Свая Советский патент 1982 года по МПК E02D5/24 

(54) СВАЯ

1

Изобретение- относится к строительству и может быть применено при возведении свайных фундаментов и сооружений на основаниях из труб, трубчатых свай и свайоболочек.

Известны сваи трубчатого сечения (трубы, трубчатые сваи и сваи-оболочки), широко используемые при возведении морских гидротехнических сооружений, а так же промышленных зданий и сооружений 1.

Недостатком свай трубчатого сечения является относительно низкая несущая способность на вертикальную нагрузку вследствие малой плош,ади их опирания на грунт (только кольцевым сечением). В то же время просто увеличить площадь опирания нельзя, поскольку резко возрастает сопротивление погружению свай (например, если закрыть нижний конец сваи). Таким образом, несущая способность погруженных в грунт свай трубчатого сечения на вертикальную нагрузку обеспечивается в большинстве случаев, особенно, в морском гидротехническом строительстве, главным образом, за счет сопротивления грунта на их боковой поверхности.

В результате глубина погружения свай из расчета обеспечения несущей способности на вертикальную нагрузку оказывается гораздо больше, чем это было бы необходимо для обеспечения несущей способности на горизонтальную нагрузку или общей устойчивости сооружения. Кроме того, сваям-оболочкам, погружаемым открытым нижним концом в грунт через слой воды, .присущ и другой недостаток: возни1Q кающее в их полости гидродинамическое давление может привести к повреждению свай, поэтому требуются специальные мероприятия по снижению гидродинамического давления или откачке воды из полости. Последний недостаток устранен в

5 сваях-оболочках с наконечниками.

Известна свая-оболочка с разрушающимся наконечником. Наконечник устанавливается в нижнем конце оболочки и имеет прочность, достаточную для прохож2Q дения верхних слабых слоев грунта, но разрущается при входе сваи в плотные слои 2.

Известна так же свая-оболочка с неразрушающимся наконечником, который связывается с низом сваи посредством упругих связей, прочность которых обеспечивает удержание наконечника при прохождении верхних слабых слоев грунта 3. При вхождении сваи в плотные слои грунта связи рвутся, а наконечник, с целью его многократного использования, удаляется через полость сваи с помощью крана. Оба эти устройства обеспечивают вибропогружение свай-оболочек в грунт через слой воды без их повреждения гидродинамическим давлением, поскольку преграждают воде доступ в полость сваи вплоть до вхождения низа оболочки в плотные водонепроницаемые слои грунта. Однако несущая способность на вертикальную нагрузку свай-оболочек, погружаемых вибрированием с применением наконечников, оказывается ниже, чем у свай оболочек, погружаемых с открытым нижним концом, поскольку уменьшается высота грунтового ядра в полости сваи, а, следовательно, снижается сопротивление грунта на внутренней боковой поверхности. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению и достигаемому результату является свая, включающая труб4атый ствол с внутренней поперечной диафрагмой. Данные сваи предназначены для применения в песчаных грунтах и имеют несущую диафрагму, выполненную из бетона заодно со стенкой, в нижнем звене на высоте одного-двух диаметров. В центре диафрагмы предусмотрено отверстие для разработки грунта в процессе погружения оболочки. В этих сваях, за счет применения диафрагмы, повышена несущая способность на вертикальную нагрузку за счет увеличения площади опирания (диафрагма опирается на грунтовое ядро в полости) 4. Недостатками свай с несущей диафрагмой являются необходимость извлечения лишнего грунта в процессе погружения, неполное использование площади основания для опирания (отверстие в диафрагме должно быть достаточным для разработки грунта, например, для оболочек диаметром 1,6 м оно имеет диаметр 0,4 м), неприменимость для реологических грунтов, поскольку через отверстие в диафрагме происходит их постепенное истечение, а оболочка теряет несущую способность на вертикальную нагрузку, при вибропогружении через слой воды с открытым нижним концом диафрагма увеличивает и без того больщую вероятность разрущения свай-оболочек под действием гидродинамического давления, для обеспечения надежного опирания нижняя поверхность диафрагмы должна быть перпендикулярна образующим оболочки или составлять с ними острый угол (в случае тупою угла в силу наличия отверстия создаются благоприятные условия для истечения грунта через отверстие), а это невыполнимо в преднапряжённых сваях-оболочках, изготавливаемых в центрифугах, невозможность оперативного изменения положения диафрагмы по высоте применительно к конкретным геологическим условиям в месте погружения оболочек. Цель изобретения - повышение несущей способности. Поставленная цель достигается тем, что в свае включающей трубчатый ствол с внутренней поперечной диафрагмой, диафрагма выполнена в виде бащмака с клиновидной нижней поверхностью, установленного в стволе с возможностью осевого перемещения и фиксации, а ствол снабжен фиксаторами положения диафрагмы, расположенными ярусами по его высоте. При этом бащмак снабжен датчиком, размещенным на его нижней поверхности в вершине клина. На фиг. 1 изображен один из вариантов выполнения предлагаемой сваи - железобетонная преднапряженная свая-оболочка, погруженная в грунт через слой воды, разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез сваи (диафрагма зафиксирована на упорах); на фиг. 3 - поперечный разрез сваи в момент подъема диафрагмы (диафрагма повернута до совпадения вырезов с упорами). Предлагаемая свая включает отдельные звенья 1, соединенные между собой посредством стыковых фланцев 2 и нижнее звено 3, которое оканчивается ножевым фланцем 4. На стыковых фланцах 2 установлены фиксаторы-упоры 5 (по три на каждом фланце под углом 120° друг к другу) . Такие же упоры 6 установлены на ножевом фланце 4. В полости 7 сваи установлена поперечная несущая диафрагма 8, выполненная в виде башмака с клиновидной нижней поверхностью, снабженная тремя радиальными вырезами 9, расположенными, как и упоры 5 и 6, под углом 120° друг к другу. Диафрагма 8 установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси с помощью штанги 10. В зоне контакта диафрагмы 8 с грунтовым ядром в полости 7 установлен датчик 11. Свая погружена в слой плотных грунтов 12 через слой воды 13 и слой слабых грунтов 14. Устройство работает следующим образом. Перед началом погружения сваи-оболочки несущую диафрагму 8 устанавливают у ножевого фланца 4 и фиксируют от перемещения вверх упорами 6. В таком состоянии сваю погружают сквозь слой слабых грунтов 14 вплоть до вхождения в слой плотных грунтов 12, причем диафрагма 8 препятствует попаданию в полость 7 воды и грунта. Затем диафрагму 8 с помощью штанги 10 поворачивают вокруг вертикальной оси до совпадения вырезов 9 с упорами 6 и поднимают вверх до одного из стыковых фланцев 2, после чего фиксируют на его упорах 5 за счет нового поворота. Высоту подъема диафрагмы 8 выбирают, исходя из конкретных геологических условий в месте погружения сваи-оболочки 1. При дальнейшем погружении в полость 7 попадает плотный грунт из слоя 12. В момент контакта диафрагмы 8 с грунтом в полости 7 срабатывает датчик 11. После срабатывания датчика 11 погружение прекращают.

Применение предлагаемого устройства даст возможность повысить несущую способность свай трубчатого сечения на вертикальную нагрузку за счет увеличения площади их опирания на грунт (диафрагма выполнена в виде сплошного башмака) и формирования плотного грунтового ядра в полости (ядро формируется после вхождения низа сваи в плотные слои грунта, а диафрагма устанавливается на оптимальном для данных геологических условий расстояния от низа сваи). Кроме того, в предлагаемом устройстве нет необходимости в извлечении грунта во время погружения, свая применяется в любых грунтах (поскольку диафрагма выполнена сплошной), сваи-оболочки предохраняются от разрушения гидродинамическим давлением при вибропогружении, поскольку погружаются без воды в полости за счет установки диафрагмы на .первой стадии погружения в нижней части

сваи, можно применять для свай трубчатое сечение любой конструкции, изготовляемых по любой технологии оперативно изменяются положения диафрагмы по высоте в зависимости от конкретных геологических условий в месте погружения сваи.

Формула изобретения

нижней поверхностью, установленного в стволе с возможностью осевого перемещения и фиксации, а ствол снабжен фиксаторами положения диафрагмы, расположенными ярусами по его высоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 358471, кл. Е 02 D 5/72, 1970, с. 47, рис. 1.

сборного железобетона, М., «Транспорт, 1966, с. 18,рис. 10.

/J

8

8