СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ СВАИ В ГРУНТЕ Российский патент 1997 года по МПК E02D5/36 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам выполнения свай в грунте.

Известен способ выполнения свай в грунте, при котором в грунтовое основание забивают полую сваю из предварительно напряженного железобетона, имеющую отделяемый конусный наконечник с цилиндрической частью, которой он входит в нижний конец сваи. С помощью штанги наконечник отделяют от сваи и заглубляют в грунт под нижним концом сваи. В полую часть сваи выводят режущий инструмент для образования полостей, в нижней части которого закреплены гибкие шнуры, которые при вращении инструмента разрушают грунт стенки скважины. В зону резания грунта подают воду, разбуренный грунт превращают в гидрозоль и с помощью насоса откачивают, затем в образованную под нижним концом сваи полость вводят арматурный каркас и нагнетают твердеющий материал [1]
Недостатками известного способа являются значительная трудоемкость производства работ, большая материалоемкость, потребность как в сборных элементах, так и в производстве бетонных работ на стройплощадке, а также необходимость использования специальной конструкции рабочего органа.

Наиболее близким аналогом к изобретению по решаемой задаче и наибольшему количеству общих существенных признаков является способ выполнения сваи в грунте, включающий образование скважины рабочим органом с прикрепленным к его полой штанге снаружи по крайней мере одним металлическим стержнем и подвижной обоймой, формирование ствола путем укладки твердеющего материала и извлечение рабочего органа [2]
Недостатком этого способа является то, что несущая способность свай, которые выполняют таким способом, является недостаточно высокой и не может регулироваться в процессе производства работ, а также трудоемкость производства работ ввиду необходимости многократного подъема и опускания рабочего органа в процессе уплотнения твердеющего материала ствола.

Задачей изобретения является повышение несущей способности сваи в грунте, обеспечение возможности управления ее формообразованием при одновременном сокращении материалоемкости и трудоемкости изготовления.

Задача решается за счет того, что в способе выполнения сваи в грунте, включающем образование скважины рабочим органом с прикрепленным к его полой штанге снаружи по крайней мере одним металлическим стержнем и подвижной обоймой, формирование ствола путем укладки твердеющего материала в скважину и извлечение рабочего органа, металлический стержень крепят к штанге с начальным изгибом в сторону стенки скважины, величина которого меньше радиуса рабочего органа, причем нижний конец стержня прикрепляют к штанге над рабочим органом неподвижно, а верхний к верхнему концу штанги посредством подвижной обоймы с возможностью продольного перемещения вдоль штанги и фиксации, укладку твердеющего материала в скважину осуществляют при нижнем положении в скважине рабочего органа через полость его штанги, а после заполнения скважины твердеющим материалом осуществляют силовое воздействие на подвижную обойму и перемещают ее вниз вдоль штанги до выгиба металлического стержня наружу и внедрения его выгнутого участка в стенки скважины, после чего положение подвижной обоймы и положение стержня с выгибом фиксируют и осуществляют вращение штанги с уширением скважины в зоне расположения стержня и перемешиванием срезаемого стержнем при вращении штанги грунта стенки скважины с твердеющим материалом, а затем освобождают подвижную обойму от фиксации и осуществляют ее перемещение вверх по штанге до выпрямления стержня, а затем рабочий орган извлекают из скважины и устанавливают в твердеющий материал до начала его твердения арматурный каркас.

При этом при вращении штанги могут осуществлять периодическое дополнительное силовое воздействие ступенями на подвижную обойму и ее дополнительное перемещение вниз по штанге; на каждой ступени силовое воздействие на подвижную обойму могут осуществлять дополнительную подачу в скважину твердеющего материала.

За счет такой последовательности перечисленных операций при осуществлении способа обеспечивается получение нового технического результата, который состоит в том, что обеспечивается возможность повышения несущей способности выполняемой сваи вследствие увеличения ее диаметра в процессе изготовления, возможность управления формообразованием ствола изготавливаемой сваи за счет возможности регулирования размера увеличения диаметра ствола /его уширения/, а также регулирования скорости и направления вращения штанги при выполнении уширения и изменения направления вращения, при этом имеет место снижение материалоемкости вследствие выполнения ствола грунтоцементным и упрощение производства работ вследствие исключения необходимости в сложном специальном оборудовании.

На фиг. 1 изображена скважина с рабочим органом в нижнем его положении; на фиг. 2 то же, заполнение скважины твердеющим материалом; на фиг. 3 то же, с начальным силовым воздействием на подвижную обойму; на фиг. 4 то же, с внедрением стержня в грунт стенки скважины; на фиг. 5 то же, извлечение рабочего органа; на фиг. 6 свая, изготовленная способом по изобретению, продольный разрез.

Согласно изобретению способ осуществляют следующим образом.

В грунте 1 рабочим органом 2 с полой штангой 3 образуют скважину 4. К штанге 3 прикреплен металлический стержень 5, причем нижний конец стержня 5 прикреплен к штанге 3 над рабочим органом 2 неподвижно, а верхний конец стержня 5 посредством подвижной обоймы 6 прикреплен к верхнему концу штанги 3 с возможностью перемещения вдоль штанги и фиксации. Металлический стержень вначале крепят к штанге 3 с начальным изгибом, величина которого меньше радиуса рабочего органа 2, например долота. При нижнем положении рабочего органа 2 в скважине 4 через полость штанги 3 осуществляют заполнение скважины твердеющим материалом 7. После заполнения скважины твердеющим материалом 7, например цементным раствором, осуществляют силовое воздействие на подвижную обойму 6 и перемещают ее вниз по штанге 3 до выгиба стержня 5 наружу и внедрения его выгнутого участка в стенку скважины. Положение подвижной обоймы 6 и положение стержня 5 с выгибом, величина которого составляет от одного до трех диаметров стержня, фиксируют. Затем осуществляют вращение штанги 3, вследствие чего происходит уширение скважины в зоне расположения стержня 5 за счет того, что стержень срезает грунт стенки скважины. При образовании уширения 8 в скважину могут добавлять твердеющий материал 7. При этом при вращении штанги могут осуществлять периодическое дополнительное силовое воздействие на подвижную обойму 6, которое прикладывают ступенями. После каждого такого приложения силового воздействия осуществляют вращение штанги и срезание грунта стен скважины, при этом для того, чтобы грунт мог срезаться со стенок скважины, стержень должен быть внедрен в грунт стенки скважины на величину, составляющую от одного до трех диаметров стержня. После завершения процесса образования уширения требуемых размеров и заданной конфигурации освобождают подвижную обойму 6 от фиксации и осуществляют ее перемещение вверх по штанге 3 до выпрямления стержня 5, а затем рабочий орган 2 извлекают из скважины, устанавливают в твердеющий материал 7 арматурный каркас или центральный арматурный стержень 9. Установку арматуры следует выполнять до начала твердения твердеющего материала. После набора твердеющим материалом требуемой прочности свая готова к восприятию нагрузки.

Пример. В песчаных грунтах выполнили сваю длиной 6 м. Рабочий орган-долото имело наибольший диаметр 190 мм. Свая, выполненная известным способом с такими же исходными параметрами, имеет несущую способность F_d 17 тс, в том числе по площади стенок 14 тс, а по отпору грунта - 2 тс. При возведении сваи способом по изобретению диаметр скважины увеличился со 190 мм до 250 мм и соответственно была достигнута несущая способность F_d 24 тс, в том числе по отпору грунта 5 тс, а по площади стенок 19 тс, было достигнуто повышение несущей способности в 1,22 раза. При этом была достигнута экономия твердеющего материала, вследствие частичного использования срезанного со стенки скважины грунта и перемешивания его с твердеющим материалом.

Изобретение относится к строительству и касается способа выполнения сваи в грунте. Задачей изобретения является повышение несущей способности сваи в грунте, обеспечение возможности управления ее формообразованием при одновременном сокращении материалоемкости и трудоемкости изготовления. Новым в способе является то, что металлический стержень крепят к штанге с начальным изгибом в сторону стенки скважины, причем нижний конец стержня прикрепляют к штанге над рабочим органом неподвижно, а верхний - посредством подвижной обоймы с возможностью продольного перемещения вдоль штанги и фиксации, укладку твердеющего материала в скважину осуществляют при нижнем положении в скважине рабочего органа через полость его штанги, а после заполнения скважины твердеющим материалом осуществляют силовое воздействие на подвижную обойму и перемещают ее вниз вдоль штанги до выгиба металлического стержня наружу и внедрения его выгнутого участка в стенку скважины. после этого положение подвижной обоймы и положение стержня с выгибом фиксируют и осуществляют вращение штанги с образованием уширения скважины и перемешиванием срезаемого стержнем грунта с твердеющим материалом, а затем освобождают подвижную обойму от фиксации и осуществляют перемещение ее вверх по штанге до выпрямления стержня. Затем рабочий орган извлекают и до твердения твердеющего материала в него устанавливают арматурный каркас. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ выполнения сваи в грунте, включающий образование скважины рабочим органом с прикрепленным к его полой штанге снаружи по крайней мере одним металлическим стержнем и подвижной обоймой, формирование ствола путем укладки твердеющего материала в скважину и извлечение рабочего органа, отличающийся тем, что металлический стержень крепят к штанге с начальным изгибом в сторону стенки скважины, величина которого меньше радиуса рабочего органа, причем нижний конец стержня прикрепляют к штанге над рабочим органом неподвижно, а верхний к верхнему концу штанги посредством подвижной обоймы с возможностью продольного перемещения вдоль штанги и фиксации, укладку твердеющего материала в скважины осуществляют при нижнем положении в скважине рабочего органа через полость его штанги, а после заполнения скважины твердеющим материалом осуществляют силовое воздействие на подвижную обойму и перемещают ее вниз вдоль штанги до выгиба металлического стержня наружу и внедрения его выгнутого участка в стенки скважины, после чего положение подвижной обоймы и положение стержня с выгибом фиксируют и осуществляют вращение штанги с уширением скважины в зоне расположения стержня и перемешиванием срезаемого стержнем при вращении штанги грунта стенок скважины с твердеющим материалом, а затем освобождают подвижную обойму от фиксации и осуществляют ее перемещение вверх по штанге до выпрямления стержня, после чего рабочий орган извлекают из скважины и устанавливают в твердеющий материал до начала его твердения арматурный каркас. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при вращении штанги осуществляют периодическое дополнительное силовое воздействие ступенями на подвижную обойму и ее дополнительное перемещение вниз по штанге. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на каждой ступени силовое воздействие на подвижную обойму осуществляют до внедрения стержня в грунт стенок скважины на величину от одного до трех диаметров стержня. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что при уширении скважины осуществляют дополнительную подачу в скважину твердеющего материала.