СПОСОБ УСТРОЙСТВА ЗАБИВНОЙ СВАИ В ПРОБИТОЙ СКВАЖИНЕ С УШИРЕННЫМ ОСНОВАНИЕМ Российский патент 2019 года по МПК E02D5/44 

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству свайных фундаментов из забивных (вдавливаемых) свай в пробитых (продавленных) скважинах с уширенным основанием преимущественно в слабых влажных и переувлажненных глинистых грунтах, подстилаемых несущим слоем грунта с относительно высокими прочностными характеристиками.

Известны способы устройства набивных свай в слабых влажных и переувлажненных грунтах, включающих пробивку (продавливание) скважин обсадной трубой с теряемым башмаком до подстилающего несущего слоя грунта, заполнение обсадной трубы литым бетоном с армированием и ее извлечение (Ганичев И.А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1981; СТО 36554501-018-2009. Стандарт организации. Проектирование и устройство свайных фундаментов и уплотненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах. НИЦ "Строительство". - 2010; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М. 2011; Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980 с дополнениями в 2017 г.).

Основными недостатками предлагаемых технических решений являются низкая несущая способность (или даже ее дополнительного снижения) сваи по боковой поверхности в пределах залегания слоев слабых (например, биогенных) влажных и переувлажненных глинистых грунтов и относительно низкая несущая способность сваи по ее торцу, а также высокая трудоемкость и длительность набора прочности используемой литой бетонной смеси.

Известны и широко применяются в различных грунтовых условиях свайные фундаменты из забивных призматических, пирамидальных, булавовидных и других свай (СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. Госстрой России. М. 2004; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М. 2011; Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980 с последними дополнениями в 2017 г.).

Основными недостатками фундаментов из забивных свай являются: практически полное отсутствие несущей способности или даже ее снижение по боковой поверхности в пределах толщи слабых влажных и переувлажненных грунтов, невысокая несущая способность при опирании их концов на подстилающие несущие грунты с относительно высокой сжимаемостью.

Относительно близкими из известных технических решений к предлагаемому способу являются способы устройства фундаментов из буроопускных железобетонных свай, выполняемых путем: погружения теряемой (оставляемой) обсадной трубы с открытым торцом с частичным заглублением ее в подстилающий несущий слой; выбуривания из обсадной трубы и из подстилающего несущего слоя грунта; создания в нижней части уширения; частичного заполнения трубы литой бетонной смесью с последующим погружением в нее сборной железобетонной сваи (СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. Госстрой России. М. 2004; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М. 2011 и др.).

Основными недостатками фундаментов из буроопускных железобетонных свай являются: практически полное исключение из передачи нагрузки на грунт основания по боковой поверхности сваи в пределах толщи переувлажненных слоев заиленных, заторфованных и других слабых биогенных и глинистых грунтов; длительность набора литой бетонной смеси до требуемой прочности и другие.

Известен также способ устройства сваи по SU 1170044 А (опуб. 30.07.1985), включающий выполнение многослойной из расположенных коаксиально на расстоянии друг от друга бетонных слоев и размещенных между ними прослоек сыпучего материала (например, песка или другого аналогичного материала).

Недостатками этого способа возведения сваи являются: невозможность в слабых переувлажненных грунтах создания уплотненных зон и тем более бетонных слоев по боковой поверхности; достаточно длительный период времени для набора литым бетоном необходимой прочности перед нагрузкой сваи; устройство сваи связано с комбинацией двух видов свай: набивной (опускной) с использованием литого бетона и сборной железобетонной, что приводит к существенному увеличению не только сроков ее возведения, но и трудоемкости, а также к резкому ограничению области применения по грунтам основания.

Из известных следует отметить способ возведения свайного фундамента из забивных свай на просадочных грунтах с II типом по просадочности по SU 885446 А1 (опуб. 30.11.1981), из которого следует, что его устройство связано в основном с образованием скважин бурением, заполнением скважин песком (дренирующим материалом), замачиванием участка (пятна) застройки и погружением в скважины сборных железобетонных свай.

Этот способ возведения свайного фундамента имеет следующие основные недостатки:

- рассматриваемый способ устройства фундамента распространяется только на просадочные грунты с II типом грунтовых условий, в которых возможна просадка грунта от его собственного веса;

- скважины образуют бурением без создания по ее периметру уплотненной зоны;

- длительность всего цикла возведения свай составляет около 2-3-х месяцев;

- выполнение дренажных скважин с заглублением их в непросадочный подстилающий несущий слой неизбежно приводит к снижению прочностных и деформационных характеристик этих грунтов (особенно при их глинистом составе) и тем самым к снижению несущей способности забиваемой в последующем сваи, а также увеличению ее длины;

- практически невозможно синхронизировать в одном проектном решении схему расположения дренажных скважин и забивных свай;

- из-за отсутствия в рассматриваемом техническом решении создания уширенного основания под торцом свай резко снижается их потенциально возможная несущая способность.

Из известных способов следует также отметить патент на полезную модель сваи (RU 62619 U1, опуб. 27.04.2007), где описан способ изготовления забивной сборной железобетонной сваи, который включает образование лидерной скважины, которую заполняют смесью грунта с цементом, после чего с помощью вибропогружателя сваю погружают в заполненную скважину. Повышение несущей способности сваи обеспечивается за счет увеличения поперечного сечения ее подземной части и сил сопротивления на контакте тела сваи с грунтоцементной смесью.

Однако целесообразность применения данной сваи весьма ограничена, так как она имеет следующие существенные недостатки:

- в подавляющем большинстве случаев и грунтовых условий несущая способность висячих и тем более забивных свай формируется главным образом за счет сопротивления грунта под нижним концом свай, поэтому обычно наибольший эффект по повышению их несущей способности достигается преимущественно за счет применения мероприятий, связанных именно с нижней частью свай путем устройства уширений, упрочнения грунтов и т.п.; повышение несущей способности свай предусматривается только по их боковой поверхности, что всегда менее эффективно;

- при гладкой боковой поверхности типовых заводской готовности сборных железобетонных свай и низкой прочности «смеси грунта с цементом» (обычно применяемых кладочных и др. цементных растворов) не обеспечивается достаточно прочная связь оболочек из упомянутых выше «смеси грунта с цементом» со сваями и их совместная работа; в связи с этим, а также с учетом отмеченного ниже оболочку «смеси грунта с цементом» следует рассматривать как грунтовую оболочку;

- высокие материальные затраты (стоимость, трудоемкость, расход энергии и др.) на производство «смеси грунта с цементом» близкие по приготовлению, хранению, доставке и т.п. к цементным растворам по сравнению с использованием местного грунта;

- неэффективна в переувлажненных и тем более в водонасыщенных оплывающих грунтах, так как в этих грунтовых условиях «смесь грунта с цементом» сразу же превращается в цементный раствор, который, как известно, становится практически несжимаемым и подобно жидкости при погружении в него свай будет выдавливаться вверх, как это происходит при устройстве, например, буроопускных свай, несущая способность которых в основном определяется и обеспечивается сопротивлением грунта по их подошве (торцу).

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения, принятым за прототип, является способ устройства забивной сваи в пробитой скважине в слабых водонасыщенных грунтах (патент RU 2634912, опуб. 28.11.2017, см. п. 7 формулы изобретения) с некоторой интерпретацией, включающий пробивку или продавливание скважины обсадной трубой с теряемым башмаком-пробойником в нижней части, имеющим открытую сверху внутреннюю полость, в которую после образования скважины устанавливают башмак-уширитель, засыпают в обсадную трубу в нижнюю ее часть жесткий грунтовый материал, поднимают трубу на высоту засыпки, формирование уширенного основания осуществляют путем втрамбовывания жесткого грунтового материала с помощью инвентарной сваи, снабженной на торце съемным наконечником, и затем засыпают в обсадную трубу сыпучий материал или поочередно сыпучий и жесткий грунтовый материал, извлекают обсадную трубу с заполнением скважины на всю ее высоту засыпанным в трубу материалом, после чего погружают железобетонную сваю в скважину с формированием дополнительной уплотненной зоны вокруг скважины.

