способ возведения сваи в грунте

Формула изобретения

Способ возведения сваи в грунте, заключающийся в том, что трубу с наконечником в нижней части и с винтовой навивкой на наружной поверхности погружают в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность, отличающийся тем, что винтовую навивку выполняют из металлического проката постоянного сечения с постоянным или переменным шагом и углом навивки и высотой, равной 0,02-0,1 диаметра трубы по ее внешней поверхности, причем погружение трубы осуществляют с выводом на дневную поверхность грунта объемом меньшим, чем объем погружаемой трубы, за счет одновременного вращения и вдавливания трубы в грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам.

Известен способ возведения сваи в грунте, включающий погружение в грунт цилиндрической сваи кольцевого сечения закрытой снизу коническим башмаком (Научные труды. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Вып. 2 / Под ред. Яценко Д.В.- М.: Высшая школа, 1967, с. 106-110, рис. 5).

Недостатком этого способа являются значительные динамические нагрузки на рядом стоящее здание и сложность погружения сваи в стесненных городских условиях.

Известен способ возведения сваи в грунте, включающий погружение в грунт обсадной трубы с закрытым нижним концом до проектной отметки и заполнение ее полости твердеющим материалом (Платонов Е.В. Набивные сваи. Редакция строительной литературы. - Л., 1938, с. 14-15).

Недостатком этого способа является сложность погружения обсадной трубы в грунт и значительные динамические нагрузки на рядом стоящее здание.

Известен способ возведения сваи в грунте, включающий погружение в грунт обсадной трубы с закрытым нижним концом до проектной отметки и заполнение ее полости твердеющим материалом, при этом перед погружением обсадной трубы в грунт на ее наружной поверхности выполняют винтовые выступы, причем 3-5 нижних винтовых выступов выполняют в 1,5-2,0 раза больше, чем последующие верхние, а каждый винтовой выступ располагают относительно вертикали под углом , тангенс которого равен 0,50-0,66, причем обсадную трубу погружают в грунт на расстоянии 0,2-0,3 d существующего фундамента зданий, где d - диаметр обсадной трубы, а при погружении обсадной трубы в грунт последний выходит на дневную поверхность (RU, патент 2073084, E 02 D 5/38, 5/56, опубл. 10.02.1997).

Недостатком данного способа является то, что процесс уплотнения грунта при погружении сваи производится только на участке нижних винтовых витков. Так как верхние винтовые витки примерно в два раза меньше по высоте, чем нижние, то уплотнение грунта в зоне стенки отверстия производится на половинную глубину выбранного грунта. Однако такой степени уплотнения недостаточно для формирования позиционно устойчивых свай в слабонесущих и обводненных грунтах. При этом при таком способе погружения трубы с такими конструктивными особенностями винтовых выступов замена выбуриваемого грунта телом трубы в текущий момент времени производится за счет выхода на дневную поверхность грунта объемом большим, чем объем грунта, утрамбовываемый в стенки скважины. Стенки в такой скважине не обладают достаточной плотностью и поэтому не оказывают устойчивого воздействия на позиционное положение сваи, кроме того, при погружении трубы в грунт с диапазоном угла навивки при тангенсе, равном 0,50-0,66, не обеспечивает подбор оптимального угла навивки, обеспечивающего максимальную скорость погружения трубы с учетом конкретного геолого-литологического строения грунта под сваей.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению погружения трубы и повышения плотности утрамбованного грунта в зоне стенок грунтового отверстия под сваю по всей длине стенки.

Достигаемый при этом технический результат заключается в геотехнически безопасной возможности погружения трубы за счет замены выбуриваемого грунта телом трубы в текущий момент времени, повышения несущей способности сваи за счет одновременного бурения и завинчивания сваи с выходом грунта на дневную поверхность меньшим объемом, чем объем погружаемой трубы, и возможности организации свайного фундамента в стесненных городских условиях в слабонесущих и обводненных грунтах. Также в качестве результата можно рассматривать повышение производства труда без увеличения энергетических ресурсов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения сваи в грунте, заключающемся в том, что трубу с наконечником в нижней части и с винтовой навивкой на наружной поверхности погружают в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность, при этом винтовую навивку выполняют из металлического проката постоянного сечения с постоянным или переменным шагом и углом навивки и высотой, равной 0,02-0,1 диаметра трубы по ее внешней поверхности, причем погружение трубы осуществляют с выводом на дневную поверхность грунта объемом меньшим, чем объем погружаемой трубы, за счет одновременного вращения и вдавливания трубы в грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом.

Указанные признаки взаимосвязаны и являются существенными с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

В результате использования данного способа при погружении металлической трубы с винтовой навивкой на внешней поверхности вокруг сваи имеется уплотненная грунтовая зона.

Согласно изобретению способ возведения сваи в грунте заключается в том, что трубу с наконечником в нижней части и с винтовым шнеком на наружной поверхности погружают в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность в меньшем объеме, чем объем погружаемой трубы.

Особенностью способа является то, что винтовую навивку выполняют из металлического проката постоянного сечения с постоянным или переменным шагом и углом навивки и высотой, равной 0,02-0,1 диаметра трубы по ее внешней поверхности, причем погружение трубы осуществляют с выводом на дневную поверхность грунта объемом меньшим, чем объем погружаемой трубы, за счет одновременного вращения и вдавливания трубы грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом.

Такие особенности погружения трубы обеспечивают повышение плотности грунта вокруг трубы, что особенно важно при возведении свай в слабых грунтах и вблизи уже существующих фундаментов.

Предложенный способ образования грунтовой полости для сваи позволяет уплотнить грунт в зоне вокруг сваи на 75-80% от объема самой сваи, что существенно увеличивает устойчивость от горизонтальных статических и динамических воздействий на ограждающую конструкцию, отсекая эти воздействия от фундаментов рядом расположенных зданий. При завинчивании трубы отсутствуют удары и вибрация, не происходит нарушения и ослабления окружающего сваю грунта, особенно песчаного и обводненного. При завинчивании трубы на дневную поверхность уходит через винтовую навивку 15-25% грунта. При погружении трубы за счет ее вращения в стенках отверстия в грунте происходит смещение грунта в сторону стенок скважины, так как на внешней поверхности сваи высота спирали винтовой навивки существенно меньше диаметра тела вращения. При таком исполнении при ввинчивании сваи выбираемый грунт практически не подается на дневную поверхность, а, уплотняясь, уходит в стенки скважины. Винтовая навивка шнека вследствие ее небольшой высоты в данном случае максимально направлена на выполнение функции направляющих для трубы и минимально на исполнение функции шнековой подачи грунта на дневную поверхность. Данное становится возможным при выполнении винтовой навивки из металлического проката сплошного постоянного сечения с заданными постоянными или переменными шагом и углом навивки, у которой ее сечение по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02-0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности.

При выполнении высоты навивки менее 0,02 диаметра трубы по внешней ее поверхности наличие винтовой навивки не оказывает никакого влияния на процесс уплотнения, при этом затрудняется погружение трубы в грунт, требуется увеличение осевой нагрузки. При выполнении высоты навивки более 0,01 диаметра трубы по внешней ее поверхности винтовая навивка начинает работать в режиме выдачи выбираемого грунта на дневную поверхность в больших объемах, снижая плотность трамбуемого грунта в стенках скважины.

Варьированием шага и угла навивки, а также сечением трубы (применительно к типу грунта) можно добиться высокой практически однородной по площади стенки отверстия плотности утрамбованного грунта, что оказывает серьезное влияние на статическую и динамическую позиционную устойчивость сваи в грунте.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Эффективность способа подтверждена проведенными строительными работами по формированию свайного фундамента и устройства ограждающих и ограждающе-несущих конструкций котлованов более чем на 100 объектах в Москве, в том числе в песчаном обводненном грунте непосредственно вблизи рядом расположенных зданий.