СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ Российский патент 2013 года по МПК E02D7/20 

Описание патента на изобретение RU2500857C1

Способ относится к области строительства, изобретение может быть использовано при погружении свай вдавливанием в слои плотных грунтов при сопротивлении грунта, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки.

Известен способ погружения свай вдавливанием, включающий приложение к свае статического вдавливающего усилия различными методами (Буров В.П. Исследование процессов погружения свай методом вдавливания с целью обоснования параметров выбора оптимальных параметров сваевдавливающих установок: автореферат дис. канд. техн. наук. - Омск, 1969.-20 с.).

Недостатками способа являются технологические ограничения при погружении сваи в слоях плотных грунтов (модуль деформации Е>14 МПа, показатель текучести IL<0,3), что обусловлено отсутствием методики определения параметров вдавливания (усилия и скорости) в зависимости от прочностных характеристик слоев грунта, составляющих геологический разрез, включая несущий слой.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ погружения сваи вдавливанием который включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима, сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину. При погружении свай в слои плотных грунтов при сопротивлении погружению, превышающем максимальное усилие 2 вдавливания, обеспечиваемого установкой, при котором погружение останавливают, извлекают сваю и применяют специальные описанные ниже способы снижения сопротивления грунта погружению (Руководящий технический материал. РТМ 36.44.12.2-90. Проектирование и устройство фундаментов из свай, погружаемых способом вдавливания. - СПб.: ВНИИГС, 1992. - 46 с.).

Однако рассмотренный способ имеет следующие недостатки: извлечение сваи из грунта и последующее применение специальных способов снижения сопротивления грунта погружению в виде бурения лидерных скважин, рыхления грунта шнеком, применения антифрикционных обмазок поверхности сваи приводят к снижению производительности труда более чем в 2 раза, увеличению стоимости работ на 40% и снижению несущей способности свай по грунту до 20%. Кроме того, технически сложно извлечь погруженные сваи с глубины более 10 м, что требует изменения проектного решения и погружения дополнительных свай.

Задачей на решение, которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности способа вдавливания свай в слои плотных грунтов.

Способ погружения сваи вдавливанием включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима, сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину. При этом при наличии в геологическом разрезе слоев плотных грунтов увеличивают усилие вдавливания до значения, равного сумме лобового сопротивления сваи в этих слоях грунтов и бокового сопротивления в пределах всей глубины погружения сваи по разрезу, а также уменьшают скорость вдавливания сваи до минимального значения, определяемого из выражения:

V=(Fвд-Fd)/Fdn

где V- скорость вдавливания сваи, м/мин;

Fвд - усилие вдавливания, кН;

Fd - несущая способность сваи в интервале погружения, кН.

n=0,4-0,9 опытный коэффициент, среднее значение которого составляет 0,6.

Таким действием обеспечивают снижение вязкого сопротивления грунта, которое линейно возрастает при увеличении скорости погружения сваи. В результате достигают сокращения дополнительного сопротивления грунта, что позволяет погружать сваи в слои плотного грунта без увеличения усилия вдавливания и веса установки.

В процессе погружения сваи до проектной отметки прикладываемое усилие и скорость вдавливания задают в зависимости от конкретных инженерно-геологических условий, в том числе от залегания грунтов разной плотности определяющих сопротивление сваи в интервале погружения.

Известна математическая зависимость, по которой определяют усилие вдавливания свай статической нагрузкой Fвд [Бахолдин Б. В. Исследование процесса погружения свай вдавливанием / Бахолдин Б.В., Перлей Е.М., Светинский Е.В. // - М. Основания фундаменты и механика грунтов, 1997. -№3. с.25-27]:

F в д = ( R + V n R ) A + ( f + V n f ) Ω , к Н ( 1 )

где R, f - удельное статическое сопротивление грунта под нижним торцем и по боковой поверхности сваи, соответственно, кН/м2;

V - скорость вдавливания сваи, м/мин;

n=0,4-0,9 опытный коэффициент (среднее значение равно 0,6), определяющий зависимость вязкого сопротивления от удельного статического сопротивления грунта под нижним торцем и по боковой поверхности сваи;

А - площадь поперечного сечения сваи, м2;

Ω - площадь боковой поверхности сваи, м2.

Выражение 1 записывают в виде:

F в д = F d + F d n V , к Н ( 2 )

где Fd - несущая способность сваи в интервале погружения, т.к.

