СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В МАКРОПОРИСТЫХ ГРУНТАХ

Название	СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В МАКРОПОРИСТЫХ ГРУНТАХ
Разработчик (Авторы)	Преснов Олег Михайлович, Драница Мария Вячеславовна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2753295
Дата регистрации	12.08.2021
Правообладатель	Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Область применения (класс МПК)	E02D 5/34 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении свайных фундаментов на макропористых грунтах.

Известен способ возведения свайного фундамента, включающий установку свай и укрепление околосвайного грунта путем армирования его раствором твердеющего материала, при этом перед установкой сваи бурят скважину диаметром не более 1/3 диаметра сваи, заполняют скважину закрепляющим раствором, в частности жидким стеклом, погружают сваю в заполненную закрепляющим раствором скважину с образованием под пятой и вокруг ствола сваи закрепленной и уплотненной зон в форме полусферы снизу и усеченного конуса над ней, причем к свае примыкает закрепленная зона, армированная закрепляющим раствором и расположенная в объеме уплотненной зоны (Патент РФ №2456408 С1, дата приоритета 17.02.2011, дата публикации 20.07.2012, авторы: Преснов О.М. и др., RU).

Недостатками аналога являются: повышенные трудозатраты, связанные с бурением скважины и необходимостью установки центрирующей шайбы, используемой при погружении сваи и для предотвращения вытекания закрепляющего раствора из скважины, а также большой расход материалов и продолжительность возведения сваи, повышающие стоимость технологического процесса.

В качестве прототипа принят способ устройства свай в основании с пропластками слабого грунта, включающий погружение в грунт извлекаемой оболочки с теряемым металлическим наконечником, имеющим на верхнем торце обойму с перфорацией, заведенную в полость оболочки, при достижении пропластка слабого грунта наконечник погружают посредством введенного в полость оболочки ствола до вывода из оболочки перфорации нижнего ряда обоймы, затем заменяют ствол трубой с пакером, посредством которой закачивают закрепитель в слабый грунт, трубу с пакером извлекают, а оболочку погружают до следующего пропластка слабого грунта и повторяют указанные операции последовательного выведения перфорации следующего ряда обоймы и закачивания закрепителя, после чего оболочку погружают до достижения проектной отметки, заполняют скважину бетоном и извлекают оболочку (Патент РФ №2272867 С1, дата приоритета 15.09.2004, дата публикации 27.03.2006, автор Шадунц К.Ш., RU, прототип).

Недостатками прототипа являются: ограниченное применение и низкая эффективность из-за образования малого объема несущего грунта и недостаточного обеспечения несущей способности сваи в целиком сложенных макропористых грунтах, а также трудоемкость, связанная с процессами бетонирования скважины и извлечением оболочки, влияющими на продолжительность технологии возведения сваи.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является необходимость расширения арсенала эффективных технологий для возведения свайных фундаментов в макропористых грунтах, основанных на закреплении околосвайного грунта и обеспечивающих достаточную несущую способность сваи при низкой трудоемкости процесса ее возведения.

Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен способ возведения сваи в макропористых грунтах, включающий погружение в грунт оболочки с наконечником, укрепление околосвайного грунта путем введения в него укрепляющего раствора и формирование ствола сваи. Новым является то, что сваю формируют из оболочки и составного ствола в ней, а околосвайный грунт укрепляют при формировании составного ствола. При этом в грунт погружают до проектной отметки полую железобетонную сваю с заостренным наконечником и с отверстиями в наконечнике и в стенках по длине полой железобетонной сваи, являющейся оболочкой возводимой сваи, и осуществляют поэтапное укрепление околосвайного грунта и формирование составного ствола сваи, причем околосвайный грунт укрепляют под пятой и вокруг оболочки возводимой сваи по ее длине. При этом в полость железобетонной сваи вводят часть укрепляющего раствора, который вытесняют в грунт через отверстия в наконечнике и в стенках гидроударом поршня или с помощью введенного в полость цилиндрического ствола, после извлечения которого в полость железобетонной сваи опускают свободным падением нижний фибробетонный блок, заполняют часть пространства над ним укрепляющим раствором и осуществляют процессы вытеснения укрепляющего раствора в грунт и опускания следующего фибробетонного блока. Указанные циклы повторяют до полного формирования ствола из фибробетонных блоков, охватываемых полой железобетонной сваей, располагаемой в закрепленном грунте.

Согласно изобретению, в качестве укрепляющего раствора используют раствор жидкого стекла.

