ЗАБИВНАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к забивным сваям.
Известны забивные железобетонные сваи с уширенной пятой, выполненной за одно целое с основным телом сваи (см., например, «Свайные работы. Справочник строителя» под редакцией д-ра техн. наук, проф. М.И.Смородинова, М.,Стройиздат, 1988 г., с.34-36, рис.11.14).
Сваи с уширенной пятой имеют повышенную несущую способность. Например, железобетонная свая с поперечным сечением 30×30 см, снабженная уширенной пятой сечением 35×35 см, имеет такую же несущую способность, что и свая с поперечным сечением 35×35 см, но без уширенной пяты. Таким образом, производство свай с уширенной пятой позволяет экономить бетон и арматуру.
Тем не менее, сваи с уширенной пятой, выполненной за одно целое с основным телом сваи, не нашли широкого применения вследствие усложнения конструкции опалубки для их изготовления, а также вследствие снижения загрузки пропарочных камер (см. Б.И.Далматов, Ф.К.Лапшин, Ю.В.Россихин «Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов» Л., Стройиздат, 1975 г., с.15).
Известны забивные железобетонные сваи, в которых уширенная пята крепится к основному телу сваи механическими способами: посредством приварки к закладным деталям, посредством болтовых соединений и т.д. (см., например, Б.И.Далматов, Ф.К.Лапшин, Ю.В.Россихин «Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов» Л., Стройиздат, 1975 г., с.14-15, рис.1.4; авт. свид. СССР №585253 МПК Е02Д 5/44 и др.).
Основным недостатком указанных свай является повышенная трудоемкость их изготовления, вследствие чего они, как и описанные выше, не нашли широкого применения.
За прототип выбрана забивная железобетонная свая, снабженная железобетонной шайбой, имеющей центральное сквозное отверстие для надевания сверху на тело (оголовок) заранее забитой сваи. Шайбу погружают в грунт вдавливанием, забивкой или с помощью вибропогружателя на глубину, несколько превышающую ее высоту, а затем соединяют со сваей тем или иным способом (см. М.С.Грутман «Свайные фундаменты», Киев, «Будiвельник», 1969 г., с.48-50, рис.24, 25).
Несмотря на то, что такая конструкция теоретически значительно повышает несущую способность сваи, практического использования она не получила.
Во-первых, для того чтобы забить или вдавить шайбу в грунт необходимо дополнительное приспособление, выполненное, например, в виде трубы или стакана, надетое сверху на оголовок сваи и опирающееся на шайбу. При этом высота этого приспособления должна превышать глубину погружения в грунт шайбы плюс высоту оголовка сваи, оставшегося над поверхностью грунта после ее забивки.
Во-вторых, серьезной технологической проблемой является соединение погруженной в грунт шайбы с телом сваи. Приемлемого по производительности, трудоемкости и технологичности способа соединения погруженной в грунт шайбы с телом сваи не существует. Очевидно именно поэтому М.С.Грутман в указанной выше книге пишет, что шайбу «соединяют со сваей тем или иным способом», не раскрывая сущность ни одного из этих способов.
Безусловно, при проведении единичных испытаний такое соединение выполнить можно, затратив на это значительное количество времени и средств. Однако закладка реального свайного фундамента с использованием выбранной за прототип сваи повлечет за собой значительное увеличение трудоемкости и, как следствие, общей стоимости строительства нулевого цикла.
Техническая задача полезной модели состояла в разработке простой в изготовлении и погружении в грунт сваи, обеспечивающей повышенную несущую способность.
Сущность полезной модели заключается в том, что в забивной свае, включающей тело с коническим наконечником и шайбу с центральным сквозным отверстием, имеющую размер поперечного сечения превышающий размер поперечного сечения тела сваи, шайба размещена на коническом наконечнике, а ее центральное сквозное отверстие выполнено меньшим, чем поперечное сечение тела сваи. Кроме того, предлагаемая забивная свая снабжена дополнительной шайбой, которая размещена на коническом наконечнике сваи под основной шайбой, при этом поперечное сечение дополнительной шайбы и ее центральное сквозное отверстие выполнены меньших размеров, чем соответственно поперечное сечение и центральное сквозное отверстие основной шайбы.