Fd=RA+fΩ.

Из выражения 2 скорость вдавливания определяют по формуле:

V = ( F в д F d ) / F d n ( 3 )

Уравнение 3 позволяет регулировать и настраивать усилие вдавливания и скорость погружения сваи в зависимости от наличия в геологическом разрезе слоев грунтов разной плотности.

При вдавливании сваи в слоях плотных грунтов увеличивают усилие вдавливания до значения равного несущей способности сваи в интервале погружения, а также уменьшают скорость вдавливания до минимального значения. В слабых грунтах уменьшают усилие и увеличивают скорость вдавливания до максимального значения.

Эффективность предлагаемого способа подтверждена авторами на основании статистической обработки экспериментальных данных, полученных в производственных условиях на значительном количестве реальных объектов строительства. В ходе экспериментов в различных инженерно-геологических условиях исследованы зависимости изменения глубины и времени погружения сваи от изменения усилия и скорости вдавливания. Так, установлено что при вдавливании в несущий слой плотных грунтов для гарантированного погружения сваи на требуемую глубину устанавливают усилие вдавливания до значения Fвд=1,0-1,2 уменьшают скорость вдавливания сваи до нулевого значения, и таким образом выдерживают сваю под нагрузкой до начала процесса «продавливания» слоя.

Способ погружения сваи вдавливанием поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен фрагмент технологической карты с графическими зависимостями, определяющими изменение технологических параметров по глубине вдавливания сваи;

на фиг.1a - представлен общий вид установки вдавливания свай и расположение сваи в геологическом разрезе, включающем, в том числе и напластования плотных грунтов;

на фиг.1б - представлен график изменения усилия вдавливания (Fвд) по глубине погружения сваи (Д);

на фиг.1в - представлен график изменения скорости вдавливания (V) по глубине погружения сваи (Н).

Способ реализуется следующим образом.

С поверхности грунта установкой для вдавливания свай 1 производят вдавливание сваи 2. При вдавливании сваи в слоях плотных грунтов 3 увеличивают усилие вдавливания до значения, равного сумме лобового сопротивления сваи в этих слоях грунтов и бокового сопротивления в пределах всей глубины погружения сваи по разрезу, а также уменьшают скорость вдавливания сваи до минимального значения.

Вдавливание в таком режиме выполняют, настолько необходимо для погружения сваи через встречающиеся слои плотных грунтов или до проектной отметки.

Для определения технологических параметров вдавливания первоначально выполняют расчет изменения значений несущей способности сваи Fd в интервале погружения по каждому элементы составляющему геологический разрез, включая слои плотных грунтов. Затем определяют требуемые значения усилий вдавливания (Fвд=1,0-1,2Fd) и строят соответствующий график изменения параметра по глубине погружения Н (фиг.1б).

Далее по зависимости 3 рассчитывают значения скорости вдавливания V по глубине погружения и строят соответствующий график изменения параметра по глубине погружения H (фиг.1в).

При погружении сваи машинист установки вдавливания на основании представленных в составе технологической карты графиков с учетом напластования слабых и плотных грунтов в составе геологического разреза настраивает рабочие параметры погружения сваи пропорционально изменяя усилие и скорость вдавливания по описанной выше методике.

В результате достигается повышение эффективности способа вдавливания свай в слоях плотных грунтов.

