Способ производства сваи вдавливанием
Изобретение относится к строительству, в частности, к способам возведения свайных оснований и фундаментов преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции. Способ изготовления инъекционной сваи включает предварительное продавливание скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и инъектирование твердеющего закрепляющего раствора через инъекторную трубу.
В настоящее время известно несколько способов доставки твердеющего закрепляющего раствора в продавленную скважину.
«Способ изготовления сваи в предварительно продавленной скважине» по патенту РФ на изобретение №2231596, публ. 27.06.2004г., включает образование скважины продавливанием обсадной трубы с теряемым башмаком, заполнение ее на всю высоту бетоном, извлечение обсадной трубы и установку арматурного каркаса. При этом в грунт продавливают обсадную трубу с герметичным оголовком и клапаном в верхней части, через который заполняют обсадную трубу бетоном, для чего поднимают обсадную трубу на высоту 1,5–2,0 диаметра трубы с одновременной подачей бетона до полного ее заполнения. Путем вдавливания обсадной трубой бетона в грунт устраивают уширение, В результате получают набивную сваю с уширенной пятой в слабых глинистых грунтах вблизи существующих зданий, обладающей высокой несущей способностью и более экономичной по расходу цемента и металла по сравнению со сваей заводского изготовления.
Недостатком способа является сложность технологического процесса.
Известен способ устройства инъекционной сваи по патенту РФ на изобретение №2238366, публ. 20.10.2004г. Способ включает образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и заполнение скважины закрепляющим раствором через инъекторную трубу. Для этого используют перфорированную по всей длине инъекторную трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска, диаметр которого больше диаметра инъекторной трубы, и режущих пластин, края которых выступают за основание диска. В грунт вдавливают инъекционную трубу с наконечником с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекционной трубой. Зазор заполняют закрепляющим раствором через перфорационные отверстия в трубе. По окончании процесса инъектирования трубу с наконечником оставляют в скважине.
Изобретения позволяет снизить сроки возведения сваи, но выполнение трубы с перфорацией ведет к удорожанию, снижает ее надежность и уменьшает ее несущую способность, кроме этого плоский наконечник не обеспечивает калибровку ствола скважины, а подача раствора сверху не гарантирует образования пробок и перетяжек скважины по высоте.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу можно считать способ производства сваи вдавливанием по патенту РФ на изобретение № 2554368, публ. 20.04.2015г. Способ включает образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания трубы с наконечником, диаметр которого превышает диаметр ствола трубы, и заполнение трубы раствором. При этом наконечник имеет заостренную форму и снабжен калибровщиком с диаметром, превышающим диаметр ствола трубы, для формирования зазора между стенкой скважины и стволом трубы. Зазор заполняют раствором с замедлителем твердения через гибкий шланг, соединенный со штуцером, который закреплен внутри калибровщика.
К недостатком прототипа можно отнести сложность свай и оттяжку во времени эксплуатационной готовности сваи.
Задачей предлагаемого способа является упрощение технологии изготовления и сокращение сроков эксплуатационной готовности сваи.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе производства сваи вдавливанием, включающем образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания сваи с наконечником (здесь будет формула).
Подача раствора в зазор между стенкой скважины и стволом сваи через наголовник, трубу-инъектор и радиальные выходы каналы от забоя снизу вверх позволяет удерживать стенки скважины от обрушения и повышает несущую способность сваи, после твердения раствора.
Предлагаемый способ поясняется рисунком на фиг. 1, где показан продольный разрез скважины и оборудование для изготовления сваи вдавливанием.
Для изготовления сваи используется вдавливающая установка, которую монтируют на поверхности ростверка. Установка содержит траверсу 1, смонтированный на траверсе гидроцилиндр 2, тяги 3, скрепленные с траверсой 1. Тяги жестко крепет к ростверку при помощи резьбовых втулок 5, накрученных на анкера 6, заделанные в ростверк. 4. При помощи резьбовых втулок 5 обеспечивают строго горизонтальное положение траверсы 1 и строго вертикальное движение гидроцилиндра 2, воздействующего на вдавливаемую сваю 7 через наголовник 8. Перед началом вдавливания для того, чтобы задать направление вдавливания и исключить искривление сваи, через отверстия в ростверке бурят лидерную скважину 9 (глубиной около 1м). Далее начинают вдавливание сваи.
Для этого на забой лидерной скважины устанавливают сваю 7. Вдавливаемая свая выполнена из сборных железобетонных элементов 10 с фланцевыми стыковыми сварными соединениями 11. Внутри ствола трубы соосно вдавливаемым цилиндрическим железобетонным (ЦЖБ) элементам расположена металлическая труба-инъектор 12, жестко соединенная с фланцами и являющаяся армированием ствола. На конце вдавливаемой сваи закреплен калибровщик 13 и заостренный наконечник 14. Калибровщик 13 смонтирован соосно свае 7 и выполнен из трубы длиной не менее длины наконечника 14 с диаметром, равным диаметру наконечника, превышающему диаметр сваи 7. Заостренный наконечник 14 может быть выполнен в форме пирамиды с углом при вершине от 30° до 90°. Свая представляет собой железобетонную трубу высокой несущей способности, т.к. через нее передается вдавливающая нагрузка на наконечник при вдавливании в грунт. Диаметр трубы, в частности, может быть 194 мм, диаметр калибровщика 273 мм.
Также на поверхности ростверка установлен растворонасос 15 с гибким шлангом 16. Гибкий шланг 16 от растворонасоса 15 соединен со штуцером 17, который находится на наголовнике 8.
В нижнем торце первого вдавливаемого ЦЖБ элемента 10 расположены радиальные выходы — каналы 18 от центральной трубы-инъектора в зазор между вдавливаемым элементом и калибровщиком.
Погружение сваи с наконечником 14 и калибровщиком 13 в грунт производят с помощью гидроцилиндра 2 вдавливающей установки. Так как диаметр сваи меньше диаметра калибровщика и наконечника, в процессе погружения трубы образуется зазор между сваей 7 и стенкой скважины 9. Калибровщик с наконечником при вдавливании в грунт обеспечивают формирование стенок скважины (калибровку). Через гибкий шланг 16 в процессе вдавливания сваи 7 в зазор между скважиной и сваей растворонасосом 15 подают раствор 19 с замедлителем твердения. Время начала твердения раствора (схватывание) рассчитано так, что оно должно быть не менее времени погружения сваи на расчетную глубину. Заполнение зазора цементным раствором предохраняет стенки формирующейся скважины от обрушения за счет гидростатического давления раствора на грунт, а сам раствор снимает силы трения трубы по грунту при вдавливании сваи. Для достижения проектной отметки лидерный элемент сваи 10 наращивают, приваривая к её верхнему торцу следующие элементы сваи.
После достижения сваей проектной отметки шланг 16 подачи твердеющего раствора отсоединяют от наголовника 8, промывается растворонасос 15, а металлическая труба — инъектор 12 дополнительно армируется одиночной арматурой 20 на всю высоту сваи. (фиг.2)
По окончании вдавливания сваи с наконечником и калибровщиком формируется новый ствол сваи. В результате свая получается диаметром, равным диаметру калибровщика, а поданный по шлангу в сформированный калибровщиком зазор раствор после твердения повышает несущую способность сваи и гарантирует надежную защиту трубы от коррозии. После вдавливания свая готова к восприятию расчетной нагрузки.
Таким образом, предлагаемый способ проще известного и обеспечивает сокращение сроков эксплуатационной готовности вдавливаемой сваи, что очень важно при работе с аварийными объектами, когда сваю сразу после вдавливания необходимо включать в работу на расчетную нагрузку, т.е. иметь 100% готовность.
Формула изобретения
Р Е Ф Е Р А Т
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СВАИ ВДАВЛИВАНИЕМ
Изобретение относится к строительству, в частности, к способам возведения свайных оснований и фундаментов преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции.
Задачей предлагаемого способа является упрощение технологии изготовления и сокращения сроков эксплуатационной готовности вдавливаемой сваи.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе производства сваи вдавливанием, включающем образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания сваи 7 с наконечником 14, диаметр которого превышает диаметр ствола сваи 7, и заполнение раствором 18 с замедлителем твердения зазора между стенкой скважины и сваей через гибкий шланг 16, соединенный со штуцером 17, изменена конструкция вдавливаемого элемента сваи 7. Вдавливаемый элемент выполнен цилиндрическим железобетонным с размещением соосно свае металлической трубы инъектора 12. Изменен способ подачи раствора. Раствор подается через наголовник 8, который одевается на голову вдавливаемого элемента сваи 7, а в наголовнике размещен штуцер — 17, который внутренним каналом наголовника соединен с трубой — инъектором 12, которая снабжена в нижней части радиальными выходами — каналами 18, через которые раствор 19 подают в зазор между стенкой скважины и вдавливаемой сваей.
Сечение трубы — инъектора 12 рассчитано, как армирование сваи.
Труба — инъектор 12 заармирована одиночной арматурой — 20 на всю высоту сваи.
В настоящее время известно несколько способов доставки твердеющего закрепляющего раствора в продавленную скважину.
«Способ изготовления сваи в предварительно продавленной скважине» по патенту РФ на изобретение №2231596, публ. 27.06.2004г., включает образование скважины продавливанием обсадной трубы с теряемым башмаком, заполнение ее на всю высоту бетоном, извлечение обсадной трубы и установку арматурного каркаса. При этом в грунт продавливают обсадную трубу с герметичным оголовком и клапаном в верхней части, через который заполняют обсадную трубу бетоном, для чего поднимают обсадную трубу на высоту 1,5–2,0 диаметра трубы с одновременной подачей бетона до полного ее заполнения. Путем вдавливания обсадной трубой бетона в грунт устраивают уширение, В результате получают набивную сваю с уширенной пятой в слабых глинистых грунтах вблизи существующих зданий, обладающей высокой несущей способностью и более экономичной по расходу цемента и металла по сравнению со сваей заводского изготовления.
Недостатком способа является сложность технологического процесса.
Известен способ устройства инъекционной сваи по патенту РФ на изобретение №2238366, публ. 20.10.2004г. Способ включает образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и заполнение скважины закрепляющим раствором через инъекторную трубу. Для этого используют перфорированную по всей длине инъекторную трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска, диаметр которого больше диаметра инъекторной трубы, и режущих пластин, края которых выступают за основание диска. В грунт вдавливают инъекционную трубу с наконечником с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекционной трубой. Зазор заполняют закрепляющим раствором через перфорационные отверстия в трубе. По окончании процесса инъектирования трубу с наконечником оставляют в скважине.
Изобретения позволяет снизить сроки возведения сваи, но выполнение трубы с перфорацией ведет к удорожанию, снижает ее надежность и уменьшает ее несущую способность, кроме этого плоский наконечник не обеспечивает калибровку ствола скважины, а подача раствора сверху не гарантирует образования пробок и перетяжек скважины по высоте.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу можно считать способ производства сваи вдавливанием по патенту РФ на изобретение № 2554368, публ. 20.04.2015г. Способ включает образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания трубы с наконечником, диаметр которого превышает диаметр ствола трубы, и заполнение трубы раствором. При этом наконечник имеет заостренную форму и снабжен калибровщиком с диаметром, превышающим диаметр ствола трубы, для формирования зазора между стенкой скважины и стволом трубы. Зазор заполняют раствором с замедлителем твердения через гибкий шланг, соединенный со штуцером, который закреплен внутри калибровщика.
К недостатком прототипа можно отнести сложность свай и оттяжку во времени эксплуатационной готовности сваи.
Задачей предлагаемого способа является упрощение технологии изготовления и сокращение сроков эксплуатационной готовности сваи.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе производства сваи вдавливанием, включающем образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания сваи с наконечником (здесь будет формула).
Подача раствора в зазор между стенкой скважины и стволом сваи через наголовник, трубу-инъектор и радиальные выходы каналы от забоя снизу вверх позволяет удерживать стенки скважины от обрушения и повышает несущую способность сваи, после твердения раствора.
Предлагаемый способ поясняется рисунком на фиг. 1, где показан продольный разрез скважины и оборудование для изготовления сваи вдавливанием.
Для изготовления сваи используется вдавливающая установка, которую монтируют на поверхности ростверка. Установка содержит траверсу 1, смонтированный на траверсе гидроцилиндр 2, тяги 3, скрепленные с траверсой 1. Тяги жестко крепет к ростверку при помощи резьбовых втулок 5, накрученных на анкера 6, заделанные в ростверк. 4. При помощи резьбовых втулок 5 обеспечивают строго горизонтальное положение траверсы 1 и строго вертикальное движение гидроцилиндра 2, воздействующего на вдавливаемую сваю 7 через наголовник 8. Перед началом вдавливания для того, чтобы задать направление вдавливания и исключить искривление сваи, через отверстия в ростверке бурят лидерную скважину 9 (глубиной около 1м). Далее начинают вдавливание сваи.
Для этого на забой лидерной скважины устанавливают сваю 7. Вдавливаемая свая выполнена из сборных железобетонных элементов 10 с фланцевыми стыковыми сварными соединениями 11. Внутри ствола трубы соосно вдавливаемым цилиндрическим железобетонным (ЦЖБ) элементам расположена металлическая труба-инъектор 12, жестко соединенная с фланцами и являющаяся армированием ствола. На конце вдавливаемой сваи закреплен калибровщик 13 и заостренный наконечник 14. Калибровщик 13 смонтирован соосно свае 7 и выполнен из трубы длиной не менее длины наконечника 14 с диаметром, равным диаметру наконечника, превышающему диаметр сваи 7. Заостренный наконечник 14 может быть выполнен в форме пирамиды с углом при вершине от 30° до 90°. Свая представляет собой железобетонную трубу высокой несущей способности, т.к. через нее передается вдавливающая нагрузка на наконечник при вдавливании в грунт. Диаметр трубы, в частности, может быть 194 мм, диаметр калибровщика 273 мм.
Также на поверхности ростверка установлен растворонасос 15 с гибким шлангом 16. Гибкий шланг 16 от растворонасоса 15 соединен со штуцером 17, который находится на наголовнике 8.
В нижнем торце первого вдавливаемого ЦЖБ элемента 10 расположены радиальные выходы — каналы 18 от центральной трубы-инъектора в зазор между вдавливаемым элементом и калибровщиком.
Погружение сваи с наконечником 14 и калибровщиком 13 в грунт производят с помощью гидроцилиндра 2 вдавливающей установки. Так как диаметр сваи меньше диаметра калибровщика и наконечника, в процессе погружения трубы образуется зазор между сваей 7 и стенкой скважины 9. Калибровщик с наконечником при вдавливании в грунт обеспечивают формирование стенок скважины (калибровку). Через гибкий шланг 16 в процессе вдавливания сваи 7 в зазор между скважиной и сваей растворонасосом 15 подают раствор 19 с замедлителем твердения. Время начала твердения раствора (схватывание) рассчитано так, что оно должно быть не менее времени погружения сваи на расчетную глубину. Заполнение зазора цементным раствором предохраняет стенки формирующейся скважины от обрушения за счет гидростатического давления раствора на грунт, а сам раствор снимает силы трения трубы по грунту при вдавливании сваи. Для достижения проектной отметки лидерный элемент сваи 10 наращивают, приваривая к её верхнему торцу следующие элементы сваи.
После достижения сваей проектной отметки шланг 16 подачи твердеющего раствора отсоединяют от наголовника 8, промывается растворонасос 15, а металлическая труба — инъектор 12 дополнительно армируется одиночной арматурой 20 на всю высоту сваи. (фиг.2)
По окончании вдавливания сваи с наконечником и калибровщиком формируется новый ствол сваи. В результате свая получается диаметром, равным диаметру калибровщика, а поданный по шлангу в сформированный калибровщиком зазор раствор после твердения повышает несущую способность сваи и гарантирует надежную защиту трубы от коррозии. После вдавливания свая готова к восприятию расчетной нагрузки.
Таким образом, предлагаемый способ проще известного и обеспечивает сокращение сроков эксплуатационной готовности вдавливаемой сваи, что очень важно при работе с аварийными объектами, когда сваю сразу после вдавливания необходимо включать в работу на расчетную нагрузку, т.е. иметь 100% готовность.
Формула изобретения
- Способ изготовления сваи, включающий образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания трубы с заостренным наконечником с углом при вершине от 30° до 90° и калибровщиком диаметром превышающим диаметр ствола трубы и равным диаметру наконечника длиной не менее длины наконечника для формирования зазора между стенкой скважины и стволом трубы, заполнением зазора раствором с замедлителем твердения на время до начала твердения цементного раствора не менее времени вдавливания сваи на расчетную глубину отличающийся тем, что элементы вдавливаемой трубы выполнены сборными железобетонными с фланцевыми стыковыми сварными соединениями.
- Способ по п.1 отличающийся тем, что внутри ствола трубы соосно вдавливаемому цилиндрическому железобетонному (ЦЖБ) элементу расположена металлическая труба-инъектор жестко соединенная с фланцами и являющаяся армированием ствола.
- Способ по п.1 отличающийся тем, что в нижнем торце первого вдавливаемого ЦЖБ элемента расположены радиальные выходы от центральной трубы-инъектора в зазор между вдавливаемым элементом и калибровщиком.
- Способ по п.1 отличающийся тем, что на голову каждого вдавливаемого ЦЖБ элемента установливается металлический наголовник с герметичной по контуру сваи прокладкой, осевым каналом подачи раствора от растворонасоса и соединенный с растворонасосом штуцером и шлангом.
- Способ по п.1 отличающийся тем, что подача раствора в зазор между скважиной и стволом сваи осуществляется растворонасосом через наголовник, металлическую трубу-инъектор и радиальные выходы на нижнем конце трубы.
- Способ по п.1 отличающийся тем, что после вдавливания сваи на проектную глубину свая дополнительно армируется на всю длину через металлическую трубу-инъектор.
Р Е Ф Е Р А Т
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СВАИ ВДАВЛИВАНИЕМ
Изобретение относится к строительству, в частности, к способам возведения свайных оснований и фундаментов преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции.
Задачей предлагаемого способа является упрощение технологии изготовления и сокращения сроков эксплуатационной готовности вдавливаемой сваи.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе производства сваи вдавливанием, включающем образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания сваи 7 с наконечником 14, диаметр которого превышает диаметр ствола сваи 7, и заполнение раствором 18 с замедлителем твердения зазора между стенкой скважины и сваей через гибкий шланг 16, соединенный со штуцером 17, изменена конструкция вдавливаемого элемента сваи 7. Вдавливаемый элемент выполнен цилиндрическим железобетонным с размещением соосно свае металлической трубы инъектора 12. Изменен способ подачи раствора. Раствор подается через наголовник 8, который одевается на голову вдавливаемого элемента сваи 7, а в наголовнике размещен штуцер — 17, который внутренним каналом наголовника соединен с трубой — инъектором 12, которая снабжена в нижней части радиальными выходами — каналами 18, через которые раствор 19 подают в зазор между стенкой скважины и вдавливаемой сваей.
Сечение трубы — инъектора 12 рассчитано, как армирование сваи.
Труба — инъектор 12 заармирована одиночной арматурой — 20 на всю высоту сваи.
МКИ: E02D5/34, E02D5/44, E02D7/26