ФУНДАМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК E02D27/10 

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению свайных фундаментов, конкретно к применению трубчатых свай, погружаемых с открытым нижним концом в слабые грунты.

Известно устройство фундамента, которое содержит трубчатую сваю [Порты и портовые сооружения: Учебник для вузов / Г.Н.Смирнов и др. - М.: Стройиздат, 1979. - 607 с.(с.379, рис.XVIII.66)], почти на всю высоту заполненную препакт-бетоном.

Известен способ возведения фундамента [Порты и портовые сооружения: Учебник для вузов / Г.Н.Смирнов и др. - М.: Стройиздат, 1979. - 607 с. (с.379, рис.XVIII.66)], по которому погружают трубчатую сваю с открытым нижним концом, удаляют почти по всей высоте грунт из ее полости, заполняют полость препакт-бетоном и возводят ростверк.

Недостатком данного устройства и способа являются повышенные расход материалов и осадка трубчатой сваи, особенно при увеличении ее диаметра.

Известно устройство, которое содержит трубчатую сваю [А.с. 542790 СССР, МКИ Е 02 D 5/24. Свая], в нижней части полости которой жестко закреплены на стенках вертикальные продольные перегородки.

Известен способ возведения фундамента, реализованный в [А.с. 542790 СССР, МКИ Е 02 D 5/24. Свая], по которому в полости трубчатой сваи устраивают вертикальные продольные перегородки, погружают сваю в грунт глубже верхней границы перегородок и устраивают ростверк.

Недостатком этого устройства и способа является повышенная энергоемкость погружения трубчатой сваи.

Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство, представляющее собой трубчатую сваю [А.с. 129549 СССР, МКИ Е 02 D 27/44. Свая], содержащую в полости поперечную диафрагму, жестко закрепленную на стенках трубы.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ возведения фундамента, реализованный в [А.с. 129549 СССР, МКИ Е 02 D 27/44. Свая], по которому в полости трубчатой сваи устраивают поперечную диафрагму, погружают сваю в грунт до уровня диафрагмы и устраивают ростверк.

Недостатком данного устройства и способа являются повышенная осадка трубчатой сваи на слабых грунтах основания и динамическое воздействие на окружающий грунт, опасное для окружающей среды.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение эффективности и безопасности способа и устройства для окружающей среды

Поставленная задача в части устройства решена за счет того, что в известном устройстве, содержащем трубчатую сваю и закрепленную внутри ее полости поперечную диафрагму, она установлена с возможностью перемещения относительно стенок сваи и выполнена в виде башмака-базы колонны, передающей нагрузку от ростверка на грунтовое ядро, а между ростверком и сваей выполнен зазор на осадку основания колонны, причем колонна составлена из нескольких элементов и снабжена домкратом, компенсирующим эту осадку.

Указанные признаки позволяют управлять величиной осадки в процессе возведения и эксплуатации фундамента.

Поставленная задача в части способа решена за счет того, что в известном способе, включающем операции погружения трубчатой сваи с открытым нижним концом и возведение ростверка, после погружения сваи удаляют слабый грунт из ее полости, выравнивают поверхность грунтового ядра, уплотняют его, укладывают (при необходимости) слой дренирующего материала с уплотнением и внутрь трубы устанавливают колонну, передающую нагрузки от ростверка на грунтовое ядро.

Указанные признаки расширяют возможности применения трубчатых свай больших диаметров при использовании обычных строительных средств, а также обеспечивают щадящее воздействие на окружающую среду вследствие поэтапного устройства отдельных элементов сваи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез по трубчатой свае с внутренней колонной в виде стакана, на фиг.2 - то же, поперечный разрез. На фиг.3 - продольный разрез по трубчатой свае с внутренней центральной колонной, на фиг.4 - то же, поперечный разрез.

На фиг.1 и 2 представлена погруженная в грунт свая 1 с частично срезанным грунтовым ядром 2, прикрытым дренажным слоем 3, например, крупнозернистого песка, на который установлена колонна 4 в виде стакана и ростверк 5.

На фиг.3 и 4 представлена свая 1 с центральной колонной, состоящей из стойки 6, шарнирно соединенной с базой-башмаком 7 и с капителью-надколонником 8. Верхняя часть сваи 1 может быть снята по разъему 9.

Устройство (фиг.1 и 2) работает следующим образом. Колонна 4, например, в виде стакана выполнена с возможностью перемещения относительно стенок трубчатой сваи 1, причем между ростверком и сваей выполнен зазор на осадку основания колонны. Это обеспечивает передачу нагрузок от ростверка 5 на грунтовое ядро 2 и снижает напряжения в свае 1. Установка домкрата позволяет компенсировать осадку колонны 4 и сделать фундамент практически безосадочным.

Отличие колонны (фиг.3 и 4) состоит в том, что она составлена из нескольких элементов (позиции 6, 7, 8), что упрощает их изготовление. Выполнение стойки 6 в виде герметичной камеры, наполненной жидкостью с возможностью ее подкачки для компенсации осадки основания колонны, уменьшает расход материалов. При этом после затухания осадки возможно замещение жидкости в камере твердеющим раствором. Другим вариантом может быть использование в качестве камеры стенок сваи 1, при этом по контуру башмаков 7 и 8 устанавливают герметизирующие кольца. Выполнение колонны в виде винтовой сваи идентично по работе, но позволяет существенно снизить осадку колонны и использовать другие материалы и ресурсы.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в грунт погружают трубчатую сваю 1 с открытым нижним концом, удаляют слабый грунт из ее полости, выравнивают поверхность грунтового ядра 2, уплотняют его, укладывают дренажный слой 3 и устанавливают на него колонну, при этом между ростверком 5 и сваей 1 выполняют зазор S₀ на осадку основания колонны. Уплотнение грунтового ядра 2 выполняют с передачей воздействия через колонну 4 и (или) сваю 1. Сборку колонны выполняют из нескольких элементов, в числе которых устанавливают домкрат, компенсируют осадку основания колонны, выполняют постоянную опору и выключают домкрат.

