СВАЯ ЗАБИВНАЯ

Полезная модель относится к строительству, в частности, к свайным фундаментам, закладываемым в обводненных песчаных грунтах.
Известна свая, состоящая из стальной трубы со стальным наконечником, заполненным специальным веществом, расширяющимся и создающим давление в полости наконечника после инициирования химической реакции в этом веществе (патент Японии, №публикации 63233117 от 19.03.1987). Под действием внутреннего давления наконечник сваи приобретает шарообразную форму диаметром более диаметра сваи, что позволяет увеличить несущую способность сваи.
Недостаток такой сваи в том, что стальная труба в грунте подвержена коррозии и со временем разрушается, поэтому для получения заданной несущей способности в период эксплуатации полость трубы выше основания наконечника заполняют бетоном, что увеличивает стоимость сваи. Такой процесс увеличения несущей способности неприемлем для железобетонных свай.
Известна свая круглого сечения, погружаемая в заранее подготовленную скважину (патенты Японии с датами их публикации: №63-014925, от 04.07.1986, №04-106216 от 24.08.1990, №05-009934 от 02.07.1991, №08-209688 от 02.02.1995, №2006-063526 от 24.08.2004), состоящая из комбинированного (сталь и бетон) ствола с продольным отверстием в бетоне ствола (центральным или эксцентрично расположенным) и с плоским нижним концом; эластичной оболочки, охватывающей цилиндрическую поверхность ствола и средств закрепления ее концов на цилиндрической поверхности ствола; полости между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью ствола.
В стволе имеется, по меньшей мере, одно радиальное отверстие, соединяющее продольное отверстие в стволе с полостью между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью ствола.
После погружения сваи на заданную глубину, заполнения затвердевающим раствором в полости между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью ствола через продольное и радиальное отверстия в стволе, вокруг ствола формируется опорный пояс, увеличивающий ее несущую способность.
Недостаток конструкции такой сваи в невозможности ее погружения при статическом или динамическом задавливании в грунт на заданную глубину без предварительного бурения скважины, так как эластичная оболочка не защищена от разрушения грунтом в процессе задавливания сваи и в свае не предусмотрен заостренный наконечник. Кроме того, в обводненном грунте без установки обсадной трубы происходит закрытие скважины грунтом.
Известна свая забивная железобетонная (заявка RU №2008121684 от 30.05.2008), состоящая из ствола и заостренного наконечника (с углом заострения 15°-30°), позволяющая ее погружение в обводненный песчаный грунт на заданную глубину статической силой, значительно меньшей, чем требуется при задавливании сваи с углом заострения 60° (по ГОСТ 19804-91). Это достигается за счет существенного усиления эффекта клина, получаемого при угле заострения 15°-30°, позволяющего исключить образование плотного песчаного массива перед наконечником стандартной сваи при ее забивании или задавливании в обводненный песчаный грунт.
Недостаток данной сваи - низкая несущая способность при малых углах заострения.
Известна свая забивная (а.с. SU №301404 от 14.07.1969), состоящая из ствола с продольным отверстием в нем, заостренного составного из двух частей стального наконечника и механизма, позволяющего изменять положение частей заостренного наконечника из вертикального на горизонтальное для увеличения несущей способности сваи после ее погружения на заданную глубину. Недостатки сваи - сложная конструкция заостренного стального наконечника и механизма изменения положения частей наконечника, а также небольшое увеличение несущей способности сваи.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - повышение несущей способности сваи забивной, имеющей заостренный наконечник.
Техническая задача решена в конструкции забивной сваи, состоящей из ствола с продольным отверстием в нем; заостренного наконечника и устройства увеличения несущей способности сваи; при этом на нижней части ствола имеется углубление с цилиндрической поверхностью; эластичная оболочка со средствами закрепления ее верхнего и нижнего концов, охватывающая цилиндрическую поверхность углубления; полость между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью углубления; защитный кожух, раздвижной в радиальном направлении, со средствами его закрепления на стволе, охватывающий эластичную оболочку; в стволе имеется радиальное отверстие, соединяющее продольное отверстие с полостью, преобразуемой в опорный пояс после погружения сваи на заданную глубину, заполнения полости затвердевающим раствором, нагнетаемым через отверстия в стволе, и затвердевания раствора.
