Патент на изобретение №2338033

(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БЕТОННЫХ НАБИВНЫХ СВАЙ В РАСКАТАННЫХ СКВАЖИНАХ

(57) Реферат:

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к способам повышения несущей способности рыхлых и слабых грунтов, в том числе обладающих специфическими, просадочными, засоленными и другими свойствами. Технический результат – повышение качества и несущей способности возводимых свай. Способ возведения бетонных набивных свай включает следующие технологические операции: образование продольной полости скважины в вертикальном или наклонном направлении без выемки грунта и раскатывание цилиндрическо-конической скважины путем вытеснения грунта веретенообразным раскатчиком в околоскважинное пространство, формируя при этом уплотненную зону скважины, заполнение скважины бетонной смесью не ниже класса В 3,5, при этом радиус уплотненной зоны определяют по формуле: а расход бетона для заполнения скважины определяют по формуле:

где: d – диаметр формирующего (цилиндрического) катка раскатчика скважины, м; _d – начальная (до раскатки) плотность грунта в сухом состоянии, т/м³; _dS – плотность грунта в сухом состоянии в уплотненной зоне, т/м³; d – диаметр сваи, м; l_ц – длина цилиндрического участка скважины, м; l_k – длина конического участка скважины, м; L – длина сваи, м. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к способам повышения несущей способности рыхлых и слабых грунтов, в том числе обладающих специфическими, просадочными, пучинистыми, засоленными и другими свойствами.

Известен способ строительства в грунте набивной сваи [1], включающий образование лидерной скважины с помощью специальных механизмов, опускание в лидерную скважину металлической обсадной трубы, подача в обсадную трубу пластичной бетонной смеси, уплотнение бетонной смеси в обсадной трубе, которую одновременно извлекают из скважины. После затвердевания бетонной смеси получается бетонная набивная свая. Недостатком данного способа является невысокая несущая способность сваи из-за минимального включения в работу гладкой боковой поверхности, относительно высокая трудоемкость бетонирования ствола скважины.

Известен способ строительства в грунте набивной сваи [2], выбранный в качестве прототипа и включающий образование с помощью специальных механизмов лидерной скважины с последующим ее бетонированием.

Недостатками известного способа является невысокая степень уплотнения стенок скважины и вовлечение в работу грунта околоскважинного пространства, что при использовании в рыхлых и слабых грунтах может приводить к их обрушению.

Задачей изобретения является создание технологии возведения свай при строительстве объектов на рыхлых и слабых грунтах, обладающих специфическими свойствами.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе возведения бетонной набивной сваи, включающей образование скважины в вертикальном или наклонном направлении без выемки грунта и с последующим ее бетонированием, согласно изобретению вначале веретенообразным раскатчиком образуют цилиндрическо-коническую скважину и раскатывают ее путем вытеснения грунта веретенообразным раскатчиком в околоскважинное пространство, формируя при этом уплотненную зону околоскважинного пространства, затем заполняют скважину подвижной бетонной смесью классом не ниже В 3,5 с последующим виброуплотнением, при этом радиус уплотненной зоны околоскважинного пространства определяют по формуле:

а расход бетона для заполнения скважины определяют по формуле:

где:

d – диаметр формирующего (цилиндрического) катка раскатчика скважины, м;

_d – начальная (до раскатки) плотность грунта в сухом состоянии, т/м³;

_dS – плотность грунта в сухом состоянии в уплотненной зоне, т/м³;

D – диаметр сваи, м;

l_ц – длина цилиндрического участка скважины, м;

l_k – длина конического участка скважины, м;

L – длина сваи, м.

Кроме того, раскатку скважин в маловлажных песках, твердых и пластичных супесях, а также твердых до мягкопластичных суглинках и глинах осуществляют с добавлением воды 0,5÷1,5 л на 1 погонный метр раскатки скважины.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью существенных признаков, заключается в повышении качества и несущей способности возводимых свай, используемых в качестве основания или усиления слабых оснований фундаментов аварийных и реконструируемых зданий и сооружений. Применение данного способа позволяет повысить несущую способность рыхлых и слабых грунтов, а также грунтов, обладающих специфическими просадочными, набухающими, пучинистыми и засоленными свойствами (способными сохранять устойчивость раскатанных в них скважин не менее одного часа).

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструктивная схема раскатанной вертикальной сваи, а на фиг.2 – наклонной сваи, на фиг.3 представлен общий вид изменения плотности грунта в сухом состоянии (_dS) в околосвайном пространстве в зависимости от начальной (до раскатки скважины) плотности грунта в сухом состоянии (_d) и диаметра раскатчика d=2r, на фиг.4 показана раскатка цилиндрическо-конической скважины веретенообразным раскатчиком до проектной глубины.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале веретенообразным раскатчиком (1) создают цилиндрическо-коническую скважину (2). В процессе раскатки скважины (2) грунт не выдают на поверхность, а вкатывают веретенообразным раскатчиком с добавлением воды в окружающий скважину массив и формируют, таким образом, уплотненную зону (3) околоскважинного пространства. Радиус уплотненной зоны околоскважинного пространства определяют по формуле (а), расход бетона по формуле (б). Требуемую плотность грунта (_dS) определяют по графику (фиг.3), построенному по формуле (а), исходя из фактических значений (_d) раскатываемого грунта и диаметра (d) веретенообразного раскатчика.

В раскатанную цилиндрическо-коническую скважину (1) подают подвижную бетонную смесь классом не ниже В 3,5 с последующим виброуплотнением. В случае производства работ в зимних условиях в бетонную смесь вводят противоморозные добавки. После затвердения бетонной смеси возведенная данным способом свая может быть использована в качестве несущей конструкции.

Раскатка скважин в маловлажных при влажности (WWoпт) песках, твердых и пластичных (I_L0,9) супесях, а также твердых до мягкопластичных суглинках и глинах с (I_L0,7) осуществляется с добавлением воды 0,5÷1,5 л на 1 погонный метр раскатки скважины.

Источники информации

1. Косолапов В.Г. Копровое и буровое оборудование для свайных работ. М., Высшая школа, 1978 г., стр.195.

2. Патент России №2150549, Кл. E02D 5/34, 2000 г.

Формула изобретения

1. Способ возведения бетонных набивных свай в раскатанных скважинах, включающий образование скважины в вертикальном или наклонном направлении без выемки грунта и с последующим ее бетонированием, отличающийся тем, что вначале веретенообразным раскатчиком образуют цилиндрическо-коническую скважину и раскатывают ее путем вытеснения грунта веретенообразным раскатчиком в околоскважинное пространство, формируя при этом уплотненную зону околоскважинного пространства скважины, затем заполняют цилиндрическо-коническую скважину подвижной бетонной смесью не ниже класса В 3.5 с последующим виброуплотнением, при этом радиус уплотненной зоны около скважинного пространства определяют по формуле

а расход бетона для заполнения цилиндрическо-конической скважины определяют по формуле

где d – диаметр цилиндрической части веретенообразного раскатчика скважины, м;

_d – начальная (до раскатки) плотность грунта в сухом состоянии, т/м³;

_dS – плотность грунта в сухом состоянии в уплотненной зоне около скважинного пространства, т/м³;

l_ц – длина цилиндрического участка скважины, м;

l_k – длина конического участка скважины, м;

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раскатку цилиндрическо-конической скважины в маловлажных песках, твердых и пластичных супесях, а также твердых до мягкопластичных суглинках и глинах осуществляют с добавлением воды 0,5÷1,5 л на погонный метр раскатки скважины.

РИСУНКИ