СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно к устройству свайных фундаментов.
Сваи различаются по режиму их работы на висячие, удерживающая способность которых достигается силами трения на контакте подземной части тела сваи и окружающей грунтовой среды, и сваи-стойки, погружаемые до упора в скальный грунт.
В своем большинстве на практике работают висячие железобетонные сваи, передающие нагрузку от сооружения на основание через поверхность подземной части сваи в результате проявления сил трения на контакте этой поверхности и грунтовой окружающей среды.
Главным показателем, оценивающим несущую способность сваи, является ее сопротивление погружению, которое должно быть не менее расчетного и которое в свою очередь зависит от значений таких параметров сваи как размеры ее поперечного сечения, шага в ряду длины сваи, а также грунтовых условий. Следовательно, чтобы увеличить несущую способность сваи необходимо увеличить либо сечение сваи, либо ее длину. Это приводит к существенным затратам на перенастройку технологии изготовления свай.
Проблема состоит в том, чтобы увеличить несущую способность сваи, не изменяя ее размеров.
Известна свая Кваша [1].
Свая представляет собой полый железобетонный столб, в нижней части которого расположены раскрывающиеся элементы, выполненные с переменным сечением и объединенные между собой переменными по толщине и разрушаемыми бетонными перемычками. Сечение элементов и толщина перемычек к низу конструкции уменьшаются, а диаметр полости между элементами увеличивается, при этом
армирование элементов выполнено из продольной, предварительно напряженной арматуры, установленной в радиальной плоскости симметрии каждого элемента.
Заглубление сваи в грунт осуществляют следующим образом. Сваю погружают в грунт на проектную отметку. Одновременно с погружением полость сваи набивают сыпучим материалом и производят его уплотнение. В результате уплотнения в полости сваи набивного материала разрушаются бетонные перемычки, элементы изгибаются, сжимаются боковые слои грунта и свая раскрывается.
Известная конструкция сваи позволяет повысить несущую способность за счет объемного обжатия набивного материала и сжатия боковых слоев грунта. Это обусловлено тем, что раскрывающиеся элементы существенно ограничивают выпор набиваемого материала и тем самым обеспечивают его объемное обжатие. Кроме того, при раскрытии сваи осуществляется сжатие боковых слоев грунта. Таким образом, раскрытая свая с повышенной плотностью набивки и с уплотненным околосвайным грунтом работает под нагрузкой как единый грунтосвайный массив.
Недостаток известной сваи заключается в том, что ее несущая способность увеличивается за счет изменения конструкции сваи. Следовательно, эта свая не является типовой железобетонной сваей, а требует индивидуального изготовления. Это приводит к существенным затратам на перенастройку технологии изготовления свай.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является забивная свая [2].
Свая предназначена преимущественно для просадочных грунтов второго типа, для набухающих и насыпных грунтов.
Забивная свая включает железобетонный ствол с уширенной нижней частью и защитную оболочку из антифрикционного материала,
например глинистого раствора, расположенную в верхней части ствола.
Изготовление защитной оболочки сваи осуществляется следующим образом.
Перед погружением на верхнюю часть ствола надевают защитный кожух с системой для нагнетания антифрикционного материала.
Сваю погружают через весь слой просадочного грунта, а ее нижний уширенный конец заглубляют в непросадочный грунт.
После этого защитный кожух извлекают. Одновременно с извлечением кожуха с помощью системы нагнетают антифрикционный материал. Вокруг сваи образуется защитная оболочка из антифрикционного материала, например глинистого раствора.
Свая работает следующим образом.
Свая, погруженная в грунт, опирается на уширенную нижнюю часть.
Возникающее при этом в грунтовом массиве внутреннее давление уменьшается, что приводит к прекращению просадки и увеличению несущей способности. В свою очередь защитная оболочка из антифрикционного материала (глинистый раствор), служащая в качестве смазки верхней части ствола сваи, находящейся в просадочном грунте, способствует устранению негативного трения между проседающим самоуплотняющимся просадочным грунтом и сваей. В результате исключается дополнительная нагрузка на сваю со стороны просадочного грунта, что приводит к увеличению ее несущей способности.
Известная забивная свая позволяет повысить несущую способность сваи за счет исключения воздействия сил негативного трения на нее. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации сваи в случае замачивания грунтов глинистый раствор, окружающий сваю, теряет свою прочность, что приводит к снижению негативного трения на сваю и увеличению ее несущей способности.
Недостатком известной забивной сваи является то, что увеличение несущей способности является незначительным.
Это обусловлено тем, что защитная оболочка только исключает дополнительную нагрузку на сваю от просадочного слоя грунта, но не изменяет поперечное сечение сваи в ее подземной части. Кроме того, при использовании сваи в слабых не просадочных грунтах защитная оболочка не способствует увеличению сил трения на контакте тела сваи с грунтом, окружающим сваю, поскольку не происходит дополнительное уплотнение окружающей сваю грунтовой среды. В результате силы сопротивления по боковой поверхности сваи, удерживающие ее от просадок, не изменяются и несущая способность сваи не увеличивается.
Задачей предлагаемой сваи является создание такой конструкции сваи, которая позволяет увеличить ее несущую способность, за счет увеличения поперечного сечения подземной части сваи и сил сопротивления на контакте тела сваи с грунтом, удерживающих сваю от просадок.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известной конструкции сваи, содержащей железобетонный ствол и оболочку, оболочка выполнена путем погружения ствола в заполненную смесью грунта с цементом скважину и расположена по всей высоте подземной части ствола сваи.
Отличительными признаками предлагаемой сваи от известной наиболее близкой к ней являются, выполнение оболочки путем погружения ствола в заполненную смесью грунта с цементом скважину и расположение ее по всей высоте подземной части ствола сваи. Следовательно, предлагаемая свая соответствует критерию охраноспособности «новизна».
Наличие этих отличительных признаков способствует увеличению несущей способности сваи. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации в оболочке из сухой спрессованной смеси грунта с цементом происходит схватывание цемента и тем самым увеличивается поперечное сечение подземной части сваи. Увеличение поперечного сечения подземной части сваи приводит к дополнительному уплотнению окружающей сваю грунтовой среды. Это способствует расширению напряженной зоны в окружающей сваю грунтовой среде и увеличению сил сопротивления на контакте тела сваи с грунтом. Следовательно, большая часть грунтовой среды будет работать на удержание сваи от просадок, что приводит к увеличению несущей способности сваи.
Изготовление забивной сваи осуществляется следующим образом.
В качестве сваи берут типовую железобетонную сваю и погружают в предварительно образованную и заполненную смесью грунта с цементом лидерную скважину.
На фиг.1 показан общий вид забивной сваи, на фиг.2 - процесс изготовления забивной сваи.
Забивная свая содержит железобетонный ствол 1 и оболочку 2 из смеси грунта с цементом.
Процесс изготовления забивной сваи осуществляется следующим образом.
Перед погружением сваи образуется лидерная скважина 3. Полученная лидерная скважина 3 заполняется смесью грунта с цементом 4, после чего, с помощью вибропогружателя 5, железобетонный ствол 1 сваи погружается в заполненную смесью грунта с цементом скважину 3. В результате вокруг ствола 1 сваи образуется оболочка 2.
Свая работает следующим образом.
Образованная вокруг сваи оболочка увеличивает сечения подземной части сваи, приводит к дополнительному уплотнению
грунтовой среды, окружающей сваю, и увеличению сил сопротивления на контакте тела сваи с грунтом, удерживающих сваю от просадки. В результате чего повышается несущую способность сваи.
Таким образом, предлагаемая свая позволяет использовать типовые железобетонные сваи, увеличивая их несущую способность за счет создания вокруг них оболочки, увеличивающей размеры подземной части сваи и способствующей увеличению сил сопротивления на контакте тела сваи с грунтом, удерживающих сваю от просадки. Кроме того, использование типовых железобетонных свай исключает затраты на перенастройку технологии изготовления свай.
Источники информации, принятые во внимание:
6
1. Патент 2047689 РФ, МПК Е02D 5/44, Е02D 5/54, Е02D 7/00. Свая Кваша и способ заглубления ее в грунт / А.Д.Кваша, П.А.Аббасов (РФ). - №5008252/33; Заявлено 13.11.1991.
7
2. Патент 2204652 РФ, МПК Е02D 5/38, Е02D 27/34. Забивная свая и способ ее устройства / А.Н.Драновский, М.А.Прыгунов(РФ); КГАСА (РФ). - №2001127463/03; Заявлено 09.10.2001; Опубл. 20.05.2003, Бюл. №14.