способ погружения свай вдавливанием

Формула изобретения

Способ погружения сваи вдавливанием включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима, сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомкратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину, отличающийся тем, что в прослойках плотных грунтов при сопротивлении грунта погружению, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки при достижении минимальной скорости погружения, движение сваи периодически останавливают за счет снижения усилия вдавливания до нулевого значения, извлекают сваю из грунта на величину, равную длине ее стороны, а затем сваю опускают до прежнего уровня при минимальном усилии вдавливания, после этого доводят усилие вдавливания до максимального значения и погружают сваю на принятый шаг технологического цикла попеременного вдавливания-извлечения-вдавливания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использован при погружении свай вдавливанием в прослойки плотных грунтов при сопротивлении грунта, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки.

Известен способ погружения свай вдавливанием, включающий приложение к свае статического вдавливающего усилия различными методами (Буров В.П. Исследование процессов погружения свай методом вдавливания с целью обоснования параметров выбора оптимальных параметров сваевдавливающих установок: автореферат дис. канд. техн. наук. - Омск, 1969. - 20 с.).

Недостатками способа являются невозможность достижения сваей несущего слоя грунта при погружении в преобладающих плотных грунтах (модуль деформации E>14 МПа, показатель текучести I_L<0,3) при сопротивлении грунта погружению, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ погружения сваи вдавливанием который включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима, сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину. При погружении свай в прослойки плотных грунтов при сопротивлении погружению, превышающем максимальное усилие вдавливания, обеспечиваемого установкой, при котором погружение останавливают, извлекают сваю и применяют специальные описанные ниже способы снижения сопротивления грунта погружению (Руководящий технический материал. РТМ 36.44.12.2-90. Проектирование и устройство фундаментов из свай, погружаемых способом вдавливания. - СПб.: ВНИИГС, 1992. - 46 с.).

Однако рассмотренный способ имеет следующие недостатки: извлечение сваи из грунта и последующее применение специальных способов снижения сопротивления грунта погружению в виде бурения лидерных скважин, рыхления грунта шнеком, применения антифрикционных обмазок поверхности сваи приводят к снижению производительности труда более чем в 2 раза, увеличению стоимости работ на 40% и снижению несущей способности свай по грунту до 20%. Кроме того, технически сложно извлечь погруженные сваи с глубины более 10 м, что требует изменения проектного решения и погружения дополнительных свай.

Задачей на решение, которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение надежности процесса погружения свай способом вдавливания.

Способ погружения сваи вдавливанием включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима, сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину. При этом в прослойках плотных грунтов при сопротивлении грунта погружению, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки при достижении минимальной скорости погружения движение сваи периодически останавливают за счет снижения усилия вдавливания до нулевого значения, извлекают сваю из грунта на величину равную длине ее стороны, а затем сваю опускают до прежнего уровня при минимальном усилии вдавливания, после этого, доводят усилие вдавливания до максимального значения и погружают сваю на принятый шаг технологического цикла попеременного вдавливания-извлечения-вдавливания.

Таким действием обеспечивают уменьшение присоединенной к свае массы грунта и снижение сил бокового трения, по аналогии с эффектом «расхаживания» колонн обсадных труб в буровом деле в случае их прихвата породой. В результате достигают проскальзывание сваи относительно околосвайного грунта и исключают его «налипание» к боковым граням сваи.

В процессе погружения сваи количество циклов попеременного вдавливания определяется в зависимости от конкретных инженерно-геологических условий, в том числе от залегания грунтов разной плотности в интервале погружения свай.

Величина шага технологического цикла попеременного вдавливания-извлечения-вдавливания, равного длине стороны призматической сваи (в поперечном сечении), определена авторами на основании статистической обработки экспериментальных данных, полученных в производственных условиях на значительном количестве реальных объектов строительства. В ходе экспериментов в различных инженерно-геологических условиях исследованы зависимости изменения глубины и времени погружения сваи от изменения попеременного шага вдавливания-извлечения-вдавливания. Так, установлено что при шаге большем величины равной длине стороны призматической сваи при извлечении сваи может происходить «засасывания» грунта в полость под пятой сваи, что препятствует дальнейшему вдавливанию сваи, кроме того, возрастают энергозатраты на извлечение сваи. Сокращение величины шага менее длины равной стороне призматической сваи не приводит к заметному уменьшению присоединенной к свае массы грунта и снижению сил бокового трения. В результате вдавливание сваи останавливают при достижении сопротивления грунта погружению, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки.

Способ погружения сваи вдавливанием поясняется, на которой фиг.1 представлены этапы вдавливания сваи;

на фиг.1a - этап, на котором останавливают движение сваи при сопротивлении прослойки плотного грунта погружению, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки;

на фиг.1б - этап извлечения сваи из грунта на величину равную длине ее стороны д;

на фиг.1в - этап, на котором сваю опускают до прежнего уровня при минимальном усилии вдавливания;

на фиг.1г - этап, на котором доводят усилие вдавливания до максимального значения и погружают сваю на принятый шаг технологического цикла попеременного вдавливания-извлечения-вдавливания;

на фиг.1д - этап извлечения сваи из грунта на величину равную длине ее стороны д.

Способ реализуется следующим образом.

С поверхности грунта установкой для вдавливания свай 1 производят вдавливание сваи 2. При заглублении в плотные грунты по достижении уровня 3, на котором сопротивление погружению достигает величины превышающей максимальное усилие вдавливания, движение сваи 2 останавливают за счет снижения усилия вдавливания до нулевого значения, затем сваю 2 извлекают из грунта на величину д, равную длине ее стороны, до уровня 4, после этого сваю 2 опускают до прежнего уровня 3 при минимальном усилии вдавливания, и доводят усилие вдавливания до максимального значения и погружают сваю 2 на принятый шаг вдавливания до уровня 5.

Указанные процессы повторяют столько раз, сколько необходимо для погружения сваи до проектной отметки через встречающиеся прослойки плотных грунтов.

В результате достигается обеспечение надежности процесса погружения свай способом вдавливания путем гарантированного достижения несущего слоя.