ЗАБИВНАЯ СВАЯ Российский патент 1994 года по МПК E02D5/30 

Изобретение относится к строительству, а именно к свайным фундаментам, установленным в пробуренных в вечномерзлом грунте скважинах.

Известна забивная свая, содержащая ствол с чередующимися выступами и выемками, выполненными в продольном сечении трапецеидальной формы, и наконечник [1].

Недостатками известного технического решения являются: невозможность использования известной сваи при устройстве свайных фундаментов в пробуренных в вечномерзлом грунте скважинах, так как после пробивки лидерной скважины верхнюю часть последней необходимо расширить и поместить туда обечайку с последующей засыпкой сыпучим материалом (известь, песок и цемент) и дозабивкой самой сваи, что зачастую не возможно в условиях вечной мерзлоты без дополнительного технологического оборудования; ограниченные технологические возможности такой сваи не способствуют удержанию сыпучего материала на поверхности ствола сваи; из-за внесения в основание известково-песчаного раствора со значительной положительной температурой происходит повышение температуры грунта под зданием, наличие же такого "мокрого" процесса на строительной площадке в условиях суровых зим северных районов страны (до -50^оС) связано с технологическими трудностями.

Известна также забивная свая, содержащая ствол с чередующимися выступами и выемками, выполненными в продольном сечении треугольной формы, и наконечник [2].

Это техническое решение имеет те же недостатки, что и упомянутое.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей забивной сваи, например, при устройстве свайного фундамента в пробуренной в вечномерзлом грунте скважины путем удержания сыпучего материала на поверхности ствола сваи.

Эта цель достигается тем, что в известной забивной свае, содержащей ствол с чередующимися выступами и выемками, выполненными треугольной формы, и наконечник, последний представляет собой трапецоэдр с выступающим из его основания - грани соосно со стволом забивной сваи металлического стержня периодического профиля, длина которого равна как минимум удвоенной толщине насаженного на стержень железобетонного диска посредством наличия в последнем по центру сквозного канала составного сечения, расширенного в нижней своей половине и снабженного в средней части распорным кольцом из радиально расположенных и на половину своей длины защеменных в теле диска металлических стержней, свободные концы которых отогнуты посредством контакта стержня наконечника вниз под острым углом к оси забивной сваи и заклинены, а диаметр железобетонного диска взят не менее трехкратной наибольшей ширины наконечника.

Соответствие предлагаемого технического решения изобретательскому уровню подтверждается достижением на данной конструкции сваи возможности удержания ствола сваи сыпучего материала подсыпки при погружении забивной сваи в пробуренную в вечномерзлом грунте скважину.

На фиг. 1 показана предлагаемая забивная свая; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - принципиальная технологическая схема погружения предлагаемой забивной сваи при устройстве свайного фундамента в вечномерзлом грунте.

Предлагаемая забивная свая включает в себя ствол 1, на боковых гранях которого, как минимум двух, противоположно расположенных, выполнены чередующиеся выемки 2 и выступы 3, имеющие в продольном сечении треугольную форму, наконечник 4, представляющий собой трапецоэдр с выступающим в центре его основания металлическим стержнем 5 периодического профиля, длина которого равна, как минимум удвоенной толщине железобетонного диска 6, диаметр которого равен трехкратной ширине железобетонного наконечника 4, причем канал 7, в который вставлена верхняя часть стержня 5, выполнена составного сечения, а нижняя половина канала расширяется к низу железобетонного диска. В средней части канал 7 снабжен распорным кольцом, образованным из металлических стержней 8, заделанных на половину своей длины в стенку канала, а свободные концы этих стержней посредством контакта стержня 5 с ними отогнуты вниз под острым углом и заклинены стержнем 5 в этом положении, удерживая на нем диск с сыпучим материалом 9 в пространстве между стволом забивной сваи и стенкой скважины 10.

