Способ возведения буронабивной сваи повышенной несущей способности для строительства в сейсмических районах
METHOD FOR ERECTING A BORED PILE OF INCREASED LOAD-BEARING CAPACITY FOR CONSTRUCTION IN SEISMIC AREAS

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при выполнении фундаментов, воспринимающих значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки (например, для фундаментов высотных зданий в сейсмических районах).
Известна свая, включающая армированные арматурными каркасами вертикальный ствол буронабивной сваи и два наклонных ствола буроинъекционных свай, расположенные с противоположных сторон от вертикального ствола (патент на изобретение №2303103, 2005).
Недостатком таких свай является невысокая несущая способность на горизонтальную нагрузку, действующую перпендикулярно плоскости расположения наклонных стволов.
Известна свая (патент №2462557, 2012), включающая объединенные вертикальный ствол буронабивной сваи и наклонные стволы буроинъекционных свай, имеющих арматурные каркасы, при этом наклонные стволы в количестве не менее четырех жестко соединены своими верхними концами с нижним торцом вертикального ствола и направлены по диагоналям прямоугольного продольного сечения вертикального ствола.
Недостатком указанного изобретения является сложность выполнения конструкции, поскольку изготовление буроинъекционных свай под углом связано с трудностями в обеспечении защитных слоев бетона, либо углы бурения должны быть незначительными, что может привести к неэффективной работе наклонных буроинъекционных свай; также наличием горизонтального технологического шва в уровне низа буронабивного ствола и сложности в формировании равнопрочного соединения между собой верхней и нижней части конструкции.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ усиления буронабивной сваи (патент №2737303, 2020), включающий буронабивной ствол, заполненный бетоном и объединенный с фундаментной плитой. При выявлении дефектов сплошности тела сваи или недостаточной несущей способности по грунту в теле буронабивной сваи специальным оборудованием на всю глубину выбуривают сквозные отверстия малого диаметра и вводят вертикальные полые металлические стержни с перфорированными наконечниками с длиной больше длины буронабивной сваи с одновременной подачей цементного раствора под высоким давлением, который заполняет имеющиеся внутренние дефекты бетонного тела, затем при погружении перфорированного наконечника ниже острия буронабивной сваи производят высоконапорную цементацию ее основания.
Недостатком указанного способа является возможность выполнения только вертикально ориентированных элементов усиления для свай с выявленными дефектами или недостаточной несущей способностью и в основном имеющих большую длину для применения в несейсмических районах. В ином случае применение вышеуказанных мероприятий нецелесообразно.
Техническим результатом является повышение несущей способности по материалу и грунту буронабивных свай на горизонтальные и вертикальные нагрузки в сейсмических районах, эффективное использование материала для возведения за счет объединения короткой сваи большого диаметра с длинными наклонными буроинъекционными сваями малого диаметра, при этом предлагаемая конструкция не ограничивается по длине при соблюдении соотношения длин верхней и нижней частей буронабивной сваи, а суммарная несущая способность по боковой поверхности и по острию, формируемая за счет объединения вертикального и наклонных элементов, позволяет применять разработанное комбинированное решение для тежелонагруженных сооружений и высотных зданий в сейсмических районах.
Технический результат достигается за счет того, что в способе возведения буронабивной сваи повышенной несущей способности для строительства в сейсмических районах, включающем бурение скважины для буронабивного ствола, заполнение его бетоном, установку арматурного каркаса, объединение буронабивной сваи с фундаментной плитой, введение полых металлических стержней, снабженных перфорированными наконечниками, с длиной больше длины буронабивной сваи с одновременной подачей мелкозернистого бетона под высоким давлением, установку на верхние части полых металлических стержней анкерующих пластин и их заделку в тело фундаментной плиты, образующих дополнительный пространственный каркас из полых металлических стержней, взаимодействующих со стволом буронабивной сваи, согласно изобретению, верхнюю часть буронабивной сваи выполняют длиной 4-6 метров и диаметром более 1,0 метра, внутри арматурного каркаса устанавливают наклонные полые металлические трубки, не менее 3 шт. для диаметра менее 1,5 м и 6 шт. - для диаметра менее 2,0 метров, под углом 2-4° в зависимости от длины и диаметра верхней части буронабивной сваи, в которые после набора прочности бетона буронабивного ствола вводят полые металлические стержни длиной больше длины верхней части буронабивного ствола в 3-5 раз.
Научная новизна изобретения заключается в том, что благодаря сочетанию различных технологий изготовления свай удается формировать в грунте комбинированную пространственную конструкцию для тежелонагруженных сооружений и высотных зданий в сейсмических районах, которая обладает высокой несущей способностью на вертикальные и горизонтальные воздействия, хорошо контролируема при изготовлении, не ограничивается по длине при соблюдении соотношения длин верхней и нижней частей буронабивной сваи, имеет равнопрочные стыки между элементами верхней и нижней части и позволяет обеспечить надежную анкеровку головы сваи в тело фундаментной плиты.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 показан общий вид буронабивной сваи. На Фиг. 2 - сечение А-А буронабивной сваи.
Предлагаемый способ возведения комбинированной сваи выполняют следующим образом: производят бурение скважины для ствола буронабивной сваи 1 (возможно применение обсадной трубы) глубиной 4-6 метров, затем внутрь скважины устанавливают заранее изготовленный арматурный каркас с выпусками в тело фундаментной плиты 2, в котором предусматривают расположенные под заданными углами полые металлические трубки 3, не менее 3 шт. для диаметра менее 1,5 м и 6 шт. - для диаметра менее 2,0 м, с временным заполнением нижнего торца герметичным материалом (например, пенополистиролом) для исключения попадания бетонной смеси внутрь трубок 3 при бетонировании, после чего выполняется бетонирование ствола буронабивной сваи 1. После набора прочности бетоном сваи 1 большого диаметра из трубок 3 извлекают временный герметичный материал и переходят к бурению на проектную глубину стволов наклонных буроинъекционных свай малого диаметра 4, состоящих из полых металлических стержней 5 длиной больше длины буронабивной сваи 1 с перфорированными наконечниками 6 и одновременной подачей мелкозернистого бетона под высоким давлением. После окончания буровых работ наклонных буроинъекционных свай 4 на верхний торец полых металлических стержней 5 устанавливают пластины 7, фиксируемые двумя сферическими гайками каждая, затем переходят к армированию и бетонированию фундаментной плиты 2 и вышележащих строительных конструкций здания. Данная буронабивная свая обладает повышенной несущей способностью ствола 1 большого диаметра и способна воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Решение проблемы снижения материальных и трудовых затрат на этапе строительства высотных зданий и сооружений возможно, в том числе, и благодаря внедрению прогрессивных способов возведения свайных фундаментов. Предлагаемый способ возведения буронабивной сваи позволяет рационально использовать строительные материалы, обеспечивая требуемые эксплуатационные свойства фундаментов. Кроме того, простота способа позволит уменьшить сроки выполнения фундаментов высотных зданий и сооружений в сейсмических районах.