СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАБИВНЫХ СВАЙ С КОРНЕВИДНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК E02D5/44 E02D5/54 

Изобретение относится к строительству и предназначено для изготовления в грунте набивных свай с корневидными элементами, которые могут быть использованы для свайного фундамента, укрепления откосов и т.д.

Широко известны набивные сваи, используемые по своему назначению и для усиления основания возведенных сооружений (см., например, "Инструкцию по устройству набивных свай при помощи пневмопробойников" ВСН6610-78. - М.: Минстрой СССР, 1978). Набивные сваи небольшого диаметра при использовании для усиления несущей способности фундаментов сооружений изготавливаются наклонными. В этом случае свая работает на изгиб - наихудший режим ее работы. Нужно отметить, что используются и сваи со ступенчатым диаметром, но их изготовление усложнено, при этом снижается их несущая способность из-за наличия участков с небольшим диаметром.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления набивных свай с корневидным уширением (см. , например, Т. М. Шмаль, В.И. Теличенко, В.И. Феклин "Технология возведения подземной части зданий и сооружений".- М.: Стройиздат, 1990, с. 176-177). Такая свая имеет повышенную несущую способность за счет уширения ее пяты. Несущая способность сваи зависит от площади ее боковой поверхности, поэтому корневидное уширение, имея большую боковую поверхность, более эффективно, чем уширение в виде сферы. Кроме того, это приводит к экономии бетона.

Однако технология изготовления корневидных свай такова, что ее применяют только для изготовления свай сравнительно большего диаметра. Сущность ее в том, что изготовляют вначале цилиндрическую вертикальную скважину, затем в ее дно погружают 2-5 свайных элемента длиной 1000-2000 мм. Перед погружением в скважину эти элементы собирают и закрепляют проволокой диаметром 8 мм в один пакет. В собранном виде пакет опускают краном в трубу, затем молотами или вибропогружателями через штангу эти элементы погружают в грунт. Так как элементы в передней части выполнены скошенными (асимметричными), то они расходятся из пакета в радиальном направлении и в дальнейшем служат корнями сваи. Заключительной операцией по изготовлению корневидной набивной сваи является бетонирование ее ствола с одновременным извлечением из грунта обсадной трубы. Известные технологии не позволяют изготовить корневидную сваю малого диаметра. Задачей, решаемой в данном техническом решении, является расширение технологических возможностей, т.е. обеспечение изготовления корневидных свай любого диаметра, и преимущественно малого, что было недостижимо в известных технических решениях.

Эта задача решается за счет того, что проходят в грунте рабочим органом скважину с последующим образованием под углом к ее продольной оси полостей под корневидные элементы и бетонирование образованных в грунте скважины и полостей, при этом корневидные элементы набивной сваи образуют сначала в виде полостей в грунте поворотом рабочего органа относительно продольной скважины с последующим извлечением его на поверхность и заполняют образованную скважину и полости бетоном. Такие операции позволяют образовать набивную сваю с корневидным уширением любого диаметра.

Устройство для реализации способа изготовления набивной сваи с корневидными элементами в грунте, содержащее трубу, внутри которой размещен рабочий орган в виде заостренного в передней части цилиндра для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи, привод перемещения рабочего органа, причем рабочий орган размещен с возможностью поворота относительно поперечной оси трубы и кинематически связан с приводом перемещения органа. Такое конструктивное исполнение устройства позволяет изготовить корневидные элементы набивной сваи.

Целесообразно нижний торец трубы выполнять перпендикулярным продольной ее оси, а переднюю часть рабочего органа для формования полости под корневидные элементы выполнять асимметричной, причем ее вершину располагают у внутренней поверхности трубы. Такое выполнение устройства позволяет реализовать предложенный способ изготовления набивной корневидной сваи с корневидными элементами.

Целесообразно нижний торец трубы выполнять под углом к продольной ее оси. Такое выполнение устройства является вариантом, обеспечивающим возможность реализации предложенного способа изготовления набивной сваи с корневидными элементами при использовании выпускаемых промышленностью пневмопробойников, являющихся осесимметричными.

