УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНОЙ БЕТОННОЙ СВАИ

Полезная модель относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использовано при строительстве на лессовых просадочных связных грунтах.
Известен например, способ погружения винтовой сваи в грунт и винтовая свая, погружаемая данным способом (см. патент №2244065 C1 E02D 5/56, E02D 7/22). Винтовая свая включает цилиндрический трубчатый ствол с направляющим конусом, винтовую лопасть и посадочное место в нижней части ствола под внутренний инвентарный ключ.
Известен способ изготовления щебенистой набивной сваи (см. патент №2338032 E02D 5/34), включающий образование скважины без выемки грунта, заполнение скважины послойно жесткой сыпучей смесью с последующим уплотнением каждого слоя, при этом вначале веретенообразным раскатчиком образуют коническо-цилиндрическую скважину и раскатывают ее путем вытеснения грунта веретенообразным раскатчиком в около-скважинное пространство, формируя при этом уплотненную зону скважины, затем порционно насыщают скважину щебнем с уплотнением каждой порции раскаткой при полном продольном усилии веретенообразного раскатчика, до наступления момента условного равновесия.
Известен способ изготовления комбинированной набивной сваи (см. патент №2334049 C1 E02D 5/34), включающий следующие технологические операции:
1. бурение лидерной скважины буровой коронкой на всю толщину слоя промерзания грунта;
2. замена буровой коронки на веретенообразный раскатчик;
3. раскатывание скважины в незамерзшем слое грунта до проектной глубины путем вытеснения грунта в околоскважинное пространство, создающее этим уплотненную зону в раскатанной скважине,
4. бурение скважины в незамерзшем грунте до проектной глубины и раскатывание ее веретенообразным раскатчиком путем вытеснения грунта в околоскважинное пространство, создающее этим уплотненную зону;
5. порционное насыщение щебнем фракции 20-40 мм из твердых горных пород: сначала забой скважины, а затем и всю раскатанную скважину до уровня промерзания грунта.
Недостатком такого способа является высокая трудоемкость изготовления сваи.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является разрядное устройство для изготовления набивной сваи (см. патент №2318961 С2 E02D 5/34) включающее батарею конденсаторов, подсоединенную к коммутирующему разряднику с внутренним и внешним коаксиальными электродами с изоляцией между ними.
Недостатком такой сваи является невозможность ее применения вблизи существующих зданий.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение несущей способности, безопасности устройства и снижение трудоемкости изготовления сваи.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для изготовления монолитной бетонной сваи, включающее цельную рабочую и хвостовую части, при этом хвостовая часть выполнена многократно используемой инвентарной из высокопрочной стали, рабочая часть представляет собой жало, включающее в себя откидной наконечник и ствол, а так же компрессионный элемент, компрессионный элемент выполненный из тороподобного гидравлического домкрата, облегающего проводящую стойку, устроенную между хвостовой частью и стволом жала
Хвостовая часть или хвостовик используют для задавливания сваи в качестве элемента, передающего продольную нагрузку с привода на рабочую часть.
В процессе монтажа на устройство передают продольную нагрузку.
Величину продольной нагрузки подбирают из условия, чтобы при каждом цикле погружения вертикальное перемещение установки было равно длине компрессионного элемента минус 15-20 сантиметров. Возможно предварительное устройство лидерной скважины.
Технический результат заключается в повышении несущей способности сваи и возможности монтажа сваи в густозастроенных районах.
Сущность полезной модели поясняется чертежами
На фиг.1 изображен продольный разрез устройства, находящегося в стадии задавливания.
На фиг.2 изображен продольный разрез устройства, находящегося в стадии компрессионного обжатия окружающего грунта.
На фиг.3 - изображен продольный разрез схемы крепления откидного стального наконечника к рабочей части устройства.
На фиг.4 изображена последовательность монтажа монолитной бетонной сваи.
На фиг.5 изображен общий вид устройства, находящегося в стадии задавливания.
На фиг.6 изображен общий вид устройства, находящегося в стадии компрессионного обжатия окружающего грунта.
В устройстве для изготовления бетонных свай предусмотрена камера гидравлического домкрата 1, которая обвита резиновыми ребрами 2. Сам гидравлический домкрат 1 насажен на проводящую стойку 3. Верхним концом проводящая стойка 3 крепится к хвостовику 4, а на нижнем торце рабочей части смонтировано жало, состоящее из откидного стального наконечника 5 и ствола жала 6. По всей длине от привода до откидного стального наконечника 5 внутри устройства расположено отверстие для подачи бетонной смеси 7. После того как устройство заглублено до проектной отметки по отверстию для подачи бетонной смеси 7 под избыточным давлением подается бетонная смесь, отчего наконечник 5 остается в грунте, а в образовавшееся от него отверстие подвижная бетонная смесь заполняет полость.
Для изготовления устройства используют стандартные профили по ГОСТ 8732-78.
Монтаж сваи осуществляют последовательно. Устанавливают в вертикальное проектное положение. На хвостовик 4 начинают передавать продольное усилие. Устройство начнет погружаться в грунт. Откидной стальной Наконечник 5 будет прижат к стволу жала 6 и защищать отверстие в стволе устройства от попадания в него грунта.
Отличительная особенность устройства - сопротивление вдавливанию устройства будет оказывать только жало. Таким образом, усилие необходимое для погружения будет мало, что позволит обойтись без громоздкого и тяжелого оборудования. Поперечное сечение проводящей стойки 3 необходимо подбирать из условия прочности и устойчивости. Недопустимо применять слишком гибкий профиль. В то же время необходимо подбирать профиль из условия возможности прохождения по отверстию для подачи бетонной смеси самой бетонной смеси.
Камера гидравлического домкрата 1 может быть выполнена как из листовой стали, так и из прочной армированной с краев резины. Нагнетание масла в гидравлический домкрат 1 осуществляется через шланги высокого давления, установленные в канавках в хвостовике 4 или пропущенные рядом с хвостовиком 4.
Резиновые ребра вокруг домкрата 1 предназначены для создания большего сцепления будущей бетонной сваи с окружающим грунтом. Жесткая резина не будет выполнять роль ребер жесткости, не дающих домкрату возможности деформироваться и, в то же время, они будут оставлять в окружающем грунте борозды, увеличивающие сцепление сваи с грунтом.
После того как верх хвостовика 4 достигнет минимальной отметки, производится наращивание хвостовика 4 инвентарными полыми трубами того же наружного и внутреннего диаметров. Крепление осуществляется посредством замка. Наращивание хвостовика осуществляется до достижения устройством проектной отметки. После того как устройство заглублено до проектной отметки по каналу отверстию для подачи бетонной смеси под избыточным давлением подается бетонная смесь, отчего откидной наконечник 5 остается в грунте, а в образовавшееся от него отверстие подвижная бетонная смесь заполняет полость.
При задавливания устройства происходит смятие грунта в зоне жала и дальнейшее его смятие от компрессионного воздействия. Протекающие локальные пластические деформации позволяют уплотнить грунт в околосвайном пространстве, таким образом, будут частично устранены просадочные свойства лессовых грунтов. Это, в свою очередь, уменьшит отрицательные силы трения по боковой поверхности сваи при замачивании грунта. В то же время, будет получена свая диаметром, намного превышающим диаметр ствола жала. Для облегчения монтажа сваи можно применять водяную или иную смазывающую прослойку. Бетонные смеси для заполнения полости применяются самонивелирующиеся. В случае крайней необходимости для лучшего заполнения пустот допускается прикладывать к устройству вибрационное воздействие частотой 50-60 Гц различной амплитуды. При этом необходимо обоснование, что вибрационное воздействие не будет содействовать разрушению существующих сооружений.