RU2166024C2

RU2166024C2 - Pile and method for its driving into ground

Info

Publication number: RU2166024C2
Application number: RU97109701A
Authority: RU
Inventors: В.П. Ягин; Н.Н. Нейланд
Original assignee: Красноярский проектно-изыскательский институт "Гидропроект"
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: construction engineering; building foundations from pre-fabricated piles including grounding stakes. SUBSTANCE: pile that can be driven into non-subsiding and subsiding grounds followed by reinforcement of ground by electric treatment upon its installation has bore pointed at one end, cap at other end, and expanded section with ledge closed around bore. Novelty is that pile is provided with at least one elongated projection made on side surface of expanded section; one end of projection is pointed and faces pointed bore end. Converged section closed around bore may also directly abut against expanded section on the side of cap; in case of driving bore into non-subsiding ground layer expanded section ledge is spaced from pointed end through distance exceeding or at least equaling rated depth of driving. Method for driving pile into ground involves bore driving into ground and filling gap with liquid material. Novelty in method is that blind area is made before bore clearance is formed and fluid material is introduced into blind area; at least bottom part of blind area is arranged in clay soil to prevent air-suction into clearance while pile is driven into ground. Bore clearance may be filled with antifriction and/or hardening, and/or current-conducting liquid material. EFFECT: reduced cost. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов из погружаемых как в непросадочнные, так и в просадочные грунты предварительно изготовленных свай, в том числе свай-заземлителей, а также с последующим после погружения свай упрочнением грунтов электрообработкой. The invention relates to the construction, in particular, to the construction of pile foundations from submerged both non-subsiding and subsiding soils of prefabricated piles, including grounding piles, as well as subsequent hardening of soils after submersion of piles by electric treatment.

Известна свая, на стволе которой выполнены клиновидные выступы, а в теле ствола выполнены продольные каналы с отверстиями, обеспечивающие выход нагнетаемого текучего материала из продольных каналов в канавки, образуемые в грунте клиновидными выступами при погружении сваи (Заявка Великобритании N 2165571, кл. E 02 D 5/22 опубл. 1986). Known pile, on the trunk of which there are wedge-shaped protrusions, and longitudinal channels with openings are made in the trunk body, providing an outlet of the injected fluid material from the longitudinal channels into grooves formed in the soil by wedge-shaped protrusions when the pile is immersed (UK application N 2165571, class E 02 D 5/22 publ. 1986).

Недостатком известной сваи-устройства является низкая эффективность при ее использовании вследствие покрытия текучим материалом только части боковой поверхности сваи. A disadvantage of the known pile device is the low efficiency when it is used due to the coating of fluid material only part of the side surface of the pile.

Недостатком известного способа погружения такой сваи в грунт является сложность работ вследствие подачи текучего материала под давлением. The disadvantage of this method of immersing such piles in the soil is the complexity of the work due to the flow of fluid material under pressure.

Известна свая, содержащая ствол, один конец которого заострен, а на другом конце выполнен оголовок, причем свая снабжена замкнутыми вокруг ствола уширениями с уступами, обращенными в сторону оголовка, и трубами-раствороводами, закрепленными на боковой поверхности ствола с возможностью их вертикального перемещения в процессе погружения сваи в грунт (Заявка Японии N 1-21287, кл. E 02 D 5/50, опубл. 1989). Known pile containing the trunk, one end of which is pointed, and the head is made on the other end, and the pile is equipped with broadened closed around the trunk with ledges facing the tip, and mortar pipes mounted on the side surface of the trunk with the possibility of vertical movement in the process immersion piles in the ground (Application of Japan N 1-21287, CL E 02 D 5/50, publ. 1989).

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известной сваи, является наличие на боковой поверхности ствола сваи труб-раствороводов, размещаемых в пределах околоствольного зазора, что обуславливает ширину околоствольного зазора не менее 2-3 см и как следствие - расходование большого количества текучего материала. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using a known pile is the presence of solution pipes on the lateral surface of the pile shaft located within the bore gap, which causes a bore gap width of at least 2-3 cm and, as a consequence, the consumption of a large amount of fluid material .