Основными недостатками этого технического решения являются низкая эффективность увеличения несущей способности сваи в пределах залегания верхнего слоя из слабых переувлажненных грунтов по ее боковой поверхности из-за увеличения влажности материала засыпки на границе с материалом сваи после извлечения обсадной трубы, а также ограниченная область применения при наличии относительно плотного сложении подстилающего несущего слоя грунта, т.е. невозможность пробивки в нем скважины-полости для создания уширенного основания наиболее часто применяемыми для этой цели средствами механизации: копровых и тем более вдавливающих установок. Из анализа устройства набивных свай в пробитых скважинах в слабых влажных и переувлажненных грунтах, подстилаемых плотными (песчаными и глинистыми) грунтами с плотностью в сухом состоянии ρ_d≥1,50-1,65 т/м³, максимально возможный диаметр (размер в поперечном сечении) пробиваемой скважины башмаком-пробойником составляет не более 600-650 мм (Ганичев И.А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981; СТО 36554501-018-2009. Стандарт организации. Проектирование и устройство свайных фундаментов и уплотненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах. НИЦ "Строительство". - 2010).

Технической проблемой предлагаемого изобретения является устранение приведенных выше недостатков прототипа, а именно, повышение несущей способности сваи и свайного фундамента, а также расширение области применения по грунтовым условиям и тем самым повышения эффективности в целом.

Указанный технический результат достигается способом устройства забивной сваи, заключающимся в том, что пробивают или продавливают скважину обсадной трубой с теряемым башмаком-пробойником в нижней части, имеющим открытую сверху внутреннюю полость, в которую после образования скважины устанавливают башмак-уширитель, засыпают в обсадную трубу в нижнюю ее часть жесткий грунтовый материал, поднимают обсадную трубу на высоту засыпки, осуществляют формирование уширенного основания путем втрамбовывания жесткого грунтового материала, засыпают поверх уширенного основания сыпучий материал или поочередно сыпучий и жесткий грунтовый материал, извлекают обсадную трубу, погружают железобетонную сваю в засыпанный материал с формированием дополнительной уплотненной зоны вокруг скважины, в котором, согласно изобретению, пробивку или продавливание скважины осуществляют с использованием составного башмака-пробойника, включающего верхнюю и нижнюю части, при пробивке или продавливании участка скважины в несущем слое грунта поэтапно погружают вначале нижнюю часть башмака-пробойника торцом наконечника, прикрепленного к штанге или к другой обсадной трубе, опущенной в обсадную трубу, используемую для пробивки или продавливания скважины, а затем погружают верхнюю часть башмака-пробойника обсадной трубой, используемой для пробивки или продавливания скважины, до соприкосновения с нижней частью башмака-пробойника с образованием участка скважины в несущем слое грунта для создания уширенного основания.

Технический результат, заключающийся в повышении несущей способности сваи, достигается за счет обеспечения формирования уширенного основания из жесткого грунтового материала в нижней части скважины, образованной в несущем слое грунта.

Для повышения несущей способности сваи после формирования уширенного основания устанавливают поверх него во внутреннюю полость обсадной трубы трубу с отверстиями, засыпку сыпучего материала или поочередно сыпучего и жесткого грунтового материалом осуществляют в полость трубы с отверстиями и после ее заполнения и извлечения обсадной трубы осуществляют погружение в трубу с отверстиями железобетонной сваи с образованием по ее периметру локальных уширений - уширенных зон в зонах отверстий и дополнительной уплотненной зоны вокруг трубы с отверстиями.

Формирование локальных уширений (уширенных зон) из материала засыпки вокруг боковой поверхности трубы с отверстиями дополнительно повышает несущую способность сваи за счет вовлечения в совместную работу окружающий грунт природного сложения.

При этом для пробивки скважины могут использовать инвентарную металлическую обсадную трубу, торец которой вставлен во внутреннюю полость составного башмака-пробойника.

