Патент на изобретение №2246585
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) БУРОИНЪЕКЦИОННАЯ СВАЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов, в промышленном и гражданском строительстве, а также при возведении буроинъекционных свай в сезонно-промерзающих грунтах. Буроинъекционная свая состоит из верхней части, выполненной из железобетона, нижней части, выполненной из грунта, усиленного заинъектированным в него твердеющим во времени раствором, и одного или нескольких внутренних инъекционных каналов, при этом верхняя часть на верхнем торце содержит приспособления, например, арматурные выпуски для соединения с опирающейся на нее конструкцией, а нижний торец ее свободно опирается на нижнюю часть. Новым является то, что каждый инъекционный канал расположен по всей длине сваи, верхняя часть сваи выполнена в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, высотой hв и шириной верхнего и нижнего оснований соответственно во и вв с соблюдением условия вв
Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а также при возведении буроинъекционных свай в сезоннопромерзающих грунтах. Известна буроинъекционная свая, состоящая из верхней части, представляющей собой железобетонный элемент со сквозным отверстием по длине с выступающей на его торцах арматурой и объединенной с ней нижней частью, представляющей собой заполненную до уровня сезонного промерзания цементно-песчаным раствором скважину. (Патент РФ №2150550, опубл. 10.06.2000, Бюл. №16). Недостаток такой сваи состоит в дороговизне и трудоемкости ее изготовления, так как для ее возведения требуется сложное буровое оборудование. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является буронабивная свая-инъектор, содержащая ствол сваи, состоящий из заполненной цементным раствором скважины с установленным в ней арматурным каркасом, инъекторную трубу и грунтобетонное уширение (а.с. СССР №1052625, опубликовано 07.11.83 г., Бюл. №41). Недостаток такой сваи состоит в маломощности грунтобетонного уширения и большой трудоемкости ее изготовления. Задача предлагаемого изобретения – создание буроинъекционной сваи повышенной несущей способности с изменяемой по высоте прочностью нижней части при одновременном снижении трудоемкости и стоимости ее изготовления. Для достижения технического результата в буроинъекционной свае, состоящей из верхней части, выполненной из железобетона, содержащей на верхнем торце приспособления, например, арматурные выпуски, для соединения с опирающейся на нее конструкцией, нижней части, выполненной из грунта, усиленного заинъектированным в него твердеющим во времени раствором и одного или нескольких внутренних инъекционных каналов, каждый инъекционный канал расположен по всей длине сваи, верхняя часть сваи выполнена в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, высотой hв и шириной верхнего и нижнего основания соответственно во и вв с соблюдением условия вв где
m=0,8-1,2 – коэффициент условий работы. Кроме того, нижняя часть сваи может быть выполнена грушевидной формы с уширением к низу, при этом прочность грунтораствора по высоте нижней части обратно пропорциональна ее поперечному сечению, причем прочность грунтораствора на стыке с верхней частью буроинъекционной сваи не менее давления по подошве верхней части, а по подошве нижней части – не менее прочности подстилающего грунта. Также инъекционные каналы верхней и нижней частей сваи могут быть выполнены в виде объединяющих анкеров, например, металлических труб. Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены: на фиг.1 – буроинъекционная свая одноканальная, разрез 1-1 на фиг.2; на фиг.2 – то же, план; на фиг.3 – эпюры распределения по глубине несущей способности грунта, удельного давления в грунте от вертикальной нагрузки и прочности материала верхней и нижней частей сваи; на фиг.4 – буроинъеционная свая четырехканальная, разрез II-II на фиг.5; на фиг.5 – то же, план. Буроинъекционная свая состоит из верхней 1 и нижней 2 частей. Верхняя часть представляет собой сборный железобетонный элемент (при необходимости может быть изготовлен на месте). Форма и размеры верхней части (в0вв, hо, hв) подбираются из конструктивно-технологических соображений: условий передачи нагрузки от конструкции на нижнюю часть 2, веса элемента, удобства его транспортировки и монтажа, из условий минимального заглубления в грунт в соответствии с требованиями нормативных документов и т.д. Верхняя часть может иметь цилиндрическую форму (фиг.1), форму усеченного конуса (фиг.4), или другие подобные формы. При этом из условий распределения напряжений не более, чем под углом 45°, ширина нижнего основания не должна быть больше верхнего более, чем на двойную высоту верхней части, т.