СВАЯ ЗАБИВНАЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ СОСТАВНАЯ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в свайных фундаментах зданий и сооружений.
Известны составные забивные сваи сплошного сечения, состоящие из железобетонных нижней и верхней секций, соединенных по высоте с помощью жесткого сварного или стаканного стыка. Армирование таких секций выполнено в виде сварных каркасов, состоящих из продольных угловых стержней и поперечной спиральной арматуры. Динамическое усиление торцов секций, повышающее их ударостойкость, выполнено путем уменьшения шага спирали или путем установки в торцах дополнительных сварных сеток. Для варианта сварного стыка секций в их стыкуемых торцах установлены сварные закладные изделия, к которым на монтаже по периметру сваи приваривают металлические соединительные накладки (Типовая серия 1.011.1-10 выпуск 8 «Сваи составные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой». Рабочие чертежи)
Данный стык является наиболее металло - и трудоемким. Время на выполнение такого стыка практически одинаково и может даже превышать время, затрачиваемое на погружение свай, что увеличивает сроки выполнения сваебойных работ. Другой важный недостаток стыка заключается в низкой ударостойкости торцевых участков секций. В связи со значительными ударными нагрузками при забивке свай, прорезающих, например, толщу плотных грунтов, данный стык, как и усиление торцов сварными сетками, ненадежны в связи с большой вероятностью хрупкого разрушения дуговой сварки, что приводит к разрушению торцов свай.
Другой вариант также жесткого стыка по данной серии - стык стаканного типа, в котором, соединение секций осуществляется за счет плотной посадки рифленого железобетонного выступа на торце верхней секции в цилиндрическую полость закладного изделия, установленного в торце нижней секции. Ее забивку в этом случае выполняют с использованием специального «подбабка», предохраняющего закладное изделие от разрушения, что ограничивает его применение.
Наиболее близким по технической сущности решением составной сваи является сваи с жестким стыковым соединением секций, включающим, согласно формуле, устройство выступа и выемки на торцах соответственно нижней и верхней секций, при этом торцы секций имеют криволинейные поверхности с радиусом постоянной и равной кривизны и снабжены окаймлениями в виде металлических листов, жестко соединенных между собой с помощью сварки. Стык выполняют с помощью фиксатора (соединительного элемента), размещенного в соосных отверстиях в выступе и выемке на торцах свай. Криволинейная поверхность выступа и окаймляющего его листа в средней части нижнего торца выполнены с плоской поверхностью, при этом линия пересечения плоской и криволинейной поверхностей выступа отстоит от боковых поверхностей нижней секции с квадратным поперечным сечением на расчетном расстоянии согласно приводимой в описании формуле (Патент RU 2323300 «Стыковое соединение секций составной сваи» Кл. E02D 5/52)
Соединение секций в такой свае осуществляют следующим образом. Забивают нижнюю секцию сваи так, чтобы ее верхняя часть была доступна для последующей работы (стыковки). При этом ударная нагрузка воспринимается непосредственно верхней плоской поверхностью и окаймляющим ее металлическим листом. После забивки нижней секции в стакан на ее торце помещают самоотвердевающий материал, например, на основе эпоксидной смолы и выполняют стыковку секций свай. Для этого опускают верхнюю секцию таким образом, чтобы свободный конец фиксатора в торце верхней секции вошел в стакан нижней секции. После стыковки секций металлические криволинейные листы в их торцах по периметру сваривают между собой и осуществляют дальнейшую забивку.
Недостаток данного решения заключается в его использовании только при плюсовой температуре. Наличие в стыке хрупкой при ударных нагрузках дуговой сварки и сварное исполнение в торцах дополнительных сварных сеток, и закладных изделий также определяет его низкую надежность. Решение сваи в целом конструктивно сложно, неэкономично и нетехнологично в исполнении.
Предлагаемые технические решения составной сваи направлены на повышение эффективности варианта использования свайных фундаментов, на упрощение стыков составных свай и сокращение времени их выполнения, на снижение металлоемкости свай и стыков, а также на повышение ударостойкости свай.
Поставленные цели достигаются тем, что в забивной железобетонной составной свае, включающей нижнюю и верхнюю секции и их стык с центрально размещенным в стыкуемых торцах фиксатором, торцы секций выполнены плоскими, фиксатор - в виде полого трубчатого элемента, свободно установленного в формообразующие вкладыши в торцах секций, причем по периметру вкладышей установлены продольные арматурные стержни и поперечные замкнутые хомуты, а в стыке секций размещена демпфирующая прокладка. Кроме того, составная свая по высоте может быть выполнена ступенчатой, с неравными размерами поперечного сечения секций.
В заявляемом решении стыкуемые плоские торцы секций обеспечивают технологичность и простоту и изготовления, и погружения секций составных свай.
Установленный в стыке фиксатор образует шпонку и при забивке свай обеспечивает соосность секций, находящихся в неоднородной упругой грунтовой среде. Выполнение фиксатора в виде полого трубчатого элемента повышает его поперечную и изгибную жесткость. Свободная установка фиксатора в формообразующие вкладыши, выполненные, например, из пеноплэкса в торцах секций, упрощает технологию работ по устройству стыка и сокращает время на его выполнение.
Установка по периметру вкладышей продольных арматурных стержней и поперечных замкнутых хомутов без использования сварных соединений обеспечивает повышение приведенной прочности бетона и ударостойкость стыкуемых торцов.
Установка в зазоре секций демпфирующей прокладки, выполненной, например, из технической резины, снижает жесткость удара при забивке свай, что ограничивает появление сколов бетона на контактных плоскостях секций. При этом, путем изменения толщины или жесткости прокладки при забивке свай, возможно регулирование и снижение динамических воздействий на окружающую застройку.
Выполнение составной сваи ступенчатой по высоте с неравными размерами поперечного сечения секций, позволяет, с учетом конкретных грунтовых условий, осуществить дифференцированный подход к оценке несущей способности свай, и, тем самым, оптимизировать проектные решения свайного поля. Данное решение также позволяет регулировать величину динамических воздействий при забивке свай и минимизировать расстояние до существующих зданий.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
Фиг. 1. Свая забивная железобетонная составная с секциями равного сечения. Общий вид.
Фиг. 2. Вариант ступенчатой составной сваи с секциями неравного поперечного сечения. Общий вид.
Фиг. 3 . Узел 1 на фиг. 1, 2. Узел стыкового соединения секций.
(Армирование в узле условно не показано)
Фиг. 4. Сечение 1-1 на фиг. 3.
Фиг. 5. Сечение 2-2 на фиг. 3.
Свая забивная железобетонная составная включает нижнюю 1 и верхнюю 2 секции, плоские стыкуемые торцы 3 и 4 соответственно в секциях 1 и 2, центрально размещенный в торцах полый трубчатый фиксатор 5, свободно установленный в формообразующие вкладыши 6 в торцах секций, причем по периметру вкладышей установлены продольные арматурные стержни 7 и поперечные замкнутые хомуты 8. В стыке секций размещена демпфирующая прокладка 9, выполненная, например, из технической резины.
По длине свая может быть выполнена ступенчатой, с неравными размерами поперечного сечения секций 1 и 2.
Забивку составных свай с использованием предлагаемых решений выполняют традиционным способом. Секции 1 и 2 выполняют в заводских условиях и поставляют на строительную площадку с полной заводской готовностью. На забитой до удобной для работы высоте нижней секции 1 в формообразующий вкладыш 6, выполненный, например, из пеноплэкса, известным способом устанавливают трубчатый фиксатор 5 и демпфирующую прокладку 9, изготовленную, например, из технической резины. Затем, совмещая геометрические оси, устанавливают верхнюю секцию 2, при этом фиксатор 5 под собственным весом секции 2 входит в формообразующий вкладыш 6 на торце 4. Далее продолжают забивку сваи. До заглубления стыка на 1…1.5 м. ниже поверхности земли забивку целесообразно выполнять в щадящем режиме.
Таким образом, предлагаемые технические решения обеспечивают достижение поставленных целей и, в том числе, повышают конкурентоспособность варианта использования составных свай взамен длинномерных цельных. Данные решения обеспечивают снижение затрат на изготовление и забивку составных свай. Одновременно предлагаемые решения расширяют возможность применения забивных свай в существующей застройке.