Там же известен способ погружения в грунт такой известной сваи, согласно которому в процессе погружения сваи по трубам-раствороводам в околоствольный зазор нагнетают текучий материал, при этом трубы поднимают по мере погружения сваи. There is also known a method of immersing such a known pile in the ground, according to which, during the process of pile driving through the solution pipes, fluid material is pumped into the bore gap, while the pipes are lifted as the pile is immersed.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного способа погружения в грунт сваи, является то, что для его осуществления требуется оборудование для подачи в околоствольный зазор текучего материала под давлением, а также механизм для вертикального перемещения труб-раствороводов. The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using the known method of pile immersion in the soil is that it requires equipment for supplying fluid material under pressure to the bore gap, as well as a mechanism for the vertical movement of the solution pipes.

Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые свая и способ ее погружения в грунт, является экономия средств при создании свайного фундамента. The main task to which the claimed pile and the method of its immersion in the soil are directed is to save money when creating a pile foundation.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является упрощение работ и снижение расходования текучего материала при устройстве свайного фундамента. A single technical result achieved in the implementation of the claimed group of inventions is to simplify the work and reduce the expenditure of fluid material when installing a pile foundation.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной свае, содержащей ствол, один конец которого заострен, а на другом конце выполнен оголовок, причем свая снабжена замкнутым вокруг ствола уширением с уступом, обращенным в сторону оголовка, согласно изобретению она снабжена по меньшей мере одним продолговатым выступом, выполненным на боковой поверхности уширения, причем один конец выступа заострен и обращен в сторону заостренного конца ствола. Со стороны оголовка непосредственно к уширению примыкает замкнутое вокруг ствола сужение, а в случае введения ствола сваи в слой непросадочного грунта на расчетную величину через слой просадочного грунта уступ уширения размещен от острого конца ствола на расстоянии, превышающем или по крайней мере равном этой расчетной величине введения. The specified technical result is achieved by the fact that in a known pile containing a trunk, one end of which is pointed and a head is made on the other end, the pile is provided with broadening closed around the trunk with a ledge facing the tip, according to the invention it is equipped with at least one elongated a protrusion made on the side surface of the broadening, and one end of the protrusion is pointed and facing the pointed end of the barrel. On the side of the head, the narrowing closed around the trunk is directly adjacent to the broadening, and in the case of introducing the pile shaft into the non-subsiding soil layer by the calculated value through the subsidence soil layer, the widening ledge is placed from the sharp end of the shaft at a distance exceeding or at least equal to this calculated introduction value.

Именно одновременное включение в работу уширения и выступов на нем обеспечивает в грунте создание как околоствольного зазора, так и канавок-раствороводов, заменяющих собою трубы-раствороводы в известной свае, что упрощает работы как при создании сваи, так и при ее погружении в грунт. Одновременно сужение ствола обеспечивает растекание текучего материала вокруг ствола непосредственно у уширения и сразу после создания уширением околоствольного зазора, вследствие чего представляется возможным покрыть ствол текучим материалом в виде равномерного и тонкого слоя, что снижает расходование текучего материала при погружении сваи в грунт. It is the simultaneous inclusion of broadening and protrusions on it in the ground that creates both a perforated gap and grooves for grouting solutions that replace the grout pipes in a known pile, which simplifies the work both when creating a pile and when it is immersed in the ground. At the same time, the narrowing of the trunk allows the flowing material to flow around the trunk directly at the broadening and immediately after the widening creates a bore gap, which makes it possible to cover the trunk with flowing material in the form of a uniform and thin layer, which reduces the consumption of the flowing material when the pile is immersed in the ground.

Указанный технический результат достигается также тем, что в известном способе погружения сваи в грунт, включающем погружение ствола сваи в грунт и заполнение текучим материалом зазора, образующегося вокруг ствола в процессе погружения в грунт сваи с уширением, согласно изобретению до образования в грунте околоствольного зазора вокруг ствола создают приямок и помещают в него текучий материал, при этом по меньшей мере нижнюю часть приямка размещают в глинистом грунте с предотвращением всасывания воздуха в околоствольный зазор в процессе погружения ствола в грунт. Заполнение околоствольного зазора осуществляют материалом антифрикционным или твердеющим и/или электропроводящим. The specified technical result is also achieved by the fact that in the known method of immersing piles into the soil, including immersing the pile shaft into the soil and filling with fluid material a gap formed around the trunk during immersion in the soil of the pile with broadening, according to the invention, until a hole around the trunk is formed in the soil create a pit and place fluid material in it, while at least the lower part of the pit is placed in clay soil to prevent air from being sucked into the borehole during Dive trunk into the ground. Filling of the bore gap is carried out with anti-friction or hardening material and / or electrically conductive.

