БУРОНАБИВНАЯ СВАЯ Российский патент 2024 года по МПК E02D5/34 

Изобретение относится к области строительства, предназначено для устройства фундаментов и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении существующих фундаментов в слабых грунтах.

Известно конструктивное решение инъектора в виде инъекторной трубы с отверстиями перфорации, которое используется для устройства инъекционной сваи. К нижнему концу инъекторной трубы приварен конусный наконечник, состоящий из пластины в виде диска и режущих пластин острия, края которых выступают за контур диска. Диаметр диска больше диаметра инъекторной трубы. На поверхности трубы расположены с регулярным шагом сквозные отверстия. Погружение инъектора производится с помощью специального вдавливающего оборудования. Так как диаметр трубы меньше диаметра диска наконечника, то в процессе погружения трубы образуется зазор между трубой и стенкой скважины, который препятствует засорению грунтом отверстий трубы. По длине инъекторная труба может состоять из нескольких секций и наращиваться в процессе погружения. Для этого в верхний торец задавленной секции инъекторной трубы вставляется и приваривается патрубок меньшего диаметра для стыковки со следующей секцией. В верхней части инъекторная труба снабжена устройством для тампонажа, включающая трубу для нагнетания и уширительное кольцо. После устройства инъекционной сваи инъектор выполняет роль ее арматуры (Пат. РФ 2238366, МПК E02D 5/34, опубл. 20.10.04).

Недостаток конструктивного решения аналога заключается в сложности конструкции, высокой стоимости и трудоёмкости устройства инъекционной трубы, в том числе сверления отверстий в трубе и монтажа секций, также высокая материалоёмкость в виде использования инъектора в роли арматуры инъекционной сваи и низкая надежность совместной работы трубчатой арматуры с бетоном, так как расположена на оси сваи, что не обеспечивает прочность её периферии при боковых нагрузках на сваю.

Известна конструкция инъектора для устройства инъекционной сваи, содержащая арматуру из одной или более жестко соединенных между собой торцами секций, конусный наконечник, закрепленный на нижнем конце арматурного каркаса выполненного в виде диска, выступающего за контур арматуры, и режущих пластин, приваренных к диску снизу, и устройство для тампонажа, включающая трубу для нагнетания и уширительное кольцо, причём каждая секция арматуры состоит из продольных стержней периодического профиля, патрубков с обоих концов секции, на внешней поверхности которых по кругу приварены концы продольных стержней, и одного или более хомутов, выполненных в виде колец с отверстиями для пропуска продольных стержней, при этом диск конусного наконечника приварен к торцу нижнего патрубка, а устройство для тампонажа приварено к торцу верхнего патрубка арматуры, при этом каждая секция может содержать один хомут, установленный посередине секции или два и более хомутов, установленных с равным шагом вдоль секции, концы режущих пластин конусного наконечника совпадают с контуром диска и выступают за контур диска, также секции соединены между собой посредством сварки торцов состыкованных патрубков арматуры (Пат. РФ 85495, МПК E02D 5/34, опубл. 10.08.2009).

Недостаток конструктивного решения заключается в сложности конструкции, повышенной материалоёмкости и трудоёмкости установки хомутов в виде колец с отверстиями для пропуска стержней, которые при установке секции свободно скользят вниз вдоль стержней, что нарушается их функциональное назначение и ставит под сомнение целесообразность применения. Кроме того, применение конусного наконечника в виде диска и режущих пластин, приваренных к патрубку и выполняющих после устройства секций в скважине функцию арматуры, не оправданно увеличивают материалоёмкость и трудоёмкость изготовления сваи. Также применение трубы инъектора после заполнения скважины в качестве арматуры повышает материалоёмкость сваи и не обеспечивает повышение надёжности в зоне слабых грунтов.

Таким образом, перечисленные недостатки приводят к повышению материалоёмкости, трудоёмкости и себестоимости изготовления, к снижению прочности и эксплуатационной надёжности сваи в зоне слабых грунтов и соответственно экономической эффективности, что требует дальнейшего совершенствования, направленного на устранение перечисленных недостатков.

Задача – повышение эксплуатационной надёжности сваи за счёт изменения конструкции арматурного каркаса, размещённого в зоне слабых грунтов.

Технический результат – повышение эксплуатационной надёжности сваи.

Технический результат достигается при использовании буронабивной сваи, содержащей инъекционную трубу, арматуру из трех жестко соединенных между собой торцами секций, состоящих из продольных стержней, диска-хомута, кольцевых хомутов, и наконечника, выполненного в виде диска, установленного на нижнем конце арматурного каркаса и выступающего за контур арматуры, при этом буронабивная свая снабжена обсадной трубой, установленной на всю глубину скважины, наконечник выполнен в виде металлической пластины, на которую установлены арматурные стержни нижней секции, неподвижно связанные между собой по периметру регламентированным количеством хомутов и неподвижно связанные сверху с нижними концами стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины, предварительно прогнутых в сторону обсадной трубы, верхние концы стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины неподвижно связанны с диском-хомутом, в осевое отверстие которого установлена инъекционная труба, а в отверстия по периметру вставлены нижние концы арматурных стержней верхнего арматурного каркаса, с неподвижно установленными упорными шайбами, причем для зоны слабого грунта скважины используют арматурные стержни увеличенного количества и уменьшенного диаметра в сравнении с нижней секцией арматурного каркаса, а суммарная площадь их сечения больше суммарной площади стержней нижнего арматурного каркаса.

