Способ возведения сваи в макропористых грунтах
Владельцы патента RU 2753295:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении свайных фундаментов на макропористых грунтах. Способ возведения сваи в макропористых грунтах включает погружение в грунт оболочки с наконечником, укрепление околосвайного грунта путем введения в него укрепляющего раствора и формирование ствола сваи. Сваю формируют из оболочки и составного ствола в ней, а околосвайный грунт укрепляют при формировании составного ствола. В грунт погружают до проектной отметки полую железобетонную сваю с заостренным наконечником и с отверстиями в наконечнике и в стенках по длине полой железобетонной сваи, являющейся оболочкой возводимой сваи, и осуществляют поэтапное укрепление околосвайного грунта и формирование составного ствола сваи. Околосвайный грунт укрепляют под пятой и вокруг оболочки возводимой сваи по ее длине, при этом в полость железобетонной сваи вводят часть укрепляющего раствора, который вытесняют в грунт через отверстия в наконечнике и в стенках гидроударом поршня или с помощью введенного в полость цилиндрического ствола, после извлечения которого в полость железобетонной сваи опускают свободным падением нижний фибробетонный блок, заполняют часть пространства над ним укрепляющим раствором и осуществляют процессы вытеснения укрепляющего раствора в грунт и опускания следующего фибробетонного блока, указанные циклы повторяют до полного формирования ствола из фибробетонных блоков, охватываемых полой железобетонной сваей, располагаемой в закрепленном грунте. Технический результат состоит в увеличении несущей способности свай и свайных фундаментов, снижении трудоемкости процесса ее возведения, расширении арсенала технических средств, используемых при возведении свай в макропористых грунтах. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении свайных фундаментов на макропористых грунтах.
Известен способ возведения свайного фундамента, включающий установку свай и укрепление околосвайного грунта путем армирования его раствором твердеющего материала, при этом перед установкой сваи бурят скважину диаметром не более 1/3 диаметра сваи, заполняют скважину закрепляющим раствором, в частности жидким стеклом, погружают сваю в заполненную закрепляющим раствором скважину с образованием под пятой и вокруг ствола сваи закрепленной и уплотненной зон в форме полусферы снизу и усеченного конуса над ней, причем к свае примыкает закрепленная зона, армированная закрепляющим раствором и расположенная в объеме уплотненной зоны (Патент РФ №2456408 С1, дата приоритета 17.02.2011, дата публикации 20.07.2012, авторы: Преснов О.М. и др., RU).
Недостатками аналога являются: повышенные трудозатраты, связанные с бурением скважины и необходимостью установки центрирующей шайбы, используемой при погружении сваи и для предотвращения вытекания закрепляющего раствора из скважины, а также большой расход материалов и продолжительность возведения сваи, повышающие стоимость технологического процесса.
В качестве прототипа принят способ устройства свай в основании с пропластками слабого грунта, включающий погружение в грунт извлекаемой оболочки с теряемым металлическим наконечником, имеющим на верхнем торце обойму с перфорацией, заведенную в полость оболочки, при достижении пропластка слабого грунта наконечник погружают посредством введенного в полость оболочки ствола до вывода из оболочки перфорации нижнего ряда обоймы, затем заменяют ствол трубой с пакером, посредством которой закачивают закрепитель в слабый грунт, трубу с пакером извлекают, а оболочку погружают до следующего пропластка слабого грунта и повторяют указанные операции последовательного выведения перфорации следующего ряда обоймы и закачивания закрепителя, после чего оболочку погружают до достижения проектной отметки, заполняют скважину бетоном и извлекают оболочку (Патент РФ №2272867 С1, дата приоритета 15.09.2004, дата публикации 27.03.2006, автор Шадунц К.Ш., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: ограниченное применение и низкая эффективность из-за образования малого объема несущего грунта и недостаточного обеспечения несущей способности сваи в целиком сложенных макропористых грунтах, а также трудоемкость, связанная с процессами бетонирования скважины и извлечением оболочки, влияющими на продолжительность технологии возведения сваи.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является необходимость расширения арсенала эффективных технологий для возведения свайных фундаментов в макропористых грунтах, основанных на закреплении околосвайного грунта и обеспечивающих достаточную несущую способность сваи при низкой трудоемкости процесса ее возведения.
Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен способ возведения сваи в макропористых грунтах, включающий погружение в грунт оболочки с наконечником, укрепление околосвайного грунта путем введения в него укрепляющего раствора и формирование ствола сваи. Новым является то, что сваю формируют из оболочки и составного ствола в ней, а околосвайный грунт укрепляют при формировании составного ствола. При этом в грунт погружают до проектной отметки полую железобетонную сваю с заостренным наконечником и с отверстиями в наконечнике и в стенках по длине полой железобетонной сваи, являющейся оболочкой возводимой сваи, и осуществляют поэтапное укрепление околосвайного грунта и формирование составного ствола сваи, причем околосвайный грунт укрепляют под пятой и вокруг оболочки возводимой сваи по ее длине. При этом в полость железобетонной сваи вводят часть укрепляющего раствора, который вытесняют в грунт через отверстия в наконечнике и в стенках гидроударом поршня или с помощью введенного в полость цилиндрического ствола, после извлечения которого в полость железобетонной сваи опускают свободным падением нижний фибробетонный блок, заполняют часть пространства над ним укрепляющим раствором и осуществляют процессы вытеснения укрепляющего раствора в грунт и опускания следующего фибробетонного блока. Указанные циклы повторяют до полного формирования ствола из фибробетонных блоков, охватываемых полой железобетонной сваей, располагаемой в закрепленном грунте.