Именно размещение нижней части приямка в глинистом грунте предотвращает всасывание воздуха в околоствольный зазор, вследствие чего в процессе погружения ствола сваи в грунт обеспечивается непрерывное всасывание текучего материала из приямка в канавки-раствороводы с последующим непрерывным заполнением узкого околоствольного зазора текучим материалом без использования нагнетательного оборудования. It is precisely the placement of the lower part of the pit in clay soil that prevents air from being sucked into the bore gap, as a result of which the pile shaft is immersed in the soil and the fluid is continuously sucked into the grooves from the pit with subsequent continuous filling of the narrow bore gap with fluid material without the use of pressure equipment.

Известны технические решения (А.С. СССР N 1656928, кл. E 02 D 5/34 и патента РФ N 2016961, 2059750, 2060321 и 2054091, все кл. E 02 D 5/38), в которых при возведении набивных свай сваеобразующую полость создают путем погружения в грунт с помощью сердечника теряемого или извлекаемого наконечника, а подачу и сваеобразующую полость текучего материала осуществляют с использованием приемочного бункера, выполняемого вокруг сердечника. Однако во всех этих случаях поперечные размеры сваеобразующей полости обеспечивают ее беспрепятственное заполнение текучим материалом из приемочного бункера под действием только собственного веса материала, при этом ни в одном из этих технических решений не присутствует с очевидностью признак, направленный на предотвращение всасывания воздуха в сваеобразующую полость при ее создании. Поэтому эти технические решения не порочат ни новизну, ни изобретательский уровень заявляемого способа. Known technical solutions (AS USSR N 1656928, CL E 02 D 5/34 and RF patent N 2016961, 2059750, 2060321 and 2054091, all CL E 02 D 5/38), in which the pile-forming pile the cavity is created by immersion in the soil using the core of a lost or retrievable tip, and the supply and pile-forming cavity of the flowing material is carried out using the receiving hopper, which runs around the core. However, in all these cases, the transverse dimensions of the pile-forming cavity ensure that it is freely filled with fluid material from the receiving hopper under the action of only its own weight, while in none of these technical solutions is there a clear sign aimed at preventing air intake into the pile-forming cavity when it creating. Therefore, these technical solutions do not discredit either the novelty or the inventive step of the proposed method.

На фиг. 1 схематично изображена свая в процессе ее погружения в грунт, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a pile during its immersion in the ground, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Свая содержит ствол 1 квадратного сечения, лидирующий конец которого заострен, а на другом конце выполнен оголовок 3, замкнутое вокруг ствола уширение 4 с обращенным в сторону оголовка уступом 5 высотою a и по одному на каждой боковой стороне уширения выступу 6 высотою b, один конец которого заострен и обращен в сторону заостренного конца 2 ствола 1. Со стороны оголовка 3 непосредственно к уширению 4 примыкает замкнутое вокруг ствола 1 сужение 7 глубиною с. Уступ 5 уширения 4 размещен от острия конца 2 ствола 1 на расстоянии h₀, превышающем или по крайней мере равном расчетной величине h введения ствола 1 в слой 8 непросадочного грунта через слой 9 просадочного грунта.The pile contains a square-shaped trunk 1, the leading end of which is pointed, and a tip 3 is made, a broadening 4 closed around the trunk with a ledge 5 with a ledge 5 of height a and one ledge 6 of height b with one end on each side of the broadening, one end of which pointed and turned towards the pointed end 2 of barrel 1. From the side of the head 3 directly to the broadening 4 adjoins the narrowing around the trunk 1 narrowing 7 depth s. The step 5 of broadening 4 is placed from the tip of the end 2 of the barrel 1 at a distance h ₀ exceeding or at least equal to the calculated value h of introducing the barrel 1 into the non-subsurface soil layer 8 through the subsurface soil layer 9.

