Фундамент и способ его возведения

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению свайных фундаментов, конкретно к применению трубчатых свай, погружаемых с открытым нижним концом в слабые грунты.

Известно устройство фундамента, которое содержит трубчатую сваю [Порты и портовые сооружения: Учебник для вузов / Г.Н.Смирнов и др. - М.: Стройиздат, 1979. - 607 с.(с.379, рис.XVIII.66)], почти на всю высоту заполненную препакт-бетоном.

Известен способ возведения фундамента [Порты и портовые сооружения: Учебник для вузов / Г.Н.Смирнов и др. - М.: Стройиздат, 1979. - 607 с. (с.379, рис.XVIII.66)], по которому погружают трубчатую сваю с открытым нижним концом, удаляют почти по всей высоте грунт из ее полости, заполняют полость препакт-бетоном и возводят ростверк.

Недостатком данного устройства и способа являются повышенные расход материалов и осадка трубчатой сваи, особенно при увеличении ее диаметра.

Известно устройство, которое содержит трубчатую сваю [А.с. 542790 СССР, МКИ Е 02 D 5/24. Свая], в нижней части полости которой жестко закреплены на стенках вертикальные продольные перегородки.

Известен способ возведения фундамента, реализованный в [А.с. 542790 СССР, МКИ Е 02 D 5/24. Свая], по которому в полости трубчатой сваи устраивают вертикальные продольные перегородки, погружают сваю в грунт глубже верхней границы перегородок и устраивают ростверк.

Недостатком этого устройства и способа является повышенная энергоемкость погружения трубчатой сваи.

Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство, представляющее собой трубчатую сваю [А.с. 129549 СССР, МКИ Е 02 D 27/44. Свая], содержащую в полости поперечную диафрагму, жестко закрепленную на стенках трубы.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ возведения фундамента, реализованный в [А.с. 129549 СССР, МКИ Е 02 D 27/44. Свая], по которому в полости трубчатой сваи устраивают поперечную диафрагму, погружают сваю в грунт до уровня диафрагмы и устраивают ростверк.

Недостатком данного устройства и способа являются повышенная осадка трубчатой сваи на слабых грунтах основания и динамическое воздействие на окружающий грунт, опасное для окружающей среды.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение эффективности и безопасности способа и устройства для окружающей среды

Поставленная задача в части устройства решена за счет того, что в известном устройстве, содержащем трубчатую сваю и закрепленную внутри ее полости поперечную диафрагму, она установлена с возможностью перемещения относительно стенок сваи и выполнена в виде башмака-базы колонны, передающей нагрузку от ростверка на грунтовое ядро, а между ростверком и сваей выполнен зазор на осадку основания колонны, причем колонна составлена из нескольких элементов и снабжена домкратом, компенсирующим эту осадку.

Указанные признаки позволяют управлять величиной осадки в процессе возведения и эксплуатации фундамента.

Поставленная задача в части способа решена за счет того, что в известном способе, включающем операции погружения трубчатой сваи с открытым нижним концом и возведение ростверка, после погружения сваи удаляют слабый грунт из ее полости, выравнивают поверхность грунтового ядра, уплотняют его, укладывают (при необходимости) слой дренирующего материала с уплотнением и внутрь трубы устанавливают колонну, передающую нагрузки от ростверка на грунтовое ядро.

Указанные признаки расширяют возможности применения трубчатых свай больших диаметров при использовании обычных строительных средств, а также обеспечивают щадящее воздействие на окружающую среду вследствие поэтапного устройства отдельных элементов сваи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез по трубчатой свае с внутренней колонной в виде стакана, на фиг.2 - то же, поперечный разрез. На фиг.3 - продольный разрез по трубчатой свае с внутренней центральной колонной, на фиг.4 - то же, поперечный разрез.

На фиг.1 и 2 представлена погруженная в грунт свая 1 с частично срезанным грунтовым ядром 2, прикрытым дренажным слоем 3, например, крупнозернистого песка, на который установлена колонна 4 в виде стакана и ростверк 5.

На фиг.3 и 4 представлена свая 1 с центральной колонной, состоящей из стойки 6, шарнирно соединенной с базой-башмаком 7 и с капителью-надколонником 8. Верхняя часть сваи 1 может быть снята по разъему 9.

Устройство (фиг.1 и 2) работает следующим образом. Колонна 4, например, в виде стакана выполнена с возможностью перемещения относительно стенок трубчатой сваи 1, причем между ростверком и сваей выполнен зазор на осадку основания колонны. Это обеспечивает передачу нагрузок от ростверка 5 на грунтовое ядро 2 и снижает напряжения в свае 1. Установка домкрата позволяет компенсировать осадку колонны 4 и сделать фундамент практически безосадочным.

Отличие колонны (фиг.3 и 4) состоит в том, что она составлена из нескольких элементов (позиции 6, 7, 8), что упрощает их изготовление. Выполнение стойки 6 в виде герметичной камеры, наполненной жидкостью с возможностью ее подкачки для компенсации осадки основания колонны, уменьшает расход материалов. При этом после затухания осадки возможно замещение жидкости в камере твердеющим раствором. Другим вариантом может быть использование в качестве камеры стенок сваи 1, при этом по контуру башмаков 7 и 8 устанавливают герметизирующие кольца. Выполнение колонны в виде винтовой сваи идентично по работе, но позволяет существенно снизить осадку колонны и использовать другие материалы и ресурсы.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в грунт погружают трубчатую сваю 1 с открытым нижним концом, удаляют слабый грунт из ее полости, выравнивают поверхность грунтового ядра 2, уплотняют его, укладывают дренажный слой 3 и устанавливают на него колонну, при этом между ростверком 5 и сваей 1 выполняют зазор S₀ на осадку основания колонны. Уплотнение грунтового ядра 2 выполняют с передачей воздействия через колонну 4 и (или) сваю 1. Сборку колонны выполняют из нескольких элементов, в числе которых устанавливают домкрат, компенсируют осадку основания колонны, выполняют постоянную опору и выключают домкрат.

Рассмотрим работу предлагаемого способа, используя фиг.1 и 2.

При погружении сваи 1 в ее полость входит грунт в виде ядра 2 цилиндрической формы, поскольку свая легко прорезает толщу грунта основания своими тонкими стенками. При этом несущая способность ее по грунту будет малой. Для повышения эффективности сваи 1 удаляют слабый грунт из ее полости, выравнивают поверхность грунтового ядра 2, уплотняют его, укладывают дренажный слой 3 и устанавливают на него колонну, при этом между ростверком 5 и сваей 1 выполняют зазор S_o на осадку основания колонны. Уплотнение грунтового ядра 2 выполняют с передачей воздействия через колонну 4 и (или) сваю 1. Сборку колонны выполняют из нескольких элементов, в числе которых устанавливают домкрат, компенсируют осадку основания колонны, выполняют постоянную опору и выключают домкрат.

Вариантом способа может быть то, что колонну отливают на месте установки из твердеющего материала, например из бетона, а после выполнения колонны производят снятие верхней части сваи 1 до разъема 9.

Уплотнение грунтового ядра 2 обеспечит уменьшение осадки основания колонны 4. Установка домкрата (на фиг. не показан) между ростверком 5 и колонной 4 позволит компенсировать основную часть осадки основания колонны 4, превратить способ практически в безосадочную технологию.

Работа способа с использованием фиг.3 и 4 идентична вышеизложенному. Особенностью является то, что на дренажный слой 3 устанавливают колонну, предварительно смонтированную из элементов 6, 7 и 8, или монтируют ее на месте.

Отметим следующие преимущества предлагаемых технических решений:

- они позволяют создать сваи с высокой несущей способностью с помощью обычных строительных средств;

- способ относится к щадящим окружающую среду технологиям, поскольку предусматривается лишь погружение тонкостенных (режущих) трубчатых свай. Динамическое воздействие уплотнения грунтового ядра при этом локализуется полостью внутри сваи;

- применение домкратирующих устройств позволяет получить практически безосадочную технологию возведения фундаментов.

1. Фундамент, содержащий трубчатую сваю с открытым нижним концом, отличающийся тем, что содержит колонну, расположенную внутри полости сваи, опирающуюся на грунт, колонна выполнена с возможностью перемещения относительно стенок сваи, причем на колонну установлен ростверк, а между ростверком и сваей выполнен зазор на осадку основания колонны.

2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть сваи выполнена съемной.

3. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что колонна составлена из нескольких элементов и снабжена домкратом, компенсирующим осадку основания колонны, причем в состав колонны входит стойка с нижним и верхним опорными башмаками, присоединенными к ее концам.

4. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что колонна выполнена в виде винтовой сваи.

5. Фундамент по п.3, отличающийся тем, что стойка выполнена в виде герметичной камеры, наполненной жидкостью с возможностью ее подкачки для компенсации осадки основания колонны и последующего замещения этой жидкости твердеющим раствором.

6. Фундамент по п.5, отличающийся тем, что в качестве стенок герметичной камеры использованы стенки трубчатой сваи.

7. Способ возведения свайного фундамента, включающий операции погружения трубчатой сваи с открытым нижним концом, причем после погружения трубчатой сваи удаляют слабый грунт из ее полости, отличающийся тем, что после удаления слабого грунта выравнивают поверхность грунта, уплотняют его и укладывают дренаж, устанавливают на него колонну, при этом между установленным на ней ростверком и трубчатой сваей выполняют зазор на осадку основания колонны.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что уплотнение грунта выполняют с передачей воздействия через колонну и/или сваю.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что выполняют сборку колонны из нескольких элементов, в числе которых устанавливают домкрат, компенсируют осадку основания колонны и устанавливают постоянную опору.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что колонну отливают на месте установки.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что после установки колонны производят снятие верхней части сваи.