СТОЛБ ДЛЯ ОПОРЫ МОСТА НА СЛАБОНЕСУЩИХ ГРУНТАХ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к возведению мостов.
Известен столб для опоры моста, выполненный из сборного железобетона, устанавливаемый в заранее пробуренную скважину с заполнением пространства между боковыми поверхностями столба и стенками скважины цементно-песчаным раствором, шламом или другим заполнителем («Руководство по строительству фундаментов малых и средних мостов на БАМе». Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства. М., 1982, п.4.23-4.24).
Недостатком конструкции является трудность обеспечения надежного сцепления столба с грунтом по боковой поверхности.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является свая в виде металлической трубы, которая имеет локальные кольцевые уширения в виде гофр. Гофры
способствуют увеличению несущей способности свай по боковой поверхности (Патент Великобритании №1377838, МПК E02D 5/54, приоритет 27.10.72 г.).
Недостатком конструкции является сложность изготовления гофр, которые формируются после погружения трубы до проектной отметки с помощью гидравлического расширителя, помещенного в трубе.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в том, чтобы упростить устройство локальных уширений, способствующих увеличению несущей способности сваи.
Для достижения указанного технического результата столб для опоры моста, содержащий металлическую трубу, имеющую выступающие в грунт локальные уширения, содержит заполнитель, например, уплотненные бетон или щебень, размещенный во внутреннем пространстве трубы на всем поперечном сечении от зоны локальных уширений и до нижнего торца трубы. Локальные уширения выполнены в виде грушевидных лопастей, состоящих из упорной пластины, шейки и заполнителя, при этом шейка с одной стороны переходит в тело трубы, а с другой - в упорную пластину. Локальное уширение имеет следующие параметры:
где l - длина упорной пластины, см;
в - ширина упорной пластины, см;
a - величина отгиба нижней части упорной пластины в сторону грунта, см;
е - ширина шейки лопасти, см.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез столба для опоры моста на слабонесущих грунтах;
на фиг.2 показан разрез по Б-Б на фиг.1;
на фиг.3 показан вид лопасти;
на фиг.4 дана расчетная схема локального уширения столба.
Столб 1 для слабонесущих грунтов 2 выполнен в виде металлической трубы 3, выступающих в грунт локальных уширений 4 и заполнителя 5 из бетона, щебня или другого материала, расположенного в зоне локальных уширений 4 и ниже их до основания трубы. Локальные уширения 4 выполнены в виде отогнутых в сторону грунта 2 грушевидных лопастей, состоящих из упорной пластины 6, шейки 7 и заполнителя 5. Шейка 7 с одной стороны переходит в тело трубы 3, а с другой - в упорную пластину 6. Количество локальных уширений 4 зависит от характера грунта 2, в который погружен столб 1. В сечении должно быть не менее двух локальных уширений. Общая длина упорных пластин 6 в одном сечении не должна превышать 0,25 периметра трубы 3. Локальные уширения 4 могут быть расположены в несколько рядов по высоте столба 1. Нижняя часть упорной пластины 6 отогнута в сторону грунта 2 на величину «a» (см), которая находится по отношению к длине «l» (см) упорной пластины 6 в соотношении . Граничные параметры приняты на основе опытного применения столбов на слабонесущих грунтах. Так, при соотношении  длина «l» имеет относительно большие размеры, что приводит к снижению количества локальных уширений 4 по высоте столба 1. При соотношении  отгиб упорной пластины 6 уже практически невозможен вследствие высокого пассивного давления со стороны грунта 2. Длина «l» упорной пластины определяется из соотношения l≤2в, где в - ширина упорной пластины, см, определяемая из соотношения в≤(12÷15) е, где е - ширина шейки лопасти, см,
принимаемая не меньше 3 см. Длина шейки 7 в 2-3 раза превышает ширину шейки е.
Столб для опоры моста на слабонесущих грунтах изготавливается следующим образом. Перед погружением металлической трубы в ее стенке прорезают грушевидные лопасти. Количество и расположение лопастей на поверхности металлической трубы зависит от характера слабонесущих грунтов, в которые погружают столб. После погружения металлической трубы до проектной отметки одним из известных способов и извлечения из ее полости грунта и шлама часть полости на том участке, где имеются локальные уширения, заполняют бетонной смесью, щебнем или другим заполнителем. Затем заполнитель подвергают ударному воздействию, например, с помощью дизель-молота. В результате ударного воздействия и давления от собственного веса заполнителя на упорные пластины передается внутреннее активное давление, превышающее внешнее пассивное давление от грунта. Под влиянием разницы давлений упорная пластина вдавливается в слабонесущий грунт. Чем меньше несущая способность грунта, тем больше происходит раскрытие упорной пластины. В образовавшийся зазор между вдавленной в грунт упорной пластиной и металлической трубой из полости трубы выдавливается заполнитель. Бетонная смесь после ее твердения или щебень, гравий или другой заполнитель полости образуют при этом локальные уширения столба, которые увеличивают его несущую способность.
Столб для опоры моста на слабонесущих грунтах работает следующим образом. Отогнутые упорные пластины играют роль внешнего армирования для бетона, щебня или иного заполнителя. В том случае, когда величина «a» (см) раскрытия лопасти находится по отношению к длине «l» (см) лопасти в соотношении  вертикальное пассивное давление грунта на подошву локального уширения практически
2
2
2
2
доп
1
1
полностью воспринимается продольным усилием в шейке лопасти. Так, при расчетной ширине шейки 3×0,5=1,5 см, где 0,5 - коэффициент условия работы, и толщине стенки металлической трубы 10 мм площадь сечения шейки S составит S=1,5×1=1,5 см. При допускаемом напряжении для стали σ=1,5×2100 кгс/см наибольшая допустимая нагрузка Р составит Р=1,5×2100=3150 кгс==3,15 тc. Давление грунта на подошву локального уширения определяется с учетом следующих параметров, которые были получены при опытном применении столбов: величина α=6 см раскрытия, ширина в=40 см лопасти, величина «выпора» заполнителя из-под лопасти - около 5 см. При этом площадь S подошвы локального уширения составит S=(40+2·5)·6=300 см. Удельное давление q от грунта на подошву локального уширения для слабонесущих грунтов составляет в среднем около 10 кгс/см. В этом случае суммарное давление от грунта составит
1
1
P=S·q=300·10=3000 кгс=3 тс.
Допускаемое усилие в шейке лопасти и давление по подошве локального уширения практически равны 3,15≈3 тс.
В приведенном примере расчета соотношение между шириной опорной пластины «в» и шириной шейки лопасти «е» составляет . Диапазон изменения этого соотношения составляет от 12 до 15.
В новом техническом решении повышение эффективности достигается за счет увеличения несущей способности столба, погруженного в слабонесущий грунт, что достигается улучшением совместной работы столба с грунтом по боковой поверхности.