способ возведения набивной сваи на просадочных грунтах

Формула изобретения

Способ возведения набивной сваи на просадочных грунтах, характеризующийся тем, что осуществляют лидерное бурение, установку обсадной трубы, соединенной с пробойником, пробивку грунта скважины путем сбрасывания груза на пробойник через обсадную трубу до достижения проектной отметки и наращивание ее, размещение арматурного каркаса в трубе, заполнение скважины по мере извлечения обсадной трубы бетонной смесью и уплотнение ее, причем при возведении свай диаметрами 300-1500 мм и толщине слоя просадочного грунта до 18 м и от 18 до 50 м глубина лидерной скважины относится к толщине слоя просадочного грунта как соответственно 1:(4,5-6) и 1:(1,5-5), при этом пробойник выполнен железобетонным с наконечником и оголовком из трубы, наружный диаметр которой равен внутреннему диаметру лидерной скважины, причем к оголовку приварены центрирующие кольца, кроме того, наконечник имеет кольцо для зацепа технологической тяги, имеющей на противоположном конце резьбы шайбу с фиксаторами и гайку, а отношение высоты h верхней части оголовка с центрирующими кольцами к длине устанавливаемой в него обсадной трубы равно 1:(20-30), отношение наружного диаметра пробойника D к наружному диаметру d на его заостренной части равно 1:0,8, а длина цилиндрической части оголовка L к длине цилиндрической заостренной части равна 1:0,6, при этом углы наконечника и перехода оголовка к заостренной части равны 30°, разность между наружным диаметром пробойника D и наружным диаметром обсадной трубы Т равна 90-100 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу возведения пробивно-набивной сваи большого диаметра в просадочном грунте большой толщины.

Известен способ образования в грунте скважины под набивную сваю, включающий пробивку грунта, осуществляемую гидроразмывом его, причем грунт размывают по высоте скважины ярусами сверху вниз, а перед размывом каждого нижележащего яруса на грунт воздействуют электроимпульсными разрядами [1].

Недостатками этого способа являются:

- сложность его осуществления;

- необходимость применения специального электроимпульсного генератора;

- применение только при температуре окружающей среды выше 0°С;

- низкая производительность труда и высокая стоимость работ.

Известен способ возведение набивной сваи в грунте, обеспечивающий возможность дифференцируемого контролируемого увеличения несущей способности сваи без изменения габаритов скважины и загружения сваи частью нагрузки до набора бетоном минимально необходимой прочности, перед установкой арматурного каркаса нижние концы стержней его закрепляют в башмаке, имеющем обращенный вершиной вверх конический участок, причем бетонную смесь укладывают ниже устья скважины и на уложенную бетонную смесь устанавливают оголовок с каналами, через которые пропускают стержни арматурного каркаса, а уплотнение бетонной смеси и втрамбование части ее в стенки скважины осуществляют путем натяжения арматурных стержней каркаса [2].

К недостаткам этого способа относятся:

- отсутствие уплотнения грунта под подошвой башмака в результате обжатия бетонной смеси, что может вызвать в этой зоне разряжение воздуха, которое со временем может повлечь за собой непредсказуемое снижение несущей способности сваи и, как следствие этого, разрушение сооружения;

- при возведении сваи ее оголовок устанавливается с превышением его отметки над проектной на величину его осадки при обжатии, после чего производится добавление или убавление бетонной смеси, что в совокупности влечет за собой повышение трудоемкости осуществления способа и удорожание его реализации.

Известен способ возведения набивной сваи путем последовательного сброса конического сердечника, в результате чего образуется скважина, которую заполняют бетонной смесью. Заполняющий скважину материал уплотняют ударами трамбовки, в результате чего расширяется ствол сваи и ее пята [3].

Задача изобретения:

- возведение сваи больших диаметров в просадочных грунтах большой толщины без «отдыха» с получением плотного слоя грунта по всей глубине скважины;

- создание пробивного устройства, обеспечивающего практическую реализацию предложенного способа;

- производство работ простыми механизмами.

Способ возведения набивной сваи на просадочных грунтах характеризуюется тем, что осуществляют лидерное бурение, установку обсадной трубы, соединенной с пробойником, пробивку грунта скважины путем сбрасывания груза на пробойник через обсадную трубу до достижения проектной отметки и наращивание ее, размещение арматурного каркаса в трубе, заполнение скважины по мере извлечения обсадной трубы бетонной смесью и уплотнение ее, причем при возведении свай диаметрами 300-1500 мм и толщине слоя просадочного грунта до 18 м и от 18 до 50 м глубина лидерной скважины относится к толщине слоя просадочного грунта, как соответственно 1:(4,5-6) и 1:(1,5-5), при этом пробойник выполнен железобетонным, с наконечником и оголовком из трубы, наружный диаметр которой равен внутреннему диаметру лидерной скважины, причем к оголовку приварены центрирующие кольца, кроме того, наконечник имеет кольцо для зацепа технологической тяги, имеющей на противоположном конце резьбу шайбу с фиксаторами и гайку, а отношение высоты h верхней части оголовка с центрирующими кольцами к длине устанавливаемой в него обсадной трубы равно 1:(20-30), отношение наружного диаметра пробойника D к наружному диаметру d на его заостренной части l равно 1:0,8, а длина цилиндрической части оголовка L к длине цилиндрической заостренной части l равна 1:0,6, при этом углы наконечника и перехода оголовка к заостренной части l равны 30°, разность между наружным диаметром пробойника D и наружным диаметром обсадной трубы Т равна 90-100 мм.

Технический результат состоит в снижении трудоемкости, материалоемкости при возведении набивных свай больших диаметров в просадочных грунтах.

Изобретение иллюстрируется фигурами 1 и 2.

На фиг.1 изображено пробойное устройство, состоящее из следующих деталей и сборочных единиц: пробойника 1, конического металлического наконечника 2, арматурного каркаса 3, бетона 4, цилиндрического пустотелого металлического оголовка 5, металлического кольца 6, приваренного к центральному стержню арматуры 3, центрирующих колец 7, приваренных к оголовку 5, обсадной трубы 8, так же приваренной временной сваркой (на фиг.1 не показано) к оголовку 5, тяги 9 с зацепом (на фиг.1 не показан), входящем в кольцо 6 и резьбой 10 на противоположном конце, шайбы 11 с фиксаторами 12 и гайки 13.

Изготовление, сборка и установка заявленного устройства производится следующим образом: сначала изготавливаются арматурный каркас 3 пробойника 1, наконечник 2, оголовок 5 из трубы, наружный диаметр которой равен внутреннему диаметру лидерной скважины 17 (фиг.2), кольцо 6 и центрирующие кольца 7, затем все эти металлические детали свариваются с соблюдением их точной центровки, как это показано на фиг.1, и помещаются в специальную форму (не показана), в которую заливается жесткая бетонная смесь 4, вибрируется и после выдержки до полного затвердения пробойник 1 готов к применению. После этого, в горизонтальном положении, в оголовок 5 вставляется обсадная труба 8 и их соединение строго центрируется по нивелиру и сваривается временными прихватками. Затем зацеп (не показан) тяги 9 вставляется в отверстие кольца 6, на ее резьбовой конец 10 и обсадную трубу 8 надевают шайбу 11 при помощи ее фиксаторов 12 и закручивают до отказа гайку 13, поднимают и в вертикальном положении срезают временные прихватки, и пробойное устройство готово к применению. Потом оно устанавливается в лидерную скважину 17 (фиг.2) и вновь, уже по вертикали, выставляется по нивелиру.

На фиг.2 схематично показано пробойное устройство в работе, которая осуществляется в следующем порядке: на экскаваторе - драглайн 15 демонтируется ковш и на его основной трос прикрепляется груз 16, вес которого определяется по известным формулам, затем его вводят в зону обсадной трубы 8 и сбрасывают на пробойник 1 до тех пор, пока он не дойдет до проектной отметки и достигнет проектной несущей способности, что контролируется величиной отказа, с одновременным наращиванием обсадной трубы 8. После этого в обсадную трубу 8 помещают арматурный каркас (не показан) и укладывают бетонную смесь (не показана) и уплотняют ее вибрацией, постепенно извлекая из скважины 17 обсадную трубу 8.

Возведение пробивно-набивных свай диаметром 1100 мм в просадочном грунте толщиной 18 м для строящегося объекта и их испытания показали, что каждая из этих свай достигла несущей способности 2800 тонн, а это позволяет построить на них 50-этажный дом и тем самым подтверждается достижение цели, поставленной в изобретении.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №702109 Е 02 D 5/36 и 17/14 от 05.12.79.

2. Авторское свидетельство СССР №870585 Е 02 D 5/36 от 07.10.81.

3. Смородинов М.И. Справочник строителя, Свайные работы, Москва, Стройиздат, 1988, с. 76-80.