Похожие патенты RU2500857C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ 2012
  • Верстов Владимир Владимирович
  • Гайдо Антон Николаевич
  • Иванов Ярослав Владимирович
RU2498017C1
КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ СВАИ 2015
  • Полищук Анатолий Иванович
  • Нуйкин Сергей Сергеевич
RU2593517C1
СПОСОБ ВИБРОВРАЩАТЕЛЬНОГО ВДАВЛИВАНИЯ СВАИ В ГРУНТ 2015
  • Верстов Владимир Владимирович
  • Гайдо Антон Николаевич
RU2580338C1
СВАЯ ВДАВЛИВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ И СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ СВАИ ВДАВЛИВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ 2016
  • Чесноков Георгий Владимирович
  • Петрушкин Игорь Сергеевич
  • Елинова Татьяна Юрьевна
RU2648397C1
СВАЯ ВДАВЛИВАНИЯ 2023
  • Стриганов Юрий Павлович
RU2813841C1
СВАЯ И СПОСОБ ЕЕ УСТАНОВКИ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫЙ ГРУНТ 2010
  • Попов Александр Петрович
RU2441116C1
ШТАМП ДЛЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ МЕТОДОМ ВДАВЛИВАНИЯ И СПОСОБ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ БЕТОННЫХ, ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И АРМОБЕТОННЫХ СВАЙ МЕТОДОМ ВДАВЛИВАНИЯ ПУТЕМ УСТРОЙСТВА НАБИВНОЙ СВАИ С УШИРЕНИЕМ, С ПОМОЩЬЮ БЕТОНОЛИТНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ - ШТАМПА 2016
  • Чесноков Георгий Владимирович
  • Петрушкин Игорь Сергеевич
RU2610053C1
Непрерывный полый штамп для устройства набивных свай методом вдавливания и способ устройства набивной сваи с помощью непрерывного полого штампа для устройства набивных свай методом вдавливания 2023
  • Чесноков Георгий Владимирович
RU2817367C1
СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ СВАЙ В ПЛОТНЫЕ ГРУНТЫ ВБЛИЗИ СУЩЕСТВУЮЩИХ СООРУЖЕНИЙ 1992
  • Клементьев В.М.
  • Лейкин Б.В.
  • Певзнер М.З.
  • Ханович И.И.
  • Цейтлин М.Г.
RU2068915C1
ВДАВЛИВАЕМЫЙ ИНЪЕКТОР 2015
  • Чесноков Георгий Владимирович
  • Ножкин Кирилл Геннадиевич
RU2605979C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 500 857 C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ

Изобретение относится к области строительства и может быть использован при погружении свай вдавливанием в слои плотных грунтов при сопротивлении грунта, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки. Способ погружения сваи вдавливанием включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима. Сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину. Вдавливание сваи при наличии в геологическом разрезе слоев плотных грунтов увеличивают усилие вдавливания до значения, равного сумме лобового сопротивления сваи в этих слоях грунтов и бокового сопротивления в пределах всей глубины погружения сваи по разрезу, а также уменьшают скорость вдавливания сваи до минимального значения, определяемого из указанного соотношения. Технический результат состоит в повышении эффективности способа вдавливания свай в слои плотных грунтов. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 500 857 C1

Способ погружения сваи вдавливанием включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима, сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину, отличающийся тем, что вдавливанием сваи при наличии в геологическом разрезе слоев плотных грунтов увеличивают усилие вдавливания до значения, равного сумме лобового сопротивления сваи в этих слоях грунтов и бокового сопротивления в пределах всей глубины погружения сваи по разрезу, а также уменьшают скорость вдавливания сваи до минимального значения, определяемого из выражения:
V-(Fвд-Fd)/Fdn,
где V - скорость вдавливания сваи, м/мин;
Fвд - усилие вдавливания, кН;
Fd - несущая способность сваи в интервале погружения, кН;
n=0,4-0,9 опытный коэффициент, среднее значение которого составляет 0,6.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2500857C1

Руководящий технический материал, РТМ 36.44.12.2-90, Проектирование и устройство фундаментов из свай, погружаемых способом вдавливания
- СПб., 1992
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ИЛИ ШПУНТА И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ШПУНТА 1991
  • Гаврилов Евгений Борисович
  • Светинский Евгений Владимирович
  • Перлов Маркс Аронович
  • Перлей Евгений Миронович
  • Бадьин Геннадий Михайлович
RU2010918C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ВИБРОВДАВЛИВАНИЯ СВАЙ В ГРУНТ 1999
  • Яковлев И.Н.
RU2158803C2
Устройство для погружения свай в водонасыщенные грунты 1984
  • Циферов Владимир Михайлович
  • Толстов Александр Валентинович
  • Минаев Всеволод Иоакимович
  • Хретинин Игорь Сергеевич
SU1231142A1
Приспособление для устранения набегания вагонов в поезде при торможении их воздушным тормозом 1931
  • Туровский И.Я.
SU23445A1
Устройство для термообработки полимерного материала 1988
  • Битюков Виталий Ксенофонтович
  • Колодежнов Владимир Николаевич
  • Подоскин Анатолий Сергеевич
  • Сырицын Леонид Михайлович
SU1597274A1

RU 2 500 857 C1

Авторы

Верстов Владимир Владимирович

Гайдо Антон Николаевич

Даты

2013-12-10Публикация

2012-07-11Подача