Способ возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.1! .79(2! ) 2835914/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Г!риитет— (51) М. Кл.

Е02 D 5/46

Е 02 D 5/48

Е 02 D 5/60

Государственный номнтет

СССР

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 03.09.81 (53) УДК 624.155..3 (088.8) но делам нзобретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Мамонов и Х. А. Джантимиров

t б

Ордена Трудового Красного Знамени н учно-исследовательскии институт оснований и подземных сооруж ий им..)(. М. Герсеванова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В ПРОСАДОЧНЫХ

ИЛИ НАБУХАЮЩИХ ГРУНТАХ

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свай для строительства гражда нских и промышленных зданий, преимущественно в просадоных или набухающих грунтах, в том числе в сейсмических районах.

Известен способ возведения сваи, включающий бурение скважины, установку арматурного кракаса и заполнение скважины твердеющими материалом (1) .

Недостатком этого способа является большой расход железобетона ввиду низкой несуц",ей способности сваи по грунту после вычета сил отрицательного трения.

Наиболее близким к предлагаему по технической сущности и достигаемому эффекту является способ возведения сваи в r оосадочных или набухающих грунтах, включающий образование скважины пробивкой и укладку в пее твердеющего материала (2(.

Недостатком известного способа является существенное снижение несущей способности сваи вследствие развивающихся при просадке грунта в верхней части ствола сваи сил отрицательного трения, которые могут достигать 5 тс/м на контакте с уплотненным грунтом, образующимся при пробивке скважины.

Цель изобретения — повышение несущей способности за счет исключения сил отрицательного трения при просадке или набухании грунта.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу возведения, сваи в просадочных или набухающих грунтах, включаютo щему образование скважины пробивкой и укладку в нее твердеющего материала, при формировании ствола твердеющий материал укладывают путем свободного сбрасывания в скважину до отметки, на которой расчетная просадка грунта под собственным весом при его замачивании меньше допустимой осадки для здания, а после укладки твердеющего материала в скважинах устанав-. ливают сборный элемент и заглубляют его в уложенный твердеющий материал на 0,5—

I 5 м, причем используют сборный элемент, наибольший размер поперечного сечения которого меньше диаметра скважины на 4—

12 см.

857349

При этом могут испольэовать сборный элемент, снабженный уширенным оголовком в верхней части.

Могут также использовать сборный элемент снабженный уши ренным оголовком в верхней части, диаметр которого превышает диаметр скважиньь

После установки сборного элемента зазор между стенками скважины и сборным элементом могут заполнять глинистым порошком.

Кроме того, могут использовать сборный элемент с защитным наружным покрытием.

На фиг. 1 показана предлагаемая свая, вертикальный разрез; на фиг„2 -- разрез

А — Л на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. l; на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг. I (вариант покрытия железобетонного элемента защитной оболочкой); на фиг. 5— разрез С вЂ” С на фиг. I; на фиг. 6 — верхняя часть сваи с уширенным оголовком; на фиг. 7 — — вариант выполнения сваи с использованием глинистого порошка.

Предлагаемый способ возведения сваи в просадочных нли набухающих грунтах включает образование скважины 1 пробивкой, Пробивку выполняют снарядом станка ударно-канатного бурения БС вЂ” !М нлн люф гд грузоподъемного механизма типа механического копра, экскаватора и т. п. (не показаны). Вес снаряда (не показан) подбирается в зависимости от диаметра скважины 1, плотности и влажности грунтов и составляет 2,0 — 8,0 т для диаметров 25 — 80 см.

Длина снаряда 8 — ll метров принимается с целью выполнения вертикальных прямоли; нейных скважин 1. Снаряд имеет в нижней части уширительное кольцо для уменьшения сопротивления прн забивке и предотвращения засасывания при подъеме. Диаметр кольца превышает на 5 — 25 см диаметр сна ряда. Снаряд изготавливается из металлической болванки или толстостенной трубы.

В том случае, когда на сваи должна передаваться значительная горизонтальная сейсмическая нагрузка, уширение скважины в верхней части может быть выполнено искусственно путем применения уширительной головки на, снаряд при пробивке верхнего участка скважины 1 длиной 6 — 15 диаметров.

При пробивке скважины 1 просадочные грунты вытесняются в стороны и сильно уплотняются, а вокруг скважины образуется грунтовая оболочка 2 толщиной 0,5 4 (где

d — диаметр скважины), в теле грунтовой оболочки 2 грунты полностью теряют свой просадочные свойства.

Объемный вес скелета уплотненного rpyH та иа стенках скважины 1 составляет 1,75—

1,85 г/см „модуль деформации в водонасыщенном состоянии 180 — -250 кг/см . Таким образом, я грунте создается цилиндрическая грунтовая оболочка 2 из уплотненного грунта, кот„рая призвана препятствовать смыканию скважины 1 и прилеганию грунта к сборному элементу 3. Вследствие отсутствия плотного контакта грунта со сборной частью ствола силы отрицательного трения проседаюгцего вокруг сваи или набухаюгцега грунта передаваться на нее не будут.