Несущая способность сваи увеличивается в зависимости от площади проекции на горизонтальную плоскость опорного пояса, образуемого из затвердевшего раствора (цементного или песчано-цементного), плотности и упругих свойств грунта, охватывающего опорный пояс.
Технический эффект заключается в том, что опорный пояс позволяет для забивной сваи с заостренным наконечником получить высокую несущую способность, в том числе при действии горизонтальной нагрузки.
Технический эффект обеспечивается следующей новой для забивной сваи с заостренным наконечником совокупностью признаков: на нижней части ствола имеется углубление с цилиндрической поверхностью; эластичная оболочка со средствами закрепления ее верхнего и нижнего концов, охватывающая цилиндрическую поверхность углубления; полость между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью углубления; раздвижной в радиальном направлении защитный кожух со средствами его закрепления на стволе, охватывающий эластичную оболочку; в стволе имеется радиальное отверстие, соединяющее продольное отверстие в стволе с полостью между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью углубления; при этом после погружения сваи на заданную глубину, заполнения затвердевающим раствором через отверстие в стволе в полости между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью углубления и затвердевания раствора вокруг цилиндрической поверхности углубления образован опорный пояс.
Данная совокупность признаков является новой для забивной сваи, так как не обнаружена в источниках информации, полученных при проведении патентно-информационного поиска.
На фиг.1 показана свая забивная с эластичной оболочкой, закрепленной на нижней части ствола,
на фиг.2 - вид А на фиг.1, показывающий конструкцию защитного кожуха,
на фиг.3 - сечение В-В на фиг.1,
на фиг.4 - свая забивная, погруженная на заданную глубину с опорным поясом из затвердевшего раствора в расширенной оболочке,
на фиг.5 - сечение С-С на фиг.4,
на фиг.6 - вид D на фиг.4.
Свая забивная (фиг.1-6) состоит из железобетонного ствола 1 с продольным отверстием 2 в нем; железобетонного заостренного наконечника 3; устройства увеличения несущей способности сваи на нижней части ствола 1, которое включает углубление 4 с цилиндрической поверхностью 5 высотой, превышающей максимальный поперечный размер ствола 1; эластичную оболочку 6, изготовленную из арамидной или другой высокопрочной ткани, охватывающую цилиндрическую поверхность 5; средства 7 (стальная проволока или лента) закрепления верхнего и нижнего концов оболочки 6; полость 8 между эластичной оболочкой 6 и цилиндрической поверхностью 5; закрепленный на стволе хомутом 10 защитный кожух 9, имеющий лепестки 9а, раздвижной в радиальном направлении, охватывающий эластичную оболочку 6. В стволе имеется радиальное отверстие 11, соединяющее продольное отверстие 2 ствола 1 с полостью 8. После погружения сваи на заданную глубину, заполнения полости 8 нагнетаемым в нее под давлением затвердевающим раствором 13 (цементным или цементно-песчаным) через отверстия 2 и 11 и затвердевания раствора 13, полость 8 преобразуется в опорный пояс 12 (фиг.4, 5, 6).
При строительстве свайного фундамента сваю с заостренным наконечником 3 и закрепленными оболочкой 6 и кожухом 9 (конусоидальным, пирамидальным или клиновым) погружают в обводненный песчаный грунт одним из известных или разрешенных способов (задавливанием, забиванием, вибропогружением) на заданную глубину (фиг.4), затем растворным насосом через шланг и штуцер (не показаны), закрепляемый в отверстии 2, нагнетают под давлением цементный или цементно-песчаный раствор в полость 8 через отверстия 2 и 11. Давление нагнетания 1-5 МПа устанавливается в зависимости от плотности и влажности грунта на глубине, соответствующей положению оболочки 6 на погруженной свае. По мере заполнения полости 8 раствором, полость 8 расширяется, увеличивая поперечный размер оболочки 6, раздвигая лепестки 9а защитного кожуха 9 и раздвигая и уплотняя грунт.
Опорный пояс 12, образованный затвердевшим раствором 13, существенно увеличивает несущую способность сваи, тем больше, чем больше диаметр и высота опорного пояса 12. Для увеличения силы сдвига опорного пояса относительно ствола и сопротивления изгибу под действием вертикальной нагрузки на сваю увеличивают высоту опорного пояса.
При наличии опорного пояса угол заострения наконечника можно назначать, исходя из заданной силы погружения сваи, а не из условия обеспечения ее несущей способности, что важно для сооружения свайного фундамента на обводненном песчаном грунте.