Поверхности стенок центральных сквозных отверстий шайб выполнены конгруэнтными поверхности конического наконечника сваи.
Предлагаемая свая проста в изготовлении и при этом обладает повышенной несущей способностью. Трудоемкость ее погружения в грунт аналогична трудоемкости погружения обычной сваи без уширенной пяты или сваи с уширенной пятой, выполненной за одно целое с основным телом сваи. Специального механического крепления шайб, выполняющих роль уширенной пяты, не требуется. Шайбы просто одеваются на конический наконечник сваи и погружаются в грунт одновременно со сваей.
Кроме того, значительным преимуществом предлагаемой сваи является то, что шайбы можно изготавливать как в промышленных условиях (на заводах, производящих сваи), так и непосредственно на стройплощадке.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид предлагаемой сваи, на фиг.2 - вид сверху круглой шайбы, на фиг.3 - вид сверху квадратной шайбы.
Забивная свая содержит тело 1, конический наконечник 2 и размещенную на наконечнике 2 шайбу 3 с центральным сквозным отверстием 4. Шайба 3 имеет размер поперечного сечения превышающий размер поперечного сечения тела 1 сваи, а центральное сквозное отверстие 4 шайбы 3 выполнено меньшим, чем поперечное сечение тела 1. При погружении конца сваи в плотные грунты, имеющие пористость менее 38% (песчаные, глинистые), целесообразно снабдить сваю дополнительной шайбой 5, которая должна быть размещена на коническом наконечнике 2 под основной шайбой 3. Поперечное сечение дополнительной шайбы 5 и ее центральное сквозное отверстие выполнены меньших размеров, чем соответственно поперечное сечение и центральное сквозное отверстие 4 основной шайбы 3. Снабжение сваи дополнительной шайбой 5 уменьшит лобовое сопротивление грунта погружению основной шайбы 3, а следовательно, облегчит условия погружения сваи.
Поверхности стенок центральных сквозных отверстий шайб 3 и 5 выполнены конгруэнтными поверхности конического наконечника 2 сваи.
Тело 1 сваи и шайбы 3 и 5 могут быть изготовлены как из железобетона, так и из стали. Оптимальная толщина шайб 3 и 5 определяется расчетом в зависимости от прочностных характеристик материала, из которого они изготовлены, и физико-механических свойств грунта. Шайбы 3 и 5 могут быть выполнены круглой, квадратной или прямоугольной формы. Форма выполнения шайб определяется расчетной схемой работы сваи (в т.ч. горизонтальными, вертикальными и выдергивающими нагрузками).
Погружение предлагаемой забивной сваи в грунт осуществляют следующим образом:
На точку забивки сваи укладывается шайба 3 или (в случае погружения конца сваи в плотные грунты) шайбы 5 и 3. На эту же точку устанавливается забивная свая. После одного-двух ударов шайбы 5 и 3 устанавливаются в проектное положение на коническом наконечнике 2 сваи. Аналогичный процесс происходит и при задавливании сваи. После этого осуществляют погружение предлагаемой сваи в фунт в собранном состоянии, т.е. с установленными на коническом наконечнике 2 шайбами 5 и 3.
Вследствие того, что размер поперечного сечения шайбы 3 превышает размер поперечного сечения тела 1 сваи, между телом 1 и грунтом образуется зазор. Для того, чтобы исключить отклонение сваи от вертикали за счет упомянутого зазора на шайбу 3 устанавливают кондуктор (на чертеже не показан). Как только свая погрузится в грунт примерно на 1 м, кондуктор опустится в образовавшуюся скважину и при дальнейшем погружении сваи обеспечит ей вертикальное положение.
После того, как предлагаемую сваю погрузят на проектную глубину, образовавшийся между телом 1 сваи и грунтом зазор заполняют сухим песком, цементно-песчаным раствором, раствором бентонитовых глин или разжиженного суглинка. Выбор материала для заполнения зазора зависит от физико-механических свойств грунта, в который погружена свая и расчетной схемы ее работы. Например, при погружении сваи в просадочные грунты, имеющую толщину десять и более метров (как правило, II тип грунтовых условий по просадочности) зазор целесообразно заполнять раствором бентонитовых глин или разжиженным суглинком. Заполнение зазора каким-либо из вышеперечисленных материалов дополнительно повышает несущую способность сваи.