Для предотвращения осыпания грунта при пробивке или продавливании участка скважины в несущем слое грунта используют составной башмак-пробойник с ободом-фартуком, охватывающим верхнюю часть башмака-пробойника по ее нижнему краю и его нижнюю часть по верхнему краю и закрепленным на нижней части, и поочередное погружение верхней и нижней частей башмака-пробойника осуществляют с обеспечением зазора между этими частями башмака-пробойника, не превышающим высоту охвата верхней части башмака пробойника ободом-фартуком.

Кроме того, в качестве трубы с отверстиями целесообразно использовать бывшие в употреблении металлические или полимерные бочки без крышек и днища, сваренные между собой торцами с герметизацией стыков.

В качестве сыпучего материала можно использовать сыпучий грунтовый материал или экологически чистые отходы промышленных производств, близкие по гранулометрическому составу к песчаным грунтам (горелая земля, сталеплавильные шлаки и т.п.).

Благодаря использованию составного башмака-пробойника и трубы с перфорационными отверстиями существенно увеличиваются несущая способность и область применения забивных свай в пробитых скважинах в сложных грунтовых условиях.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, на которых показана последовательность технологических операций устройства забивной сваи с уширенным основанием в нижней и по боковой поверхности трубы с отверстиями (трубы-оболочки).

На фиг. 1 изображена погруженная, например, копровой или вдавливающей установкой в грунт основания инвентарная металлическая обсадная труба с составным башмаком-пробойником и ободом-фартуком в нижней части специальной конструкции с частичным заглублением его в несущий слой грунта.

На фиг. 2 изображен частично погруженный в несущий слой грунта на возможную глубину составной башмак-пробойник с ободом-фартуком и опущенной в обсадную трубу штангой со съемным наконечником, торец которого вставлен во внутреннюю полость башмака-пробойника в увеличенном масштабе.

На фиг. 3 изображена погруженная на заданную глубину торцом съемного наконечника на штанге нижняя часть башмака-пробойника с образованием нижнего участка скважины в несущем слое грунта.

На фиг. 4 изображен составной башмак-пробойник после погружения верхней его части обсадной трубой до соприкосновения с верхом нижней части башмака-пробойника с образованием нижнего участка скважины, с установленным в его полость башмаком-уширителем и отсыпанным над ним жестким грунтовым материалом до верхней кромки несущего слоя грунта для формирования уширенного основания. (На фиг. 2-4 возможная уплотненная зона условно не показана).

На фиг. 5 изображено уширенное основание, сформированное торцом съемного наконечника штанги, опущенной в обсадную трубу, приподнятую на высоту отсыпки жесткого грунтового материала, и опущенная во внутреннюю полость обсадной трубы труба с отверстиями, заполненная сыпучим материалом.

На фиг. 6 изображен узел А на фиг. 5 до формирования уширенного основания с отсыпанным над башмаком-уширителем в нижнюю часть обсадной трубы жестким грунтовым материалом.

На фиг. 7 изображена погруженная в засыпанную трубу с отверстиями железобетонная свая после извлечения обсадной трубы с образованием локальных уширенных зон по боковой поверхности трубы с отверстиями и окончательным формированием уширенного основания в нижней части скважины и возможной уплотненной зоной по боковой поверхности трубы с отверстиями и в несущем слое грунта.

На фиг. 8 изображено сечение Б-Б на фиг. 7 с уплотненным сыпучим материалом в трубе с отверстиями погруженной сваей и локальными уширенными зонами по ее внешнему контуру (возможная уплотненная зона условно не показана).