Уширение 4 может быть выполнено в виде металлических пластин, закрепленных вместе с выступами 6 на боковой поверхности ствола 1. Оно также может быть сплошным по всей длине лидирующей части 2 ствола (вариант такого выполнения ствола на чертеже не показан), увеличивая тем самым поперечное сечение лидирующей части ствола на всей ее длине. The broadening 4 can be made in the form of metal plates fixed together with the protrusions 6 on the side surface of the barrel 1. It can also be continuous along the entire length of the leading part 2 of the barrel (an embodiment of such a barrel is not shown in the drawing), thereby increasing the cross section of the leading parts of the trunk along its entire length.

Сваю погружают в грунт посредством, например, вибромолота следующим образом. The pile is immersed in the ground by, for example, a vibratory hammer as follows.

На месте погружения сваи выполняют бункер 10 с двумя направляющими отверстиями 11 и 12. Отверстие 11 образовано в верхней части бункера его рамкой 13, а отверстие 12 - в нижней части его ножом 14, который погружают в глинистый грунт просадочного слоя 9. В бункер 10 в заданном количестве помещают текучий и нетвердеющий материал - смазку 15 (например, смазочное масло с графитовым наполнителем). После чего через отверстия 11 и 12 и смазку 15 лидирующий конец 2 ствола сваи через слой 9 просадочного грунта вводят в слой 8 непросадочного грунта на расчетную величину h, которая из условия конструкции сваи не превышает и, как крайний случай, равна величине h₀ - расстоянию от уступа 5 до острия конца 2 ствола сваи.At the site of the pile immersion, a hopper 10 is made with two guide holes 11 and 12. A hole 11 is formed in the upper part of the hopper with its frame 13, and a hole 12 is formed in the lower part with a knife 14, which is immersed in the clay soil of the subsiding layer 9. In the hopper 10 a predetermined quantity is placed fluid and non-hardening material - lubricant 15 (for example, lubricating oil with graphite filler). Then, through the holes 11 and 12 and lubricant 15, the leading end 2 of the pile shaft through the subsidence soil layer 9 is introduced into the non-subsidence soil layer 8 by the calculated value h, which from the construction condition of the pile does not exceed and, as a last resort, is equal to the value h ₀ - the distance from ledge 5 to the tip of the end 2 of the pile shaft.

В процессе погружения сваи вокруг ее ствола 1 бункером 10 создается приямок 16 с размещенной в нем смазкой 15, а в результате воздействия на грунт уширения 4 и выступов 6 над уступом 5 в просадочном слое 9 вокруг ствола 1 непрерывно образуются околоствольный зазор 17 шириною a и вертикальные канавки 18 глубиною b, причем непосредственно над уступом 5 околоствольный зазор 17 сужением 7 уширяется на величину с. Одновременно с этим при погружении сваи в условиях отсутствия доступа воздуха в ее подземную часть из бункера 10 непрерывно всасывается смазка 15 по канавкам 18 к уступу 5, где она в пределах сужения 7 заполняет околоствольный зазор 17, чем обеспечивается в пределах расчетной толщины просадочного слоя 9 непрерывность заполнения смазкой 15 околоствольного зазора 17 от его устья в бункере 10 до уступа 5 на стволе 1. In the process of immersion of the pile around its trunk 1 with the hopper 10, a pit 16 is created with grease 15 placed in it, and as a result of the broadening of the soil 4 and the protrusions 6 above the ledge 5 in the subsidence layer 9 around the trunk 1, a bore gap 17 of width a and vertical grooves 18 of depth b, and immediately above the step 5, the bore gap 17 of the narrowing 7 is broadened by c. At the same time, when the pile is immersed in the absence of air access to its underground part from the hopper 10, the lubricant 15 is continuously sucked through the grooves 18 to the ledge 5, where it fills the bore gap 17 within the narrowing 7, which ensures continuity within the estimated thickness of the subsidence layer 9 filling grease 15 of the bore gap 17 from its mouth in the hopper 10 to the ledge 5 on the barrel 1.