е. вв Верхний торец верхней части содержит приспособления, например, арматурные выпуски 3 для соединения с опирающейся на нее конструкцией. Нижняя часть 2 выполнена из лежащего в основании грунта, усиленного заинъектированным в него твердеющим во времени раствором. Для инъектирования раствора буроинъекционная свая содержит один или несколько инъекционных каналов 4. Для увеличения степени монолитности верхней и нижней частей буроинъекционной сваи инъекционные каналы могут быть выполнены в виде объединяющих анкеров, например, металлических труб. Нижняя часть 2 буроинъекционной сваи предназначена для распределения в грунте давления от вышележащей конструкции на верхнюю часть 1. Форма и размеры нижней части определяются в соответствии с параметрами эпюр (фиг.3): 5 – распределения по глубине несущей способности грунта; 6 – распределения удельного давления в грунте от вертикальной нагрузки по глубине; 7 – прочности материала верхней 1 и нижней 2 частей буроинъекционной сваи. Позициями 8 и 9 показаны соответственно границы котлована для элемента 1 и грунт засыпки котлована. Произведем ориентировочную оценку несущей способности фундамента, исходя только из несущей способности по его подошве, пренебрегая (в запас) несущей способностью боковой поверхности. Несущая способность грунта увеличивается с глубиной. На глубине h она в соответствии с эпюрой 5 равна Буроинъекционная высота hн нижней части буроинъекционной сваи может быть определена из следующих соображений. Если условно в пределах 3-4 м по глубине принять эпюру 5 линейной, то из подобия треугольников на эпюре 5 (фиг.3) следует: где
После введения коэффициента условий работы m=0,8-1,2 получаем окончательную формулу: При этом По высоте нижней части на участках h2, h3, h4, h5 может быть обеспечена разная прочность (соответственно Сооружение буроинъекционной сваи организовывается следующим образом. Вначале вырывают котлован глубиной h1, и границей 8 поверху. В котлован устанавливают сборный элемент 1 (или бетонируют его на месте) с инъекционными каналами 4. Через эти каналы осуществляют дальнейшее их удлинение и монтаж обустройств на протяжении нижней части 2. После этого котлован засыпают грунтом 9. Далее производят инъектирование раствора, формируя нижнюю часть 2. Эффективность использования предлагаемого технического решения заключается в возможности изготовления буроинъекционной сваи повышенной несущей способности с изменяемой по высоте прочностью нижней части при одновременном снижении трудоемкости и стоимости.
Формула изобретения
1. Буроинъекционная свая, состоящая из верхней части, выполненной из железобетона, нижней части, выполненной из грунта, усиленного заинъектированным в него твердеющим во времени раствором, и одного или нескольких внутренних инъекционных каналов, при этом верхняя часть на верхнем торце содержит приспособления, например, арматурные выпуски для соединения с опирающейся на нее конструкцией, а нижний торец ее свободно опирается на нижнюю часть, отличающаяся тем, что каждый инъекционный канал расположен по всей длине сваи, верхняя часть сваи выполнена в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, высотой hв и шириной верхнего и нижнего оснований соответственно во и вв с соблюдением условия вв где
m=0,8÷ 1,2 – коэффициент условий работы. 2. Буроинъекционная свая по п.1, отличающаяся тем, что нижняя часть выполнена грушевидной формы с уширением к низу, при этом прочность грунтораствора по высоте нижней части обратно пропорциональна ее поперечному сечению, причем прочность грунтораствора на стыке с верхней частью буроинъекционной сваи не менее давления по подошве верхней части, а по подошве нижней части – не менее прочности подстилающего грунта. 3. Буроинъекционная свая по п.1, отличающаяся тем, что инъекционные каналы верхней и нижней частей выполнены в виде объединяющих анкеров, например, металлических труб.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
во+2hв, а нижняя часть сваи представляет собой уширение выпуклой формы с минимальным размером поперечного сечения не менее вв, при этом высоту hн нижней части сваи определяют из приведенной зависимости. Технический результат заключается в создании сваи повышенной несущей способности с изменяемой по высоте прочностью нижней части при одновременном снижении трудоемкости и стоимости ее изготовления. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
в – несущая способность грунта на уровне низа верхней части, кг/см2;
