Буроопускная свая Советский патент 1992 года по МПК E02D5/30 

Изобретение относится к области фун- даментосгроения, а именно к конструкциям свай, погружаемых в предварительно пробуренные в мерзлых или талых грунтах скважины.

Известна свая, включающая цилиндрический ствол, имеющий по всей длине постоянное сечение, и конусообразный наконечник в нижней части ствола. Сваю погружают в предварительно пробуренную в грунте скважину, поперечный размер которой больше диаметра цилиндрического ствола не менее, чем на 100 мм, Перед установкой сваи скважину заполняют на 1/3 ее высоты грунтовым раствором, который при погружении сваи вытесняется и заполняет пространство между стенками скважины и телом сваи, обеспечивая совместную работу окружающего сваю грунта и тела сваи,

Несущая способность сваи по грунту в этом случае определяется как сумма несущей способности по боковой поверхности сваи и по торцу. При этом несущая способность сваи по торцу определяется как произведение проекции площади поперечного сечения сваи на расчетное сопротивление грунта давлению. В известном решении несущая способность сваи зависит от длины цилиндрической части тела сваи без учета длины наконечника и ее поперечного сечения. Поэтому несущая способность данной сваи невелика.

Недостатком данной конструкции является также то, что находящийся под наконечником грунтовый раствор при замерзании увеличивается в объеме и возникающие при этом силы пучения выталкивают сваю из скважины и тем самым снижают ее несущую способность.

Известна свая, включающая призматический ствол, имеющий сечение правильного многоугольника, конический остроугольный наконечник и цилиндрическую вставку над наконечником.

Недостатком такой сваи является пониженная, по сравнению с заявляемой, несу(Л

С

-ч о

00

XJ

iO

щая способность, Так как наконечник в свае выполнен острым, то при опирании его на забой скважины создается концентрация напряжений под его острием. Это вызывает деформации мерзлого грунта под наконечником, что приводит к его неконтролируемым осадкам, Это, естественно, снижает его несущую способность. Поэтому, при определении несущей способности сваи длина остроугольного конического наконечника из расчетов выбрасывается, следовательно, не полностью используются и несущие свойства мерзлого грунта основания, что также снижает несущую способность сваи в целом.

Целью изобретения является повышение несущей способности сваи.

Это достигается тем, что в свае, включающей призматический ствол, имеющий сечение правильного многоугольника, конический наконечник и цилиндрическую вставку над наконечником, согласно изобретению, высота цилиндрической вставки равна 1,1-1,2 ширины боковой стороны ствола сваи. Наконечник снабжен по наружной поверхности радиальными каналами, глубина и ширина которых составляет 0,1- 0,2 диаметра цилиндрической вставки.

Высота цилиндрической вставки должна быть 1,1-1,2 ширины боковой стороны ствола сваи для того, чтобы создать равнопрочную телу сваи конструкцию и обеспечить равную ему несущую способность по материалу, Если высота будет менее 1,1 ширины боковой стороны ствола сваи, то будет происходить разрушение бетона вставки, т.к. будет нарушен принцип равнопрочно- сти конструкции и вставка не сможет воспринять ту повышенную нагрузку, которая как раз и может быть задана благодаря новой конструкции сваи.

Увеличение высоты цилиндрической вставки более 1,2 ширины боковой стороны ствола сваи приведет к ненужному повышению расхода материалов на вставку, но не увеличит несущую способность сваи.

Радиальные каналы, расположенные на всю высоту боковой поверхности конусной или шаровой части наконечника, позволяют удалить остатки бурового шлама и раствор из-под торца сваи, перемещая его в пазухи скважины, что дает возможность опуститься свае на дно скважины под собственным весом.

Однако, чтобы буровой шлам и раствор из-под торца сваи перемещался по каналам беспрепятственно, обеспечивая выдавливание излишков смеси из-под торца, размеры этих каналов должны быть также оптимальными. Ведь если часть шлама и раствора

все-таки останется под торцом сваи, плотного прилегания наконечника к забою не будет. Таким образом, длина каналов и их площадь должна быть такой, чтобы обеспечивать вытеснение из забоя скважины полностью всего объема бурового шлама и раствора, а именно ширина и глубина каналов - не менее 0,1 диаметра цилиндрической вставки. Однако слишком широкие и

глубокие каналы выполнять также нецелесообразно, так как это может опять-таки привести к излишкам раствора под торцом сваи и к нарушению равнопрочное™ конструкции наконечника. Он может разрушиться, что естествен но приведет к уменьшению несущей способности сваи. Таким образом, глубину и ширину каналов предлагается выполнять не более 0,2 диаметра цилиндрической вставки.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой сваи с цилиндрической ставкой, аксонометрия; на фиг, 2 - ствол сваи с цилиндрической вставкой; на фиг. 3, 4 - то же, погеречное сечение.

Свая содержит призматический ствол 1, имеющий сечение правильного многоугольника (квадрат), наконечник 2, например, в виде усеченного конуса, и снабжена вставкой 3, размещенной между наконечником 2 и

нижним торцом сваи 4 ствола 1 соосно его вертикальной оси.

Вставка 3 выполнена цилиндрической, высота которой равна 1,1-1,2а, где а - наименьший размер поперечного сечения

призматического ствола сваи.

Наконечник 2 снабжен радиальными каналами 7, длина проекции которых I на вертикальную поверхность скважины должна быть не менее высоты забоя скважины h2.

Глубина и ширина каналов составляет 0,1- 0,2 диаметра цилиндрической вставки,

Установка буроопусккой сваи осуществляется следующим образом.

Погружают в скважину 5 призматический ствол 1 с цилиндрической вставкой 3 и наконечником 2 в грунтовый раствор или буровой шлам 8, который при этом перемещается из-под наконечника 2 по радиальным каналам 7 и заполняет пазухи 9 между стенками сваи и скважины 5.

Свая со вставкой 3 и наконечником 2 после полного выдавливания бурового шлама и раствора 8 из-под торца ствола 1

оседает на дно забоя 6 и при этом обеспечивается равномерное заполнение грунтовым раствором пазух 9 между наконечником и стенками скважины 5, что повышает надежность работы торца 4 сваи и несущую способность сваи по грунту.

Формула изобретения

Буроопускная свая, включающая призматический ствол, имеющий сечение правильного многоугольника, наконечник и расширенную цилиндрическую вставку, размещенную между наконечником и нижним торцом ствола соосно с ним, отличающаяся тем, что, с целью повышения

несущей способности сваи преимущественно при возведении в вечномерзлых грунтах, цилиндрическая вставка выполнена высотой, равной 1,1-1,2 ширины боковой стороны ствола, а наконечник - с радиально расположенными по наружной поверхности каналами, глубина и ширина которых составляет 0,1-0,2 диаметра цилиндрической вставки

Использование: в области фундаменто- строения, преимущественно в мерзлых грунтах. Свая содержит ствол, наконечник и расширенную цилиндрическую вставку. Ствол имеет сечение правильного многоугольника. Цилиндрическая вставка расположена между стволом и наконечником и имеет высоту, равную 1,1 - 1,2 ширины боковой стороны ствола. Наконечник выполнен с радиально расположенными по наружной поверхности каналами. Глубина и ширина каналов составляет 0,1 - 0,2 диаметра цилиндрической вставки, 4 ил.

rtth

f/l fll //I

in