Рассмотрим работу предлагаемого способа, используя фиг.1 и 2.

При погружении сваи 1 в ее полость входит грунт в виде ядра 2 цилиндрической формы, поскольку свая легко прорезает толщу грунта основания своими тонкими стенками. При этом несущая способность ее по грунту будет малой. Для повышения эффективности сваи 1 удаляют слабый грунт из ее полости, выравнивают поверхность грунтового ядра 2, уплотняют его, укладывают дренажный слой 3 и устанавливают на него колонну, при этом между ростверком 5 и сваей 1 выполняют зазор S_o на осадку основания колонны. Уплотнение грунтового ядра 2 выполняют с передачей воздействия через колонну 4 и (или) сваю 1. Сборку колонны выполняют из нескольких элементов, в числе которых устанавливают домкрат, компенсируют осадку основания колонны, выполняют постоянную опору и выключают домкрат.

Вариантом способа может быть то, что колонну отливают на месте установки из твердеющего материала, например из бетона, а после выполнения колонны производят снятие верхней части сваи 1 до разъема 9.

Уплотнение грунтового ядра 2 обеспечит уменьшение осадки основания колонны 4. Установка домкрата (на фиг. не показан) между ростверком 5 и колонной 4 позволит компенсировать основную часть осадки основания колонны 4, превратить способ практически в безосадочную технологию.

Работа способа с использованием фиг.3 и 4 идентична вышеизложенному. Особенностью является то, что на дренажный слой 3 устанавливают колонну, предварительно смонтированную из элементов 6, 7 и 8, или монтируют ее на месте.

Отметим следующие преимущества предлагаемых технических решений:

- они позволяют создать сваи с высокой несущей способностью с помощью обычных строительных средств;

- способ относится к щадящим окружающую среду технологиям, поскольку предусматривается лишь погружение тонкостенных (режущих) трубчатых свай. Динамическое воздействие уплотнения грунтового ядра при этом локализуется полостью внутри сваи;

- применение домкратирующих устройств позволяет получить практически безосадочную технологию возведения фундаментов.

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению свайных фундаментов, конкретно - к применению трубчатых свай, погружаемых с открытым нижним концом в слабые грунты. Фундамент содержит трубчатую сваю с открытым нижним концом. При этом содержит колонну, расположенную внутри полости сваи, опирающуюся на грунт. Колонна выполнена с возможностью перемещения относительно стенок сваи, причем на колонну установлен ростверк, а между ростверком и сваей выполнен зазор на осадку основания колонны. Способ возведения свайного фундамента включает операции погружения трубчатой сваи с открытым нижним концом, причем после погружения трубчатой сваи удаляют слабый грунт из ее полости. После удаления слабого грунта выравнивают поверхность грунта, уплотняют его и укладывают дренаж, устанавливают на него колонну, при этом между установленным на ней ростверком и трубчатой сваей выполняют зазор на осадку основания колонны. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей, повышении эффективности и безопасности способа и устройства для окружающей среды. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Фундамент, содержащий трубчатую сваю с открытым нижним концом, отличающийся тем, что содержит колонну, расположенную внутри полости сваи, опирающуюся на грунт, колонна выполнена с возможностью перемещения относительно стенок сваи, причем на колонну установлен ростверк, а между ростверком и сваей выполнен зазор на осадку основания колонны.2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть сваи выполнена съемной.3. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что колонна составлена из нескольких элементов и снабжена домкратом, компенсирующим осадку основания колонны, причем в состав колонны входит стойка с нижним и верхним опорными башмаками, присоединенными к ее концам.4. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что колонна выполнена в виде винтовой сваи.5. Фундамент по п.3, отличающийся тем, что стойка выполнена в виде герметичной камеры, наполненной жидкостью с возможностью ее подкачки для компенсации осадки основания колонны и последующего замещения этой жидкости твердеющим раствором.6. Фундамент по п.5, отличающийся тем, что в качестве стенок герметичной камеры использованы стенки трубчатой сваи.7. Способ возведения свайного фундамента, включающий операции погружения трубчатой сваи с открытым нижним концом, причем после погружения трубчатой сваи удаляют слабый грунт из ее полости, отличающийся тем, что после удаления слабого грунта выравнивают поверхность грунта, уплотняют его и укладывают дренаж, устанавливают на него колонну, при этом между установленным на ней ростверком и трубчатой сваей выполняют зазор на осадку основания колонны.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что уплотнение грунта выполняют с передачей воздействия через колонну и/или сваю.9. Способ по п.7, отличающийся тем, что выполняют сборку колонны из нескольких элементов, в числе которых устанавливают домкрат, компенсируют осадку основания колонны и устанавливают постоянную опору.10. Способ по п.7, отличающийся тем, что колонну отливают на месте установки.11. Способ по п.7, отличающийся тем, что после установки колонны производят снятие верхней части сваи.