В грунтовом основании, в зоне вечной мерзлоты, с помощью бурового станка бурят скважину 10 и осуществляют предварительную подсыпку сыпучего материала 9, заполняя скважину на высоту h, определяемую зависимостью
h = , где Δ V - объем допогружаемой части сваи при добивке ее до расчетного отказа (Δ V = =d² ˙S);
F - площадь поперечного сечения скважины;
n_max и n_min - максимальная и минимальная пористости засыпаемого грунта;
d - поперечный разрез головы гладкой части сваи;
S - задаваемая величина осадки сваи при ее допогружении, и формируя таким образом буферный слой. Затем с помощью тросовой петли-удавки 11 и гака грузоподъемного механизма 12 предлагаемую забивную сваю подтаскивают за ствол 1 к устью скважины 10 и установив над ней, по оси опускают сваю на 1 м с последующей обсыпкой сыпучим материалом в объеме 1 м³ и опусканием до контакта с буферным слоем на дне скважины. Таким образом происходит заполнение сыпучим материалом пространства между стволом сваи и стенками скважины.

После этого на забивной свае закрепляют молот 13 и посредством грузоподъемной цепи 14 поднимают ударную часть молота на высоту
l = Н_cброса + d_м, где Н_сброса - высота сброса ударной части молота, d_м - диаметр ударной части молота.

Затем после фиксации ударной части молота в этом положении, гак грузоподъемного механизма 12 опускается до упора в ударную часть молота 13 и включением муфты 15 последнего производят собственно сам сброс, например поворотом рычага самой муфты 15 и до заданного "отказа" (l) сваи, после чего в расположенную рядом скважину с буферным слоем на дне устанавливают аналогичным образом следующую забивную сваю и молот 13 переносят на эту сваю.

Заклиненный в бетонном диске стержень 5 с помощью отогнутых концов металлических стержней 8 и заанкеренных в стенке канала 7 способствует удержанию бетонного диска на наконечнике сваи, а на последнем - сыпучего материала и препятствует преждевременному сползанию последнего на дно скважины.

В процессе добивки забивной сваи происходит разрушение железобетонного диска, который выполнил свою функцию до конца.

Предлагаемое техническое решение дает возможность полному заполнению пространства между стенками скважины и телом сваи и способствует быстрому получению эффекта уплотнения сыпучего материала в скважине и точной установке свае на проектную отметку.

Изобретение относится к строительству в зоне вечной мерзлоты. Цель - расширение технологических возможностей путем удержания грунта подсыпки на поверхности сваи. Забивная свая содержит ствол с чередующимися на ее гранях выступами и выемками, выполненными в продольном сечении треугольными, и наконечник. Новым является выполнение наконечника в виде трапецоэдра с выступающим из его основания стержнем, защемленным в канале железобетонного диска, на который оперт наконечник с выходом из диска прутков - стержней, которые образуют распорное кольцо в канале диска и расклинивают выступающий стержень. 3 ил.

ЗАБИВНАЯ СВАЯ, включающая ствол с чередующимися по крайней мере на двух ее боковых противоположных гранях выступами и выемками, выполненными в продольном сечении треугольными, и наконечник, отличающаяся тем, что наконечник выполнен в виде трапецоэдра, опертого на верхнюю поверхность железобетонного диска, имеющего центральный соосный с осью ствола сваи канал, расширенный книзу с середины своей длины, причем в канал железобетонного диска вставлен выступающий из плоскости основания наконечника соосный с осью ствола сваи металлический стержень из арматурного прутка периодического профиля длиной, равной по крайней мере удвоенной толщине железобетонного диска, причем в средней части канала диска расположено распорное кольцо из радиально расположенных и на половину своей длины защемленных в теле железобетонного диска металлических стержней, свободные концы которых отогнуты с возможностью контакта с металлическим стержнем вниз под острым углом к оси сваи и заклинены, причем диаметр диска не менее трехкратной наибольшей ширины наконечника.