Целесообразно привод перемещения рабочего органа размещать в верхней части погружаемой трубы и соединять с рабочим органом для формования корневидных элементов набивной сваи штоком и кинематической связью (соединением), прикрепленной к штоку и рабочему органу. Такое конструктивное исполнение устройства обеспечивает одновременно проникновение рабочего органа в грунт и поворот его относительно продольной оси трубы.

Целесообразно кинематически связь рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы с приводом перемещения рабочего органа осуществлять за счет шарнира, у которого продольная ось размещена перпендикулярно продольной оси устройства. Такое конструктивное исполнение обеспечивает более эффективную передачу ударного импульса рабочему органу при его повороте.

Целесообразно кинематическую связь (соединение) штока привода перемещения с рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы выполнять в виде пружины, которая одним концом прикреплена к штоку, а другим - к рабочему органу. Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает разворот рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы относительно штока и возможность извлечения рабочего органа на поверхность после его разворота относительно штока и проходки полости под корневидный элемент.

Целесообразно кинематическую связь (соединение) штока привода перемещения с рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи выполнять в виде гибкой связи, один конец которой прикреплен к штоку, а другой - к рабочему органу для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи. Такое выполнение устройства обеспечивает извлечение рабочего органа из грунта на поверхность после формования полостей в грунте под корневидные элементы.

Целесообразно шток привода рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы выполнять с дополнительным шарнирным соединением, разделяющим шток на несколько участков. Такое конструктивное исполнение устройства повышает несущую способность (эффективность) набивной сваи за счет большего угла поворота корневидного элемента.

Целесообразно кинематическое соединение между приводом перемещения и рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы выполнять дюритовым в виде соединенных между собой профильных колец, установленных одно в другом с зазором, при этом в вертикальном сечении кольца имеют форму скобы, причем горизонтальные полки средней скобы охватывают горизонтальные полки соседних скоб. Такое выполнение конструкции устройства обеспечивает разворот рабочего органа относительно штока привода его перемещения, т.е. обеспечивает реализацию предлагаемого способа изготовления набивной сваи.

Целесообразно устройство выполнять с дополнительными рабочими органами для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи и соединенными с ними приводами их перемещения, размещенными со смещением друг относительно друга по окружности внутри трубы. Такое выполнение конструкции устройства обеспечивает изготовление набивной сваи большего диаметра.

Целесообразно привод перемещения рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы размещать в нижней части погружаемой трубы. Такое конструктивное исполнение устройства повышает эффективность передачи ударного импульса на рабочий орган для формования полостей под корневидные элементы, что, в свою очередь, повышает эффективность процесса изготовления набивной сваи.

Целесообразно переднюю часть рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи выполнять в виде секущей плоскости под углом к продольной оси устройства. Такое выполнение устройства упрощает его конструкцию.

Целесообразно между штоком привода перемещения и рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи устанавливать дополнительные элементы, торцевые поверхности которых выполнены сферическими, со сквозными отверстиями, сквозь которые пропущен трос, прикрепленный к рабочему органу для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи. Такое выполнение устройства упрощает извлечение рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи на поверхность.

Целесообразно нижнюю часть трубы выполнять с окном с одной стороны, а другую сторону изогнуть в сторону окна. Такое выполнение устройства упрощает его изготовление и одновременно повышает эффективность поворота рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи за счет принудительной силы, возникшей от воздействия изогнутой части трубы.

Целесообразно нижний торец трубы выполнять под углом к продольной ее оси. Такое выполнение устройства упрощает ее конструкцию.

Целесообразно к нижнему торцу трубы прикреплять изогнутый кронштейн, причем его кривизна направлена внутрь трубы. Такое выполнение устройства упрощает конструкцию и особенно ее изготовление.

Целесообразно кронштейн выполнять в поперечном сечении Т-образной формы. Такое выполнение устройства повышает надежность и эффективность работы, т.к. позволяет воздействовать на рабочий орган для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи при его повороте большими усилиями и при этом не деформироваться.

Сущность предлагаемых способа и устройства для формования набивных свай с корневидными элементами проиллюстрируем на примере конкретного выполнения.

На фиг. 1 показана операция по проходке вертикальной скважины, используемой в дальнейшем в качестве ствола набивной сваи; фиг. 2 - операция по установке трубы в скважину; фиг. 3 - сечение АА фиг. 2; фиг. 4 - операция по формованию полости для корневидного элемента набивной сваи; фиг. 5 - операция по формованию полости под корневидный элемент набивной сваи при усилении фундамента возведенного сооружения; фиг. 6 - устройство с шарнирным соединением; фиг. 7 - устройство с гибкой связью; фиг. 8 - устройство со скошенной торцевой поверхностью трубы; фиг. 9 - устройство для формования набивной полости под корневидный элемент свай с пружинным соединением рабочего органа со штоком привода его перемещения; фиг. 10 - устройство для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи с дюритовым соединением рабочего органа со штоком привода его перемещения; фиг. 11 - устройство для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи с дополнительными шарнирными соединениями; фиг. 12 - устройство с приводом перемещением рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы, расположенным в нижней части (пневмопробойник); фиг. 13 - устройство с дополнительными элементами со сферическими торцевыми поверхностями и тросом, пропущенным сквозь эти элементы; фиг. 14 - формование полостей под корневидные элементы набивной сваи большого диаметра; фиг. 15 - сечение Б- Б фиг. 14.

Для изготовления набивной сваи с корневидными элементами необходимо пройти в грунте сначала полость под ствол сваи, а затем полость под ее корневидные элементы (ответвления). Скважину под ствол сваи можно проходить любым способом. В приведенной заявке показаны несколько вариантов: а) раздельное выполнение операций по проходке скважины под ствол и установку в ней трубы (фиг. 1-4); б) совмещенная проходка скважины под ствол и установка в ней трубы с рабочим органом по формованию в грунте полостей под корневидные элементы (фиг. 5-13); в) заглубленные в грунт трубы с открытым торцом с последующей очисткой ее внутренней полости от грунта, а затем формование полостей под корневидные элементы (ответвления) (фиг. 14-15).

Рассмотрим эти варианты, т.к. каждый из них желательно использовать при определенных условиях производства, в частности, для проходки небольших скважин при наличии маломощных устройств сначала проходят скважину, а затем устанавливают в ней трубу и формуют полости под корневидные элементы; при наличии мощных ударных устройств можно совместить проходку скважины с внедрением трубы в грунт, причем последняя забивается в грунт закрытым торцом и, наконец, применим последний варианта - проходка набивных свай со стволами большого диаметра.

а) Изготовление набивной сваи с корневидными элементами с раздельной проходкой скважины под ствол сваи и установкой в ней трубы.

Проходят любым способом, например, бурением или проколом скважины 2 в грунте 1 (фиг. 1). Затем в нее устанавливают трубу 3, торец 4 которой может быть выполнен скошенным (фиг. 8), с перпендикулярной по отношению к оси скважины торцевой поверхностью 5 (фиг. 5-7) либо с окном 6 и изогнутой стороной 7 трубы 3 (фиг. 4). Затем рабочим органом 8 формуют полость для корневидного элемента набивной сваи. Следующей операцией извлекают рабочий орган 8 из образованной полости и, когда он входит в трубу 3, поворачивают последнюю вокруг продольной оси и повторяют описанную выше операцию по формованию полости под другой корневидный элемент (на чертежах не показан). Далее можно повторить эти операции и в итоге получить полости, смещенные друг относительно друга по окружности.

б) Изготовление набивной сваи с корневидными элементами совместной проходкой скважины под ствол сваи и установкой в нее трубы (фиг. 5-13).

В этом случае в грунт 1 погружают (чаще всего забивают) трубу 3, передний конец которой заглушен рабочим органом 8, используемым в дальнейшем для изготовления полостей под корневидные элементы набивной сваи. При этом рабочий орган 8 может быть установлен в трубе 3 с зазором (фиг. 5-8) или с упором в торцевую поверхность погружаемой трубы 3 (фиг. 9-11). В любом случае грунт внутрь погружаемой трубы 3 не поступает. Такая конструкция используется для формования набивных свай с корневидными элементами сравнительно небольшого диаметра, трубу 3 с рабочим органом 8 погружают в грунт 1 на глубину, соответствующую длине ствола сваи, после чего осуществляют проходку полостей под корневидные элементы за счет внедрения рабочего органа 8 в грунт 1, при этом труба 3 остается неподвижной. За счет скошенной передней поверхности 9 рабочего органа 8 возникает горизонтальная сила F, поворачивающая его относительно продольной оси трубы 3. Кинематическая связь (соединение) рабочего органа 8 для формования корневидных элементов набивной сваи с приводом перемещения рабочего органа обеспечивает разворот рабочего органа 8 и тем самым образуется в грунте наклонная полость.

Для образования нескольких корневидных элементов при проходке набивной сваи малого диаметра рабочий орган 8 периодически поворачивают на некоторый угол относительно продольной оси сваи и повторяют операцию по формованию полостей под корневидный элемент. Заключительной операцией является извлечение из грунта 1 трубы 3 с рабочим органом 8 и заполнение образованной полости бетоном.

в) Изготовление набивной полости сваи большого диаметра с корневидными элементами (фиг. 14, 15).

В этом случае погружают в грунт (обычно забивают) трубу 3 с открытым передним торцом. Грунт 1 поступает внутрь трубы 3, где образованный керн любым методом извлекают из трубы 3 на дневную поверхность. Затем внутрь трубы 3 устанавливают рабочий орган 8 (или несколько их, размещенных по окружности возле стенок трубы 3). Следующим этапом проходят наклонные полости под корневидные элементы. Эти полости можно проходить одним рабочим органом 8, разворачивая его по окружности, или использовать несколько их.

Завершающими операциями являются извлечение рабочего органа 8, трубы 3 из грунта 1 и заполнение образованных полостей бетоном.

Устройство для изготовления набивной сваи с корневидными элементами содержит трубу 3, рабочий орган 8 для формования полостей под корневидные элементы в виде заостренного симметричного (фиг. 4) или асимметричного (фиг. 5, 7) наконечника с поверхностью 9, который имеет цилиндрическую форму. При изготовлении рабочего органа 8 симметричным (фиг. 4) торец трубы 3 выполнен не перпендикулярным ее продольной оси. При изготовлении рабочего органа 8 асимметричным (фиг. 5-9) ее достигают, например, за счет скоса передней части секущей поверхностью 9, причем таким образом, что вершина рабочего органа 8 размещена у внутренней поверхности трубы 3, т.е. смещение вершины угла в сторону оси продольной симметрии возможно, но нецелесообразно, т.к. уменьшается при этом сила F. Для изготовления набивных свай малого диаметра рабочий орган 8 может быть установлен в передней части трубы 3 с зазором (фиг. 5, 6) либо он имеет кольцевую проточку 10 (фиг. 9-11, 13), в которую упирается торец трубы 3.

В качестве привода перемещения рабочего органа целесообразно использовать ударные устройства, в частности пневмопробойники. И можно осуществить: а) проходку скважины под ствол набивной сваи; б) забить трубу 3 вместе с рабочим органом 8 для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи; в) проходку только полостей под корневидные элементы (при этом полагается, что труба 3, особенно большого диаметра, будет погружена в грунт любым способом и, в частности, продавливанием). Ниже будем рассматривать привод перемещения рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы, при этом полагая, что используется ударный привод - пневмопробойник, монтированный сверху трубы 3 (фиг. 5-11, 13, 14 на чертежах не показан) или внизу ее у рабочего органа 8 (фиг. 4, 8, 12). В последнем случае целесообразно использовать пневмопробойник - ударный пневматический механизм, широко используемый для проходки скважин в грунте. В первом случае ударный импульс передается от ударного привода к рабочему органу 8 через шток 11. Во втором случае пневмопробойник 20 сам является ударным приводом.

