СПОСОБ УСТРОЙСТВА СВАЙ В МАКРОПОРИСТЫХ ГРУНТАХ

Название	СПОСОБ УСТРОЙСТВА СВАЙ В МАКРОПОРИСТЫХ ГРУНТАХ
Разработчик (Авторы)	Преснов Олег Михайлович, Гранитова Мария Евгеньевна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2800801
Дата регистрации	28.07.2023
Правообладатель	Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Область применения (класс МПК)	E02D 5/50 (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 закрепление 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, погружают сваю в заполненную закрепляющим раствором скважину с образованием под пятой и вокруг ствола сваи закрепленной и уплотненной зон в форме полусферы внизу 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 данного 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, включающих объединенные вертикальный и наклонные стволы, имеющие арматурные каркасы. В качестве вертикального ствола использована буронабивная свая, а в качестве наклонных стволов - буроинъекционные. При этом часть стержней арматурного каркаса вертикального ствола отогнута на расстоянии, равном двум диаметрам вертикального ствола от торца последнего в направлении центра сваи, и использована в качестве направляющих при бурении скважин для ориентации наклонных стволов. Арматурные каркасы наклонных стволов в верхних частях приварены к отогнутым стержням вертикального ствола (Патент РФ №2303103 С1, дата приоритета 12.10.2005. дата публикации 20.07.2007, автор Шадунц К.Ш., RU, прототип).

Недостатками прототипа являются: повышенная трудоемкость и высокая стоимость технологического процесса возведения сваи, ограничивающие применение известных свай и обусловленные тем, что изготовление происходит непосредственно на строительной площадке и связано с длительностью процесса и необходимостью использования большого количества автоматизированного оборудования: для бурения скважин, отгиба арматурного каркаса, бетонирования с осуществлением уплотнения, контроля качества бетонной смеси и ожиданием набора прочности бетонной смеси.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является необходимость расширения арсенала эффективных технологий для возведения свайных фундаментов в макропористых грунтах, основанных на возведении комплексных свай, обладающих повышенной несущей способностью при низкой трудоемкости процесса возведения и минимальных трудозатратах, при этом содержащих забивной вертикальный железобетонный ствол заводского изготовления, снабженный наклонными отверстиями для формирования наклонных инъекционных свай, образующих объединенные с вертикальным железобетонным стволом наклонные стволы, сформированные в процессе возведения с укреплением околосвайного грунта путем армирования его раствором твердеющего материала.

Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен способ устройства свай в макропористых грунтах, включающий возведение комплексной сваи, содержащей вертикальный железобетонный ствол и объединенные с ним наклонные сваи с арматурными каркасами. Новым является то, что при возведении используют забивную железобетонную сваю с отверстиями для устройства наклонных свай, образующую при погружении в грунт забивкой с помощью сваебойного оборудования вертикальный железобетонный ствол, причем отверстия в забивной свае выполняют наклонными в противоположных направлениях по разные стороны относительно центральных осей, а устройство наклонных свай осуществляют через упомянутые отверстия с укреплением околосвайного грунта. При этом после погружения в грунт забивной железобетонной сваи до проектной глубины через выполненные в ней упомянутые отверстия внедряют вибропогружением пластиковые инъекционные трубы, выполненные с запаянным коническим концом и инъекционными отверстиями в нижней части, причем вибропогружение пластиковых инъекционных труб, являющихся оболочкой наклонных свай, осуществляют с находящейся внутри стальной трубой для обеспечения жесткости и предохранения инъекционных отверстий от попадания в них грунта. После погружения пластиковых инъекционных труб до проектной глубины стальную трубу извлекают с помощью механического захвата. Затем в пластиковые инъекционные трубы под давлением подают закрепляющий раствор жидкого стекла, который вытесняют в грунт через инъекционные отверстия в стенках нижней части пластиковых труб с помощью введения в полость цилиндрического ствола, а после его извлечения полости пластиковых труб армируют и заполняют цементным раствором.

Согласно изобретению, в способе используют забивную железобетонную сваю с упомянутыми отверстиями заводского изготовления.

Согласно изобретению, в качестве закрепляющего раствора используют 1% раствор жидкого стекла.

Согласно изобретению, в качестве пластиковых инъекционных труб используют полипропиленовые трубы.

На фигуре 1 схематично показаны этапы возведения сваи в макропористых грунтах: а, б, в, г; на фигуре 2 схематично изображена железобетонная свая заводского изготовления, вид сверху на фиг. 1а; на фиг. 3 представлена конструкция комплексной сваи, возведенной по предлагаемому способу для применения в макропористых грунтах, вид сверху.

Согласно приведенной на фигуре 1 схеме, способ устройства свай в макропористых грунтах осуществляют следующим образом.

Железобетонную сваю 1 заводского изготовления, выполненную квадратного сечения с четырьмя равными по диаметру отверстиями 2, которые наклонены в противоположных направлениях по разные стороны относительно центральных осей железобетонной сваи 1, погружают до проектной глубины в макропористый грунт с помощью навесного оборудования сваебойной машины (фиг. 1а).