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 - инвентарная обсадная труба;

2 - составной башмак-пробойник с внутренней полостью;

3 - обод-фартук;

4 - пробитая (продавленная) скважина;

5 - несущий слой грунта (верхняя граница);

6 - возможная уплотненная зона грунта в окружающем грунте природного сложения;

7 - металлическая штанга или обсадная труба со съемным наконечником;

8 - пробитый (продавленный) нижний участок скважины;

9 - башмак-уширитель;

10 - жесткий грунтовый материал (щебень, гравий и т.п.);

11 - уширенное основание из уплотненного (втрамбованного) жесткого грунтового материала;

12 - труба с отверстиями, установленная во внутреннюю полость обсадной трубы 1;

13 - отверстия (окна) в трубе 12;

14 - сыпучий материал или жесткий грунтовый материал, отсыпанный без уплотнения в трубу 12 с отверстиями;

15 - забивная (вдавливаемая) сборная железобетонная свая;

16 - локальные уширения по боковой поверхности трубы 12 с отверстиями из сыпучего или жесткого грунтового материала.

Способ устройства забивной сваи в пробитой скважине с уширенным основанием осуществляют следующим образом.

Перед забивкой (погружением) инвентарной обсадной трубы 1 составной башмак-пробойник 2 с ободом-фартуком 3 устанавливают на точке будущей скважины 4, в том числе с использованием кондуктора, затем опускают на него инвентарную обсадную трубу 1 и погружают ее, например, штанговым дизель-молотом или вдавливающей установкой с заглублением торца составного башмака-пробойника 2 в несущий слой 5 грунта на возможную глубину с образованием пробитой (продавленной) скважины 4 и возможной уплотненной зоны 6 как по боковой поверхности скважины 4, так и в несущем слое 5 грунта.

С учетом повышенной плотности несущего слоя 5 грунта, и тем самым низкой степенью его уплотняемости и высоким значением лобового сопротивления, превышающим, как правило, техническую возможность погружения башмака-пробойника диаметром (размером в поперечном сечении) свыше 600-650 мм, применяемой копровой или вдавливаемой установкой, дальнейшие подготовительные работы сводятся к поэтапному образованию нижнего участка 8 скважины в несущем слое 5 грунта с использованием составного башмака-пробойника 2 для формирования уширенного основания 11 из жесткого грунтового материала (щебня, гравия и т.п.) в подстилающем несущем слое 5 грунта. Поставленная задача по устройству пробитого (продавленного) участка 8 скважины в подстилающем несущем слое 5 грунта осуществляется в последовательности, изображенной на фиг. 2-4 в увеличенном масштабе. Следует отметить, что изображенные на фиг. 2-4 технологические операции по образованию участка 8 скважины относятся к случаю, когда ее образуют двухсоставным башмаком-пробойником 2 при поэтапном погружении нижней и верхней частей башмака-пробойника 2 сразу на проектную (заданную) глубину, составляющей обычно не более 2-2,5 диаметра (размера поперечном сечении) башмака-пробойника 2.

Опускают в обсадную трубу 1 штангу 7 (или обсадную трубу) со съемным (сменным) наконечником, который вставляют во внутреннюю полость составного башмака-пробойника 2 (фиг. 2).

Погружают в несущий слой 5 грунта вначале нижнюю часть башмака-пробойника 2 ударными или вдавливающими воздействиями на штангу 7. Необходимо отметить, что, как отмечалось выше, устройство участка 8 скважины предлагаемой конструкцией и технологией целесообразно применять в грунтах: со степенью влажности не более S_r<0,6-0,7; с плотностью в сухом состоянии глинистых грунтов примерно ρ_d=1,6-1,65 т/м³, песчаных грунтов - ρ_d=1,50-1,55 т/м³ еще способных к уплотнению и обеспечивающих устойчивость вертикальной стенки образованной скважины 6 при глубине ее не более 1 м. При этих указанных параметрах образование нижнего участка 8 скважины погружением нижней части башмака-пробойника 2 может быть осуществлено сразу на заданную глубину, как показано на фиг. 3.

Если не удается выполнить это условие, то используют составной башмак-пробойник 2 с ободом-фартуком 3, который охватывает верхнюю часть башмака-пробойника 2 по ее нижнему краю и его нижнюю часть по верхнему краю и закреплен на нижней части. В этом случае погружение нижней и верхней частей башмака-пробойника 2 выполняют поэтапно на высоту выпуска обода-фартука 3 в его верхней части (то есть на высоту охвата верхней части составного башмака-пробойника 2 ободом-фартуком 3), т.е. погружение частей башмака-пробойника 2 выполняют в несколько этапов поочередно нижней и верхней части с зазором на высоту выпуска обода-фартука 3 в его верхней части.