Сущность технического решения заключается в том, что в буронабивной сваи, содержащей арматуру из одной или более жестко соединенных между собой торцами секций, которые состоят из продольных стержней; на всю глубину скважины установлены обсадная труба, а на металлическую пластину расположенную на дне скважины нижний арматурный каркас, стержни которого снаружи по периметру неподвижно связаны между собой хомутами количеством регламентированным стандартом, а сверху неподвижно с нижними концами стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины с предварительно прогнутыми в сторону обсадной трубы увеличенного количества и уменьшенного диаметра арматурными стержнями в сравнении с нижней секцией арматурного каркаса, причём суммарная площадь их сечения больше суммарной площади стержней нижнего арматурного каркаса. Верхние концы стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины неподвижно связанны с диском-хомутом, в отверстия которого по периметру вставлены нижние концы арматурных стержней верхнего арматурного каркаса, при этом на их концах неподвижно установлены упорные шайбы, ограничивающие проседания верхнего арматурного каркаса, выполняющего одновременно функцию толкателя при вдавливании секции зоны слабого грунта для окончательного расширения арматурных стержней к стенке обсадной трубы, которая вместе с инъекционной трубой, установленной в осевом отверстии диске-хомуте, после заполнения скважины бетонной смесью, удаляется, при этом повышается эксплуатационная надёжность и экономическая эффективность применения сваи в зоне слабых грунтов.

Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом:

- на фиг. 1 показаны общий вид скважины, установка нижнего (I) арматурного каркаса, секции (II) зоны слабого грунта скважины и диска - хомута с отверстиями, (сечение А-А и В-В);

- на фиг. 2 показаны общий вид сборной конструкции арматурного каркаса, установку верхнего (III) арматурного каркаса скважины и инъекционной трубы в осевое отверстие диска - хомута, (сечение С-С и выносной элемент 1V);

- на фиг. 3 представлен общий вид готовой буронабивной сваи с удаленными после заполнения бетонной смесью скважины обсадной и инъекционной труб.

Устройство буронабивной сваи. Перед устройством сваи все секции должны быть предварительно изготовлены и связаны неподвижно вязальной проволокой или другим известным способом, кроме секции (II) зоны слабого грунта. Каждая секция арматурного каркаса содержит продольные арматурные стержни, которые снаружи по периметру неподвижно связаны между собой хомутами количеством регламентированным стандартом.

В скважину 1 сваи установлены на всю глубину обсадная труба 2, на дно - металлическая пластина 3 и нижняя (I) секция арматурного каркаса 4, выполненная в виде арматурных стержней 5 связанных неподвижно между собой хомутами 6, количеством регламентированным стандартом. Сверху нижняя (I) секция арматурного каркаса неподвижно связана с арматурным каркасом 7 секции зоны слабого грунта (II) скважины, арматурные стержни 8, которого предварительно прогнуты в сторону обсадной трубы 2 и связаны неподвижно между собой снизу хомутом 6, а сверху диском-хомутом 9 с отверстиями 10 по периметру, причём количество арматурных стержней 7 по сравнению с арматурными стержнями 5 нижней (I) секции увеличено, а их диаметр уменьшен с учётом расчётной прочности сваи в зоне секции слабого грунта (II) скважины после заполнения бетонной смесью. При этом суммарная площадь их поперечного сечения больше суммарной площади стержней нижнего (I) арматурного каркаса. Увеличенное количество арматурных стержней 7 и уменьшенный их диаметр облегчает прогиб арматурных стержней 7 при вдавливании секции (II) в зоне слабого грунта скважины и повышает прочность сваи после заполнения телом скважины. В отверстия 10 диска-хомута 9 вставлены арматурные стержни 11 верхней секции (III) арматурного каркаса 12, на концах которых неподвижно закреплены упорные шайбы 13, ограничивающие проседания верхнего (III) арматурного каркаса 12, выполняющего одновременно функцию толкателя при вдавливании секции (II) зоны слабого грунта, предназначенного для дополнительного расширения арматурных стержней к стенке обсадной трубы 2. Арматурные стержни 11 связаны неподвижно между собой хомутами 14 количеством регламентированным стандартом, выполненными по аналогии каркаса нижней (I) секции, а внутри верхнего (III) арматурного каркаса 12 через осевое отверстие диска-хомута 9 установлена инъекционная труба 15, предназначенная для заполнения скважины бетонной смесью 16.

