротивления по боковой поверхности сваи и несущей способности фундамента под высотное здание, обеспечении перераспределения нагрузки между сваями, снижении трудоемкости его сооружения и материалоемкости. 1 пр., 2 ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно к созданию плитно-свайных фундаментов высотных зданий. Способ сооружения свайно-плитного фундамента включает устройство котлована и свайного поля с последующим бетонированием плиты фундамента. Свайное поле устраивают по всей площади котлована из буронабивных свай одной длины, при этом сваи центральной зоны свайного поля устраивают под защитой полимерного раствора, а сваи периферийной зоны выполняют под защитой удерживающего бентонитового раствора. Технический результат состоит в обеспечении перераспределения нагрузки между сваями, повышении сопротивления по боковой поверхности свай, снижении материалоемкости и трудоемкости. 1 пр.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении фундаментов мелкого заложения. Технический результат - расширение области применения и снижение материалоемкости фундамента за счет более эффективного распределения нагрузок. Плитно-ребристый фундамент мелкого заложения содержит заглубленные в грунт фундаментные ребра по силовым осям здания. В пролетной зоне имеется тонкая сплошная плита. Между плитой и грунтовым основанием предусмотрена демпфирующая прокладка. Она выполнена из плитного сильно сжимаемого материала. Толщина демпфирующей прокладки подобрана из условия передачи на грунт основания через фундаментные ребра давления, обеспечивающего осадку этих ребер на величину, равную толщине демпфирующей прокладки и соответствующую расчетному сопротивлению упомянутого грунта. С исчерпанием сжатия материала демпфирующей прокладки обеспечена возможность ее обжатия с формированием единого фундамента и зоны уплотнения под ним в прочных поверхностных слоях грунта с перераспределением усилия его отпора с пролетной зоны фундамента на его ребра. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению свайных фундаментов на болотистых и слабых грунтах при строительстве и реконструкции зданий жилого, производственного или общественного назначения, а также промышленных и линейных транспортных объектов. Способ возведения свайного фундамента включает расчистку площадки, подготовку основания, разбивку главных и промежуточных осей, разбивку свайного поля, устройство площадок для складирования железобетонных свай, завоз свай на стройплощадку и их раскладку, доставку сваебойной машины с копром, забивку свай до проектной отметки, или до отказа, отделение лишнего бетона головной части каждой сваи до проектной отметки ее верхнего торца, обрезку арматуры и монтаж вышележащих конструкций. При забивке используют сваи трубчатого сечения. Затем с помощью подъемного крана в отверстия свай вставляют железобетонные стойки до их опирания сверху боковыми выступами на стенки отверстий трубчатых свай. Под боковые выступы железобетонных стоек подводят переносные домкраты, устанавливаемые на верхние торцы свай, и с помощью этих переносных домкратов выводят каждую железобетонную стойку в вертикальное положение с обеспечением проектной отметки верхнего ее торца. Пустоты между железобетонными стойками и стенками отверстий заполняют бетоном. Технический результат состоит в повышении экономичности возведения свайного фундамента, обеспечении рационального использования средств механизации и ручного труда на этапе возведения вышележащей конструкции. 4 ил.
Наверх