Напорнонабивная свая для слабых грунтов

Полезная модель относится к области строительства, и может быть использована при возведении фундаментов в промышленном и гражданском строительстве, как при строительстве новых зданий и сооружений, так и при их реконструкции или восстановлении преимущественно на слабых грунтах. Задача заключается в повышении несущей способности сваи и технологичности, а также обеспечении сцепления тела сваи с грунтом при снижении стоимости ее возведения за счет устранения неконтролируемой утечки бетонной смеси. Свая содержит перфорированную инъекторную трубу с фланцами, закрепленными вдоль всей ее длины и конусным наконечником. Основание наконечника больше диаметра инъекторной трубы и равно диаметру фланца. Вокруг инъекторной трубы методом инъектирования сформирована свая в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью. Свая находится в оболочках, края которых закреплены между фланцами и огибают боковую поверхность сваи. Оболочки выполнены из прочного проницаемого для вяжущего материала, обеспечивающего при расширении необходимую форму и размеры тела сваи. Расстояния между фланцами и боковой поверхностью соответствующей оболочки, расположенной между фланцами, определены в зависимости от характеристик (однородности) грунта. В пределах однородного грунта может быть установлено несколько фланцев, если мощность (толщина) слоя однородного грунта более 2-х метров.

Полезная модель относится к области строительства, и может быть использована при возведении фундаментов в промышленном и гражданском строительстве, как при строительстве новых зданий и сооружений, так и при их реконструкции или восстановлении на слабых грунтах.

Известна буронабивная свая-инъектор, содержащая бетонный ствол с арматурным каркасом и инъекторные трубы, соединенные с кольцевыми инъекторами, расположенными по высоте ствола. Кольцевые инъекторы имеют диаметр, равный диаметру сваи и выполнены в виде эластичных труб, заполненных водонепроницаемым, например, бентонитовым раствором, а арматурный каркас имеет дополнительную кольцевую поперечную арматуру, устанавливаемую в уровне кольцевых инъекторов. (А.С СССР №1359411, E 02 D 5/62, опубл. 15.12.87.).

Недостатком этой сваи является то, что для ее устройства необходимо предварительное бурение скважины с удалением грунта. Технологический процесс выполняется, как правило, в три стадии: образование скважины, установка нагнетательного оборудования и инъектирование. Для выполнения этих операций требуется специальное оборудование, а установка (переустановка) его приводит к увеличению сроков ведения работ по устройству сваи.

Известна также буроинъекционная свая с уширением нагнетания в слабых водонасыщенных грунтах, верхняя вертикальная часть которой представляет железобетонный элемент с арматурным каркасом, усиленным кольцами, прикрепленными с внутренней стороны каркаса. Нижняя уширенная часть сформирована внутри эластичной оболочки, состоящей из гирлянды бесшовных оболочек, выполненных из латексов натурального или синтетического каучуков. (Мельников Б.Н., Богомолов В.А. «Рекомендации по расчету, проектированию и устройству фундаментов из свай нагнетания (в том числе с уширением)», Свердловск, 1983).

Преимущество этой сваи по сравнению с первой заключается в том, что скважину устраивают без извлечения грунта. Стальную трубу-оболочку с оставляемым в грунте железобетонным башмаком забивают в грунт до проектной отметки, и по мере извлечения трубы в грунт нагнетают цементный раствор. Однако, уплотнение грунта вокруг ствола устроенной таким образом сваи недостаточно велико. Также при работе такой сваи под нагрузкой происходит проскальзывание сваи в зоне уширения нагнетания за счет отсутствия сцепления с грунтом. В целом это отражается на несущей способности сваи - она в свою очередь также не велика.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является инъекционная свая, выполненная по способу согласно патенту на изобретение РФ №2238366, E 02 D 5/34, 5/44, 7/46, опубл. 20.10.2004г. Готовая инъекционная свая сформирована в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью и включает перфорированную инъекторную трубу с фланцами, закрепленными вдоль всей ее длины и конусным наконечником, основание которого больше диаметра инъекторной трубы и равно диаметру фланца. Инъекторная труба оставленная в теле устроенной сваи является несущим элементом и одновременно выполняет роль арматуры. Указанная свая устраивается также без извлечения грунта. Для этого на стенках скважины нарезают продольные пазы, вдавливание наконечника, нарезание пазов и погружение инъекторной трубы производят одновременно, обеспечивая при этом зазор между стенкой образуемой скважины и инъекторной трубой, имеющей перфорацию по всей длине, и производят инъектирование твердеющего материала.

Однако, при изготовлении такой сваи вероятна неконтролируемая утечка твердеющей смеси, что ведет к увеличению ее расхода и, как следствие, повышению стоимости возведения сваи. Кроме этого, при вдавливании инъекторной трубы отверстия могут забиваться грунтом, в результате чего нарушается формирование сваи - не достигается требуемая форма сваи. Все это приводит к снижению несущей способности сваи.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение несущей способности сваи и технологичности, обеспечении сцепления тела сваи с грунтом при снижении стоимости ее возведения за счет устранения неконтролируемой утечки твердеющей смеси.

Поставленная задача решается тем, что напорнонабивная свая, сформированная в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью, включающая перфорированную инъекторную трубу с фланцами, закрепленными вдоль всей ее длины и конусным наконечником, основание которого больше диаметра инъекторной трубы и равно диаметру фланца в отличие от известной снабжена оболочками, закрепленными между фланцами и огибающими боковую поверхность сваи, внутри которой инъектирована бетонная смесь, при этом оболочки выполнены из прочного, проницаемого для вяжущего материала, обеспечивающего при расширении необходимую форму и размеры тела сваи. Кроме того расстояние между фланцами и боковая поверхность соответствующей оболочки, расположенной между фланцами, определены в зависимости от характеристик грунта, а материалом оболочки служит мешковина.

Далее полезная модель поясняется графически. На фиг.1 изображена напорнонабивная свая; на фиг.2 - момент устройства сваи перед подачей (нагнетанием) бетонной смеси в скважину.

Свая содержит перфорированную инъекторную трубу 1 с фланцами 2, закрепленными вдоль всей ее длины и закрытым конусным наконечником 3. Основание наконечника больше диаметра инъекторной трубы и равно диаметру фланца. Вокруг инъекторной трубы 1 методом инъектирования сформирована свая 4 в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью. Свая находится в оболочках 5, края которых закреплены между фланцами и огибают боковую поверхность сваи. Оболочки 5 выполнены из мешковины, а расстояния между фланцами и боковой поверхностью соответствующей оболочки, расположенной между фланцами, определены в зависимости от характеристик (однородности) грунта. В пределах однородного

грунта, может быть установлено несколько фланцев, если мощность (толщина) слоя однородного грунта более 2-х метров.

Сваю выполняют следующим образом. На поверхность грунта устанавливают перфорированную трубу 1, на конце которой закреплен закрытый конусный наконечник 3. Диаметр основания наконечника больше диаметра трубы 1. Труба снабжена фланцами 2 и диаметр каждого из них равен диаметру основания наконечника 3. Между соседними парами фланцев закреплены оболочки 5 из мешковины, выполненные в виде рукавов и собранные в «гармошку» - т.к. длина каждого рукава больше расстояния между соседними фланцами, между которыми закреплены соответствующие оболочки. Изготовление оболочек из мешковины, позволяет вяжущему веществу бетонной смеси проникать через нее в массив околосвайного грунта, обеспечивая улучшение взаимодействия сваи с грунтом. Погружение трубы 1 с наконечником 3 и фланцами 2 в грунт производят с помощью вдавливающего оборудования или вибропогружателя (на фигуре не показано). Так как диаметр трубы 1 меньше диаметра основания наконечника 3 и фланцев 2, в процессе погружения трубы образуется зазор между трубой 1 и стенкой скважины 6. Поскольку перфорированная труба 1 находится внутри оболочек 5, засорение отверстий 7 трубы 1 грунтом исключается, что позволяет равномерно заполнять тело сваи бетонной смесью. После достижения трубой 1 проектной отметки скважину тампонируют одним из известных способов. Например, задавливая в скважину пробку 8 и удерживая ее нагрузкой 9. Затем через трубу 1 осуществляют нагнетание бетонной смеси под давлением. Поступающая в грунт смесь локализуется внутри оболочек, формируя заранее заданную форму сваи.

По окончании инъектирования производят опрессовку грунта высоким давлением, что позволяет улучшить свойства грунта в области инъекции и в окружающем сваю массиве. Инъекторную трубу с наконечником оставляют в теле сваи - они выполняют функцию арматурного каркаса.

1. Напорнонабивная свая для слабых грунтов, сформированная в виде вертикального стержня с волнообразной боковой поверхностью, включающая перфорированную инъекторную трубу с фланцами, закрепленными вдоль всей ее длины и конусным наконечником, основание которого больше диаметра инъекторной трубы и равно диаметру фланца, отличающаяся тем, что свая снабжена оболочками, закрепленными между фланцами и огибающими боковую поверхность сваи, внутри которой инъектирована бетонная смесь, при этом оболочки выполнены из прочного, проницаемого для вяжущего материала, обеспечивающего при расширении необходимую форму и размеры тела сваи.

2. Напорнонабивная свая по п.2, отличающаяся тем, что оболочки выполнены из мешковины.

3. Напорнонабивная свая по пп.1 или 2, отличающаяся тем, что расстояние между фланцами и боковая поверхность соответствующей оболочки, расположенной между фланцами, определены в зависимости от характеристик грунта.