СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ НАБИВНЫХ СВАЙ И УКРЕПЛЕНИЯ ИХ ОСНОВАНИЙ Российский патент 1999 года по МПК E02D5/34 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении щебеночных и песчаных свай постоянных и временных фундаментных конструкций и искусственных оснований; при сооружении буровых столбов любого диаметра для мостостроения и гражданского строительства, при строительстве фундаментов методом "стена в грунте", а также при возведении причальных стенок и подводных гидротехнических сооружений.

Известен способ сооружения набивных свай, включающий проходку с помощью пробойника наклонных скважин с последующим уплотнением их инертным материалом и бетонированием устьев скважин, при этом инертный материал засыпают в скважину порциями, равными 1/3-1/2 длины пробойника, с последующим уплотнением (RU, 2026926, кл. E 02 D 27/08, 20.01.95).

Не умаляя достоинств известного технического решения, можно отметить присущие ему недостатки. Так способ малоприемлем в случае водонасыщенного песчаного грунта, когда образовать скважину пробойником не представляется возможным, так как при извлечении пробойника фильтрационный поток к центру скважины разрушит уплотненную зону, и скважина будет заплывать. В случае применения указанного способа в слабых связных грунтах и грунтах малой степени литификации аналогичный эффект будет проявляться из-за тиксотропного разжижения грунта.

Наиболее близким техническим решением является способ сооружения набивных свай и укрепления их оснований, включающий образование скважины, заполнение скважины жестким сыпучим материалом, виброуплотнение и виброизвлечение виброштампа (RU, 2060321, 20.05.96).

Не умаляя достоинства известного способа, можно отметить, что он недостаточно эффективен при укреплении оснований в процессе сооружения щебеночных и песчаных набивных свай.

Задачей изобретения является повышение несущей способности буронабивных свай по грунту при одновременной возможности уменьшения их длины, диаметра или количества в свайном поле, а также обеспечение экологичности проведения работ как на открытой местности, так и в населенных пунктах. Задача решается за счет того, что "в способе сооружения набивных свай и укрепления их оснований, включающем образование скважины, заполнение скважины жестким сыпучим материалом, виброуплотнение и виброизвлечение виброштампа, согласно изобретению, в качестве жесткого сыпучего материала используют щебень и/или песок, порцию которого засыпают на дно скважины, опускают в скважину виброштамп, жестко связанный через штангу с вибратором и в режиме низкой частоты колебаний 6 - 15 Гц и высокой амплитуды 3 - 20 мм осуществляют втрамбовывание щебня и/или песка и уплотнение его по всей высоте и площади, а виброизвлечение виброштампа осуществляют при высокой частоте колебаний 20 - 45 Гц и малой амплитуде 0,3 - 1,5 мм.

При этом, при работе на неустойчивых грунтах перед заполнением скважины сыпучим материалом в нее погружают обсадную трубу и проводят зачистку скважины, а после заполнения скважины сыпучим материалом производят частичное выглубление обсадной трубы на величину обеспечения контакта засыпного щебня и/или песка со стенками скважины и осуществляют втрамбовывание его в грунт ниже основания обсадной трубы, затем вновь заглубляют обсадную трубу до проектной отметки и при высокой частоте колебаний 20 - 45 Гц и малой амплитуде 0,3 - 1,5 мм извлекают виброштамп, после чего вновь зачищают скважину до уровня забоя обсадной трубы, опускают в нее каркас и производят бетонирование.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в том, что способ обеспечивает объемное разжижение грунта с последующим его уплотнением и втрамбовыванием в него жесткого материала на заданную глубину, что повышает несущую способность грунтового основания в 3 - 4 раза и более, в зависимости от фракции щебня и времени воздействия установки на грунт, при этом за счет резкого снижения внутреннего трения и ослабления сцепления обеспечивается погружение в разжиженный грунт жесткого материала за счет действия силы тяжести и сонаправленной составляющей вибрационного воздействия. После окончания формирования ствола щебеночной сваи вибровоздействия переводятся в режим низкочастотного удара, чем обеспечивается максимально возможная для данных грунтовых условий и размеров щебеночной сваи несущая способность грунтового основания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для осуществления способа сооружения щебеночных и песчаных набивных свай и укрепления их оснований, на фиг. 2 - штамповальные перья виброштампа, вид сбоку, на фиг. 3 - то же, вид в плане, на фиг. 4 - 6 изображены стадии последовательности сооружения набивных свай, на фиг. 7 - 10 - стадии технологической схемы способа укрепления свайных оснований и сооружения набивных свай при использовании обсадных труб и арматурных каркасов.