Ударный привод передает импульс через шток 11 на рабочий орган 8 для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи. Шток 11 соединен с рабочим органом 8 кинематической связью (соединением), которое может быть выполнено в виде: шарнирного 12 соединения (фиг. 5, 6); упругой связи - троса 13 (фиг. 7, 13); дюритового соединения 14 (фиг. 10); пружины 15 (фиг. 9). При этом шток 11 может быть разделен на несколько частей 16-18 (фиг. 11, 13). Возможны два варианта исполнения: а) отдельные части 16-18 штока 11 соединены между собой шарнирами 12 (фиг. 11); б) отдельные части 16-18 штока 11 выполнены с отверстиями 19, а сопрягаемые друг с другом торцевые поверхности этих частей выполнены сферическими, при этом все части 16-18 штока 11 удерживаются тросом 13, который натянут. В случае применения пневмопробойника 20 (фиг. 12) рабочий орган 8 для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи монтируется на переднюю часть пневмопробойника 20, сжатый воздух к которому подается по шлангу 21. В этом случае поворот рабочего органа 8 для формования полостей под корневидные элементы относительно продольной оси трубы 3 осуществляется совместно ударным приводом (пневмопробойником) и рабочим органом 8. В этом случае рабочий орган 8 благодаря скосу поверхности 9 вызывает со стороны грунта силу F, разворачивающую его относительно продольной оси трубы 3. При использовании трубы 3 с окном 6 и изогнутой другой ее частью поверхности 7 (фиг. 3, 4) разворот рабочего органа 8 происходит дополнительно за счет силы, возникающей от изогнутой поверхности трубы 3. Изогнутая часть 7 трубы 3 может выполнена из самой трубы 3, усиленной кронштейном 22 (фиг. 3).

При изготовлении большого диаметра набивной сваи с корневидными элементами в грунт 1 погружается труба 3, внутри которой могут быть размещены несколько рабочих органов 8 (фиг. 14, 15) для формования полостей под корневидные элементы, расположенные вокруг продольной оси трубы 3 внутри по ее периферии, либо используют один рабочий орган 8 и после формования очередной полости под корневидный элемент смещают рабочий орган 8 вокруг продольной оси трубы 3 и повторяют операцию. Позицией 23 обозначен фундамент здания.

Принцип работы устройства
1. Изготовление набивной сваи малого диаметра с корневидными элементами при раздельной проходке скважины под ствол сваи и установку в нее трубы с рабочим органом (фиг. 1-4).

Такая необходимость возникает при использовании погружателей труб малой мощности. В этом случае проходят скважину 2 в грунте 1 любым имеющимся механизмом, в частности бурением с выносом разбуренного грунта из скважины 2. Затем в нее устанавливают трубу 2 с загнутым передним концом 7 (фиг. 2). Следующей операцией в трубу 3 опускают рабочий орган 8 для формования полости под корневидный элемент (фиг. 4), который, подходя к окну 6, под действием изогнутой трубы 3 поворачивается в сторону окна 6 и в дальнейшем образует полость под углом к скважине 2. При исполнении изогнутой 7 части трубы 3 с кронштейном 22 (фиг. 3) ее прочность достаточна для компенсирования поперечных нагрузок, возникающих при изготовлении рабочим органом 8 полости в грунте под углом к свае. После проходки одной полости под корневидные элементы набивной сваи рабочий орган 8 извлекают из грунта 1 в трубу 3, затем последнюю разворачивают и повторяют описанную выше операцию по формованию полости под корневидный элемент набивной сваи.

После изготовления всех полостей в грунте под корневидные элементы рабочий орган 8 совместно с трубой 3 удаляют из скважины 2, все полости заполняют бетоном и уплотняют.

2. Изготовление набивной сваи малого диаметра с корневидными элементами при совмещенной проходке скважины под ствол сваи и погружением трубы в нее.

Этот вариант целесообразно использовать при наличии мощных ударных погружателей, обеспечивающих забивание в грунтовый массив трубы с закрытым торцом.

