Свая веселова а.в. и способ ее возведения

Свая веселова а.в. и способ ее возведения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям свай, предназначенных для устройства свайных фундаментов, и способам возведения таких свай.

Известна конструкция сваи, описанная в авторском свидетельстве СССР №1779710 на изобретение «Способ возведения сваи» по классу E02D 7/00, 5/52, заявленном 27.11.1990 г. и опубликованном 07.12.1992 г.

Известная свая представляет собой набор секций сваи (свайных элементов) различной длины, обеспечивающий нужную длину сваи, причем выступ вышележащей секции заведен в выемку нижележащей, а между секциями сваи выполнены включения твердеющего материала.

Недостатками описанной выше сваи являются неудобство и дороговизна в возведении, обусловленные различием в длинах, а следовательно, и массах секций сваи, приводящим к необходимости при изготовлении секций сваи иметь парк опалубочных форм различной длины, а при возведении сваи к необходимости использования более дорогого в эксплуатации свайного молота, рассчитанного на погружение самой тяжелой секции.

Недостатком известной сваи является также ее недостаточная несущая способность, поскольку включения твердеющего материала не обеспечивают целостности конструкции сваи при воздействии возможных горизонтальных нагрузок, например, при подвижке слоев грунта в горизонтальной плоскости. Включения твердеющего материала являются прослойкой между секциями сваи, через которую происходит передача нагрузки с вышележащей секции на нижележащую, и при недостаточной прочности твердеющего материала может произойти смещение или просадка вышележащих секций.

Известен способ возведения указанной сваи, описанный в авторском свидетельстве СССР №1779710 на изобретение «Способ возведения сваи» по классу E02D 7/00, 5/52, заявленном 27.11.1990 г. и опубликованном 07.12.1992 г.

Известный способ возведения сваи включает последовательное погружение грунт секций (свайных элементов) с заведением выступа вышележащей секции в выемку нижележащей, причем нижнюю секцию сваи погружают до проектного отказа с помощью инвентарного подбабка, затем наращивают секции снизу вверх, при этом суммарную длину секций определяют из условия необходимой длины сваи.

При возведении сваи в оплывающих грушах после погружения каждой секции (свайного элемента) до проектного отказа в скважину над головой секции укладывают слой твердеющего материала, затем в него заводят низ следующей секции.

Недостатками описанного выше способа возведения сваи являются неудобство и дороговизна, обусловленные использованием при возведении сваи набора секций (свайных элементов) разной длины, а значит и массы, что приводит к необходимости применения более дорогих в эксплуатации подъемного оборудования и свайного молота, рассчитанных на подъем и погружение самой тяжелой секции.

Отсутствие при реализации известного способа возможности уплотнения грунта по боковой поверхности, улучшения сцепления поверхности сваи с окружающим грунтом и увеличения площади опоры сваи на грунтовое основание при возведении сваи приводит к неудовлетворительной несущей способности сваи, возведенной с помощью такого способа.

Задачей заявляемого изобретения является удешевление изготовления сваи, повышение удобства в возведении и несущей способности сваи, полученной с помощью заявляемого способа.

Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является унификация длин составных частей тела сваи, повышение степени уплотнения грунта при возведении сваи, улучшение сцепления боковой поверхности сваи с окружающим грунтом и увеличение площади опоры сваи на грунтовое основание.

Указанный результат достигается тем, что:

1. В известной свае, состоящей из свайных элементов и включений твердеющего материала в месте их стыков, согласно изобретению, ствол сваи состоит из лидирующего и рядовых свайных элементов одинаковой длины и уширений из цементно-песчанной смеси вокруг рядовых свайных элементов, причем лидирующий и рядовые свайные элементы состоят из цилиндрических верхних частей одинакового диаметра и нижних частей в виде усеченных конусов, ориентированных так, что большие основания усеченных конусов являются основаниями цилиндрических частей свайных элементов, при этом лидирующий свайный элемент снабжен трубчатым элементом, соосно выступающим из верхнего основания его цилиндрической части, а рядовые свайные элементы имеют внутренние продольные соосные цилиндрические каналы одинакового диаметра, в которых размещена направляющая труба.