Высота a уступа 5 и глубина c сужения 7 по величине обычно не превосходит одного сантиметра, а высота b выступов 5 - 2-3 см, что определяет малые величины поперечных сечений околоствольного зазора 17 и канавок 18, а следовательно, и малое расходование смазки 15. The height a of the ledge 5 and the depth c of the narrowing 7 are usually not larger than one centimeter in size, and the height b of the protrusions 5 is 2-3 cm, which determines small cross-sections of the bore gap 17 and the grooves 18, and therefore low consumption of lubricant 15.

Приямок 16 может быть выполнен с грунтовыми откосами или в виде буровой скважины. The pit 16 may be made with soil slopes or in the form of a borehole.

Наличие на боковой поверхности ствола 1 слоя смазки 15 существенно снижает отрицательное (негативное) трение грунта слоя 9 при его просадке от собственного веса в случае его замачивания. Это повышает формируемую в пределах непросадочного слоя 8 несущую способность сваи. The presence on the side surface of the barrel 1 of a layer of lubricant 15 significantly reduces the negative (negative) friction of the soil layer 9 when it sags from its own weight if it is soaked. This increases the load-bearing capacity of the pile formed within the non-slip layer 8.

При погружении сваи только в непросадочные грунты уширение 4 выполняется непосредственно у заостренного конца 2 ствола, а в качестве текучего материала используют укрепляющий, например, цементный раствор, после отвердения которого в зазоре 17 и в канавках 18 несущая способность сваи повышается. When the pile is immersed only in non-sagging soils, broadening 4 is carried out directly at the pointed end 2 of the trunk, and a reinforcing, for example, cement mortar is used as a flowing material, after hardening of which in the gap 17 and in the grooves 18 the load-bearing capacity of the pile increases.

При использовании для заполнения околоствольного зазора 17 и канавок 18 текучего электропроводного материала (например, металлографитосодержащего) свая приобретает свойства качественного заземления. При необходимости несущую способность группы таких свай-заземлителей, расположенных в глинистом грунте, существенно повышают путем упрочнения грунта между сваями качественной глубинной электрообработкой. When used to fill the bore gap 17 and the grooves 18 of a fluid conductive material (for example, metal-graphite), the pile acquires the properties of high-quality grounding. If necessary, the bearing capacity of a group of such grounding piles located in clay soil is significantly increased by hardening the soil between piles with high-quality deep electric processing.

Как следует из вышеизложенного, достижение технического результата - упрощение работ и снижение расходования текучего материала обеспечивается только при строгом неразрывном и взаимосвязанном выполнении всех существенных признаков заявляемых свай и способа их погружения в грунт. As follows from the foregoing, the achievement of the technical result - the simplification of work and the reduction of the expenditure of fluid material is ensured only with strict inextricable and interconnected implementation of all the essential features of the claimed piles and the method of immersion in the ground.

Claims

1. A pile containing a trunk, one end of which is pointed, and a head is made on the other end, the pile being provided with broadening closed around the trunk with a ledge facing the head, characterized in that it is provided with at least one elongated protrusion made on the side surface broadening, with one end of the protrusion is pointed and facing the pointed end of the trunk.

2. The pile according to claim 1, characterized in that on the side of the tip directly to the broadening adjoins a narrowing around the trunk narrowing.

3. The pile according to claim 1, characterized in that in the case of introducing the pile shaft into the non-subsiding soil layer by the calculated value through the subsiding soil layer, the broadening ledge is placed from the sharp end of the shaft at a distance exceeding or at least equal to this calculated introduction value.

4. A method of immersing piles in soil, including immersing the pile shaft in the soil and filling with fluid material a gap formed around the trunk during immersion in the soil piles with broadening, characterized in that a pit is created around the trunk in the soil and a pit is created and placed in it fluid material, while at least the lower part of the pit is placed in clay soil to prevent air from being sucked into the bore gap during immersion of the barrel in the soil.

5. The method according to claim 4, characterized in that the filling of the bore gap is carried out by a fluid material, anti-friction, or hardening, and / or electrically conductive.