Согласно изобретению, в качестве укрепляющего раствора используют раствор жидкого стекла.
Согласно изобретению, отверстия в стенках полой железобетонной сваи могут располагаться на 2/3 длины от низа сваи.
На чертеже схематично показаны этапы возведения сваи в макропористых грунтах.
Согласно приведенной схеме, способ возведения сваи в макропористых грунтах осуществляют следующим образом.
Полую железобетонную сваю 1 квадратного сечения с заостренным наконечником и с отверстиями, выполненными в наконечнике и в стенках по всей длине (или на 2/3 длины от низа полой железобетонной сваи), погружают до проектной отметки в макропористый грунт вибропогружением или забивкой с помощью навесного оборудования сваебойной машины (рис. а).
Нижнюю часть полости железобетонной сваи 1 заполняют укрепляющим раствором, в частности раствором жидкого стекла 2 с плотностью 1,05-1,32 г/см3 (рис. б).
Гидроударом поршня или с помощью цилиндрического ствола 3, введенного в полость железобетонной сваи 1, вытесняют раствор жидкого стекла 2 в грунт через отверстия в наконечнике и в стенках сваи 1. При этом раствор жидкого стекла 2 проникает в нижнюю часть околосвайного грунта под пятой и вокруг сваи 1 (рис. в).
После извлечения цилиндрического ствола 3 в полость железобетонной сваи 1 опускают свободным падением нижний фибробетонный блок 4, заполняют часть пространства над ним раствором жидкого стекла 2 и осуществляют процесс его вытеснения в грунт с помощью цилиндрического ствола 3 (рис. г).
В полость железобетонной сваи 1 опускают следующий фибробетонный блок и повторяют этапы укрепления грунта до полного формирования ствола из фибробетонных блоков (рис. д).
Раствор жидкого стекла 2 заполняет макропоры в грунте и склеивает частицы грунта, создавая закрепленный сферический объем 5 околосвайного грунта, обеспечивающий несущую способность возведенной составной сваи, содержащей полую железобетонную сваю 1, являющуюся оболочкой, и сформированный в ее полости ствол из фибробетонных блоков 4, скрепленных раствором жидкого стекла (рис. е).
Преимуществом заявляемой технологии является сокращение трудозатрат при возведении сваи в макропористых грунтах, обусловленное менее трудоемким формированием ствола составной сваи из фибробетонных блоков по сравнению с процессом его бетонирования.
Таким образом, при реализации изобретения достигается технический результат, который заключается в расширении арсенала технических средств, используемых при возведении свай в макропористых грунтах, и в увеличении несущей способности свай и свайных фундаментов.
1. Способ возведения сваи в макропористых грунтах, включающий погружение в грунт оболочки с наконечником, укрепление околосвайного грунта путем введения в него укрепляющего раствора и формирование ствола сваи, отличающийся тем, что сваю формируют из оболочки и составного ствола в ней, а околосвайный грунт укрепляют при формировании составного ствола, при этом в грунт погружают до проектной отметки полую железобетонную сваю с заостренным наконечником и с отверстиями в наконечнике и в стенках по длине полой железобетонной сваи, являющейся оболочкой возводимой сваи, и осуществляют поэтапное укрепление околосвайного грунта и формирование составного ствола сваи, причем околосвайный грунт укрепляют под пятой и вокруг оболочки возводимой сваи по ее длине, при этом в полость железобетонной сваи вводят часть укрепляющего раствора, который вытесняют в грунт через отверстия в наконечнике и в стенках гидроударом поршня или с помощью введенного в полость цилиндрического ствола, после извлечения которого в полость железобетонной сваи опускают свободным падением нижний фибробетонный блок, заполняют часть пространства над ним укрепляющим раствором и осуществляют процессы вытеснения укрепляющего раствора в грунт и опускания следующего фибробетонного блока, указанные циклы повторяют до полного формирования ствола из фибробетонных блоков, охватываемых полой железобетонной сваей, располагаемой в закрепленном грунте.
2. Способ возведения сваи в макропористых грунтах по п. 1, отличающийся тем, что в качестве укрепляющего раствора используют раствор жидкого стекла.
3. Способ возведения сваи в макропористых грунтах по п. 1, отличающийся тем, что отверстия в стенках полой железобетонной сваи могут располагаться на 2/3 длины от низа сваи.