2. В свае по п. 1, согласно изобретению, длина цилиндрической части свайных элементов составляет 0,2-0,66 длины их конической части.

3. В свае по п. 1, согласно изобретению, меньший диаметр конической части лидирующего свайного элемента составляет 0,4 ее большего диаметра.

4. В свае по п. 1, согласно изобретению, меньший диаметр конической части рядового свайного элемента составляет 0,5 ее большего диаметра.

5. В свае по пп. 1 и 2, согласно изобретению, наружный диаметр трубчатого элемента равен 0,1-0,25 диаметра цилиндрической части лидирующего свайного элемента.

6. В свае по пп. 1 и 2, согласно изобретению, длина трубчатого элемента, выступающего из верхнего основания цилиндрической части лидирующего свайного элемента, составляет 0,4 длины свайного элемента.

7. В известном способе возведения сваи, включающем последовательное погружение в грунт свайных элементов с введением в скважину твердеющего материала после погружения каждого элемента, согласно изобретению, предварительно пробуренную в грунте скважину заполняют грунтоукрепляющим раствором и погружают в нее до необходимой глубины посредством динамического воздействия лидирующий свайный элемент с надетой на выступающий из него трубчатый элемент направляющей трубой, затем вводят в скважину порцию цементно-песчаного раствора, и осуществляют погружение первого рядового свайного элемента, предварительно надетого на направляющую трубу, до установки его на лидирующий свайный элемент, после чего снова подают в скважину порцию цементно-песчаного раствора и выполняют погружение в нее второго рядового свайного элемента, надетого на направляющую трубу, до установки его на первый рядовой свайный элемент, затем последовательно погружают следующие рядовые свайные элементы, предварительно надетые на направляющую трубу, до достижения необходимой длины сваи, с введением в скважину порции цементно-песчаного раствора перед погружением каждого рядового свайного элемента.

8. В способе по п. 2, согласно изобретению, диаметр пробуренной скважины равен 1,0-1,1 меньшего диаметра конической части лидирующего свайного элемента.

9. В способе по п. 2, согласно изобретению, пробуренную скважину заполняют глино-цементным водным раствором.

10. В способе по п. 2, согласно изобретению, объем порции цементно-песчаного раствора, вводимой в скважину перед погружением каждого рядового свайного элемента, равен 0,8-1,5 объема рядового свайного элемента.

Выполнение ствола сваи состоящим из лидирующего и рядовых свайных элементов одинаковой длины и уширений из цементно-песчанной смеси вокруг рядовых свайных элементов, выполнение лидирующего и рядовых свайных элементов состоящими из цилиндрических верхних частей одинакового диаметра и нижних частей в виде усеченных конусов, ориентированных так, что большие основания усеченных конусов являются основаниями цилиндрических частей свайных элементов, снабжение лидирующего свайного элемента трубчатым элементом, соосно выступающим из верхнего основания его цилиндрической части, выполнение рядовых свайных элементов имеющими внутренние продольные соосные цилиндрические каналы одинакового диаметра, в которых размещена направляющая труба, дает возможность унифицировать длину свайных элементов, повысить степень уплотнения грунта при возведении сваи, увеличить площадь опоры сваи на грунтовое основание и улучшить сцепление поверхности сваи с окружающим грунтом, что позволяет удешевить изготовление сваи, повысить удобство в ее возведении и несущую способность сваи.

При этом длина цилиндрической части свайных элементов может составлять 0,2-0,66 длины их конической части.

При этом меньший диаметр конической части лидирующего свайного элемента может составлять 0,4 ее большего диаметра.

При этом меньший диаметр конической части рядового свайного элемента может составлять 0,5 ее большего диаметра.

При этом наружный диаметр трубчатого элемента может быть равен 0,1-0,25 диаметра цилиндрической части лидирующего свайного элемента.

При этом длина трубчатого элемента, выступающего из верхнего основания цилиндрической части лидирующего свайного элемента, может составлять 0,4 длины свайного элемента.

Заполнение предварительно пробуренной в грунте скважины грунто-укрепляющим раствором и погружение в нее до необходимой глубины посредством динамического воздействия лидирующего свайного элемента с надетой на выступающий из него трубчатый элемент направляющей трубой, затем введение в скважину порции цементно-песчаного раствора и погружение первого рядового свайного элемента, предварительно надетого на направляющую трубу, до установки его на лидирующий свайный элемент, последующая подача в скважину порции цементно-песчаного раствора и погружение в нее второго рядового свайного элемента, надетого на направляющую трубу, до установки его на первый рядовой свайный элемент, затем погружение следующих рядовых свайных элементов, предварительно надетых на направляющую трубу, до достижения необходимой длины сваи, с введением в скважину порции цементно-песчаного раствора перед погружением каждого рядового свайного элемента, позволяют унифицировать длину свайных элементов, повысить степень уплотнения грунта при возведении сваи, увеличить площадь опоры сваи па грунтовое основание и улучшить сцепление поверхности сваи с окружающим грунтом, что дает возможность удешевить изготовление сваи, повысить удобство в ее возведении и несущую способность сваи, полученной с помощью заявляемого способа.

При этом диаметр пробуренной скважины равен 1,0-1,1 меньшего диаметра конической части лидирующего свайного элемента.

При этом пробуренную скважину заполняют глино-цементным водным раствором.

При этом объем порции цементно-песчаного раствора, вводимой в скважину перед погружением каждого рядового свайного элемента, равен 0,8-1,5 объема рядового свайного элемента.

Заявляемая свая обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:

1. ствол сваи состоит из лидирующего и рядовых свайных элементов одинаковой длины и уширений из цементно-песчанной смеси вокруг рядовых свайных элементов, причем лидирующий и рядовые свайные элементы состоят из цилиндрических верхних частей одинакового диаметра и нижних частей в виде усеченных конусов, ориентированных так, что большие основания усеченных конусов являются основаниями цилиндрических частей свайных элементов, при этом лидирующий свайный элемент снабжен трубчатым элементом, соосно выступающим из верхнего основания его цилиндрической части, а рядовые свайные элементы имеют внутренние продольные соосные цилиндрические каналы одинакового диаметра, в которых размещена направляющая труба,

2. длина цилиндрической части свайных элементов составляет 0,2-0,66 длины их конической части,

3. меньший диаметр конической части лидирующего свайного элемента составляет 0,4 ее большего диаметра,

4. меньший диаметр конической части рядового свайного элемента составляет 0,5 ее большего диаметра,

5. наружный диаметр трубчатого элемента равен 0,1-0,25 диаметра цилиндрической части лидирующего свайного элемента,

6. длина трубчатого элемента, выступающего из верхнего основания цилиндрической части лидирующего свайного элемента, составляет 0,4 длины свайного элемента.

Заявляемый способ возведения сваи обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:

1. предварительно пробуренную в грунте скважину заполняют грунтоукрепляющим раствором и погружают в нее до необходимой глубины посредством динамического воздействия лидирующий свайный элемент с надетой на выступающий из него трубчатый элемент направляющей трубой, затем вводят в скважину порцию цементно-песчаного раствора, и осуществляют погружение первого рядового свайного элемента, предварительно надетого на направляющую трубу, до установки его на лидирующий свайный элемент, после чего снова подают в скважину порцию цементно-песчаного раствора и выполняют погружение в нее второго рядового свайного элемента, надетого на направляющую трубу, до установки его на первый рядовой свайный элемент, затем последовательно погружают следующие рядовые свайные элементы, предварительно надетые на направляющую трубу, до достижения необходимой длины сваи, с введением в скважину порции цементно-песчаного раствора перед погружением каждого рядового свайного элемента,

2. диаметр пробуренной скважины равен 1,0-1,1 меньшего диаметра конической части лидирующего свайного элемента,

3. пробуренную скважину заполняют глино-цементным водным раствором,

4. объем порции цементно-песчаного раствора, вводимой в скважину перед погружением каждого рядового свайного элемента, равен 0,8-1,5 объема рядового свайного элемента.

Заявителю неизвестны свая и способ возведения сваи, обладающие вышеуказанными отличительными существенными признаками, позволяющими явным образом достичь такого же технического результата, поэтому заявитель считает, что заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемые свая и способ ее изготовления могут найти широкое применение в строительстве, в частности, в конструкциях свай, предназначенных для устройства свайных фундаментов, и способах возведения таких свай, поэтому они соответствуют критерию «промышленная применимость».

Заявляемый способ возведения сваи представляет собой совокупность операций, позволяющих унифицировать длину свайных элементов, повысить степень уплотнения грунта при возведении сваи, улучшить сцепление боковой поверхности сваи с окружающим грунтом, увеличить площадь опоры сваи на грунтовое основание и заключается в том, что предварительно пробуренную в груше скважину заполняют грунтоукрепляющим раствором и погружают в нее до необходимой глубины посредством динамического воздействия лидирующий свайный элемент с надетой на выступающий из него трубчатый элемент направляющей трубой, затем вводят в скважину порцию цементно-песчаного раствора, и осуществляют погружение первого рядового свайного элемента, предварительно надетого на направляющую трубу, до установки его на лидирующий свайный элемент, после чего снова подают в скважину порцию цементно-песчаного раствора и выполняют погружение в нес второго рядового свайного элемента, надетого на направляющую трубу, до установки его на первый рядовой свайный элемент, затем последовательно погружают следующие рядовые свайные элементы, предварительно надетые на направляющую трубу, до достижения необходимой длины сваи, с введением в скважину порции цементно-песчаного раствора перед погружением каждого рядового свайного элемента, причем диаметр пробуренной скважины равен 1,0-1,1 меньшего диаметра конической части лидирующего свайного элемента, пробуренную скважину заполняют глино-цементным водным раствором, а объем порции цементно-песчаного раствора, вводимой в скважину перед погружением каждого рядового свайного элемента, равен 0,8-1,5 объема рядового свайного элемента.

Заявляемая свая, возводимая с использованием заявляемого способа, иллюстрируется чертежами, где представлено на:

Фиг. 1. Общий вид заявляемой сваи с частичным разрезом.

Фиг. 2. Общий вид лидирующего свайного элемента с частичным разрезом.

Фиг. 3. Общий вид рядового свайного элемента с частичным разрезом.

Фиг. 4. Процесс заполнения скважины глино-цементным водным раствором.

Фиг. 5. Процесс погружения лидирующего свайного элемента.

Фиг. 6. Процесс погружения первого рядового свайного элемента.

Фиг. 7. Процесс погружения второго рядового свайного элемента.

Свая, представленная на чертеже (см. Фиг. 1), состоит из лидирующего 1 и рядовых 2 свайных элементов одинаковой длины и уширений 3 из цементно-песчаной смеси вокруг рядовых 2 свайных элементов. Тело сваи окружает слой 4 уплотненного грунта, пропитанного глино-цементным водным раствором.

Лидирующий 1 и рядовые 2 свайные элементы (см. Фиг. 2 и 3) состоят из цилиндрических верхних частей 5 одинакового диаметра и нижних частей 6 в виде усеченных конусов, ориентированных так, что большие основания усеченных конусов являются основаниями цилиндрических верхних частей 5 свайных элементов. Длины цилиндрических частей 5 свайных элементов составляют 0,43 длин их нижних конических частей 6, но могут с достижением такого же технического результата составлять 0,2-0,66 длин конических частей 6 свайных элементов.

Лидирующий 1 свайный элемент (см. Фиг. 2) снабжен трубчатым элементом 7, соосно выступающим из верхнего основания его цилиндрической части 5. Меньший диаметр конической части 6 лидирующего 1 свайного элемента составляет 0,4 ее большего диаметра. Наружный диаметр трубчатого элемента 7, выполненного в виде трубы, равен 0,18 диаметра цилиндрической части 5 лидирующего 1 свайного элемента, но может составлять 0,1-0,25 диаметра цилиндрической части 5 с достижением такого же технического результата. Длина трубчатого элемента 7, выступающего из верхнего основания цилиндрической части 5 лидирующего 1 свайного элемента, составляет 0,4 длины свайного элемента.

Рядовые 2 свайные элементы (см. Фиг. 3) имеют внутренние продольные соосные цилиндрические каналы 8 одинакового диаметра для размещения направляющей трубы 9, наружный диаметр которой на 1,5-2,0 см меньше диаметра цилиндрического канала 8. Меньший диаметр конической части 6 рядового 2 свайного элемента составляет 0,5 ее большего диаметра.

Заявляемый способ возведения сваи реализуют с помощью известных и широко применяемых в данной отрасли устройств и приспособлений. Возведение заявляемой сваи и реализацию, тем самым, заявляемого способа ее возведения осуществляют следующим образом.

Предварительно бурят скважину 10 с глубиной, соответствующей длине возводимой сваи, и диаметром, равным 1,05 меньшего диаметра конической части 6 лидирующего 1 свайного элемента. В устье скважины 10 вставляют воронку 11 (см. Фиг. 4) и заполняют скважину 10 глино-цементным водным раствором, который предотвращает обрушение ее стенок. Под действием гидростатического давления раствор постепенно проникает в грунт боковых стенок и дна скважины 10, заполняя воздушные поры между грунтовыми частицами и создавая зону закрепленного грунта. Диаметр скважины 10 может быть равен 1,0-1,1 меньшего диаметра конической части 6 лидирующего 1 свайного элемента с достижением такого же технического результата.

Монтажным краном поднимают лидирующий 1 свайный элемент и вертикально устанавливают его в устье скважины 10. На выступающий из него трубчатый элемент 7 надевают направляющую трубу 9, внутренний диаметр которой на 3-5 мм превышает наружный диаметр трубчатого элемента 7, и жестко прикрепляют направляющую трубу 9 к трубчатому элементу 7. Направляющая труба 9 может быть металлической или полимерной, например, полипропиленовой.

В скважину 10 (см. Фиг. 5) на глубину, равную проектной длине сваи, посредством динамического воздействия погружают лидирующий 1 свайный элемент вместе с направляющей трубой 9 с помощью устанавливаемого поверх нее погружающего приспособления 12 (см. Фиг. 6), представляющего собой толстостенную металлическую трубу с наголовником. При движении вниз по скважине 10 лидирующий 1 свайный элемент своей конической частью 6 уплотняет пропитанный глино-цементным водным раствором грунт стенок скважины 10.

После этого извлекают из скважины погружающее приспособление 12 и вводят в скважину 10 через воронку 11 порцию цементно-песчаного раствора марки М50-М100 в объеме, равном 1,15 объема рядового 2 свайного элемента. Порция цементно-песчаного раствора может быть введена с достижением такого же технического результата в объеме, равном 0,8-1,5 объема рядового 2 свайного элемента.

Надевают на направляющую трубу 9 первый рядовой 2 свайный элемент и погружают его (см. Фиг. 6) с помощью устанавливаемого поверх направляющей трубы 9 погружающего приспособления 12 до поверхности находящегося там цементно-песчаного раствора. Затем под действием ударов молота (на чертежах не показан) по погружающему приспособлению 12 погружают рядовой 2 свайный элемент в раствор до достижения им верхней торцевой поверхности лидирующего 1 свайного элемента. При этом происходит выдавливание цементно-песчаного раствора конической частью 6 рядового 2 свайного элемента в горизонтальном направлении впрессовывание его в боковые стенки скважины 10, за счет чего на стволе сваи образуется уширение 3.

После установки первого рядового 2 свайного элемента на лидирующий 1 свайный элемент извлекают из скважины погружающее приспособление 12 и вводят в скважину 10 через воронку 11 вторую порцию цементно-песчаного раствора. Надевают на направляющую трубу 9 второй рядовой 2 свайный элемент и погружают его (см. Фиг. 7) с помощью устанавливаемого поверх направляющей трубы 9 погружающего приспособления 12 до достижения им верхней торцевой поверхности первого рядового 2 свайного элемента. Процесс введения порций цементно-песчаного раствора и установки после этого рядовых 2 свайных элементов повторяют до тех пор, пока последний рядовой 2 свайный элемент не будет установлен в проектное положение.