Верхнюю часть башмака-пробойника 2 погружают путем приложения ударных или вдавливающих воздействий на обсадную трубу 1 до соприкосновения с верхом нижней части башмака-пробойника 2 с образованием участка 8 скважины с заданными геометрическими параметрами, после чего извлекают штангу 7 со съемным наконечником и устанавливают в полость башмака-пробойника 2 башмак-уширитель 9 (фиг. 4) для формирования уширенного основания, описанного ниже.

Послойно отсыпают над башмаком-уширителем 9 в участок 8 скважины жесткий грунтовый материал 10 (щебень, жесткая бетонная смесь и т.п.) на высоту предполагаемого расчетного уширенного основания (обычно до верхней кромки несущего слоя 5 грунта) и уплотняют (втрамбовывают) его торцом съемного наконечника штанги 7 с углом заострения 120-180°, опущенной во внутреннюю полость обсадной трубы 1, и формируют уширенное основание 11, после чего опускают во внутреннюю полость обсадной трубы 1 трубу 12 с разгрузочными (перфорационными) отверстиями (окнами) 13, расположенными соосно относительно вертикальной оси, в шахматном порядке или иным образом по ее периметру и всей высоте, с возможно минимальным зазором относительно обсадной трубы 1 и частичным погружением ее торца в уширенное основание 11 из жесткого грунтового материала 10 на глубину, составляющую не более 10-15 см, и заполняют внутреннюю полость трубы 12 с отверстиями сыпучим грунтовым материалом 14 (щебень, гравийно-песчаная смесь, крупнозернистый песок, отсев щебня, экологически чистые отходы промышленных производств - горелая земля, шлаки и т.п.) (фиг. 5 и фиг. 6).

Извлекают (в том числе с приложением вибрации) обсадную трубу 1 и погружают (забивают) в засыпанную полость трубы 12 сборную железобетонную сваю 15 с частичным заглублением ее торца в уширенное основание 11 с образованием локальных уширений 16 из уплотненного сыпучего грунтового материала 14 по наружной боковой поверхности трубы 12 с отверстиями и возможной уплотненной зоны 6 повышенных размеров по всему контуру сваи 15 (фиг. 7). На изображенном на фиг. 8 сечении Б-Б фиг. 7 возможная уплотненная зона грунта природного сложения условно не показана. При достаточно благоприятных инженерно-геологических и гидрологических условиях, когда практически полностью исключается поступление свободной воды в трубу 12 через разгрузочные отверстия ее заполнение жестким или сыпучим материалом 14 осуществляют после извлечения обсадной трубы 1.

В случае необходимости увеличение несущей способности сваи в трубе 12 по ее боковой поверхности осуществляют следующим возможным способом.

Увеличение несущей способности сваи 15 осуществляют путем погружения (в том числе повторного) в первоначально отсыпанный сыпучий материал 14 в трубе 12 обсадной трубы с самораскрывающимся наконечником (на чертежах не показано) до верха уширенного основания 11, заполнения ее аналогичным грунтовым материалом и извлечения с последующим погружением сваи 15 в засыпанную трубу 12 с отверстиями.

При погружении-добивке трубы 12 с отверстиями в уширенное основание 11 торец трубы 12 оборудуют в случае необходимости несъемным стальным ободом-насадкой с режущей кромкой (на чертежах не показано).

Углы заострения башмака-пробойника 2, башмака-уширителя 9 и съемного наконечника штанги 7 (или обсадной трубы) назначают из обеспечения наиболее оптимальных условий погружения башмака-пробойника 2 в несущий слой 5 грунта и формирования уширенного основания 11 из жесткого грунтового материала 10 и, как правило, устанавливаются экспериментальным путем или на основе аналогичных исследований в практически сходных инженерно-геологических и др. условиях. Из анализа материалов многочисленных экспериментальных исследований устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах и пробивки скважин под набивные сваи углы заострения башмака-пробойника 2 в зависимости от грунтовых условий ориентировочно составляют 30-60°, башмака-уширителя 9 - 60-90°, съемного наконечника штанги 7 - 120-180°. Башмаки изготавливают чугунными, стальными, бетонными, железобетонными или в их комбинации облегченного типа, а также из прочных композиционных материалов.

Трубы 12 с разгрузочными отверстиями изготавливают из полимерных и т.п.материалов, а также металла, железобетона, асбестоцемента и др., в том числе из б/у и усиленных в случае необходимости, например, стальными бандажами. Кроме того, трубу 12 при соответствующем обосновании можно изготавливать из бывших в употреблении металлических бочек, сваренных (соединенных) между собой торцами без крышек и днища, например, из 200-216-литровых диаметром около 60 см, высотой примерно 90 см с антикоррозийным покрытием и герметизацией стыков и др. металлических изделий, а также бочек, баков, емкостей, бункеров и т.п. изделий из бывших в употреблении полимерных материалов (пластик, полиэтилен, полиуретан и т.п.). Применение указанных выше элементов для изготовления труб 12 способствует их утилизации.

Минимальный диаметр трубы 12 с учетом разгрузочных отверстий и допустимых отклонений при погружении сваи 15 принимают равным 1,5-2 размера (диаметра) в поперечном сечении забивной или вдавливаемой сваи 15, т.е. в случае использования призматической сваи 30×30 см внутренний диаметр трубы-оболочки 12 принимают равным не менее 50-65 см или устанавливают опытным путем в зависимости от вида материала засыпки.

Размеры и расположение разгрузочных отверстий в стенке трубы-оболочки 12 назначают с учетом оптимального объема вдавливаемого в окружающий грунт природного сложения через отверстия сыпучего материала при погружении (забивки) сваи 15. Эти параметры, а также угол заострения торца забиваемой сваи 15, скорость ее погружения и т.п.устанавливают опытным путем из-за отсутствия подобных исследований при устройстве забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах с уширенным основанием.

Для минимизации возможного вывала сыпучего материала из разгрузочных отверстий трубы 12 и беспрепятственного извлечения обсадной трубы 1, помимо приложения к ней вибрации, используют: предварительное закрытие отверстий синтетической пленкой с низкими значениями ее на разрыв-растяжение при погружении сваи 15; в качестве грунта засыпки следует применять смеси с местным глинистым грунтом, например, из гравия, щебня, крупнозернистого песка и т.п.в пределах всей или только в уровне отверстий трубы 12 или применять другие конструктивные и технические решения.

Применение сборного (составного) башмака-пробойника 2 не только способствует расширению области применения рассматриваемых типов свай за счет увеличения диаметра (размера в поперечном сечении) пробиваемых скважин и забивных свай, но и снижению энергоемкости и трудоемкости при одновременном увеличении надежности возведения свайных фундаментов в целом.

