ИНЪЕКЦИОННАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, в частности к области возведения свайных оснований и фундаментов и может быть использована в промышленном и гражданском строительстве, как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции.
Известна буроинъекционная свая, выполненная по способу, изложенному в заявке на изобретение RU №2000117934/03, МКИ7 E02D 5/34, 5/44, при котором устройство скважины производят без извлечения грунта. Конструкция такой сваи содержит бетонный ствол с арматурным каркасом, установленным в скважине. Скважина устраивается путем вдавливания с вращением теряемого наконечника. Сначала осуществляют устройство скважины путем вдавливания с вращением наконечника, жестко установленного на штанге бурового станка и имеющего диаметр, равный диаметру скважины, при этом на штанге бурового станка установлен пневмоударник, к которому прикреплен наконечник. Затем в скважину устанавливают арматуру и производят инъецирование твердеющего материала.
Недостатком таких буроинъекционных свай, является то, что для их осуществления требуется предварительное устройство скважины. Технологический процесс выполняется, как правило, в три стадии: образование скважины, установка арматуры и устройства для нагнетания и инъектирования. Это приводит к увеличению срока возведения буроинъекционной сваи и, как следствие, к увеличению ее стоимости. Кроме того, уплотнение грунта вокруг устроенной таким образом сваи недостаточно велико, что отражается на несущей способности сваи - она в свою очередь также невелика.
За прототип принята инъекционная свая, выполненная по способу, защищенному патентом РФ на изобретение №2238366. Инъекционная свая по прототипу содержит бетонный ствол, трубчатый инъектор с перфорацией на большей части длины, конусный наконечник, выполненный в виде диска, выступающего за контур инъектора, который приварен к нижнему концу инъекторной трубы, и пластин острия. Инъекторная труба в зависимости от длины сваи может состоять из нескольких секций, наращиваемых в процессе погружения и свариваемых между собой с помощью патрубка меньшего диаметра, чем диаметр инъекторной трубы. В верхней части инъектор имеет уширительное кольцо, выше которого перфорация отсутствует. Эта часть инъектора используется для устройства тампонажа. Инъектор после возведения играет роль ее арматуры.
Преимущество такой сваи в том, что вдавливание наконечника, нарезание продольных пазов и погружение инъекторной трубы производят одновременно с образованием зазора между стенкой скважины и инъекторной трубой. Однако, этот способ и вид инъектора приводят к большому расходу металла на сваю. Это связано с тем, что диаметр инъекторной трубы принимается из условия возможности пропуска твердеющей смеси. Ввиду небольшого диаметра отверстий в стенках инъектора для инъецирования твердеющего раствора возникает необходимость использовать специальные подвижные мелкозернистые растворы и бетоны. Применение полужестких и жестких крупнозернистых и тяжелых бетонов невозможно. Кроме того, для изготовления инъектора требуется наличие производственных мастерских, что приводит к увеличению сроков и стоимости изготовления инъектора.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение технологичности, экономичности, снижение трудоемкости изготовления сваи и сроков ее устройства. Технический результат, обеспечивающий решение задачи, заключается в сокращении технологических операций для изготовления инъектора, снижение расхода металла за счет более полного использования прочностных характеристик материала, повышение прочности сваи по материалу в связи с возможностью использования тяжелых, крупнозернистых и более жестких бетонных смесей.
Как и в прототипе, инъекционная свая содержит бетонный ствол, устроенный путем инъектирования, инъектор, выполняющий роль арматурного каркаса сваи и состоящий из одной или нескольких жестко соединенных между собой секций, конусный наконечник, закрепленный на нижнем конце инъектора и выполненный в виде диска, выступающего за контур инъектора и режущих пластин, приваренных к диску снизу. В верхней части инъектор имеет уширительное кольцо и трубу для нагнетания раствора (или бетона). Эта часть инъектора используется для устройства тампонажа. В отличие от прототипа каждая секция выполнена из четырех профильных уголков, соединенных между собой с помощью поперечных планок или арматурных стержней. Возможны три частных варианта стыка отдельных секций инъектора между собой:
Вариант 1. Секции инъектора установлены торцами друг на друга и жестко соединены между собой с помощью сварки. Данный вариант используется когда усилие вдавливание инъектора невелико.
Вариант 2. Профильные уголки секций состыкованы внахлест друг с другом на сварке. Данный вариант используется, когда усилие вдавливание инъектора невелико, однако при погружении инъектора возникают значительные горизонтальные и моментные нагрузки.
Вариант 3. Секции инъектора установлены торцами друг на друга. При этом соединительные планки профильных уголков устроены в месте стыка. В этом случае, планки имеют большие размеры относительно вариантов 1 и 2, однако, их количество сокращается и достигается наибольшая прочность и надежность стыка отдельных секций.
Расстояние между профильными уголками секций инъектора назначается в зависимости от требуемого сечения сваи, жесткости бетонной смеси, расчетной нагрузки и усилия вдавливания. Устройство инъектора из профильных уголков позволяет увеличить размер отверстий для инъектирования материала, что позволяет использовать более крупнозернистые и жесткие бетонные смеси, что, в свою очередь, приводит к снижению расхода цемента и повышению прочности сваи по материалу. Изменение диаметра инъектора, а, в конечном счете, диаметра самой сваи происходит не за счет увеличения расхода материала инъектора, а за счет увеличения размера отверстий. Это позволяет подобрать сечения инъектора непосредственно по его расчету на прочность и устойчивость при вдавливании, независимо от крупности бетонной смеси. Существенным отличием заявляемой модели является то, что конструкция инъектора не требует специального изготовления отверстий в материале инъектора. Кроме того, все элементы конструкции инъектора возможно изготавливать непосредственно на строительной площадке, что существенно влияет на стоимость и производительность устройства инъекционных свай.
Заявителю не известны инъекционные сваи предложенной конструкции. Это подтверждает новизну полезной модели.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведен общий вид инъекционной сваи. На фиг.2 приведен инъектор, выполненный из профильных уголков заводского изготовления, соединенных между собой в месте стыка с помощью планок. На фиг.3 - стык отдельных секций инъектора между собой. На фиг.4 приведено поперечное сечение инъектора. На фиг.5 приведен стык нижней секции инъектора с конусным наконечником.
Инъекционная свая содержит бетонный ствол 1 (фиг.1), инъектор, который в зависимости от длины сваи может состоять из одной или нескольких секций. Каждая секция выполнена из профильных уголков 2, жестко соединенных между собой с помощью поперечных планок 3 (фиг.2) или арматурных стержней (на чертеже не показаны). Планки 3 или арматурные стержни могут быть размещены по краям секции, по высоте. Планки 3 могут быть установлены в местах стыка секций, как показано на фиг.2, 3. Целесообразно расположение соединительных планок 3 и профильных уголков 2 нижней секции в месте стыка ее с конусным наконечником 4 (фиг.5) К нижнему концу инъектора приварен конусный наконечник 4, а к верхнему - уширительное кольцо 5 (фиг.1), с которым соединена труба 6 для нагнетания бетонной смеси.
Осуществление полезной модели. Устройство инъекционной сваи осуществляется в следующей последовательности. На строительную площадку завозится материал для устройства инъектора (уголки заводского изготовления, листовая сталь). В зависимости от требуемых размеров нарезают уголки 2 нужной длины и соединяют их между собой при помощи планок 3 или арматурных стержней на сварке. Устраивают первую секцию инъектора с наконечником 4 из стальных пластин. Производят вдавливание отдельных секций инъектора. Секции соединяют между собой монтажной сваркой.
Погружение инъектора осуществляется следующим образом. На поверхность грунта устанавливают вертикально нижнюю секцию наконечником 4 вниз. Вдавливание выполняют с помощью специального вдавливающего оборудования (домкрат, гидроцилиндр и др.). По мере погружения секции инъектора вокруг него образуется скважина диаметром, равным диаметру диска наконечника 4. Как только нижняя секция будет полностью задавлена, если ее длины будет недостаточно, то на нее устанавливают, а затем вдавливают рядовую секцию. Последующие рядовые и верхняя секция устраивают аналогично.
После погружения инъектора до проектной отметки в устье скважины устраивают тампонаж одним из известных способов. Затем через инъектор осуществляют нагнетание под давлением (инъекцию) подвижной бетонной смеси, которое приводит к формированию бетонного ствола 1 инъекционной сваи. При этом инъектор играет роль арматуры сваи.