Далее через отверстия 2, осуществляют поэтапное устройство наклонных свай, содержащих пластиковую оболочку 3, например, из полипропилена или других прочных пластмасс. При этом через отверстия 2 вибропогружением в грунт внедряют пластиковые, в частности полипропиленовые, инъекционные трубы с запаянным коническим концом и инъекционными отверстиями 4 в нижней части, причем вибропогружение пластиковых инъекционных труб, являющихся оболочкой 3 наклонных свай, осуществляют с находящейся внутри стальной трубой 5 для обеспечения жесткости и предохранения инъекционных отверстий от попадания в них грунта (фиг. 1б).

После погружения пластиковых инъекционных труб до проектной глубины стальную трубу 5 извлекают с помощью механического захвата, условно не показано.

Затем в пластиковые инъекционные трубы подают закрепляющий 1% раствор жидкого стекла 6 с плотностью 1,05-1,32 г/см³. С помощью цилиндрического ствола 7, введенного в полость, инъецируют раствор жидкого стекла 6 под давлением 0,3-1 МПа в грунт через отверстия 4 в стенках нижней части пластиковых труб (фиг. 1в).

После извлечения цилиндрического ствола 7 полости пластиковых труб армируют металлическими каркасами и заполняют цементным раствором. Раствор жидкого стекла 6 заполняет макропоры в грунте и склеивает частицы грунта, создавая закрепленный сферический объем 8 околосвайного грунта (фиг. 1г).

Тем самым, закрепленный околосвайный грунт обеспечивает повышенную несущую способность возведенной комплексной сваи, содержащей забивную железобетонную сваю заводского изготовления, объединенную с четырьмя наклонными сваями с пластиковыми оболочками.

Преимуществами заявляемой технологии устройства свай в макропористых грунтах являются:

- устойчивость комплексной сваи в 4-х направлениях;

- использование свай заводского изготовления, что значительно уменьшает трудозатраты непосредственно на строительной площадке;

- расположение отверстий для устройства наклонных свай во взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет закреплять околосвайный грунт как с четырех сторон вокруг, так и непосредственно около железобетонной сваи;

- выполнение наклонных свай с пластиковой оболочкой в виде полипропиленовой трубы повышает прочность и антикоррозионную стойкость наклонных свай, что положительно влияет на несущую способность комплексной сваи;

- возможность увеличения несущей способности свайных фундаментов.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в расширении арсенала технических средств, используемых при возведении свай в макропористых грунтах, и в повышении несущей способности свай и свайных фундаментов при низкой трудоемкости процесса возведения и минимальных трудозатратах.

Формула изобретения

1. Способ устройства свай в макропористых грунтах, включающий возведение комплексной сваи, содержащей вертикальный железобетонный ствол и объединенные с ним наклонные сваи с арматурными каркасами, отличающийся тем, что при возведении используют забивную железобетонную сваю с отверстиями для устройства наклонных свай, образующую при погружении в грунт забивкой с помощью сваебойного оборудования вертикальный железобетонный ствол, причем отверстия в забивной свае выполняют наклонными в противоположных направлениях по разные стороны относительно центральных осей, а устройство наклонных свай осуществляют через упомянутые отверстия с укреплением околосвайного грунта, при этом после погружения в грунт забивной железобетонной сваи до проектной глубины через выполненные в ней упомянутые отверстия внедряют вибропогружением пластиковые инъекционные трубы, выполненные с запаянным коническим концом и инъекционными отверстиями в нижней части, причем вибропогружение пластиковых инъекционных труб, являющихся оболочкой наклонных свай, осуществляют с находящейся внутри стальной трубой для обеспечения жесткости и предохранения инъекционных отверстий от попадания в них грунта, после погружения пластиковых инъекционных труб до проектной глубины стальную трубу извлекают с помощью механического захвата, затем в пластиковые инъекционные трубы под давлением подают закрепляющий раствор жидкого стекла, который вытесняют в грунт через инъекционные отверстия в стенках нижней части пластиковых труб с помощью введения в полость цилиндрического ствола, а после его извлечения полости пластиковых труб армируют и заполняют цементным раствором.

2. Способ устройства свай в макропористых грунтах по п. 1, отличающийся тем, что в способе используют забивную железобетонную сваю с упомянутыми отверстиями заводского изготовления.

3. Способ устройства свай в макропористых грунтах по п. 1, отличающийся тем, что в качестве закрепляющего раствора используют 1% раствор жидкого стекла.

4. Способ устройства свай в макропористых грунтах по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пластиковых инъекционных труб используют полипропиленовые трубы.

Изобретение "СПОСОБ УСТРОЙСТВА СВАЙ В МАКРОПОРИСТЫХ ГРУНТАХ" (Преснов Олег Михайлович, Гранитова Мария Евгеньевна ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога