СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА
METHOD FOR CONSTRUCTION OF PILE FOUNDATION

Способ возведения свайного фундамента
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений со свайным ростверком.
Известен способ возведения зданий, включающий устройство свайного фундамента, сооружение несущих железобетонных стен в опалубке, монтаж плит, перегородок и панелей ограждения, санитарно-технических блоков, демонтаж опалубки несущих стен, установку затем плит перекрытий с соединением арматурных выпусков, плиты перекрытия устанавливают на панели ограждения и перегородки с частичным опиранием плит перекрытий на несущие стены до набора бетоном несущих стен нормативной прочности (авторское свидетельство СССР №1684445, дата приоритета 05.08.1986, дата публикации 15.10.1991, автор Н.И. Баборыкин, SU).
Недостатками известного способа являются, во-первых, долгие сроки строительства в связи с необходимостью перед возведением стен выполнения всех работ по устройству свайного фундамента и ростверка; во-вторых, необходимость задействования крупногабаритных машин для забивки свай, бурения скважин, а также потребность в специальных грузах или упорах для домкратов при задавливании свай.
В качестве прототипа принят способ устройства свай, предусматривающий первоочередное устройство ростверков с дальнейшим параллельным возведением несущих конструкций здания и погружением свай, включающий выполнение работ по подготовке основания, выполнение по уплотненному основанию монолитных железобетонных ростверков, в которых предусмотрены анкерные узлы и конические отверстия для прохождения свай, возведение несущих конструкций здания и поэтапное погружение свай по мере возведения несущих конструкций здания, при этом нагрузка от здания на сваю передается по боковому трению бетона оголовка сваи о коническую поверхность ростверка (Эл. ресурс http://reconfiss.com.ua/Obshchestroitelnie-raboti/Ustrojstvo-svajnih-fundamentov-pri-novom-stroitelstve/Ustrojstvo-svaj-s-zhelezobetonnih-rostverkov-parallelno-s-vozvedeniem-nesushchih-konstruktsij-zdaniya./ прототип, дата просмотра 03.02.2015).
Недостатками прототипа являются:
- высокая стоимость и материалоемкость в связи с необходимостью устройства металлоемких анкерных узлов;
- сложность выполнения качественного закрепления сваи в конусообразном отверстии ростверка;
- затрудненность применения данного способа в стесненных условиях;
- сложная технология производства работ, предполагающая осуществление одинакового силового воздействия на ростверк от задавливания свай каждого из домкратов, подключенных к одной насосной станции и находящихся на одинаковом расстоянии от центра тяжести ростверка;
Задачей изобретения является повышение эффективности способа путем расширения сферы его использования, в частности при строительстве в стесненных условиях; путем упрощения технологии, уменьшения стоимости и снижения материалоемкости выполнения работ при задавливании свай; а также путем упрощения работ по выполнению узла сопряжения сваи с ростверком.
Для решения поставленной задачи предложен способ возведения свайного фундамента, включающий устройство ростверка на подготовленном грунтовом основании, поэтапное задавливание свай домкратами по мере возведения несущих конструкций здания, бетонирование полости сваи и формирование оголовка сваи. Согласно изобретению в местах установки свай поэтапно создают штольни, а задавливание свай осуществляют из штолен, устроенных на соответствующем этапе под подошвой ростверка, с упором домкратов в ростверк, причем на начальных этапах возведения используют несущую способность грунтового основания под ростверком с учетом его ослабления штольнями, а на каждом последующем этапе используют несущую способность свайного ростверка с возведенными на нем конструкциями с учетом ослабления грунтового основания ростверка штольнями под сваи, залавливаемые на очередном этапе.
Согласно изобретению устройство штолен и закрепление их стенок можно производить до выполнения ростверка.
Согласно изобретению устройство штолен выполняют с помощью закладки инвентарных объемных элементов, которые извлекают из-под ростверка перед задавливанием свай.
Согласно изобретению устройство штолен выполняют с помощью закладки малопрочного материала, который извлекают из-под ростверка или разрушают перед задавливанием свай.
Согласно изобретению устройство штолен выполняют с помощью закладки инвентарных объемных элементов, имеющих приспособление для их легкого извлечения, которые будут извлекаться из-под ростверка перед задавливанием свай, а после задавливания свай полностью или частично устанавливаться назад в штольню для восприятия части давления с ростверка с выполнением мероприятий по включению этих элементов в работу, например, с помощью подклинки.
Согласно изобретению устройство штолен может выполняться с помощью закладки неизвлекаемых полых вкладышей с жесткими стенками, предотвращающих разрушение стенок штолен.
Согласно изобретению устройство штолен может выполняться с помощью закладки вкладышей, которые будут служить опалубкой свайных оголовков.
Согласно изобретению устройство штолен может выполняться с помощью закладки извлекаемых и используемых повторно полых вкладышей с жесткими стенками, предотвращающих разрушение стенок штолен.
Согласно изобретению устройство штолен в хорошо уплотняемых грунтах может выполняться после устройства ростверка с помощью воздействия на грунт под ростверком пневмо- или гидродомкратов, находящихся под ростверком, которые образуют полости-штольни с уплотненным грунтом, а затем после снятия давления в пневмо- или гидросистеме и возвращения домкрата в исходное состояние будут извлекаться.
Согласно изобретению изготовление ростверка осуществляют со стальными закладными деталями по нижней грани ростверка, устраиваемыми в местах предполагаемого размещения домкратов и упорных элементов, передающих усилие со свай на ростверк после задавливания свай.
Согласно изобретению при усилии задавливания, превышающем вес возведенных строительных конструкций, могут использоваться машины и механизмы, различные строительные конструкции, грунтовые анкеры, обеспечивающие неизменяемость положения ростверка и временно служащие в качестве пригруза.
Согласно изобретению в случае задавливания стальных полых свай-оболочек после задавливания и формирования узла передачи нагрузки со сваи на ростверк осуществляют установку арматуры и выполняют бетонирование полостей свай.
Согласно изобретению после задавливания свай и формирования узлов передачи давления от свай на ростверк выполняют устройство бетонных оголовков.
На фиг. 1 изображена поэтапная схема возведения свайного фундамента по мере возведения стены, этапы с 1-го по 3-й; на фиг. 2 - то же, этапы с 4-го по 5-й.
Способ возведения свайного фундамента, используемый в строительстве, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, состоит из следующих этапов.
На первом этапе (фиг. 1) осуществляют подготовку грунтового основания, изготовление на нем монолитного или сборного ростверка 1 и возведение стен 2 (высотой h1), перекрытий и других строительных конструкций над ростверком до такой высоты, при которой еще будет обеспечиваться несущая способность самого ростверка и грунтового основания под ростверком с учетом будущего ослабления грунтового основания ростверка горизонтальными штольнями, устраиваемыми на втором этапе. При изготовлении ростверка 1 рекомендуется предусмотреть закладку стальных закладных деталей по нижней грани ростверка, устраиваемых в местах предполагаемого размещения домкратов и упорных элементов, передающих усилие со свай 3, 4 на ростверк 1 после их поэтапного задавливания (условно не показано).
На втором этапе устраивают приямки-штольни 5 под ростверком 1 в местах будущего расположения свай, залавливаемых на данном этапе, и осуществляют задавливание многосекционных свай 3 с упором в закладные детали уже устроенного ростверка 1. При задавливании необходимо, чтобы суммарное усилие задавливания свай не превышало суммы веса ростверка, конструкций и возможного пригруза, находящихся в грузовой площади ростверка. Далее формируют железобетонные оголовки и при необходимости производят обратную засыпку приямков-штолен с послойным уплотнением. Расстояние между сваями при первом и последующих этапах задавливания подбирается так, чтобы в любой момент времени производства работ несущая способность ростверка, грунтового основания ростверка и задавленных свай была бы обеспечена. Размеры горизонтальных приямков-штолен 5 подбираются как можно меньше, но из условия безопасного и качественного обеспечения задавливания свай, а также удобства размещения конструкций свай и распорного устройства.
На третьем и последующих этапах возобновляют возведение стен (высотой до h2, h3 … h), перекрытий и других строительных конструкций над ростверком до такой высоты, при которой несущая способность ростверка и грунтового основания ростверка с учетом отрываемых на этом и последующих этапах приямков-штолен под ростверком будет обеспечена. Затем между сваями 3 отрываются следующие приямки-штольни 5 под ростверком в местах расположения свай, залавливаемых на данном этапе, и осуществляют задавливание многосекционных свай-труб 4 с упором в закладные детали устроенного ростверка (фиг. 2). При задавливании также необходимо, чтобы суммарное расчетное усилие задавливания свай не превышало соответствующего расчетного веса ростверка и конструкций, опираемых на него. Формируют железобетонные оголовки задавленных свай и при необходимости производят обратную засыпку приямков-штолен с послойным уплотнением.
1
При проведении строительных работ на первом этапе суммарный расчетный вес возводимых конструкций, устраиваемых на ростверке с коэффициентами надежности по нагрузке γ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы), должен быть таким, чтобы несущая способность грунтового основания балки-ростверка с учетом устраиваемых на 2-м этапе приямков-штолен была бы обеспечена.
2
3
4
На втором этапе суммарное расчетное усилие задавливания свай на участке стены с коэффициентами надежности по нагрузке γ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы) не должно превысить суммарный расчетный вес этого участка стены с ростверком с коэффициентами надежности по нагрузке γ (значение коэффициентов должно быть принято менее единицы). При этом также должна обеспечиваться несущая способность неразрезной балки-ростверка от усилий задавливания свай и возведенной части здания. После задавливания свай на втором этапе производится возведение следующего участка стены и перекрытий. При возведении стены на третьем этапе суммарный расчетный вес возводимого участка стены и перекрытий, устраиваемый на монолитной балке-ростверке с коэффициентами надежности по нагрузке γ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы), должен быть таким, чтобы несущая способность грунтового основания с учетом устраиваемых на четвертом этапе приямков-штолен была обеспечена.
Этапы 4-й и 5-й устраиваются аналогично второму и третьему этапам. Проверку несущей способности балки, грунтового основания и вычисление максимального усилия задавливания также производят по подобию 2-го и 3-го этапа.
При осуществлении способа возведения свайного фундамента устройство штолен и закрепление их стенок можно производить до выполнения ростверка с помощью разных приемов:
- путем закладки инвентарных объемных элементов, в том числе из малопрочного материала, которые извлекают из-под ростверка или разрушают перед задавливанием свай;
- путем закладки инвентарных объемных элементов, имеющих приспособление для их легкого извлечения, которые будут извлекаться из-под ростверка перед задавливанием свай, а после задавливания свай полностью или частично устанавливаться назад в штольню для восприятия части давления с ростверка с выполнением мероприятий по включению этих элементов в работу (например, с помощью подклинки);
- путем закладки неизвлекаемых полых вкладышей с жесткими стенками, предотвращающих разрушение стенок штолен;
- путем закладки вкладышей, которые будут служить опалубкой свайных оголовков.
- путем закладки извлекаемых и используемых повторно полых вкладышей с жесткими стенками, предотвращающих разрушение стенок штолен.
Устройство штолен в хорошо уплотняемых грунтах может выполняться после устройства ростверка с помощью воздействия на грунт под ростверком пневмо- или гидродомкратов, заглубляемых под ростверком, которые образуют полости-штольни с уплотненным грунтом, а затем после снятия давления в пневмо- или гидросистеме и возвращения домкрата в исходное состояние будут извлекаться.
В тех случаях, когда усилие задавливания превышает вес возведенных строительных конструкций, могут использоваться машины и механизмы, различные строительные конструкции, грунтовые анкеры, обеспечивающие неизменяемость положения ростверка и временно служащие в качестве пригруза.
В случае задавливания стальных полых свай-оболочек после задавливания и формирования узла передачи нагрузки со сваи на ростверк осуществляют установку арматуры и выполняют бетонирование полостей свай.
После задавливания всех или группы свай и формирования у них узлов передачи давления от свай на ростверк выполняют устройство бетонных оголовков.
Преимущество заявляемого способа возведения свайного фундамента по сравнению с прототипом позволяет достичь более высокий технический результат, который заключается в расширении сферы использования способа, в частности при строительстве в стесненных условиях, в упрощении технологии, уменьшении стоимости и снижении материалоемкости выполнения работ при задавливании свай, а также в упрощении работ по выполнению узла сопряжения сваи с ростверком. Указанные преимущества обусловлены отличающейся от прототипа технологией поэтапного задавливания свай, осуществляемой из штолен, располагаемых под подошвой ростверка.