СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ НАБИВНОЙ СВАИ
METHOD FOR MAKING A COMBINED BUILT-IN-PLACE PILE

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения комбинированных по материалу свай, имеющих жесткую заделку оголовка в фундамент и повышающих несущую способность слабых грунтов.
Известен способ изготовления буроинъекционной сваи в сезоннопромерзающем грунте (Патент на изобретение РФ №2150550), включающий образование скважины, заполнение скважины цементно-песчаным раствором до уровня промерзания грунта.
Недостатком способа является существенно меньшая несущая способность буровых свай по сравнению с буронабивными.
Известен способ изготовления несущей комбинированной по материалу набивной сваи, выбранный в качестве прототипа (Патент на изобретение РФ №2334048). Способ состоит в образовании скважины без выемки грунта, послойном заполнении скважины щебнем с последующим уплотнением каждого слоя. Уплотнение производится при полном продольном усилии на раскатчике скважины. Насыщение щебнем производят до наступления равновесия, возникающего между осевым усилием на раскатчике и отпором насыщенного щебнем грунта.
Недостатком способа является неопределенность связи между диаметром раскатчика и продольным усилием на нем. При малом продольном усилии уплотнение щебня может оказаться недостаточным для передачи осевых нагрузок от здания на грунт, что приведет к чрезмерным просадкам фундамента. При завышенном продольном усилии в окружающем грунте могут возникнуть зоны разуплотнения (трещины), что так же может привести к снижению несущей способности основания здания.
Задачей изобретения является стабилизация свойств усиленных грунтовых оснований, обладающих просадочными, набухающими, плывунными и другими свойствами, при изменении диаметра раскатчика или осевой нагрузки на нем.
Задача решается путем образования скважины, насыщения скважины щебнем с его послойным уплотнением. Скважина может быть получена методами выемки грунта, например шнековым методом, или без извлечения грунта, например методом раскатки. Затем забой и нижний участок скважины порционно насыщают щебнем. Объем каждой порции смеси определяют из соотношения:
щебня
штампа
V=(от 0,5 до 1,5)·V·k,
щебня
где V - объем порции щебня;
штампа
V - объем цилиндрическо-конического штампа;
k - коэффициент уплотнения щебня.
Щебень уплотняют погружением вращающегося конического штампа с осевым усилием, при котором удельное сопротивление погружению конуса будет в пределах от 1 до 4 МПа. Осевое усилие рассчитывают по формуле:
осевое
где F - осевое усилие, Н;
уд
R - удельное сопротивление погружению конуса в пределах от 1 до 4 МПа;
штампа
d - диаметр цилиндрической части штампа, м.
Насыщение щебнем производят до проектной отметки, затем армируют и бетонируют верхний участок скважины с формированием оголовка сваи. Изготовленные предложенным способом сваи обеспечивают стабильное увеличение несущей способности грунтов за счет соответствия диаметров штампов осевым нагрузкам, передаваемым на них.
Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана конструктивная схема комбинированной набивной сваи.
Способ изготовления несущей комбинированной набивной сваи показан на примере буровых машин на базе экскаваторов массой 18 и 36 т при усилении просадочного грунта в интервале глубин от 3 до 5 м. Вначале буровой машиной на базе экскаватора 18 т проходят скважину диаметром 200 мм шнековым методом на глубину 6 м. Затем меняют шнек на цилиндрическо-конический штамп (раскатчик) диаметром 200 мм. После этого порционно (от 30 до 40 л) насыщают шлаковым щебнем фракции 20-40 мм забой и нижний участок скважины. При этом каждую порцию щебня уплотняют погружением вращающегося штампа (раскатчика) с осевой нагрузкой от 60 до 65 кН. Насыщение щебнем производят до глубины 2 м от дневной поверхности, на что требуется от 8 до 12 циклов уплотнения. После этого верхний участок скважины бетонируют. При использовании экскаватора массой 36 т и штампа диаметром 300 мм осевую нагрузку повышают до 120 кН и насыщение щебнем производят за период от 5 до 7 циклов уплотнения при объеме порции щебня от 100 до 130 л.
За счет большего диаметра несущая способность сваи возрастает от 2 до 2,5 раз. Приведенные примеры показывают, что повышение массы буровой машины в 2 раза уменьшает необходимое количество свай от 2 до 2,5 раз и общую трудоемкость от 3,5 до 4 раз.