Рабочий орган 8 для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи монтируется в нижней части трубы 3. Если рабочий орган имеет размер, превышающий внутренний диаметр трубы 3 (фиг. 9-11, 13), то он устанавливается в торце последней. Если его размер не превышает внутренний диаметр трубы 3, то он устанавливается внутри последней. В первом случае при углублении трубы 3 в грунт 1 она же проталкивает рабочий орган 8 в грунт, во втором случае необходимо одновременно при углублении трубы 3 воздействовать на шток 11, чтобы рабочий орган 8 для формования полостей под корневидные элементы одновременно перемещался с трубой 3 в грунт 1. Заглубление трубы 3 в грунт 1 можно осуществлять любым известным методом, в частности забиванием с дневной поверхности (на чертежах механизм, внедряющий в грунт трубу 3, не показан, т.к. эта операция и сам механизм широко известны в строительстве). При установке рабочего органа 8 для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи в торце трубы 3 на его поверхности имеется проточка 10, в которую монтируется передняя часть трубы 3. При углублении трубы 3 грунт не попадает внутрь нее. Если используется рабочий орган 8 с меньшим диаметром, чем внутренний диаметр погружаемой трубы 3, то возможны, в принципе, два варианта: а) когда рабочий орган 8 удерживается в передней части трубы 3 и грунт не поступает внутрь трубы 3; б) когда рабочий орган 8 отстает от переднего торца погружаемой в грунт трубы 3. В последнем случае грунт попадает внутрь погружаемой трубы 3 и при этом образуется грунтовая пробка, т. е. только на части длины трубы 3 грунт попадает во внутреннюю ее полость. В дальнейшем необходимо эту пробку вытолкнуть силой P, передавая через штангу 11 ударный импульс на рабочий орган 8.

Трубу 3 погружают в грунт 1 на глубину ствола набивной сваи. Затем рабочий орган 8 для формования полостей под корневидные элементы продвигают вглубь при остановившейся трубе 3. Если используется пневмопробойник 20 (фиг. 8) в качестве погружного привода, то угол поворота рабочего органа 8, а следовательно, угол отклонения полости под корневидный элемент набивной сваи будет незначителен, т.к. сравнительно длинный корпус пневмопробойника 20 будет длительное время находиться в трубе 3 и будет оказывать сопротивление повороту рабочего органа 8.

В этом отношении более эффективно использовать короткий рабочий орган 8, а ударный импульс для его перемещения передавать через штангу 11 от ударного привода, размещенного на поверхности (на чертежах он не показан). После выхода из трубы 3 рабочий орган 8 начинает разворачиваться под действием силы F, возникающей от асимметричного сопротивления со стороны грунта. Из-за скошенной передней поверхности 9 рабочего органа 8 сила сопротивления, действующая на рабочий орган 8, становится асимметричной, при этом под действием силы F происходит отклонение рабочего органа 8 в сторону от продольной оси погруженной в грунт трубы 3. Кинематическая связь (соединение) между штоком 11 (ударный узел состоит из привода и штока) и рабочим органом 8 позволяет отклоняться последнему. Наибольшее сопротивление со стороны кинематической связи оказывает дюритовое 14 соединение (фиг. 10), наименьшее - упругая связь 13 (фиг. 7, 13), остальные - промежуточное. После изготовления корневидного элемента извлекают рабочий орган 8 в трубу 3, для чего используется кинематическая связь между штоком 11 ударного узла и рабочим органом 8. Затем поворачивают рабочий орган 8 вокруг продольной оси трубы 3 и повторяют операцию по проходке следующей полости под корневидный элемент набивной сваи.

После формования полостей в грунте под корневидные элементы набивной сваи сначала извлекают рабочий орган 8 для их формования в трубу 3, а затем их совместно или порознь извлекают на поверхность. В грунте остается ствол и полости под корневидные элементы, которые заполняют бетоном и уплотняют. При извлечении рабочего органа 8 из полости в случае использования пневмопробойника 20 применяют реверс, это достаточно широко описано в литературе, поэтому здесь не приводится принцип его работы. В других случаях используется кинематическая связь (соединение) штока 11 с рабочим органом 8. При приложении силы Р, направленной в сторону от забоя, штанга 11 вытягивается из трубы 3 и через кинематическое соединение (пружину 15 (фиг. 9), дюритовое соединение 14 (фиг. 10), гибкую связь 13 (фиг. 7, 13), рабочий орган 8).

В дальнейшем скважина и полости заполняются бетоном и образуется ствол набивной сваи с корневидными элементами.

3. Изготовление набивной сваи большого диаметра с корневидными элементами
В этом случае в грунт погружают трубу 3 с открытым торцом (фиг. 14, 15) и осуществляют очистку внутренней ее полости от грунтового керна. После очистки трубы 3 в нее опускают один или несколько рабочих органов 8 для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи, причем в последнем случае их размещают вокруг продольной оси трубы 3. Затем, воздействуя на шток 11 конкретного рабочего органа 8 для формования полости под корневидные элементы набивной сваи, внедряют его в грунт 1 (дно образованной скважины). Под действием силы F, возникшей от сопротивления со стороны грунта на скошенную поверхность 9 рабочего органа 8, последний, отклоняясь от продольной оси трубы 3, формует в грунте 1 полость, которую заполняют бетоном, что, в конечном счете, станет корневидным элементом набивной сваи.

Затем образуют следующую полость под корневидный элемент либо развернув рабочий орган 8 для формования полости под корневидный элемент набивной сваи вокруг продольной оси трубы 3 (если используется один рабочий орган), либо используют соседний рабочий орган (если их находится в трубе 3 несколько), продолжают процесс формования полости для дальнейшего образования в них корневидных элементов набивной сваи.

После окончания проходки полостей под корневидные элементы рабочие органы 8 и трубу 3 извлекают из грунта. В случае устойчивого грунта возможно одновременное извлечение рабочего органа 8 и трубы 3 из грунта, а затем заполнение бетоном образованной полости. В случае неустойчивого грунта извлечение трубы 3 и рабочего органа 8 осуществляют с одновременным заполнением образованной полости бетоном.

Целесообразно использовать предлагаемые способ и устройство для формования набивной сваи с корневидными элементами при усилении фундаментов 23 (фиг. 5) возведенных сооружений. Для этой цели трубу 3 заглубляют в грунт возле фундамента 23 на глубину последнего, а затем под него проходят полость отклоняющимся рабочим органом 8, как описано выше. В итоге бетон поступает непосредственно под фундамент, что существенно повышает несущую способность последнего, т. к. он опирается непосредственно на уплотненное и упрочненное основание или набивную сваю с корневидным уширением.

В этом случае фактически используются корневидные элементы для усиления фундамента 23. Ствол 2 набивной сваи боковой своей поверхностью, прижимаясь к фундаменту 23 возведенного сооружения, обжимает его и тем самым усиливает фундамент 23 за счет силы бокового трения.

При необходимости увеличить угол отклонения полости под корневидный элемент набивной сваи целесообразно использовать шток 11, содержащий больше одного шарнирного (16-19) соединения (в этом случае он разделяется на несколько участков (фиг. 11, 13)). В этом случае шток 11 имеет меньшую жесткость и под действием силы F рабочий орган 8 для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи отклонится на больший угол.

Применение предлагаемого способа изготовления набивной сваи с корневидными элементами позволяет изготовить набивную сваю малого диаметра с корневидными элементами, что до настоящего времени было невозможно осуществить. Набивная свая с корневидными элементами изготавливается устройством, обеспечивающим извлечение рабочего органа из грунта для формования полостей под корневидные элементы (известные технические решения используют теряемые элементы уширения). Заполнение полостей под корневидные элементы и ствола набивной сваи бетоном обеспечивают большую их прочность, особенно на стыке, что повышает эффективность и несущую способность набивной сваи в целом.

Изобретение относится к области строительства, а именно к изготовлению в грунте набивной сваи с корневидными элементами. Способ изготовления в грунте набивной сваи с корневидными элементами включает проходку в грунте скважины с последующим образованием под углом к продольной оси полостей под корневидные элементы, бетонирование образованных скважины и полостей. Новым в способе является то, что корневидные полости образуют из скважины поворотом уплотняющего грунт рабочего органа относительно продольной оси скважины с последующим извлечением его на поверхность через скважину. Устройство для изготовления в грунте набивной сваи с корневидными элементами содержит трубу, внутри которой размещен рабочий орган в виде заостренного в передней части цилиндра для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи, привод рабочего органа. Рабочий орган размещен с возможностью поворота относительно продольной оси трубы и кинематически соединен с приводом перемещения рабочего органа. Технический результат изобретения заключается в расширении технологических возможностей, т.е. в обеспечении изготовления корневидных свай любого диаметра и преимущественно малого. 2 с. и 16 з.п.ф-лы, 15 ил.

1. Способ изготовления в грунте набивной сваи с корневидными элементами, включающий проходку в грунте скважины с последующим образованием под углом к продольной оси полостей под корневидные элементы, бетонирование образованных скважины и полостей, отличающийся тем, что корневидные полости образуют из скважины поворотом уплотняющего грунт рабочего органа относительно продольной оси скважины с последующим извлечением его на поверхность через скважину. 2. Устройство для изготовления в грунте набивной сваи с корневидными элементами, содержащее трубу, внутри которой размещен рабочий орган в виде заостренного в передней части цилиндра для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи, привод рабочего органа, отличающееся тем, что рабочий орган размещен с возможностью поворота относительно продольной оси трубы и кинематически соединен с приводом перемещения рабочего органа. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что нижний торец трубы выполнен перпендикулярным продольной ее оси, а передняя часть рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы выполнена асимметричной, причем ее вершина расположена у внутренней поверхности трубы. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что нижний торец трубы выполнен под углом к продольной ее оси. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что привод перемещения рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы размещен в верхней части погружаемой трубы и соединен с рабочим органом для формования корневидных элементов набивной сваи штоком и кинематической связью (соединением), прикрепленной к штоку и рабочему органу. 6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что кинематическая связь (соединение) рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы с приводом его перемещения осуществляется за счет шарнира, причем продольная ось его размещена перпендикулярно продольной оси устройства. 7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кинематическое соединение штока привода перемещения с рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы выполнено в виде пружины, которая одним концом прикреплена к рабочему органу для формования корневидных элементов набивной сваи, а другим - к штоку привода. 8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кинематическое соединение штока привода перемещения с рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы выполнено в виде гибкой связи, один конец которой прикреплен к штоку, а другой - к рабочему органу для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи. 9. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что шток привода рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы выполнен с дополнительными шарнирами, разделяющими шток на несколько участков. 10. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кинематическое соединение между приводом перемещения и рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы выполнено дюритовым в виде соединенных между собой профильных колец, установленных одно в другом с зазором, при этом в вертикальном сечении кольца имеют форму скобы, а горизонтальные полки средней скобы охватывают горизонтальные полки соседних скоб. 11. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно выполнено с дополнительными рабочими органами для формования полостей под корневидные элементы сваи и соединенными с ним приводами перемещения рабочих органов, размещенными со смещением друг относительно друга по окружности внутри трубы. 12. Устройство по п.2, отличающееся тем, что привод перемещения рабочего органа размещен в нижней части погружаемой трубы у рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы. 13. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что передняя часть рабочего органа для формования полостей под корневидные элементы набивной сваи выполнена в виде секущей плоскости под углом к продольной оси устройства. 14. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что между штоком привода перемещения и рабочим органом для формования полостей под корневидные элементы установлены дополнительные элементы, торцевые поверхности которых выполнены сферическими, со сквозными отверстиями, сквозь которые пропущен трос, прикрепленный к рабочему органу для формования полостей под корневидные элементы и штоку привода. 15. Устройство по п.2, отличающееся тем, что нижняя часть трубы выполнена с окном с одной стороны, а другая ее сторона выполнена изогнутой в сторону окна. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что нижний торец трубы выполнен под углом к продольной ее оси. 17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что к нижнему торцу трубы прикреплен изогнутый кронштейн, причем его кривизна направлена внутрь трубы. 18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что кронштейн в поперечном сечении выполнен Т-образной формы.