способ возведения буронабивной сваи в грунте

Формула изобретения

1. Способ возведения буронабивной сваи в грунте, преимущественно вблизи существующих фундаментов, заключающийся в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки, отличающийся тем, что погружение указанной трубы, у которой сечение винтовой навивки по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02 - 0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности, осуществляют за счет одновременного вращения ее и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом, затем в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют ее бетоном, а затем до затвердения бетона трубу вывинчивают из грунта или оставляют в грунте.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вывинчивание трубы из грунта осуществляют за счет ее обратного вращения под внешним осевым усилием, направленным к пяте, или за счет обратного ее вращения с осевым усилием, направленным в сторону, противоположную пяте сваи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам.

Известен способ возведения буронабивной сваи в грунте, преимущественно вблизи существующих фундаментов, заключающийся в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки, а затем вывинчивают с одновременной подачей через отверстия в пяте трубы бетона в полость грунтовой скважины, образовавшуюся на месте вывинчиваемой трубы, при этом заполнение увеличивающейся полости производится одновременно с вывинчиванием трубы (патент ЕР 0228138, Е 02 D 5/56, опубл. 08.07.1987).

Недостатком данного способа является то, что полость грунтового отверстия заполняется бетоном непосредственно по мере вывинчивания обсадной трубы. Несмотря на то, что при ввинчивании трубы в грунт стенки грунтового отверстия уплотняются, их несущая способность, особенно в слабонесущих грунтах или грунтах обводненных, недостаточна для обеспечения позиционной устойчивости бетонного столба. Возможна деформация бетонного столба в продольном направлении за счет сдвиговых смещений пластов слабонесущего грунта и сохранения своих конструктивных характеристик во времени, что негативно сказывается на несущей способности самой сваи.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению повышенной плотности утрамбованного грунта в зоне стенок грунтового отверстия под сваю по всей длине стенки и позиционной устойчивости буронабивной сваи в данном грунтовом отверстии за счет армирования тела сваи.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении несущей способности сваи за счет обеспечения ее позиционной устойчивости в грунте, возможности организации свайного фундамента в стесненных городских условиях в слабонесущих и обводненных грунтах.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения буронабивной сваи в грунте, преимущественно вблизи существующих фундаментов, заключающемся в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки, согласно изобретению погружение указанной трубы, у которой сечение винтовой навивки по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02 - 0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности, осуществляют за счет одновременного вращения ее и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом, затем в полости трубы размещают металлический каркас и заполняют ее бетоном, а затем до затвердения бетона трубу вывинчивают из грунта или оставляют в грунте.

При этом вывинчивание трубы из грунта могут осуществлять за счет ее обратного вращения под внешним осевым усилием, направленным к пяте, или за счет обратного ее вращения с осевым усилием, направленным в сторону, противоположную пяте сваи.

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

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого результата.

На фиг. 1 - свая в виде цилиндрической трубы;

на фиг. 2 - изготовление грунтового отверстия под сваю;

на фиг. 3 - буронабивная свая с обсадной трубой;

на фиг. 4 показано вывинчивание обсадной трубы;

на фиг. 5 - буронабивная свая без обсадной трубы.

Согласно изобретению обсадная труба (фиг.1) представляет собой вытянутое по длине цилиндрическое тело, выполненное в виде полой металлической трубы 1. В нижней части обсадной трубы расположен наконечник 2 (например, крестообразный нетеряемый или теряемый), а на внешней поверхности трубы смонтирован по длине тела винтовой шнек 3. Верхний конец указанной трубы выполнен с элементами связи с устройством 4, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента трубе и создание осевой нагрузки (устройство не показано). Обсадная труба выполнена с постоянным поперечным или переменным сечением по длине.

Смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек 3 выполнен из металлического проката постоянного сплошного 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.

Винтовой шнек может выполняться сплошным по длине или составным по длине из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев. Каждое винтовое звено, например, может быть выполнено из арматуры круглого сечения дугообразно изогнутой, и приваривается к внешней поверхности трубы 1.

При выполнении навивки из сплошного по длине проката производят его укладку на внешнюю поверхность трубы и приваривают в любом месте.

При таком исполнении винтовой навивки шнека имеется возможность изготавливать обсадную трубу по месту изготовления свайного фундамента. Изготовление производится за счет размещения каждого винтового звена под заданным углом и шагом (в зависимости от параметров грунта) на внешней поверхности тела трубы и сварки звена с рядом расположенным элементом крепления. Затем стыкуемые концы смежно расположенных винтовых звеньев сваривают между собой, образуя неразрывную винтовую линию.

Использование в качестве проката арматуры круглого сечения позволяет максимально упростить процесс создания винтового шнека и закрепления его звеньев на наружной поверхности сваи.

Согласно изобретению способ возведения буронабивной сваи в грунте, преимущественно вблизи существующих фундаментов, заключается в том, что обсадную полую трубу с наконечником в нижней части и винтовой навивкой на внешней поверхности погружают в грунт до проектной отметки (фиг.2). При этом погружение сваи осуществляют за счет одновременного вращения ее и вдавливания в грунт под внешним осевым усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом.

Затем в полости трубы размещают металлический каркас 5 и заполняют ее бетоном 6, оставляя обсадную трубу в грунте до полного остывания бетона. Обсадная труба, заполненная армированным бетоном, формирует в совокупности буронабивную сваю с обсадной трубой (фиг.3).

Согласно изобретению возможно создание модификации буронабивной сваи за счет того, что после размещения металлического каркаса в полости обсадной трубы последнюю заполняют бетоном. А затем до затвердения бетона обсадную трубу (фиг.4) вывинчивают из грунта. По мере вывинчивания обсадной трубы бетон оседает, заполняя полость из-под стенки трубы. После полного вывода обсадной трубы на дневную поверхность производят дополнение грунтовой полости бетоном до установленного уровня (фиг.5).

Вывинчивание обсадной трубы из грунта осуществляют за счет ее обратного вращения под внешним осевым усилием, направленным к пяте, или за счет обратного ее вращения с осевым усилием, направленным в сторону, противоположную пяте.

Особенностью способа является то, что обсадную металлическую трубу, выполненную с постоянным или переменным сечением по длине и с закрепленным на внешней ее поверхности винтовым шнеком из металлического проката постоянного сечения с заданными постоянными или переменными шагом и углом навивки, погружают в грунт за счет одновременного вращения и вдавливания ее в грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом. А вывинчивание обсадной трубы осуществляют за счет ее обратного вращения под внешним осевым усилием, направленным к нижней части трубы, или за счет обратного ее вращения с осевым усилием, направленным в сторону, противоположную нижней части трубы.

Такие особенности погружения и вывинчивания трубы обеспечивают повышенную плотность и единовременное замещение сваей окружающего сваю грунта, что особенно важно при возведении свай в слабых грунтах и вблизи уже существующих фундаментов. В результате использования данного способа при погружении металлической обсадной трубы с винтовой навивкой на внешней поверхности образуется грунтовая скважина с уплотненной грунтовой стенкой.

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 в зависимости от грунтовых условий уходит через шнек примерно 15-25% грунта.

При погружении обсадной 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 в данном случае максимально направлена на выполнение функции направляющих для трубы и минимально на исполнение функции шнековой подачи грунта на дневную поверхность. Варьированием шага и угла навивки, а также сечением трубы (применительно к типу грунта) можно добиться высокой практически однородной по площади стенки отверстия плотности окружающего сваю грунта, что оказывает серьезное влияние на статическую и динамическую позиционную устойчивость сваи в грунте.

Варьированием ширины навивки и ее угла можно добиться разной степени величины уплотнения грунта стенок скважины. Скважина с минимальной шириной щели работает хорошо на восприятие вертикальных нагрузок, с увеличенной шириной щели образует хорошую защитную стенку, служащую для "отсекания" различных зон давлений друг от друга, например отсекание влияния динамических колебаний на новом строительстве от сложившегося напряженно-деформированного состояния массива грунта существующей застройки либо отсекание влияния давления от веса строящегося сооружения на фундаменты существующей застройки. Настоящий способ обеспечивает корреляционное воздействие в напряженно-деформированное состояние геомассива, направленное на взаимное влияние естественных (природных) и техногенных статических или динамических воздействий, формирующих состояние геосистемы грунтового массива.

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 20 объектах в Москве, в том числе в песчаном обводненном грунте непосредственно вблизи рядом расположенных зданий.