Для более надежного исключения попадания воды во внутреннюю полость обсадной трубы 1 на контакте ее с составным башмаком-пробойником 2 дополнительно укладывают водонепроницаемую прокладку.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству свайных фундаментов из забивных (вдавливаемых) свай в пробитых (продавленных) скважинах с уширенным основанием преимущественно в слабых влажных и переувлажненных грунтах, подстилаемых несущим слоем грунта с относительно высокими прочностными характеристиками. Способ устройства забивной сваи в пробитой скважине в слабых водонасыщенных грунтах заключается в том, что пробивают или продавливают скважину обсадной трубой с теряемым башмаком-пробойником в нижней части, имеющим открытую сверху внутреннюю полость, в которую после образования скважины устанавливают башмак-уширитель. Засыпают в обсадную трубу, в нижнюю ее часть, жесткий грунтовый материал, поднимают обсадную трубу на высоту засыпки, осуществляют формирование уширенного основания путем втрамбовывания жесткого грунтового материала с помощью инвентарной сваи, снабженной на торце съемным наконечником. Засыпают поверх уширенного основания сыпучий материал или поочередно сыпучий и жесткий грунтовый материал, извлекают обсадную трубу, погружают железобетонную сваю в засыпанный материал с формированием дополнительной уплотненной зоны вокруг скважины. Пробивку или продавливание скважины осуществляют с использованием составного башмака-пробойника, включающего верхнюю и нижнюю части. При пробивке или продавливании участка скважины в несущем слое грунта поэтапно погружают вначале нижнюю часть башмака-пробойника торцом наконечника, прикрепленного к штанге или к другой обсадной трубе, опущенной в обсадную трубу, используемую для пробивки или продавливания скважины, затем погружают верхнюю часть башмака-пробойника обсадной трубой, используемой для пробивки или продавливания скважины, до соприкосновения с нижней частью башмака-пробойника с образованием участка скважины в несущем слое грунта для создания уширенного основания. Технический результат состоит в повышении несущей способности сваи и свайного фундамента, а также расширении области применения по грунтовым условиям и тем самым повышении эффективности в целом. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ устройства забивной сваи в пробитой скважине в слабых водонасыщенных грунтах, заключающийся в том, что пробивают или продавливают скважину обсадной трубой с теряемым башмаком-пробойником в нижней части, имеющим открытую сверху внутреннюю полость, в которую после образования скважины устанавливают башмак-уширитель, засыпают в обсадную трубу, в нижнюю ее часть, жесткий грунтовый материал, поднимают обсадную трубу на высоту засыпки, осуществляют формирование уширенного основания путем втрамбовывания жесткого грунтового материала с помощью инвентарной сваи, снабженной на торце съемным наконечником, засыпают поверх уширенного основания сыпучий материал или поочередно сыпучий и жесткий грунтовый материал, извлекают обсадную трубу, погружают железобетонную сваю в засыпанный материал с формированием дополнительной уплотненной зоны вокруг скважины, отличающийся тем, что пробивку или продавливание скважины осуществляют с использованием составного башмака-пробойника, включающего верхнюю и нижнюю части, при пробивке или продавливании участка скважины в несущем слое грунта поэтапно погружают вначале нижнюю часть башмака-пробойника торцом наконечника, прикрепленного к штанге или к другой обсадной трубе, опущенной в обсадную трубу, используемую для пробивки или продавливания скважины, а затем погружают верхнюю часть башмака-пробойника обсадной трубой, используемой для пробивки или продавливания скважины, до соприкосновения с нижней частью башмака-пробойника с образованием участка скважины в несущем слое грунта для создания уширенного основания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после формирования уширенного основания устанавливают поверх него во внутреннюю полость обсадной трубы трубу с отверстиями, засыпку сыпучего материала или поочередно сыпучего и жесткого грунтового материала осуществляют в

полость трубы с отверстиями и после ее заполнения и извлечения обсадной трубы осуществляют погружение в трубу с отверстиями железобетонной сваи с образованием по ее периметру локальных уширений в зонах отверстий и дополнительной уплотненной зоны вокруг трубы с отверстиями.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для пробивки или продавливания скважины используют инвентарную металлическую обсадную трубу, торец которой вставлен во внутреннюю полость составного башмака-пробойника.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для предотвращения осыпания грунта при пробивке или продавливании скважины в несущем слое грунта используют составной башмак-пробойник с ободом-фартуком, охватывающим верхнюю часть башмака-пробойника по его нижнему краю и его нижнюю часть по верхнему краю и закрепленным на нижней части, и поочередное погружение верхней и нижней частей башмака-пробойника осуществляют с обеспечением зазора между этими частями башмака-пробойника, не превышающего высоту охвата верхней части башмака пробойника ободом-фартуком.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве трубы с отверстиями используют бывшие в употреблении металлические или полимерные бочки без крышек и днища, сваренные между собой торцами с герметизацией стыков.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сыпучего материала используют сыпучий грунтовый материал или экологически чистые отходы промышленных производств, близкие по гранулометрическому составу к песчаным грунтам.