Работа буронабивной сваи. Перед погружением в скважину 1 сваи обсадной трубы 2, определяют зону слабого грунта, для дальнейшего упрочнения сваи, после чего опускают обсадную трубу 2 на всю глубину скважины, выполненной любым известным способом. На дно скважины 1 устанавливают металлическую пластину 3, на которую опирается нижний (I) арматурный каркас 4 связанный сверху неподвижно с нижними концами арматурных стержней 8 арматурного каркаса 7, верхние концы которого также неподвижно соединены в производственных условиях с диском-хомутом 9. В отверстия диска-хомута 9 в скважине устанавливают арматурные стержни 11 верхнего (III) арматурного каркаса 12, одновременно выполняющего функцию толкателя, а в осевое отверстие диска - хомута 9 инъекционную трубу 15. После чего заполняют нижнюю (I) секцию скважины 2 через инъекционную трубу 15 бетонной смесью 16 до границы начала зоны секции слабого грунта (II) скважины, при этом по мере заполнения скважины 1 бетонной смесью 16 обсадная труба 2 и инъекционная труба 15 извлекаются. После затвердевания бетонной смеси 16 домкратом или другим известным способом вдавливают через верхнюю (III) секцию арматурным каркасом 12, арматурный каркас 7, стержни 8 которые дополнительно прогибаются к стенкам обсадной трубы 2 до размера, обеспечивающего упрочнения сваи после полного заполнения скважины бетонной смесью 16 и удаления обсадной 2 и инъекционной 15 труб. После затвердевании бетонной смеси в соответствии с техническим регламентом проводится контроль качества сваи на прочность.

Таким образом, буронабивная свая, содержащая инъекционную трубу, арматуру из трех жестко соединенных между собой торцами секций, состоящих из продольных стержней, диска-хомута и кольцевых хомутов, и наконечника, выполненного в виде диска, установленного на нижнем конце арматурного каркаса и выступающего за контур арматуры, которая снабжена обсадной трубой, установленной на всю глубину скважины, наконечник выполнен в виде металлической пластины, на которую установлены арматурные стержни нижней секции, неподвижно связанные между собой по периметру регламентированным количеством хомутов и неподвижно связанные сверху с нижними концами стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины, предварительно прогнутых в сторону обсадной трубы, верхние концы стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины неподвижно связанны с диском-хомутом, в осевое отверстие которого установлена инъекционная труба, а в отверстия по периметру вставлены нижние концы арматурных стержней верхнего арматурного каркаса, с неподвижно установленными упорными шайбами, причем для зоны слабого грунта скважины используют арматурные стержни увеличенного количества и уменьшенного диаметра в сравнении с нижней секцией арматурного каркаса, а суммарная площадь их сечения больше суммарной площади стержней нижнего арматурного каркаса, обеспечивает повышение эксплуатационной надёжности сваи.

Изобретение относится к области строительства, предназначено для устройства фундаментов и может быть использовано как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении существующих фундаментов в слабых грунтах. Буронабивная свая содержит инъекционную трубу, арматуру из трех жестко соединенных между собой торцами секций, состоящих из продольных стержней, диска-хомута и кольцевых хомутов, и наконечника, выполненного в виде диска, установленного на нижнем конце арматурного каркаса и выступающего за контур арматуры. Буронабивная свая снабжена обсадной трубой, установленной на всю глубину скважины. Наконечник выполнен в виде металлической пластины, на которую установлены арматурные стержни нижней секции, неподвижно связанные между собой по периметру регламентированным количеством хомутов и неподвижно связанные сверху с нижними концами стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины, предварительно прогнутых в сторону обсадной трубы. Верхние концы стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины неподвижно связанны с диском-хомутом, в осевое отверстие которого установлена инъекционная труба, а в отверстия по периметру вставлены нижние концы арматурных стержней верхнего арматурного каркаса с неподвижно установленными упорными шайбами. Для зоны слабого грунта скважины используют арматурные стержни увеличенного количества и уменьшенного диаметра в сравнении с нижней секцией арматурного каркаса, а суммарная площадь их сечения больше суммарной площади стержней нижнего арматурного каркаса. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной надёжности сваи. 3 ил.

Буронабивная свая, содержащая инъекционную трубу, арматуру из трех жестко соединенных между собой торцами секций, состоящих из продольных стержней, диска-хомута и кольцевых хомутов, и наконечника, выполненного в виде диска, установленного на нижнем конце арматурного каркаса и выступающего за контур арматуры, отличающаяся тем, что буронабивная свая снабжена обсадной трубой, установленной на всю глубину скважины, наконечник выполнен в виде металлической пластины, на которую установлены арматурные стержни нижней секции, неподвижно связанные между собой по периметру регламентированным количеством хомутов и неподвижно связанные сверху с нижними концами стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины, предварительно прогнутых в сторону обсадной трубы, верхние концы стержней арматурного каркаса зоны слабого грунта скважины неподвижно связанны с диском-хомутом, в осевое отверстие которого установлена инъекционная труба, а в отверстия по периметру вставлены нижние концы арматурных стержней верхнего арматурного каркаса с неподвижно установленными упорными шайбами, причем для зоны слабого грунта скважины используют арматурные стержни увеличенного количества и уменьшенного диаметра в сравнении с нижней секцией арматурного каркаса, а суммарная площадь их сечения больше суммарной площади стержней нижнего арматурного каркаса.