Способ возведения сваи в просадочныхгРуНТАХ Советский патент 1981 года по МПК E02D27/34 E02D3/12 

Изобретение относится к строитель ству, в частности к способам устройс ва оснований и фундаментов, преимущественно 6 лессовых просадочных гру тах П-типа просадочности, и может быть использовано в промышленном и гра;вданском строительстве. Известен способ заложения свай в просадочных грунтах, заключающийся в забивке свай в грунт на полную глу бину просадочной толщи с последующим раскрытием на нижнем конце сваи расширяющегося наконечника Однако такие способы из-за сложности раскрьатия расширяющегося нако нечника (требуется промежуточный .подъем сваи на высоту,равную высоте наконечника в сложенном состоянии) трудоемки. Наиболее близким к предлагаемому является способ возведения сваи в просадочных грунтах, преимущественно лессовых второго типа просадочности включающий погружение в грунт сваи с уширенным наконечником и заполнение образующихся пазух между грунто вым массивом и стволом уплотняемым грунтом с низким сопротивлением сдвигу Г2. Недостатком этого способа является неэффективность работы буферной зоны в лессовых просадочных грунтах второго типа проссщочности при их интенсивном замачивании, так как в этом случае сопротивление сдвигу буферной зоны существенно возрастает и сдвиговые напряжения от просадки грунтового массива в значительно большей степени передаются на сваю. Цель изобретения - повышение несущей способности сваи при заипачивании околосвайного грунта, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу возведения сваи в- просадочных грунтах, преимущественно лессовых второго типа просадочности, включающемупогружение в грунт сваи с уширеннЕЛМ наконечником и заполнение образующихся пазух между массивом-и стволом уплотняемым грунтом с низким сопротивлением сдвигу, при заполнении пазух грунтом обрабатывают гидрофильными поверхностноактивными веществами в количестве от 0,9 до 10% от веса твердой фазы грунта до образования адсорбционно-сольватных слоев, вызывающих гидрофилизацию поверхности грунта от 10 до 100%.Для обработки поверхности грунта (песок, суглинки, 1ллины и т.п.) наиболее эффективны гидрофильные поверхностно-а)тивные вещества, кото,рые дают сетчатую гелеобразную структуру как в адсорбционном слое, так и в растворе и предотвращают коагуляцию частиц (их агрегирование), при любом содержании твердой фазы. Такие ПАВ объединены в группу гидрофильных защитных коллоидов-стабилизаторов. К гидрофильным защитным коллоидам относятся танниды, сульфолигнаты, гуматы, натриевые соли их кислот, целлюлоз но-гликолевых и других высокомолекулярных органических кислот. Высокой поверхностной активностью, гидрофильностью и смачивающей способностью обладают такжеповерхностно- активные вещества, относящиеся к группе моющих веществ, например алкилсульфонаты R S 0 N а, алкиларилсульфЬнаты , алкилсульфаты RS04Na, мыла карбоновых кислот и другие более сложные по строению поверхностно-активные вещества. Эта группа ПАВ также может успешно применяться для обработки грунта с целью снижения прочности структуры. При этом лучшими разжимаю дими свойствами обладают молекулы ПАВ линейного строения, с ярко выраженной полярностью и содержащие в углеводородно радикале 8-12 атомов углерода. Повышение текучести массы при введении ПАВ обуславливается уменьшением внутреннего трения между частицами грунта. Количество вводимого ПАВ в каждом конкретном случае определяется как .молекулярной структурой самого вещества, так и величиной удельной поверхности грунта. Таким образом, сопротивление грунта буферной зоны сдвигу при обработке его поверхностнактивным веществом уменьшается, что в конечном итоге приводит к .снижению сил нагружающего трения, передаваемых на сваю при просадке лессового грунта естественной структуры от собственного веса.

На че1Ьтеже показана свая с уширенным наконечником.

Свая 1 с уширенным наконечником

2забит в просадочный грунт 3. Межд грунтовым массивом образуются пазухи 4, заполненные гидроФилизированным песком 5.

Предлагаемый способ осуществляетс в следующей последовательности.

Первоначально в просадочный грунт

3на полную глубину просадочной толщ забивают сваю 1, при этом между свае и грунтовым массивом образуется кольцевая пазуха, которая в последующем заполняется гидфрофилизованным песком. Песок в пазухе уплотняется до нормативных значений,

Гидрофилизацию песка можно производить как до его засыпки в пазухи, так и в процессе укладки, используя раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ) в качестве увлажнителя песка до оптимальной влажности.

В последующем, в случае замачивания грунтового массива и просадке лессового грунта естественной структуры от собственного веса, песок в пазухах 4, обладая повышенной поверхностной гидрофильностью и, следовательно, при замачивании низким сопротивлением сдвигу, передает на сваю значительно меньшую часть сдвиговых нагрузок, возникающих на границе его контакта с грунтовым массивом по сравнению с базовьом вариантом.

При последующих циклах замачивания указанный .эффект повторяется. Гидрофилизацию песка в пазухах 4, в случае необходимости, например при частых циклах замачивания грунтового массива, можно повторять, для чего необходимо произвести нагнетание в песок раствора ПАВ, например через специальную внутреннюю полость, предусмотренную для этого в свае.

В качестве примера приводится описание данных п6 обработке песка водным растворами алкилсульфоната натрия до состояния полного водонасыщения. Результат действия алкилсульфоната натрия на песок оценивается по изменению величины сопротивления сдвигу. Сопротивление сдвигу песка определяют на сдвиговом приборе ГПП-30.

В таблице приведены данные по измнению величины сопротивления сдвигу песка, обработанного ПАВ, высушенного до постоянного веса и вновь увлажненного до состояния полного водонасыщения.

Из анализа полученных данных следует, что сопротивление сдвигу песка контрольного образца составляет 900 г/см . Наиболее резкое снижение величины сопротивления сдвигу с 900 до 320 г/см происходит при введении ПАВ от 0,18 до 5,4%. Дальнейшее увеличение содержания ПАВ до 11% сопровождается менее заметным снижением сопротивления сдвигу, а именно с 320 до 175 г/см, Причем увеличение содержания ПАВ на 1,0% (с 10,0 до 11,0%) почти не приводит к снижению величины сопротивления сдвигу (1-80 10,0%, 175 г/см - 11,0%). Это свидетельствует о приближении состояния насыщения адсорбционного слоя для данного грунта, когда дальнейшие добавки алкилсульфоната натрия не оказывают заметного действия.

Известно, что максимальный эффект действия ПАВ достигается в случае образования адсорбционного слоя ПАВ максимального насыщения (мономолекулярный слой) на поверхности твердой фазы. Дальнейшее увеличение содержания ПАВ не приводит к значительным изменениям физико-механических свойств системы, что позволяет определить пределы наиболее эффективного для практических целей содержания ПАВ. Очевидно,это содержание ПАВ (О ,9-1,0-10 ,0%), соответствующее изменению величины сопротивления сдвигу от 600 до 180 г/см. Содержание алкилсульфоната натрия в количестве 0,9-1,0% Создает адсорбционкосольватные слои, гидрофилизирукмдие до 10-11,0% поверхности твердой . фазы. 10%-ное содержание алкилсульфоната натрия обусловливает образование адсорбционных слоев, близко приближающихся к состоянию максимального насыщения, полностью (100%) гидрофилизирующих поверхность грунта В каждом конкретном случае количество вводимого ПАВ определяется как молекулярной структурой самого вещества, так и величиной удельной поверхности грунта, однако его содержание должно быть достаточно для созДания адсорбционно-сольватных слоев, вызывающих гидрофилизацию от 10 до 100% поверхности грунта. Таким образом, на основании полученных данных следует, что сопротивление сдвигу грунта при обработке его поверхностноактивным веществом снижается, что обусловлено уменьшением внутреннего трения между частицами грунта, вследствие адсорбции ПАВ на границе раздела и последующей гидроФилизации

o поверхности.

Предлагаемьай способ быть использован . для создания гидрофилизованной буферной зоны вокруг буронабивных или силикатизированных грун5товых свай, а также вокруг уплотненного трамбованием грунтового массива, так как гидрофилизации может быть подвергнут грунт естественной структуры .в околосвайной зоне.

0

Формула изобретения

. Способ возведения сваи в просадс ных грунтах, преимущественно лессо5вых второго типа просадочности,вклк чающий погружение в грунт сваи с yi ренным наконечником и заполнение об разующихся пазух между грунтовым массивом и стволом уплотняемым грун том с низким сопротивлением сдвигу,

0 отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности сваи при замачивании околосвайного грунта, при заполнении пазух грунт обрабатывгиот гидрофильными поверх5ностно-актийными веществами в количестве от 0,9 до 10% от веса твердой фазы грунта до образования адсорбционно-сольватных слоев, вызывающих гидрофилизацию поверхности грунта от

0 10 до 100%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 552389, кл. Е 02 D 5/44, 25.02.75.

5

2 Метелюк Н.С. и др. Сваи и сваи ные фундаменты. Справочное пособие. Киев, Будивельник, 1977, с. 130132.