КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ СВАИ
COMBINED METHOD OF SINKING OF PILE

Изобретение относится к области свайного фундаментостроения и используется для погружения свай вдавливанием в плотные слои грунтов основания.
Известен способ погружения железобетонных свай вблизи существующих зданий (патент РФ №2087619), включающий выполнение шнеком лидерной скважины до проектной отметки и погружение железобетонной сваи в скважину. Способ способствует исключению выноса обводненных грунтов из-под существующего фундамента во время извлечения грунта из скважины, для этого скважину выполняют на расстоянии 0,3-0,4 d от существующего фундамента, где d - диаметр скважины, при этом скважину бурят до отметки уровня грунтовых вод с выемкой грунта на поверхность, затем шнеком бурят скважину до проектной отметки в одном направлении без извлечения грунта, после чего обратным ходом шнека производят его извлечение с образованием разрыхленного грунта до уровня грунтовых вод, а затем погружают железобетонную сваю.
Недостатком данного способа является большая трудоемкость работ, а также необходимость использования дополнительных механизмов для бурения лидерных скважин перед погружением сваи. Кроме того, недостатком является то, что предварительное бурение лидерной скважины ослабляет грунт, что, в свою очередь, уменьшает сопротивление грунта по боковой поверхности погружаемой сваи.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому техническому решению является способ погружения сваи вдавливанием (прототип, патент РФ №2500857), которое включает загрузку в рабочий орган вдавливающей установки сваи, которую устанавливают вертикально и зажимают в механизме зажима. Сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м), осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки, поднимают штоки гидродомкратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход), вновь зажимают сваю и цикл повторяется сначала до погружения сваи на проектную глубину. При наличии в геологическом разрезе слоев плотных грунтов увеличивают усилие вдавливания до значения, равного сумме лобового сопротивления сваи в этих слоях грунтов и бокового сопротивления в пределах всей глубины погружения сваи по разрезу, а также уменьшают скорость вдавливания сваи до минимального значения.
Недостатком данного способа является его низкая производительность, обусловленная периодичным использованием гидроцилиндров из-за ограниченной длины их штоков, а также уменьшение скорости вдавливания сваи при прохождении плотных слоев грунта. Кроме того, недостатком является существенное воздействие на материал погружаемой сваи, так как вдавливающая нагрузка передается не на металлический наголовник по центру сваи, а с помощью механизма зажима.
Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение производительности выполняемых работ, а также обеспечение несущей способности погруженных свай путем сохранения прочностных характеристик материала железобетонных свай при их вдавливании.
Технический результат достигается тем, что в способе погружения сваи, включающем ее загрузку в рабочий элемент сваевдавливающей установки, погружение сваи при помощи гидравлической системы и пригруза из железобетонных элементов до проектной отметки, согласно изобретению, сначала выполняют вдавливание сваи в грунт, затем по достижению плотных слоев грунта осуществляют погружение сваи комбинированным способом, сочетающим одновременное и непрерывное действие статической вдавливающей и динамической вибрационной нагрузок, а после прохождения плотных слоев грунта применяют вдавливание сваи до проектной отметки.
Вдавливание сваи с помощью гидравлической системы и пригруза из железобетонных элементов позволяет производить ее непрерывное погружение. Использованием гидравлического вибропогружателя свай в конструкции рабочего элемента сваевдавливающей установки достигается возможность прохождения плотных слоев грунта и сохранения несущей способности железобетонных свай за счет приложения нагрузки по центру наголовника, используемого для загрузки сваи и установки ее в вертикальное положение. Комбинированный способ погружения сваи, включающий непрерывное и одновременное действие вдавливающей и вибрационной нагрузок, позволяет проходить плотные слои грунта, уменьшая общую трудоемкость работ.
При анализе известных технических решений в данной области техники, отличающие заявленное изобретение от признаков прототипа, не были выявлены, в связи с чем, они сообщают заявленному техническому решению новизну и изобретательский уровень.
Способ осуществляют следующим образом. Производят загрузку сваи в рабочий элемент сваевдавливающей установки. Выполняют вдавливание с помощью гидравлической системы и пригруза из железобетонных элементов. Для прохождения плотных слоев грунта используют гидравлический вибропогружатель свай, создающий кратковременные вибрационные нагрузки, одновременно с вдавливанием. После прохождения плотных слоев грунта отключают гидравлический вибропогружатель, выполняют вдавливание сваи до проектной отметки.
Пример осуществления способа. Сваю вертикально устанавливают в рабочий элемент сваевдавливающей установки. С поверхности грунта производят вдавливание сваи с помощью гидравлической системы и пригруза из железобетонных элементов, смонтированных на платформе установке. При обнаружении в грунтовой толще малосжимаемых прослоек более плотного грунта (песок, супесь) одновременно с вдавливанием применяют вибропогружение при помощи гидравлического вибропогружателя свай, вмонтированного в корпус подъема, и опускания рабочего элемента установки. Шток силового гидроцилиндра, соединенный с пригрузом из металлических пластин (10-12 шт.) общим весом около 250-300 кг, втягивают в верхнее положение, поднимая на высоту около 1,0-1,1 м. При достижении максимально верхнего положения штока силового гидроцилиндра производят сброс давления в гидравлической системе устройства, из-за чего происходит свободное падение пригруза на наголовник с погружаемой сваей. Далее цикл повторяют, создавая тем самым вибрационное воздействие на сваю. Частота подобных ударов при работе гидравлического вибропогружателя достигает 20-25 уд/мин. После прохождении плотных слоев грунта производят отключение гидравлического вибропогружателя свай, после чего, сваю вдавливают до проектной отметки.
Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить производительность работ, обеспечить несущую способность погруженных свай путем сохранения прочностных характеристик материала железобетонных свай при их вдавливании, а также проходить плотные слои грунтов путем сочетания вдавливающей и вибрационной нагрузок.