Свая Советский патент 1986 года по МПК E02D27/32 

Изобретение относится к строительству и предназначено для использования при воздействии фундаментов зданий и сооружений из забивных свай на территориях, сложенных просадочными грунтами второго типа по просадочности.

Цель изобретения - снижение энергоемкости погружения свай.

На фиг. 1 дан в изометрическом изоб- ражении общий вид сваи со стволом круглого сечения, цилиндрическая оболочка показана для наглядности в разобранном виде; на фиг. 2 погруженная в грунт свая в положении до проявления просадок в слое про- садочного грунта, вертикальный разрез; на фиг. 3 - то же, по завершении просадоч- ных деформаций грунта; на фиг. 4 - верхняя часть сваи, вертикальный разрез; положение А - после погружения в грунт до проявления просадок, положение Б - то же, после просадки грунта и осадки оболочки на величину максимальной просадки грунта от собственного веса Snp.rp ; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4.

Свая включает ствол 1 и наружную цилиндрическую оболочку, состоящую из со- осно расположенных секций, каждая из которых собрана из двух полуцилиндрических элементов 2.

На окруженном оболочкой участке ствола 1 выполнены выступы в виде сплошных обойм 3, расположенных ярусами, а обра- зующие оболочку полуцилиндрические элементы 2 снабжены по торцам закладными деталями 4.

Длина ствола назначена на основании расчета сваи по предельным состояниям двух групп, исходя из необходимости погружения нижнего конца ствола в слой не- просадочных грунтов 5 на глубину, обеспечивающую требуемую несущую способность сваи на грунт (без учета дополнительной пригрузки силами нагружающего трения), и ограничения осадки сваи допустимыми пределами. Расстояние а между смежными обоймами принято не менее суммарной величины, складывающейся из размера максимальной просадки грунта от собственного веса Snp.rp , толщины в обоймы 3 и двух толщин 2d, выступающих концов закладных деталей 4, т. е. .p -f b-t-2d.

Длина полуцилиндрических элементов 2 выбрана из соображений удобства их изготовления, транспортировки и сборки; при этом размер должен быть кратным величине а, т. е. , где п - целое число.

Полная длина оболочки L назначена из условия , где Н - разность двух отметок: проектной отметки низа оголовника или ростверка на свае и отметки кровли слоя непросадочных грунтов, am - целое число. Соответственно размер L также кратен а, так как m-n-a.

0

Q 5

5

0

0

5

Наружный диаметр обоймы 3 превышает расстояние в свету между выступающими концами закладных деталей 4, а между обоймой 3 и внутренней поверхностью оболочки остается минимальный монтажный зазор К, равный 2-3 .мм.

Все части сваи - ствол и полуцилиндрические элементы, образующие оболочку - представляют собой сборные изделия полной заводской готовности.

Сборку секций оболочки вокруг ствола и соединение их между собой целесообразно производить на заводе-изготовителе путем сварки закладных деталей полуцилиндрических элементов возможно выполнять сборку сваи и на площадке строительства.

Погружение собранной сваи осуществляют за один технологический цикл с помощью стандартного сваебойного оборудования (не показано).

Сваю погружают в предварительно пробуренную в слое просадочного грунта 6 ли- дерную скважину 7, диаметр которой равен (с допуском в меньшую сторону) наружному диаметру оболочки. Глубину лидерной скважины принимают не менее Ь+5лр.гр При соблюдении этих условий обеспечивается беспрепятственное погружение оболочки в грунт и облегчается ее перемещение вдоль ствола при просадках грунта.

Проходку лидерной скважины ведут установкой вращательного бурения (не показана). Крепления стенок скважины не требуется, так как просадочные грунты в естественном состоянии (до замачивания), имеют низкую влажность, высокую прочность и связность, хорошо держат вертикальные стенки.

Хотя сопротивление погружению оболочки, идущей по лидерной скважине, незначительно, оно не равно нулю. Поэтому оболочка в процессе погружения под действием сопротивления грунта по боковой поверхности принимает крайнее верхнее по отношению к стволу положение. При этом закладные детали 4 входят в зацепление с обоймами 3 ствола, и ствол, забивае.мый ударами молота, увлекает за собой оболочку. Обоймы обеспечивают соосность погружения ствола и оболочки.

Возможное обрушение частиц грунта со стенок лидерной скважины в процессе погружения сваи не имеет значения для данной конструкции, так как несущая способность сваи определяется участком ее ствола, погруженным ниже забоя скважины.

Забивку ведут до тех пор, пока острие ствола не достигнет проектной отметки, т.е. ствол погрузится в непросадочный грунт на расчетную глубину, а оболочка окажется целиком в слое просадочного грунта. По окончании забивки между обоймами ствола и закладными деталями образуется зазор С, величина которого равна величине упругого отказа сваи.

С этого момента заканчивается рабочая функция закладных деталей, 4, которые являются единственным недолговечным зве- ном конструкции. Их дальнейшее состояние не влияет на работу сваи в течение всего срока ее службы. Этим достигается равная долговечность всех элементов конструкции, от которых зависит ее надежная работа в период эксплуатации.

Сущность работы конструкции заключается в следующем.

Полезная нагрузка от здания или сооружения передается на несущий непросадоч- ный грунт 5 через ствол 1. При этом верх- няя часть ствола, находящаяся в пределах просадочной толщи грунта 6 и окруженная оболочкой, служит только для транспортировки указанной нагрузки к нижней части, погруженной в непросадочный грунт.

При проявлении просадок, вызывающих оседание массива околосвайного грунта и возникновение на контакте грунта с боковой поверхностью оболочки сил нагружающего (негативного) трения, эти силы действуют только на оболочку, которая осе- дает, свободно смещаясь вниз вдоль ствола сваи. Тем самым исключается воздействие сил нагружающего трения на ствол сваи и устраняется вредное влияние просадок на несущую способность сваи по грунту.

Максимальная осадка оболочки под действием сил нагружающего трения не может превысить величину Злр.гр , поскольку в нижних слоях просадочной толщи, где абсолютные величины вертикальных дефор- маций грунта малы, грунт оказывает сопротивление погружению оболочки. По этой причине соблюдение при назначении размеров конструктивных элементов сваи условия .ri). +b-f2d гарантирует свободный ход оболочки вдоль .ствола при наиболее неблагоприятных случаях деформаций про- садочного грунта, возможных на данной территории, например, при длительном интенсивном замачивании всей просадочной толщи сверху горячей водой (при аварии тепло- грассы) или при подъеме уровня грунтовых вод (в результате заполнения близлежащего водохранилища).

В то же время сохраняется максимальная несущая способность сваи по материалу ствола, так как обоймы, опираясь на оболочку, а через нее - на окружающий грунтовый массив, препятствуют потере продольной устойчивости ствола на участке, окруженном оболочкой.

Проникновение грунта снизу или сверху в зазор между стволом и оболочкой исключено как в процессе погружения сваи, так и в эксплуатационный период, благодаря форме обойм, полностью перекрывающих зазор. Попадание грунта сбоку также невозможно даже после коррозионного раз- рущения сварных швов, соединяющих закладные детали 4, поскольку раскрытию стыков между полуцилиндрическими элементами препятствует в горизонтальной плоскости обжатие оболочки окружающим грунтом, в вертикальной - сжимающие усилия в теле оболочки, создаваемые встречным действием сил нагружающего трения в верхней зоне просадочной толщи и сил сопротивления грунта погружению оболочки в ее нижней зоне.

При больших толщах просадочных грунтов ствол сваи может быть выполнен составным - либо одинакового диаметра по всей длине, либо с нижней частью больщего диаметра (не показано). Стыкование верхней и нижней частей ствола может осуществляться любым из известных способов, например с применением сварного, болтового, цангового, стаканного и клеевого стыка (не показано).

Возможно также выполнение ствола не круглого, а квадратного сечения с сохранением формы обойм и оболочки. Наиболее целесообразная технология изготовления элементов сваи - центрифугирование (это относится и к стволу квадратного сечения).

Может быть использован также вариант конструктивного выполнения сваи, при котором нижнюю часть ствола изготавливают из монолитного бетона непосредственно в грунте путем свободного сбрасывания бетонной смеси в лидерную скважину, пробуренную в таком случае до проектной отметки низа ствола сваи в слое непросадоч- ного грунта, а верхнюю часть ствола в сборе с оболочкой погружают в скважину до заглубления пяты ствола в монолитный бетон нижней части (не показано).

Уиг.З

фиг. if

фиг. 5

Составитель Г. Луценко

Редактор А. ГулькеТехред И. ВересКорректор М. Демчик

Заказ5197/25Тираж 641Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4