Способ возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах Советский патент 1981 года по МПК E02D5/46 E02D5/48 E02D5/60 

(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В ПРОСАДОЧНЫХ ИЛИ НАБУХАЮЩИХ ГРУНТАХ

I

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свай для строительства- гражданских и промышленных зданий, преимущественно в просадочных или набухающих грунтах, в том числе в сейсмических районах.

Известен способ возведения сваи, включающий бурение скважины, установку арматурного кракаса и заполнение скважины твердеющими материалом 1.

Недостатком этого способа является больщой расход железобетона ввиду низкой несущей способности сваи по грунту после вычета сил отрицательного трения.

Наиболее близким к предлагаему по технической сущности и достигаемому эффекту является способ возведения сваи в поосадочных или набухающих грунтах, включающий образование скважины пробивкой и укладку в нее твердеющего материала 2J.

Недостатком известного способа является существенное снижение несущей способности сваи вследствие развивающихся при просадке грунта в верхней части ствола сваи сил отрицательного трения, которые могут достигать 5 тс/м на контакте с уплотненным грунтом, образующимся при пробивке скважины.

Цель изобретения - повышение несу,щей способности за счет исключения сил 5 отрицательного трения при просадке или набухании грунта.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу возведения ,сваи в просадочных или набухающих грунтах, включаюtO щему образование скважины пробивкой и укладку в нее твердеющего материала, при формировании ствола твердеющий материал укладывают путем свободного сбрасывания в скважину до отметки,на которой расчетная просадка грунта под собственным весом

5 при его замачивании меньше допустимой осадки для здания, а после укладки твердеющего материала в скважинах устанавливают сборный элемент и заглубляют его в уложенный твердеющий материал на 0,5- 1,5 м, причем используют сборный элемент, наибольший размер поперечного сечения которого меньше диаметра скважины на 4- 12 см.

При этом могут использовать сборный элемент, снабженный уцжренным оголовком в верхней части.

Могут также использовать сборный элемент снабженный уширенным оголовком в верхней части, диаметр которого превыигает диаметр скважи гы.

После установки сборного элемента зазор между стенками скважины и сборным элементом могут заполнять глинистым порошком.

Кроме того, могут использовать сборный элемент с защитным наружным покрытием.

На фиг. 1 показана предлагаемая свая, вертикальный разрез; на фиг 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. (вариант покрытия железобетонного элемента защитной оболочкой); на фиг. 5 - разрез С-С на фиг. 1; на фиг. 6 - верхняя часть сваи с уширенным оголовком; на фиг. 7 - вариант выполнения сваи с использованием глинистого порошка.

Предлагаемый способ возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах включает образование скважины 1 пробивкой. Пробивку выполняют снарядом станка ударно-канатного бурения БС-1М или любргд грузоподъемного механизма типа механического копра, экскаватора и т. п. (не показаны). Вес снаряда (не показан) подбирается в зависимости от диаметра скважины 1, плотности н влажности грунтов и составляет 2,0-8,0 т для диаметров 25-80 см. Длина снаряда 8-11 метров принимается с целью выполнения вертикальных прямоли-, нейных скважин 1. Снаряд имеет в нижней части уширительное кольцо для уменьшения сопротивления при забнвке и предотвраш.ения засасывания при подъеме. Диаметр кольца превышает на 5-25 см диаметр сна ряда. Снаряд изготавливается нз металлической болванки или толстостенной трубы. В том случае, когда на сваи должна передаваться значительная горизонтальная сейсмическая нагрузка, уширение скважины в верхней части может быть выполнено искусственно путем применения уширительной головки на снаряд при пробивке верхнего учйстка скважины 1 длиной 6-15 диаметров.

При пробивке скважины 1 просадочные грунты вытесняются в стороны и сильно уплотняются, а вокруг скважины образуется грунтовая оболочка 2 толщиной 0,5 d (где d - диаметр скважины), в теле грунтовой оболочки 2 грунты полностью теряют свои просадочные свойства.

Объемный вес скелета уплотненного грун та на стенках скважины I составляет 1,75- 1,85 г/см, модуль деформации в водонасышенном состоянин 180-250 кг/см. Таким обра.адм, в грунте создается цилиндрическая

грунтовая оболочка 2 из уплотненного грунта, которая призвана препятствовать смыканию скважины 1 и прилеганию грунта к сборному элементу 3. Вследствие отсутствия плотного контакта грунта со сборной частью ствола силы отрицательного трения проседающего вокруг сваи или набухающего грунта передаваться на нее не будут.

После того, как скважина I пробита, в нее сбрасывается твердеющий материал 4

из самосвалов или миксеров (не.показаны)

через устьевой патрубок приемного бункера (не показан)-. При сбрасывании твердеющий материал 4 разбрызгивается по стенкам скважины 1 и оставляет на них тонкую (5- 15 мм) корочку цементно-песчаной смеси,

котора затвердевая, дополнительно упрочняет грунтовую оболочку 2. Бетонирование выполняется до расчетной отметки 5, выше которой действует отрицательное трение или силы набухания грунта.

После выполнения монолитной бетонной части сваи, которая воспринимает только вертикальные сжимающие нагрузкн и армирование которой не требуется, в скважину опускают сборный железобетонный или металлический элемент 3 (например сваю сечением 35 X 35 см длиной 12 м). Элемент заглубляют в бетонную смесь под собственным весом на 0,5-1,5 м, уплотняя ее Наличие под нижним концом сваи н в нижней части скважины 1 уплотненного грунта повышает несущую способность и снижает осадку сваи.

В просадочных грунтах скважина 1 может выполняться с ущирением 6 в верхней части. В этом случае сборный элемент 3 выполняется с цилиндрическим или коничесКИМ уширенным оголовком 7. Размеры (диаметры) уширенного оголовка 7 элемента 3 должны превышать диаметр скважины I для возможности добивки снарядом. При большой длиие сбориого элемента 3, а также, при возможно нежелательном сбросе воды

с поверхности- через зазор 8 между сборным элементом 3 и стенками скважины 1 зазор 8 засыпают сухим глинистым порошком 9. Наличие глинитого заполнения даже в рыхлом состоянии будет препятствовать

Потере устойчивости сборного элемента 3 вследствие продольного изгиба, в то же время через это заполнение практически не будут передаваться силы отрицательного трения или набухания грунта. Порошок засыпают до отметки низа ростверка 10. После

насыпки порошка бетонируют ростверк 10.

Сущность процессов, происходящих в грунте при замачивании просадочной толщи, заключается в следующем.

При замачивании просадочной толщи

вследствие увеличения объемной массы и

снижения структурной прочности лессового

грунта происходит его просадка. При этом

на наружиых стенках грунтовой оболочки 2,

состоящей из непросадочною грунта, на-, висаот окружающий просадочный грунт, вызывая отрицательное трение. Под нагрузкой грунта грунтовая оболочка 2 сжимается в вертикальном направлении. Однако резкого уменьшения диаметра грунтовой оболочки не происходит и на сборный элемент 3 вследствие этого не передаются силы отрицательного трения или набухания грунта.

Возникающие усилия грунтовой оболочки 2 деформации сжатия могут быть определены по методике СНиП П-17-77. При большой толще просадочных грунтов напряжения в грунтовой оболочке 2 могут достигать величины, превышающей ее прочность в водонасыщенном состоянии. В этом случае грунтовая оболочка 2 будет раздавливаться, однако плотно прижиматься к сборному элементу 3 не будет. Раздавливание грунтовой оболочки 2 будет происходить, начиная с самого нижнего участка, таким образом, грунтовая оболочка 2 разрушается, выпол1.нв свою роль, так как просадка в этом месте уже произошла и отрицательное трение на этом участке не будет развиваться.

Для защиты элемента 3 от возможного агрессивного воздействия фильтрующейся воды можно использовать защитное покрытие 11 из битума, этиноля или другого материала, наносимого на сборный элемент 3.

При реализации предлагаемого способа возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах за счет снятия сил отрицательного трения несущая способность свай повысится на 20-ЗО /о, что позволит добиться существенной экономии бетона и металла.

Формула изобретения

образование скважины пробивкой и укладку в нее твердеющего материала, от.чинающийся тем, что, с целью повышения несущей способности за счет исключения сил отрицательного трения при просадке или набухании грунта, твердеющий материал укладывают путем свободного сбрасывания н скважину до отметки, на которой расчетная просадка грунта под собственным весом при его замачивании меньше допустимой осадки для здания, а после укладки твердеющего материала в скважнну устанавливают сборный элемент и заглубляют его в уложенный твердеющий материал на 0,5-1,5 м, причем используют сборный элемент, наибольший размер поперечного сечения которого

меньше диаметра скважины на 4-12 см.

ЭО

Источники информации, принятые во внимаиие при экспертизе

Харьков, 1973, с. 193..

V/

di.

Li

6

А-А

л Л

I.

.-О

(pi/г./

фиг. 2

6-6

Сриг.З

5-6

11

(риг

с-с

Фиг. J

J (Риг 6

Фаг. 7