Установка для сооружения щебеночных и песчаных свай и свайных оснований содержит транспортное средство 1 с грузоподъемным механизмом 2, штангу 3, гидравлический вибратор 4, снабженный гидравлическим наголовником 5, и амортизаторами 6 с захватными рым-скобами 7, перистый пространственный виброштамп 8 со штамповальными перьями 9, гидравлические шланги 10, насосную станцию 11 с пультом управления 12 и стропы 13. С целью создания максимального штампующего эффекта при движении виброштампа 8 вниз и минимального сопротивления его подъему вверх, штамповальные перья 9 виброштампа 8 (фиг. 2 - 3) расположены в радиальном направлении по всему периметру, в нижней своей части имеют плоскую грань 14, заточенную под углом 45 - 90^o, и заточенную под острым углом к ней верхнюю грань 15.

Работа установки для сооружения щебеночных и песчаных свай и свайных оснований осуществляется следующим образом.

Транспортное средство 1 располагают в непосредственной близости от сооружаемой сваи таким образом, чтобы его грузоподъемный механизм 2 обеспечивал грузоподъемные операции в зоне работ. На рабочей площадке устанавливают насосную станцию 11 с пультом управления 12. Виброштамп 8 соединяют со штангой 3, сверху которой закрепляют с помощью наголовника 5 гидравлический вибратор 4, предварительно подключенный к насосной станции 11 через гидравлические шланги 10. Собранный технологический снаряд, состоящий из виброштампа, штанги и вибратора вывешивают грузоподъемным механизмом с помощью строп 13 и рым-скоб 7. В процессе сооружения сваи и втрамбовывания щебня в грунт оператор грузоподъемного механизма осуществляет опускание и подъем технологического снаряда, а оператор насосной станции с пульта управления 12 производит регулирование частоты вращения и амплитуды колебаний дебалансов вибратора.

Последовательность операций способа сооружения щебеночных и песчаных свай осуществляется следующим образом.

Виброштамп с низкой частотой колебаний 6 - 15 Гц и большой амплитудой 3 - 20 мм погружают в грунт 16 на проектную отметку так, что нижний конец виброштампа достигает слоя несущего грунта 17 (фиг. 4). Придав виброштампу высокую частоту колебаний 20 - 45 Гц с малой амплитудой 0,3 - 1,5, извлекают его из грунта и в устье образовавшейся скважины 18 насыпают щебень 19 (фиг. 5). Вновь погружают виброштамп в режиме низкой частоты колебаний 6 - 15 Гц и высокой амплитуды 3 - 20 мм в грунт, осуществляя втрамбовывание щебня на глубину и уплотнение объема образовавшейся сваи 20 (фиг. 6). Диаметр получаемой щебеночной (песчаной) сваи d и диаметр зоны уплотненного околосвайного грунта D определяются диаметром рабочего органа (виброштампа), который подбирается, исходя из конкретной инженерно-технический задачи, с учетом геологических условий упрочняемого массива и мощности вибратора.

Последовательность операций способа сооружения свайных оснований на неустойчивых грунтах осуществляется следующим образом.

