СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E02D5/34 

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению фундаментов жилых, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений, и может быть использовано при устройстве свайных фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях, в частности при наличии значительной по мощности толщи просадочных или насыпных грунтов.

Известен способ возведения сваи, включающий пробуривание в грунте скважины, установку распорного трубчатого приспособления, которое содержит трубу и расширяющиеся элементы [1].

Недостатком этого способа является необходимость в пробуривании скважины, что увеличивает трудозатраты и требует дополнительного оборудования, а также сложная конструкция трубчатого приспособления, содержащего трубу и расширяющиеся элементы, что снижает его надежность и увеличивает стоимость.

Наиболее близким к изобретению является способ уменьшения выталкивания сваи, включающий устройство скважины с уширенной верхней частью, с последующей установкой двух разнесенных футляров [2].

Недостатком этого способа является необходимость в пробуривании скважины, что увеличивает трудозатраты и требует дополнительного оборудования, причем пробуривание скважины проводится в два этапа (с уширенной верхней частью), что усложняет технологию. Кроме того, при использовании этого способа необходимы два футляра разного диаметра, что вызывает дополнительный расход материала и усложняет конструкцию.

Известна также конструкция железобетонной сваи с защитной наружной рубашкой, включающая сваю и защитную рубашку, имеющую кольцевые направленные внутрь фланцы и заполненную бетоном с расширяющимися добавками [3].

Недостатком данной конструкции является то, что внутренняя полость рубашки заполнена бетоном с расширяющимися добавками, что приводит к обжатию сваи (снаружи) и защитной рубашки (изнутри) и обеспечивает передачу нагрузки от смещающихся слоев грунта на сваю, что снижает ее несущую способность. Кроме того, наличие фланцев несколько усложняет конструкцию.

Наиболее близким к изобретению по сущности к достигаемому результату является свая, включающая ствол и оболочку, установленную вокруг ствола с зазором, причем оболочка выполнена жесткой и снабжена со стороны, обращенной к стволу, ребрами, нижний конец оболочки отогнут в сторону [4].

Недостатком данной конструкции является ее сложность, необходимость обеспечения жесткости оболочки, что на практике требует достаточно значительной ее толщины, наличие с внутренней стороны оболочки ребер, соприкасающихся с поверхностью сваи, в связи с чем возникает необходимость в значительном объеме сварочных работ и большой точности в изготовлении оболочки, в том числе с учетом индивидуальных отклонений в размерах каждой забивной сваи, причем при недостаточной жесткости оболочки и несовпадении размеров возможен зажим сваи ребрами оболочки, с последующей передачей на ствол сваи нагрузок от смещающегося массива грунта, что снизит эффективность действия конструкции.

Целью изобретения является повышение надежности и несущей способности сваи за счет уменьшения отрицательного трения по боковой поверхности сваи и упрощения конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в свайном фундаменте, состоящем из ствола сваи и не связанной с ним оболочки, последняя выполнена в виде трубы и снабжена съемным наконечником, а поперечное сечение сваи имеет форму прямоугольника, диагональ которого равна внутреннему диаметру оболочки, а в способе возведения свайного фундамента, включающем погружение оболочки со съемным наконечником, последние погружают до глубины, ниже которой осадка грунта меньше или равна допустимой осадке сваи, причем сваю предварительно перед забивкой вставляют в трубчатую оболочку до упора нижнего конца сваи в обойму наконечника.

Новизна изобретения обусловлена тем, что оболочка выполнена в виде толстостенной стальной трубы и съемного наконечника с обоймой, поперечное сечение сваи имеет форму прямоугольника, диагональ которого равна внутреннему диаметру оболочки, оболочку, выполненную в виде трубы со съемными наконечником, погружают путем забивки до глубины, ниже которой осадка грунта не ниже или равна допустимой осадке сваи, причем сваю предварительно, перед забивкой, вставляют в трубчатую оболочку до упора нижнего конца сваи в обойму наконечника.

По данным патентной и научно-технической литературы заявляемая совокупность признаков выявлена не была, что позволяет говорить об их существенности.

На фиг. 1 изображен свайный фундамент, вид сбоку; на фиг.2 - то же, с погруженной оболочкой; на фиг.3 - то же, с устроенным ростверком; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3.

Свайный фундамент состоит из оболочки, выполненной в виде трубы 1 и съемного наконечника 2 с обоймой 3, и ствола сваи 4.

Процесс возведения фундамента происходит следующим образом.

На первом этапе собирается трубчатая оболочка, состоящая из толстостенной трубы 1 и съемного наконечника 2 с обоймой 3, после чего производят погружение трубчатой оболочки на необходимую глубину забивкой через оголовок 5.

На втором этапе через погруженную оболочку 1 забивкой подают сваю 4, предварительно, перед забивкой, вставив нижний конец сваи 4 в обойму 3 наконечника 2.

При забивке сваи 4 через трубу 1 происходит соединение нижнего конца сваи с обоймой 3 съемного наконечника 2. После достижения сваей 4 расчетной глубины устраивается ростверк 5, не связанный с трубой.

После окончания возведения свайного фундамента, в случае просадки толщи грунта, воздействие просадочной толщи передается на трубу 1, которая до начала просадки удерживается в исходном положении за счет взаимодействия боковой поверхности трубы с грунтом, а взаимодействие трубы с телом сваи происходит в виде точечного контакта (фиг.4 точки 1, 2, 3, 4), по которому не могут быть переданы значительные нагрузки. Таким образом, наличие трубчатого приспособления 6, погруженного до глубины, ниже которой осадка грунта меньше или равна допустимой осадке сваи полностью изолирует тело сваи от влияния отрицательного трения со стороны грунта при посадке или уплотнении и значительно повышает несущую способность сваи. Простота предлагаемого приспособления (отсутствие ребер, расширяющихся элементов) увеличивает его надежность, снижает трудозатраты при устройстве фундамента.

Кроме того, съемный наконечник в процессе забивки сваи выполняет роль уширения, снижающего сопротивление по боковой поверхности, а в процессе эксплуатации увеличивает несущую способность сваи по острию за счет увеличения площади острия.

Предлагаемая конструкция свайного фундамента и способ его возведения позволяет за счет повышения надежности свайного фундамента, его несущей способности, за счет уменьшения отрицательного трения по боковым поверхностям сваи и упрощения конструкции снизить расходы на устройство одной сваи длиной 10-12 м при наличии просадочной толщи (неуплотненных насыпных грунтов) 8-10 м, снизить затраты за счет эксплуатации машин. При увеличении мощности просадочной толщи и соответствующем увеличении длины сваи экономический эффект увеличивается.

Сущность изобретения: в свайном фундаменте оболочка выполнена с круговым поперечным сечением, имеет теряемый металлический наконечник. Наконечник имеет на верхнем торце обойму. Обойма заведена в полость оболочки. Ствол выполнен с поперечным сечением в виде прямоугольника. Диагональ ствола равна внутреннему диаметру оболочки. В способе оболочку погружают до глубины, не превышающей допустимой осадки фундамента. Затем в полость оболочки вставляют ствол до упора в обойму наконечника и погружают ствол с наконечником до проектной отметки. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ.