способ возведения свайного основания

Формула изобретения

Способ возведения свайного основания, включающий последовательное попарное погружение призматических и установленных на них пирамидальных свай, возведение ростверка, отличающийся тем, что пирамидальные сваи на призматические устанавливаются широким концом вниз и погружаются в грунт, а между ними на одинаковом расстоянии погружаются пирамидальные сваи широким концом вверх.

Описание изобретения к патенту

Способ возведения свайного основания относится к области строительства и может быть использован для фундирования трехслойных оснований, например, пойменных территорий, поднятых намывом грунтов.

Известен способ возведения свайного основания (Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2002 г., стр.281) из забивных свай с низким ростверком. Способ позволяет возводить фундаменты в тех случаях, когда с поверхности залегают слабые грунты.

Самым близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ возведения свайного основания (Сваи и свайные фундаменты (справочное пособие). Н.С.Метелюк, Г.Ф.Шишко, А.Б.Соловьева, В.В.Грузинцев. Киев: Будiвельник, 1977 г., стр.31) из забивных призматических свай, усиленных шайбой, и ростверка. Шайба представляет собой железобетонную конструкцию в виде усеченного конуса или пирамиды с отверстием в центре для надевания на заранее забитую сваю. Наружные боковые грани шайбы выполнены под углом 70-80°, что способствует уплотнению грунта при ее погружении и увеличению несущей способности сваи. При таком способе фундирования повышение плотности грунта в результате забивки шайбы будет различным. Максимальным у боковых поверхностях шайбы. Минимальным - посередине между двумя сваями. Выше активной зоны шайб возможно разуплотнение грунтов. Перераспределения нагрузки от надфундаментной конструкции между отдельными сваями отсутствует.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение несущей способности грунта и снижение материалоемкости фундамента.

Поставленная задача решается за счет того, что пирамидальные сваи на призматические устанавливаются широким концом вниз и погружаются в грунт, а между ними на одинаковом расстоянии погружаются враспор пирамидальные сваи широким концом вверх.

В зависимости от возводимого сооружения свайное основание может выполняться в виде однорядных лент, кустов под колонны и свайных полей. При рядовом варианте фундаментов с отметки дна котлована по заранее разбитым осям здания погружают первую призматическую сваю. Затем на ее голову соосно устанавливают и погружают широким концом пирамидальную сваю. Сечение призматических свай 30×30÷40×40 см. Длина рассчитывается таким образом, чтобы их нижний конец был заглублен в прочные грунты. Сечение пирамидальных свай по верху 30×30 см, по низу в зависимости от плотности верхнего слоя грунта от 60×60 см. до 100×100 см. Длина в зависимости от мощности этого слоя от 2,0 до 4,0 м, но исключающая его полную прорезку. Далее по оси на определенном расстоянии погружается следующая такая же пара из призматической и пирамидальной сваи. После чего посередине, на равном расстоянии от этих пар, погружаются третьи пирамидальные сваи, имеющие те же размеры, но широким концом вверх. Расстояние между двумя параллельными гранями соседних пирамидальных свай должно составлять 0,5-1,0 м. Все сваи имеют общую плиту (ростверк).

Основное использование способа - трехслойные основания, когда верхний слой, до уровня подземных вод, слагают природные или искусственные грунты, насыпные, намывные, способные к быстрому уплотнению при забивке в них свай. Средний слой составляют слабые, в основном глинистые грунты текуче-мягкопластичной консистенции. Основным несущим горизонтом являются грунты третьего слоя, который может быть представлен песками, твердыми-полутвердыми глинами, скальным грунтом.

При погружении пирамидальных свай широким концом вниз, установленным на призматические сваи, часть грунта сверху перемещается вниз. При этом происходит уплотнение грунта по боковой поверхности призматических свай в верхней части и образование уплотненной грунтовой подушки под пятой пирамидальных свай. При погружении следующих пирамидальных свай, острым концом вниз, грунт уплотняется по горизонтали.

И первые, и вторые пирамидальные сваи имеют одинаковые габариты, следовательно, в погруженном состоянии их наклонные грани параллельны. То есть уплотнение грунта происходит между двумя параллельными плоскостями. При этом за исключением небольших краевых участков грунт между гранями имеет равномерное максимально возможное уплотнение. В целом верхний слой с погруженными в него пирамидальными сваями представляет жесткий диск, опирающийся на призматические сваи. В случае увеличения нагрузки на одну из пирамидальных свай, погруженных острым концом вниз, или снижения несущей способности грунта под ее острием часть вертикальной нагрузки через систему наклонных граней преобразовывается в горизонтальную. Затем в виде вертикальной нагрузки передается на призматические сваи. Происходит перераспределение нагрузки и осадки.

Совокупность признаков нова и позволяет повысить несущую способность грунта за счет увеличения его плотности и понизить материалоемкость ростверка за счет включения в работу межсвайного грунта и перераспределительной работы свай.

Суть изобретения поясняется чертежом, где изображены призматические сваи 1, пирамидальные сваи 2, 3 и ростверк 4.

Предлагаемый способ возведения свайного основания состоит из следующих операций: 1) последовательное попарное погружение призматических (1) и установленных на них широким концом вниз пирамидальных свай (2); 2) забивка пирамидальных свай широким концом вверх (3); 3) возведение ростверка (4).

Работает способ следующим образом. В конечном рабочем положении острие призматических свай (1) заглублено в грунты с высокой несущей способностью. Пирамидальные сваи (2) уплотняют грунт по боковой поверхности призматических свай (1) в верхней части. Под пятой свай (2) в результате забивки образуется жесткая грунтовая подушка. При погружении пирамидальных свай широким концом вверх (3) грунт, находящийся между двумя параллельными наклонными гранями свай (2, 3), уплотняется. В целом фундамент, включающий грунт между сваями (2, 3), работает как единый механизм. Пирамидальные сваи (2, 3) и находящийся между ними межсвайный грунт обладают различной несущей способностью, максимальной - сваи (2), минимальной - грунт. При одинаковой рассредоточенной нагрузке под подошвой ростверка (4) разница между этой нагрузкой и несущей способностью пирамидальных свай (3) через наклонные параллельные грани и заключенными между ними жесткими грунтовыми подушками перераспределяется на сваи (1). При этом неравномерная осадка между отдельными составляющими фундамента исключается. Способность фундамента перераспределять нагрузку и выравнивать осадку позволяет уменьшить жесткость, а следовательно, материалоемкость ростверка (4).