Предварительно бурят скважину 21 на заданную глубину L и в случае неустойчивости стенок скважины опускают в нее обсадную трубу 22, на дно скважины засыпают порцию щебня 23. Опускают в скважину виброштам 8, жестко связанный через штангу 3 с вибратором 4. В случае необходимости производят выглубление обсадной трубы на некоторую величину A, обеспечивая тем самым контакт засыпанного щебня со стенками пробуренной скважины (фиг. 7). В режиме низкой частоты и высокой амплитуды осуществляют втрамбовывание виброштампом щебня на глубину B и уплотнение грунтового основания сваи 24 (фиг. 8). Вновь заглубляют обсадную трубу до проектной отметки и извлекают при высокой частоте колебаний виброштамп из щебня. Зачищают скважину до уровня забоя обсадной трубы 25 (фиг. 9). Опускают в скважину арматурный каркас 26 (фиг. 10) и производят ее бетонирование.

Изобретение дает возможность при относительно небольших дополнительных затратах получить положительные результаты, в том числе отказаться от немобильных и дорогих в эксплуатации копровых установок, дизель-молотов и трамбовок и заменить их мобильными и малошумными вибрационными машинами, обеспечивающими экологичность проведения работ как на открытой местности, так и в населенных пунктах при сооружении временных и постоянных фундаментов из щебеночных (песчаных) свай, а также повысить несущую способность буронабивных свай по грунту в несколько раз с возможностью уменьшения их длины, диаметра или количества в свайном поле.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении щебеночных и песчаных набивных свай и укреплении их оснований. Способ сооружения набивных свай и укрепления их оснований включает образование скважины, заполнение скважины щебнем и/или песком, виброуплотнение материала, порцию которого засыпают на дно скважины, опускают в скважину виброштамп и в режиме низкой частоты колебаний 6-15 Гц и высокой амплитуды 3-20 мм осуществляют втрамбовывание щебня и/или песка и уплотнение его по всей высоте и площади, а виброизвлечение виброштампа осуществляют при высокой частоте колебаний 20-45 Гц и малой амплитуде 0,3-1,5 мм. При работе на неустойчивых грунтах перед заполнением скважины сыпучим материалом в нее погружают обсадную трубу, а после заполнения скважины сыпучим материалом производят частичное выглубление обсадной трубы и осуществляют втрамбовывание материала в грунт ниже основания обсадной трубы, затем вновь заглубляют обсадную трубу и при высокой частоте колебаний 20-45 Гц и малой амплитуде 0,3-1,5 мм извлекают виброштамп, опускают в скважину каркас и производят бетонирование. Изобретение дает возможность отказаться от немобильных и дорогих в эксплуатации копровых установок, дизель-молотов и трамбовок, а также повысить несущую способность буронабивных свай. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Способ сооружения набивных свай и укрепления их оснований, включающий образование скважины, заполнение скважины жестким сыпучим материалом, виброуплотнение и виброизвлечение виброштампа, отличающийся тем, что в качестве жесткого сыпучего материала используют щебень и/или песок, порцию которого засыпают на дно скважины, опускают в скважину виброштамп, жестко связанный через штангу с вибратором, и в режиме низкой частоты колебаний 6-15 Гц и высокой амплитуды 3-20 мм осуществляют втрамбовывание щебня и/или песка и уплотнение его по всей высоте и площади, а виброизвлечение виброштампа осуществляют при высокой частоте колебаний 20-45 Гц и малой амплитуде 0,3-1,5 мм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при работе на неустойчивых грунтах перед заполнением скважины сыпучим материалом в нее погружают обсадную трубу и проводят зачистку скважины, а после заполнения скважины сыпучим материалом производят частичное выглубление обсадной трубы на величину обеспечения контакта засыпного щебня и/или песка со стенками скважины и осуществляют втрамбовывание его в грунт ниже основания обсадной трубы, затем вновь заглубляют обсадную трубу до проектной отметки и при высокой частоте колебаний 20-45 Гц и малой амплитуде 0,3-1,5 мм извлекают виброштамп, после чего вновь зачищают скважину до уровня забоя обсадной трубы, опускают в нее каркас и производят бетонирование.