Способ возведения забивной сваи
Владельцы патента RU 2787049:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано при возведении свайных фундаментов преимущественно в просадочных с I типом грунтовых условий, насыпных, высокопористых глинистых, песчаных и других слабых грунтах с помощью ударной нагрузки и одновременного подмыва с двухрастворной силикатизацией. Способ возведения забивной сваи включает погружение сваи в грунт с помощью ударной нагрузки и одновременного подмыва, осуществляемого нагнетанием через осевой канал ствола и сообщенные с ним сквозные радиальные каналы. Подмыв совмещают с силикатизацией через упомянутые осевой и сообщенные с ним сквозные радиальные каналы, последние из которых выполнены в низу ствола сваи над наконечником и ориентированы в перпендикулярном направлении к боковым стенкам ствола. При погружении ствола для подмыва используют водный раствор силиката натрия, а при достижении заданной глубины в низ ствола нагнетают водный раствор хлористого кальция для дополнительного укрепления околосвайного грунта, при этом образующиеся в ходе реакции в течение первых двух часов гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция и хлористый натрий обволакивают ствол сваи снизу вверх и образуют вокруг сваи и под ней закрепленный околосвайный грунт в виде кокона с возможностью достижения прочности закрепления грунта на 70-80% через 10 суток. Технический результат состоит в повышении эффективности процесса погружения забивной сваи в дисперсном грунте, снижении трудоемкости возведения, упрочнении околосвайного грунта и повышении несущей способности забивной сваи при упрощении ее конструкции. 3 ил.
Изобретение относится к области строительства, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано при возведении свайных фундаментов преимущественно в просадочных с I типом грунтовых условий, насыпных, высокопористых глинистых, песчаных и других слабых грунтах с помощью ударной нагрузки и одновременного подмыва с двухрастворной силикатизацией.
Известны и широко применяются в различных грунтовых условиях свайные фундаменты из забивных призматических, реже круглых пирамидальных, ромбовидных и др. свай (СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. Госстрой России. М. 2004; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М. 2011).
Основными недостатками их являются:
- невысокая несущая способность свай в слабых и др. грунтах и особенно при опирании их на грунты с высокой сжимаемостью;
- невозможность погружения свай в прочные и плотные - слабоуплотняющиеся грунты без лидерных скважин.
В качестве прототипа принят способ возведения известной забивной сваи, погружаемой в грунт с помощью ударной нагрузки и одновременного подмыва водой. При этом забивная свая содержит ствол с осевым каналом, наконечник со сквозными осевым и радиальными каналами, сообщенными с осевым каналом ствола, наконечник выполнен с полостью, сообщенной с осевым каналом ствола и сквозными осевым и радиальными каналами наконечника, и установленным в ней с возможностью продольного перемещения поршнем со штоком, конец которого пропущен через осевой канал наконечника, причем последний выполнен составным из соединенных между собой амортизатором частей (авт. свид. СССР №779507, дата приоритета 08.12.1978, дата публикации 15.11.1980, авторы: Чернюк В. П. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является то, что в забивной свае не исключается в полной мере возможность закупорки отверстий грунтом, несмотря на повышение давление воды при ударе, так как сквозные радиальные и осевой каналы, выполненные в наконечнике, ориентированы в направлении ударной нагрузки, в результате чего может происходить их закупорка, к тому же, конструктивная сложность наконечника свидетельствует о повышении трудоемкости изготовления забивной сваи, а также о низкой несущей способности из-за подмыва водой.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание способа возведения забивной сваи с повышенной эффективностью процесса погружения в сухом дисперсном грунте, с возможностью снижения трудоемкости и времени возведения и с возможностью повышения несущей способности забивной сваи.
Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен способ возведения забивной сваи, включающий погружение сваи в грунт с помощью ударной нагрузки и одновременного подмыва, осуществляемого нагнетанием через осевой канал ствола и сообщенные с ним сквозные радиальные каналы. Согласно изобретению, новым является то, что подмыв совмещают с силикатизацией через упомянутые осевой и сообщенные с ним сквозные радиальные каналы, последние из которых выполнены в низу ствола сваи над наконечником и ориентированы в перпендикулярном направлении к боковым стенкам ствола, причем при погружении ствола для подмыва используют водный раствор силиката натрия, а при достижении заданной глубины в низ ствола нагнетают водный раствор хлористого кальция для дополнительного укрепления околосвайного грунта, при этом образующиеся в ходе реакции в течение первых двух часов гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция и хлористый натрий обволакивают ствол сваи снизу вверх и образуют вокруг сваи и под ней закрепленный околосвайный грунт в виде кокона с возможностью достижения прочности закрепления грунта на 70-80% через 10 суток.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 изображен продольный разрез забивной сваи в укрепленном грунте.
На фиг. 2 изображен поперечные разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 изображена 3D-модель забивной сваи, используемой для реализации заявляемого способа.
На чертежах приведены следующие обозначения:
1 - ствол забивной сваи;
2 - осевой канал для нагнетания раствора;
3 - радиальные сквозные каналы на каждую сторону, сообщенные с осевым каналом, для вывода раствора из сваи и нагнетания в грунт;
4 - отверстие для подачи раствора в ствол.
Заявляемый способ возведения забивной сваи осуществляется следующим образом. Одновременно с приложением усилия к наголовнику ствола сваи (от воздействия забивки или вибропогружения) через отверстие 4 по осевому каналу 2 в радиальные сквозные каналы 3 подается водный раствор силиката натрия, содержащий 99% воды и 1% жидкого стекла, который затем через сквозные радиальные каналы 3, расположенные над наконечником, подводится к наружной боковой поверхности ствола сваи и наконечника. При достижении сваи заданной глубины в низ ствола также через отверстие 4 по осевому каналу 2 в радиальные сквозные каналы 3 нагнетают водный раствор хлористого кальция для дополнительного укрепления околосвайного грунта. При этом образующиеся в ходе реакции в течение первых двух часов гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция и хлористый натрий обволакивают ствол сваи снизу вверх и образуют вокруг сваи и под ней закрепленный околосвайный грунт в виде кокона. Прочность грунта при этом достигает 1,5-3 Мпа, причем через 10 суток прочность закрепления грунта достигает 70-80%) той, которая бывает после завершения возведения забивной сваи через 90 суток.
Таким образом, при реализации изобретения достигается технический результат, который заключается в повышении эффективности процесса погружения забивной сваи в дисперсном грунте, в снижении трудоемкости возведения, в упрочнении околосвайного грунта и в повышении несущей способности забивной сваи при упрощении ее конструкции. Достижение технического результата осуществляется за счет совмещения подмыва с силикатизацией грунта, устранения забивки грунтом сквозных радиальных отверстий в связи с их расположением перпендикулярно боковым стенкам ствола над наконечником.
Способ возведения забивной сваи, включающий погружение сваи в грунт с помощью ударной нагрузки и одновременного подмыва, осуществляемого нагнетанием через осевой канал ствола и сообщенные с ним сквозные радиальные каналы, отличающийся тем, что подмыв совмещают с силикатизацией через упомянутые осевой и сообщенные с ним сквозные радиальные каналы, последние из которых выполнены в низу ствола сваи над наконечником и ориентированы в перпендикулярном направлении к боковым стенкам ствола, причем при погружении ствола для подмыва используют водный раствор силиката натрия, а при достижении заданной глубины в низ ствола нагнетают водный раствор хлористого кальция для дополнительного укрепления околосвайного грунта, при этом образующиеся в ходе реакции в течение первых двух часов гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция и хлористый натрий обволакивают ствол сваи снизу вверх и образуют вокруг сваи и под ней закрепленный околосвайный грунт в виде кокона с возможностью достижения прочности закрепления грунта на 70-80% через 10 суток.