После того, как скважина I пробита, в нее сбрасывается твердеющий материал 4 о из самосвалов или миксеров (не.показаны) через устьевой патрубок приемного бункера (не показан)-. При сбрасывании твердеющий материал 4 разбрызгивается по стенкам скважины 1 и оставляет на них тонкую (5—

15 мм) корочку цементно-песчаной смеси, 15 которая затвердевая, дополнительно упрочняет грунтовую оболочку 2. Бетонирование выполняется до расчетной отметки 5, выше которой действует отрицательное трение или силы набухания грунта.

После выполнения монолитной бетонной части сваи, которая воспринимает только вертикальные сжимающие нагрузки и армирование которой не требуется, в скважину опускают сборный железобетонный или металлический элемент 3 (например сваю се25 чением. 35 X 35 см длиной 12 м). Элемент заглубляют в бетонную смесь под собственным весом на 0,5 — 1,5 м, уплотняя ее Наличие под нижним концом сваи и в нижней части скважины 1 уплотненного грунта повышает несушую способность и снижает осадку сваи.

В просадочиых грунтах скважина 1 может выполняться с уширением 6 в верхней части. В этом случае сборный элемент 3 выполняется с цилиндрическим или коничес ким уширенным оголовком 7. Размеры (диаметры) уширенного оголовка 7 элемента 3 должны превышать диаметр скважины I для возможности добивкн снарядом. При большой длине сборного элемента 3, а также, при возможно нежелательном сбросе воды

40 с поверхности через зазор 8 между сборным элементом 3 и стенками скважины 1 зазор 8 засыпают сухим глинистым порошком 9. Наличие глинитого заполнения даже в рыхлом состоянии будет препятствовать

4> потере устойчивости сборного элемента 3 вследствие продольного изгиба, в то же время через это заполнение практически не будут передаваться силы отрицательного трения или набухания грунта. Порошок засыпают до отметки низа ростверка 10. После

30 насыпки порошка бетонируют ростверк 10.

Сущность процессов, происходящих в грунте при замачивании просадочной толщи, заключается в следуюшем.

При замЪчивании просадочной толщи вследствие увеличения объемной массы и снижения структурной прочности лессового грунта происходит его просадка. При этом яа наружных стенках грунтовой оболочки 2, 857349 состоящей из непросадочного грунта, на-. висает окружакпций просадочный грунт, вызывая отрицательное трение. Под нагрузкой грунта грунтовая оболочка 2 сжимается в вертикальном направлении. Однако резкого уменьшения диаметра грунтовой о6олочки не происходит и на сборный элемеи1

3 вследствие этого не передаются силы отрицательного трения или набухания грунта.

Возникающие усилия грунтовой оболочки 2 деформации сжатия могут быть определены по методике СНиЛ Л вЂ” 17 — 77. При большой толще просадочных грунтов напряжения в грунтовой оболочке 2 могут достигать величины, превышающей ее прочность . в водонасыщенном состоянии. В этом случае грунтовая оболочка 2 будет раэдавливаться, однако плотно прижиматься к сборному элементу 3 не будет. Раздавливание грунтовой оболочки 2 будет происходить, начиная с самого нижнего участка, таким образом, грунтовая оболочка 2 разрушается, выполнив свою роль, .так как просадка в этом месте уже произошла и отрицательное трение на этом участке не будет развиваться.

Для защиты элемента 3 от возможного агрессивного воздействия фильтрующейся воды можно использовать защитное покрытие 1! иэ битума, этиноля или другого материала, наносимого на сборный элемент 3.

При реализации предлагаемого способа возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах за счет снятия сил отрицательного трения несущая способность свай повысится иа 20 — 300/0, что позволит добиться существенной экономии бетона и металла.

Формула изобретения

1. Способ возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах, включающий образование скважины пробивкой н укладку в нее твердеющего материала, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности эа счет исключения сил отрицате. ьного трения при просадке или набухании грунта, твердеющий материал уклв. дывают путем свободного сбрасывания 5 скважину до отметки, на которой расчетная просадка грунта под собственным весом при его эамачивании меньше допустимой осад10 ки для здания, а после укладки твердеющего материала в скважину устанавливают сборный элемент и заглубляют его в уложенный твердеющий материал на 0,5 — 1,5 м, причем используют сборный элемент, наибольший размер поперечного сечения которого меньше диаметра скважины на 4 — 12 см.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что используют сборный элемент, снабженный уширенным оголовком в верхней части.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют сборный элемент, снабженный уширенным оголовком в верхней части, диаметр которого превышает диаметр скважины.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после установки сборного элемента зазор между стенками скважины и сборным . элементом заплняют глинистым порошком.

5. Способ по п. — 3, отличающийся тем, что используют сборный элемент с защитным наружным покрытием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Инженерно-геологические изыскания для проектирования свайных фундаментов.

Харьков, 1973, с. 193.

2. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1976, РЙ 4, с. !4 — 16.

857349 г л

Ю Puz b

Составитель Е. Оршанский

Редактор Н. Альшнна Техред А. Бойкас Корректор Н. Швыдкая

Закаэ 7168/47 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР но делам наобретеянй н открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4