При возведении сваи в пучинистых грунтах на выступающий из последнего рядового 2 свайного элемента верхний конец направляющей трубы 9 надевают металлическую шайбу 13, укладывают ее на верхнюю торцевую поверхность последнего рядового 2 свайного элемента и жестко прикрепляют к направляющей трубе 9. В случае металлической направляющей трубы 9 шайбу 13 прикрепляют к ней сваркой при помощи треугольных металлических косынок 14 (см. Фиг. 1).

Затем над сваей выполняют ростверк и после окончательного набора прочности цементно-песчаным раствором уширений 3 и грунтом, пропитанным глино-цементным раствором и окружающим сваю, свая готова к монтажу на нее требуемых конструкций.

Заявляемые свая и способ ее изготовления по сравнению с прототипом обеспечивают унификацию длин составных частей тела сваи, повышение степени уплотнения грунта при возведении сваи, улучшение сцепления поверхности сваи с окружающим фунтом и увеличение площади опоры сваи на грунтовое основание, что позволяет удешевить изготовление сваи, повысить удобство в ее возведении и несущую способность сваи.

1. Свая, имеющая ствол, состоящий из свайных элементов и включений твердеющего материала в месте их стыков, отличающаяся тем, что ствол сваи состоит из лидирующего и рядовых свайных элементов одинаковой длины и уширений из цементно-песчаной смеси вокруг рядовых свайных элементов, причем лидирующий и рядовые свайные элементы состоят из цилиндрических верхних частей одинакового диаметра и нижних частей в виде усеченных конусов, ориентированных так, что большие основания усеченных конусов являются основаниями цилиндрических частей свайных элементов, при этом лидирующий свайный элемент снабжен трубчатым элементом, соосно выступающим из верхнего основания его цилиндрической части, а рядовые свайные элементы имеют внутренние продольные соосные цилиндрические каналы одинакового диаметра, в которых размещена направляющая труба.

2. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что длина цилиндрической части свайных элементов составляет 0,2-0,66 длины их конической части.

3. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что меньший диаметр конической части лидирующего свайного элемента составляет 0,4 ее большего диаметра.

4. Свая по п. 2, отличающаяся тем, что меньший диаметр конической части рядового свайного элемента составляет 0,5 ее большего диаметра.

5. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что наружный диаметр трубчатого элемента равен 0,1-0,25 диаметра цилиндрической части лидирующего свайного элемента.

6. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что длина трубчатого элемента, выступающего из верхнего основания цилиндрической части лидирующего свайного элемента, составляет 0,4 длины свайного элемента.

7. Способ возведения сваи, включающий последовательное погружение в грунт свайных элементов с введением в скважину твердеющего материала после погружения каждого элемента, отличающийся тем, что предварительно пробуренную в грунте скважину заполняют грунтоукрепляющим раствором и погружают в нее до необходимой глубины посредством динамического воздействия лидирующий свайный элемент с надетой на выступающий из него трубчатый элемент направляющей трубой, затем вводят в скважину порцию цементно-песчаного раствора, и осуществляют погружение первого рядового свайного элемента, предварительно надетого на направляющую трубу, до установки его на лидирующий свайный элемент, после чего снова подают в скважину порцию цементно-песчаного раствора и выполняют погружение в нее второго рядового свайного элемента, надетого на направляющую трубу, до установки его на первый рядовой свайный элемент, затем последовательно погружают следующие рядовые свайные элементы, предварительно надетые на направляющую трубу, до достижения необходимой длины сваи с введением в скважину порции цементно-песчаного раствора перед погружением каждого рядового свайного элемента.

8. Способ возведения сваи по п. 7, отличающийся тем, что диаметр пробуренной скважины равен 1,0-1,1 меньшего диаметра конической части лидирующего свайного элемента.

9. Способ возведения сваи по п. 7, отличающийся тем, что пробуренную скважину заполняют глино-цементным водным раствором.

10. Способ возведения сваи по п. 7, отличающийся тем, что объем порции цементно-песчаного раствора, вводимой в скважину перед погружением каждого рядового свайного элемента, равен 0,8-1,5 объема рядового свайного элемента.