Способ усиления буронабивной сваи
BORED PILE REINFORCEMENT METHOD

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для предотвращения и исправления аварийных ситуаций при возведении тяжелых зданий и сооружений на фундаментах из глубоких буронабивных свай большого диаметра, в процессе изготовления которых установлены дефекты в виде пустот внутри бетонного тела сваи и/или не достигнута проектная прочность бетона свай.
Во многих случаях высотные здания имеют плотную застройку и на относительно небольшую площадь фундамента передаются значительные удельные нагрузки, что приводит к необходимости использовать фундамент глубокого заложения для передачи нагрузки от надземного строения на более плотные, прочные, малосжимаемые, глубокозалегающие слои грунта. Для этого применяют буровые сваи большой длины и большого диаметра в диапазоне d=1,0-1,8 м и более. Учитывая ограниченные размеры пятна фундамента, общее количество свай в составе фундамента может быть небольшим, и каждая свая свайного поля должна гарантированно обеспечивать несущую способность, часто измеряемую несколькими сотнями, а иногда несколькими тысячами тонн. Таким образом, каждая отдельная свая является очень важным элементом общей несущей способности фундамента и, следовательно, надежности всего здания.
При изготовлении свай большой длины и большого диаметра необходимо строго соблюдать технологию бурения, погружение каркаса, требования по укладке и набору прочности бетона. Если в какой-либо свае после изготовления выявлены дефекты сплошности тела или по результатам испытаний не достигнута требуемая несущая способность, то такая свая, в большинстве случаев должна быть заменена на новую. Однако новые сваи не всегда могут быть выполнены ввиду того, что при изготовлении новых свай в ограниченном пятне фундамента и при наличии рядом выполненных свай может быть нарушено минимальное межсвайное расстояние, кроме того, сваи с дефектами могут быть не единичными, а составлять существенную часть от всех выполненных свай. При риске повторного образования подобных дефектов в перебуриваемых сваях, учитывая весьма значительные затраты на дополнительное бурение, а также сложности передвижения буровой установки в границах поля фактически выполненных свай, повторное бурение может не привести к необходимому результату и сильно удорожать строительство.
Известен способ усиления фундаментов, при котором толща слабых грунтов закрепляется при помощи использования струйной геотехнологии, позволяющей существенно увеличить несущую способность основания (SU 1733567 А1, кл. E02D 3/12, 1992 г. - аналог), в том числе включающего старые фундаменты с недостаточной несущей способностью.
Недостатком этого решения является высокая стоимость такого метода усиления, поскольку должен быть закреплен весь или почти весь массив слабого грунта для получения одинаковых характеристик в каждой точке массива после его усиления.
Известно изобретение (RU 2462557, E02D 5/46, 2012 г.- прототип), включающее бурение скважины для буронабивного ствола сваи, заполнение ее бетоном и объединение буронабивной сваи с фундаментной плитой с целью повышения несущей способности короткой буронабивной (грунтоце-ментной) сваи за счет ее совмещения с более длинными сваями малого диаметра, проходящими через ее тело под заданными углами.
Недостатком этого изобретения является отсутствие жесткой связи между грунтоцементной сваей большого диаметра и наклонными сваями малого диаметра, что приводит к недостаточной жесткости их единой конструкции при динамических нагрузках. В СП 24.133330.2011, п. 12.12 отмечено: «Верхние концы свай должны быть жестко заделаны в ростверк на глубину, определяемую расчетом, учитывающим сейсмические нагрузки»
Техническим результатом является максимально эффективное использование выполненных в грунте длинных буронабивных свай большого диаметра с дефектами ствола для снижения стоимости строительства и сокращения сроков выполнения работ.
Технический результат достигается за счет того, что в способе усиления буронабивной сваи, включающей бурение скважины для буронабивного ствола, заполнение ее бетоном и объединение буронабивной сваи с фундаментной плитой согласно изобретению предварительно определяют сплошность и прочность сечения буронабивного ствола путем бурения дополнительных скважин и отбора из них кернов, затем в образовавшиеся скважины после выбуривания кернов вводят с перфорированными наконечниками полые металлические стержни с длиной больше длины буронабивной сваи с одновременной подачей цементного раствора под высоким давлением, который заполняет выявленные в процессе выбуривания кернов дефекты, затем при погружении перфорированного наконечника ниже острия буронабивной сваи производят высоконапорную цементацию ее основания, далее верхние части полых металлических стержней снабжают анкерующими пластинами и заделывают их в тело фундаментной плиты, образуя дополнительный пространственный каркас из полых металлических стержней, взаимодействующих со стволом буронабивной сваи и опирающихся на ее усиленное основание.
Научная новизна изобретения заключается в том, что предлагаемый способ усиления буронабивной сваи позволяет за счет использования современных геотехнологий сохранить для дальнейшего применения элемент с выявленной нарушенной прочностью и сплошностью и в результате сформировать в грунте элемент фундамента, обладающий высокой несущей способностью.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 показана буронабивная свая большой длины и большого диаметра с выявленными дефектами внутри бетонного тела, а также ее поперечное сечение, показанное на Фиг. 2.
Способ усиления буронабивной сваи реализуется следующим образом: проводятся необходимые исследования свай 1 на предмет наличия в их теле пустот и дефектов 2, образовавшихся в процессе устройства свай 1, посредством выбуривания отверстий 3 с отбором кернов. В случае выявления свай 1, которые необходимо усилить, инъецирование образовавшихся в процессе бетонирования сваи 1 пустот 2 производят путем заполнения этих пустот за счет введения в тело ослабленной сваи 1 вертикальных металлических стержневых элементов 4, размещаемых в внутри предварительно выполненных в теле сваи вертикальных сквозных отверстий 3 круглого сечения и небольшого диаметра, при этом через полый ствол металлического стержневого элемента 4 в процессе его заглубления через цилиндрические скважины 3 производится высоконапорная цементация и заполнение дефектов 2 внутри бетонного тела сваи 1 через перфорированный наконечник 5 полого металлического стержня 4, затем при погружении наконечника 5 ниже острия сваи 1 производится высоконапорная цементация основания 6, после чего введенные в сваю стержневые элементы 4 заанкериваются в тело фундаментной плиты 8 через специальные пластины 7, образуя дополнительный пространственный каркас из стержней, взаимодействующих с телом сваи 1, опирающихся на усиленное грунтовое основание 6.