Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а также при возведении буроинъекционных свай в сезоннопромерзающих грунтах.
Известна буроинъекционная свая, состоящая из верхней части, представляющей собой железобетонный элемент со сквозным отверстием по длине с выступающей на его торцах арматурой и объединенной с ней нижней частью, представляющей собой заполненную до уровня сезонного промерзания цементно-песчаным раствором скважину. (Патент РФ №2150550, опубл. 10.06.2000, Бюл. №16).
Недостаток такой сваи состоит в дороговизне и трудоемкости ее изготовления, так как для ее возведения требуется сложное буровое оборудование.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является буронабивная свая-инъектор, содержащая ствол сваи, состоящий из заполненной цементным раствором скважины с установленным в ней арматурным каркасом, инъекторную трубу и грунтобетонное уширение (а.с. СССР №1052625, опубликовано 07.11.83 г., Бюл. №41).
Недостаток такой сваи состоит в маломощности грунтобетонного уширения и большой трудоемкости ее изготовления.
Задача предлагаемого изобретения - создание буроинъекционной сваи повышенной несущей способности с изменяемой по высоте прочностью нижней части при одновременном снижении трудоемкости и стоимости ее изготовления.
Для достижения технического результата в буроинъекционной свае, состоящей из верхней части, выполненной из железобетона, содержащей на верхнем торце приспособления, например, арматурные выпуски, для соединения с опирающейся на нее конструкцией, нижней части, выполненной из грунта, усиленного заинъектированным в него твердеющим во времени раствором и одного или нескольких внутренних инъекционных каналов, каждый инъекционный канал расположен по всей длине сваи, верхняя часть сваи выполнена в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, высотой hв и шириной верхнего и нижнего основания соответственно во и вв с соблюдением условия вв≤во+2hв, а нижняя часть сваи представляет собой уширение выпуклой формы с минимальным размером поперечного сечения не менее вв, при этом высоту hн нижней части сваи определяют из выражения
где σ в - несущая способность грунта на уровне низа верхней части, кг/см2;
σ н - требуемая несущая способность грунта на уровне низа нижней части, кг/см2;
σ в+4 - несущая способность грунта на уровне, расположенном на 4 м ниже низа верхней части, кг/см;
m=0,8-1,2 - коэффициент условий работы.
Кроме того, нижняя часть сваи может быть выполнена грушевидной формы с уширением к низу, при этом прочность грунтораствора по высоте нижней части обратно пропорциональна ее поперечному сечению, причем прочность грунтораствора на стыке с верхней частью буроинъекционной сваи не менее давления по подошве верхней части, а по подошве нижней части - не менее прочности подстилающего грунта.
Также инъекционные каналы верхней и нижней частей сваи могут быть выполнены в виде объединяющих анкеров, например, металлических труб.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - буроинъекционная свая одноканальная, разрез 1-1 на фиг.2;
на фиг.2 - то же, план;
на фиг.3 - эпюры распределения по глубине несущей способности грунта, удельного давления в грунте от вертикальной нагрузки и прочности материала верхней и нижней частей сваи;
на фиг.4 - буроинъеционная свая четырехканальная, разрез II-II на фиг.5;
на фиг.5 - то же, план.
Буроинъекционная свая состоит из верхней 1 и нижней 2 частей. Верхняя часть представляет собой сборный железобетонный элемент (при необходимости может быть изготовлен на месте). Форма и размеры верхней части (в0вв, hо, hв) подбираются из конструктивно-технологических соображений: условий передачи нагрузки от конструкции на нижнюю часть 2, веса элемента, удобства его транспортировки и монтажа, из условий минимального заглубления в грунт в соответствии с требованиями нормативных документов и т.д. Верхняя часть может иметь цилиндрическую форму (фиг.1), форму усеченного конуса (фиг.4), или другие подобные формы.
При этом из условий распределения напряжений не более, чем под углом 45°, ширина нижнего основания не должна быть больше верхнего более, чем на двойную высоту верхней части, т.е. вв≤во+2hв.
Верхний торец верхней части содержит приспособления, например, арматурные выпуски 3 для соединения с опирающейся на нее конструкцией. Нижняя часть 2 выполнена из лежащего в основании грунта, усиленного заинъектированным в него твердеющим во времени раствором. Для инъектирования раствора буроинъекционная свая содержит один или несколько инъекционных каналов 4. Для увеличения степени монолитности верхней и нижней частей буроинъекционной сваи инъекционные каналы могут быть выполнены в виде объединяющих анкеров, например, металлических труб.
Нижняя часть 2 буроинъекционной сваи предназначена для распределения в грунте давления от вышележащей конструкции на верхнюю часть 1. Форма и размеры нижней части определяются в соответствии с параметрами эпюр (фиг.3):
5 - распределения по глубине несущей способности грунта;
6 - распределения удельного давления в грунте от вертикальной нагрузки по глубине;
7 – прочности материала верхней 1 и нижней 2 частей буроинъекционной сваи. Позициями 8 и 9 показаны соответственно границы котлована для элемента 1 и грунт засыпки котлована.
Произведем ориентировочную оценку несущей способности фундамента, исходя только из несущей способности по его подошве, пренебрегая (в запас) несущей способностью боковой поверхности. Несущая способность грунта увеличивается с глубиной. На глубине h она в соответствии с эпюрой 5 равна σ н. Удельное давление от нагрузки по глубине, наоборот, уменьшается и на глубине h равно σ н (в соответствии с эпюрой 6). Глубина заложения нижней части буроинъекционной сваи может быть признана достаточной, если σ н≤σ н. При этом до глубины h несущая способность фундамента должна быть обеспечена за счет прочности материала сваи, т.е. σ 1, σ 2,... σ 5 на каждой глубине должна соответственно своему уровню по высоте превышать значения σ по эпюре 6 (фиг.3).
Буроинъекционная высота hн нижней части буроинъекционной сваи может быть определена из следующих соображений. Если условно в пределах 3-4 м по глубине принять эпюру 5 линейной, то из подобия треугольников на эпюре 5 (фиг.3) следует:
где σ в, σ н - несущая способность грунта на глубине соответственно верха и низа нижней части буроинъекционной сваи, кг/см2;
σ в+4 - несущая способность грунта на уровне, расположенном ниже на 4 м низа верхней части, кг/см2.
После введения коэффициента условий работы m=0,8-1,2 получаем окончательную формулу:
При этом σ в и σ в+4 определяют из данных инженерных изысканий, а σ н - по результатам расчетов давления от эксплуатационной нагрузки.
По высоте нижней части на участках h2, h3, h4, h5 может быть обеспечена разная прочность (соответственно σ 2, σ 3, σ 4, σ 5). Это позволит более экономично формировать нижнюю часть буроинъекционной сваи.
Сооружение буроинъекционной сваи организовывается следующим образом.
Вначале вырывают котлован глубиной h1, и границей 8 поверху. В котлован устанавливают сборный элемент 1 (или бетонируют его на месте) с инъекционными каналами 4. Через эти каналы осуществляют дальнейшее их удлинение и монтаж обустройств на протяжении нижней части 2. После этого котлован засыпают грунтом 9. Далее производят инъектирование раствора, формируя нижнюю часть 2.
Эффективность использования предлагаемого технического решения заключается в возможности изготовления буроинъекционной сваи повышенной несущей способности с изменяемой по высоте прочностью нижней части при одновременном снижении трудоемкости и стоимости.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ | 2008 |
|
RU2360071C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ С УПЛОТНЕННЫМ ЗАБОЕМ | 2001 |
|
RU2188904C1 |
БУРОИНЪЕКЦИОННАЯ СВАЯ | 2023 |
|
RU2824061C1 |
Способ возведения буронабивной сваи с грунтоцементными уширениями в зоне слабых грунтов и устройство для его осуществления (варианты) | 2019 |
|
RU2725363C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННОЙ СВАИ С КОНТРОЛИРУЕМЫМ УШИРЕНИЕМ | 2015 |
|
RU2605474C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННОЙ СВАИ С КОНТРОЛИРУЕМЫМ УШИРЕНИЕМ | 2012 |
|
RU2522358C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛА СОПРЯЖЕНИЯ СВАИ С СУЩЕСТВУЮЩИМ ФУНДАМЕНТОМ ПРИ ЕГО УСИЛЕНИИ (ВАРИАНТЫ) | 2008 |
|
RU2385384C1 |
БУРОИНЪЕКЦИОННАЯ СВАЯ И ПОДПОРНАЯ СТЕНКА НА СВАЙНОМ ФУНДАМЕНТЕ | 2004 |
|
RU2281997C2 |
ТРУБОБЕТОННАЯ СВАЯ С УСИЛЕННЫМ ОСНОВАНИЕМ И СПОСОБ ЕЕ СООРУЖЕНИЯ | 2011 |
|
RU2492294C1 |
СПОСОБ УСТРОЙСТВА ИНЪЕКЦИОННОЙ СВАИ | 2016 |
|
RU2637002C1 |
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов, в промышленном и гражданском строительстве, а также при возведении буроинъекционных свай в сезонно-промерзающих грунтах. Буроинъекционная свая состоит из верхней части, выполненной из железобетона, нижней части, выполненной из грунта, усиленного заинъектированным в него твердеющим во времени раствором, и одного или нескольких внутренних инъекционных каналов, при этом верхняя часть на верхнем торце содержит приспособления, например, арматурные выпуски для соединения с опирающейся на нее конструкцией, а нижний торец ее свободно опирается на нижнюю часть. Новым является то, что каждый инъекционный канал расположен по всей длине сваи, верхняя часть сваи выполнена в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, высотой hв и шириной верхнего и нижнего оснований соответственно во и вв с соблюдением условия вв≤во+2hв, а нижняя часть сваи представляет собой уширение выпуклой формы с минимальным размером поперечного сечения не менее вв, при этом высоту hн нижней части сваи определяют из приведенной зависимости. Технический результат заключается в создании сваи повышенной несущей способности с изменяемой по высоте прочностью нижней части при одновременном снижении трудоемкости и стоимости ее изготовления. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
где σ в - несущая способность грунта на уровне низа верхней части, кг/см2;
σ н - требуемая несущая способность грунта на уровне низа нижней части, кг/см2;
σ в+4 - несущая способность грунта на уровне, расположенном ниже на 4 м низа верхней части, кг/см2;
m=0,8÷ 1,2 - коэффициент условий работы.
Способ возведения буронабивной сваи-инъектора | 1982 |
|
SU1052625A1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННОЙ СВАИ В СЕЗОННОПРОМЕРЗАЮЩЕМ ГРУНТЕ | 1999 |
|
RU2150550C1 |
СПОСОБ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ | 1995 |
|
RU2103443C1 |
Способ возведения буронабивной сваи | 1983 |
|
SU1231141A1 |
US 4158518 А, 19.06.1979 | |||
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ, ПРОКАТКИ И ПРЕССОВАНИЯ КАТАНКИ | 2013 |
|
RU2559615C1 |
Автомат для изготовления часовой фрикционной накладки | 1957 |
|
SU110818A1 |
Авторы
Даты
2005-02-20—Публикация
2002-12-24—Подача