СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СВАИ ВДАВЛИВАНИЕМ
METHOD OF PILE PRODUCTION BY IMPRESSION

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения свайных оснований и фундаментов преимущественно в слабых грунтах, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции. Способ изготовления инъекционной сваи включает предварительное продавливание скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и инъектирование твердеющего закрепляющего раствора через инъекторную трубу.
В настоящее время известно несколько способов доставки твердеющего закрепляющего раствора в продавленную скважину.
«Способ изготовления сваи в предварительно продавленной скважине» по патенту РФ на изобретение №2231596, публ. 27.06.2004 г., включает образование скважины продавливанием обсадной трубы с теряемым башмаком, заполнение ее на всю высоту бетоном, извлечение обсадной трубы и установку арматурного каркаса. При этом в грунт продавливают обсадную трубу с герметичным оголовком и клапаном в верхней части, через который заполняют обсадную трубу бетоном, для чего поднимают обсадную трубу на высоту 1,5-2,0 диаметра трубы с одновременной подачей бетона до полного ее заполнения. Путем вдавливания обсадной трубой бетона в грунт устраивают уширение. В результате получают набивную сваю с уширенной пятой в слабых глинистых грунтах вблизи существующих зданий, обладающей высокой несущей способностью и более экономичной по расходу цемента и металла по сравнению со сваей заводского изготовления.
Недостатком способа является сложность технологического процесса.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу можно считать способ устройства инъекционной сваи по патенту РФ на изобретение №2238366, публ. 20.10.2004 г. Способ включает образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и заполнение скважины закрепляющим раствором через инъекторную трубу. Для этого используют перфорированную по всей длине инъекторную трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска, диаметр которого больше диаметра инъекторной трубы, и режущих пластин, края которых выступают за основание диска. В грунт вдавливают инъекторную трубу с наконечником с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекторной трубой. Зазор заполняют закрепляющим раствором через перфорационные отверстия в трубе. По окончании процесса инъектирования трубу с наконечником оставляют в скважине.
Изобретение позволяет снизить сроки возведения сваи, но выполнение трубы с перфорацией ведет к удорожанию, снижает ее надежность и уменьшает ее несущую способность, кроме этого, плоский наконечник не обеспечивает калибровку ствола скважины, а подача раствора сверху не гарантирует образования пробок и перетяжек скважины по высоте.
Задачей предлагаемого способа является упрощение технологии изготовления, повышение надежности сваи и ускорение сроков ее возведения.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе производства сваи вдавливанием, включающем образование скважины без извлечения грунта путем вдавливания трубы с наконечником, диаметр которого превышает диаметр ствола трубы, и заполнение трубы закрепляющим раствором, изменен процесс заполнения скважины закрепляющим раствором, а также изменена форма наконечника. Наконечник имеет заостренную форму и снабжен калибровщиком с диаметром, превышающим диаметр ствола трубы. Калибровщик формирует зазор между стенкой скважины и стволом трубы. Образовавшийся зазор заполняют раствором с замедленным твердением через шланг, который соединен со штуцером, закрепленным внутри калибровщика. После окончания процесса заполнения зазора раствором шланг извлекают.
Время до начала твердения раствора в зазоре рассчитывают большим или равным времени вдавливания сваи на расчетную глубину.
Заостренный наконечник выполнен в форме правильной пирамиды с углом при вершине от 30° до 90°.
Калибровщик смонтирован соосно трубе и выполнен из трубы длиной не менее длины наконечника и с диаметром, равным диаметру наконечника.
Подача раствора в зазор между стенкой скважины и стволом трубы через шланг от забоя снизу вверх позволяет удерживать ствол скважины от обрушения и повышает несущую способность сваи.
Предлагаемый способ поясняется фиг.1, где показан продольный разрез скважины и оборудование для изготовления инъекционной сваи.
Для изготовления сваи используется вдавливающая установка, которую монтируют на поверхности ростверка 1. Установка содержит тяги 2, скрепленные траверсой 3, и смонтированный на траверсе гидроцилиндр 4. Тяги жестко крепят на поверхности ростверка 1 (например, бетонной плите с отверстием для вдавливаемой трубы 5) при помощи втулок 6 и обеспечивают строго горизонтальное положение траверсы и строго вертикальное движение гидроцилиндра 4, воздействующего на вдавливаемую трубу 5. Перед началом вдавливания для того, чтобы задать направление вдавливания и исключить искривления сваи, бурят лидерную скважину. Далее начинают вдавливание сваи.
Для этого на поверхности грунта устанавливают трубу 5, на конце которой закреплен калибровщик 7 и заостренный наконечник 8. Калибровщик 7 смонтирован соосно трубе 5 и выполнен из трубы длиной не менее длины наконечника 8 с диаметром, равным диаметру наконечника, превышающему диаметр трубы 5. Заостренный наконечник 8 может быть выполнен в форме пирамиды с углом при вершине от 30° до 90°. Труба 5 представляет собой сплошную трубу высокой несущей способности, т.к. через нее передается вдавливающая нагрузка на наконечник при вдавливании в грунт. Диаметр трубы, в частности, может быть 219 мм, диаметр калибровщика 273 мм.
Также на поверхности ростверка установлены бухта с гибким шлангом 9 и растворонасос 10. Гибкий шланг от растворонасоса соединен со штуцером 11, который находится внутри калибровщика 7.
Погружение трубы 5 с наконечником 8 и калибровщиком 7 в грунт производят с помощью гидроцилиндра 4 вдавливающей установки. Так как диаметр трубы 5 меньше диаметра калибровщика и наконечника, в процессе погружения трубы образуется зазор между трубой 5 и стенкой 12 скважины 13. Калибровщик с наконечником при вдавливании в грунт обеспечивают формирование стенок скважины (калибровку). Через гибкий шланг 9 в процессе вдавливания трубы 5 в зазор скважины 13 растворонасосом 10 подают раствор с замедлителем твердения. Время начала твердения раствора (схватывание) рассчитано так, что оно должно быть не менее времени погружения трубы 5 на расчетную глубину. Заполнение зазора цементным раствором предохраняет стенки формирующейся скважины от обрушения за счет гидростатического давления раствора на грунт, а раствор снимает силы трения трубы по грунту при вдавливании. Для достижения проектной отметки литерную трубу 5 наращивают, приваривая к ее верхнему торцу следующие элементы трубы.
После достижения трубой 5 проектной отметки шланг 9 подачи твердеющего раствора выдергивается, скручивается и промывается. Ствол сваи заполняют бетонной смесью.
По окончании вдавливания трубу 5 с наконечником и калибровщиком оставляют в скважине - они выполняют функцию арматурного каркаса в созданной предлагаемым способом свае, а это, в свою очередь, увеличивает ее несущую способность. В результате свая получается диаметром, равным диаметру калибровщика, а поданный по шлангу в сформированный калибровщиком зазор раствор после твердения повышает несущую способность сваи и гарантирует надежную защиту трубы от коррозии.
Таким образом, предлагаемый способ проще известного и обеспечивает более высокую эксплуатационную надежность вдавливаемой сваи.