Согласно изобретению, отверстия в стенках полой железобетонной сваи могут располагаться на 2/3 длины от низа сваи.

На чертеже схематично показаны этапы возведения сваи в макропористых грунтах.

Согласно приведенной схеме, способ возведения сваи в макропористых грунтах осуществляют следующим образом.

Полую железобетонную сваю 1 квадратного сечения с заостренным наконечником и с отверстиями, выполненными в наконечнике и в стенках по всей длине (или на 2/3 длины от низа полой железобетонной сваи), погружают до проектной отметки в макропористый грунт вибропогружением или забивкой с помощью навесного оборудования сваебойной машины (рис. а).

Нижнюю часть полости железобетонной сваи 1 заполняют укрепляющим раствором, в частности раствором жидкого стекла 2 с плотностью 1,05-1,32 г/см³ (рис. б).

Гидроударом поршня или с помощью цилиндрического ствола 3, введенного в полость железобетонной сваи 1, вытесняют раствор жидкого стекла 2 в грунт через отверстия в наконечнике и в стенках сваи 1. При этом раствор жидкого стекла 2 проникает в нижнюю часть околосвайного грунта под пятой и вокруг сваи 1 (рис. в).

После извлечения цилиндрического ствола 3 в полость железобетонной сваи 1 опускают свободным падением нижний фибробетонный блок 4, заполняют часть пространства над ним раствором жидкого стекла 2 и осуществляют процесс его вытеснения в грунт с помощью цилиндрического ствола 3 (рис. г).

В полость железобетонной сваи 1 опускают следующий фибробетонный блок и повторяют этапы укрепления грунта до полного формирования ствола из фибробетонных блоков (рис. д).

Раствор жидкого стекла 2 заполняет макропоры в грунте и склеивает частицы грунта, создавая закрепленный сферический объем 5 околосвайного грунта, обеспечивающий несущую способность возведенной составной сваи, содержащей полую железобетонную сваю 1, являющуюся оболочкой, и сформированный в ее полости ствол из фибробетонных блоков 4, скрепленных раствором жидкого стекла (рис. е).

Преимуществом заявляемой технологии является сокращение трудозатрат при возведении сваи в макропористых грунтах, обусловленное менее трудоемким формированием ствола составной сваи из фибробетонных блоков по сравнению с процессом его бетонирования.

Таким образом, при реализации изобретения достигается технический результат, который заключается в расширении арсенала технических средств, используемых при возведении свай в макропористых грунтах, и в увеличении несущей способности свай и свайных фундаментов.

Формула изобретения

1. Способ возведения сваи в макропористых грунтах, включающий погружение в грунт оболочки с наконечником, укрепление околосвайного грунта путем введения в него укрепляющего раствора и формирование ствола сваи, отличающийся тем, что сваю формируют из оболочки и составного ствола в ней, а околосвайный грунт укрепляют при формировании составного ствола, при этом в грунт погружают до проектной отметки полую железобетонную сваю с заостренным наконечником и с отверстиями в наконечнике и в стенках по длине полой железобетонной сваи, являющейся оболочкой возводимой сваи, и осуществляют поэтапное укрепление околосвайного грунта и формирование составного ствола сваи, причем околосвайный грунт укрепляют под пятой и вокруг оболочки возводимой сваи по ее длине, при этом в полость железобетонной сваи вводят часть укрепляющего раствора, который вытесняют в грунт через отверстия в наконечнике и в стенках гидроударом поршня или с помощью введенного в полость цилиндрического ствола, после извлечения которого в полость железобетонной сваи опускают свободным падением нижний фибробетонный блок, заполняют часть пространства над ним укрепляющим раствором и осуществляют процессы вытеснения укрепляющего раствора в грунт и опускания следующего фибробетонного блока, указанные циклы повторяют до полного формирования ствола из фибробетонных блоков, охватываемых полой железобетонной сваей, располагаемой в закрепленном грунте.

2. Способ возведения сваи в макропористых грунтах по п. 1, отличающийся тем, что в качестве укрепляющего раствора используют раствор жидкого стекла.

3. Способ возведения сваи в макропористых грунтах по п. 1, отличающийся тем, что отверстия в стенках полой железобетонной сваи могут располагаться на 2/3 длины от низа сваи.

Изобретение "СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В МАКРОПОРИСТЫХ ГРУНТАХ" (Преснов Олег Михайлович, Драница Мария Вячеславовна ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога