RU2200795C1

RU2200795C1 - Process of erection of pile in ground

Info

Publication number: RU2200795C1
Application number: RU2001123744/03A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Басиев
Original assignee: Басиев Асхар Николаевич
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-03-20

Abstract

FIELD: construction industry, pile foundations. SUBSTANCE: process of erection of pile in ground consists in sinking of tube with tip in lower part and helical arrangement on outer surface into ground to project mark with excavation of ground to day surface. Novelty lies in manufacture of helical arrangement from metal rolled stock of constant section with constant or variable spacing and coiling angle and height equal to 0.02-0.1 outer diameter of tube. Volume of ground excavated to day surface with sinking of tube is less than volume of sunk tube and tube is sunk thanks to simultaneous rotation and pressing of tube under external force or thanks to rotation with submersion under its own weight. Technical result of invention consists in provision for geotechnical safe possibility of sinking of tube due to replacement of excavated ground with body of tube at present time moment, in increase of bearing capacity of pile and in potential for erection of pile foundation in soft and flooded ground under crowded city conditions. EFFECT: potential for safe erection of pile foundations in soft and flooded ground under crowded city conditions.

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам. The invention relates to the construction, in particular to pile foundations.

Известен способ возведения сваи в грунте, включающий погружение в грунт цилиндрической сваи кольцевого сечения закрытой снизу коническим башмаком (Научные труды. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Вып. 2 / Под ред. Яценко Д.В.- М.: Высшая школа, 1967, с. 106-110, рис. 5). A known method of construction of piles in the soil, including immersion in soil of a cylindrical pile of circular cross section closed from below with a conical shoe (Scientific works. Foundations, foundations and underground structures. Issue 2 / Ed. Yatsenko D.V.- M .: Higher school, 1967 , pp. 106-110, Fig. 5).

Недостатком этого способа являются значительные динамические нагрузки на рядом стоящее здание и сложность погружения сваи в стесненных городских условиях. The disadvantage of this method is the significant dynamic load on a nearby building and the difficulty of immersing piles in tight urban conditions.

Известен способ возведения сваи в грунте, включающий погружение в грунт обсадной трубы с закрытым нижним концом до проектной отметки и заполнение ее полости твердеющим материалом (Платонов Е.В. Набивные сваи. Редакция строительной литературы. - Л., 1938, с. 14-15). A known method of construction of piles in the ground, including immersing the casing in the ground with a closed lower end to the design elevation and filling its cavity with hardening material (Platonov E.V. Stuffed piles. Editorial of construction literature. - L., 1938, p. 14-15 )

Недостатком этого способа является сложность погружения обсадной трубы в грунт и значительные динамические нагрузки на рядом стоящее здание. The disadvantage of this method is the difficulty of immersing the casing in the ground and significant dynamic loads on a nearby building.

Известен способ возведения сваи в грунте, включающий погружение в грунт обсадной трубы с закрытым нижним концом до проектной отметки и заполнение ее полости твердеющим материалом, при этом перед погружением обсадной трубы в грунт на ее наружной поверхности выполняют винтовые выступы, причем 3-5 нижних винтовых выступов выполняют в 1,5-2,0 раза больше, чем последующие верхние, а каждый винтовой выступ располагают относительно вертикали под углом α, тангенс которого равен 0,50-0,66, причем обсадную трубу погружают в грунт на расстоянии 0,2-0,3 d существующего фундамента зданий, где d - диаметр обсадной трубы, а при погружении обсадной трубы в грунт последний выходит на дневную поверхность (RU, патент 2073084, E 02 D 5/38, 5/56, опубл. 10.02.1997). A known method of erecting piles in the ground, including immersing the casing in the ground with a closed lower end to the design elevation and filling its cavity with hardening material, in this case, screw projections are performed on the outer surface before the casing is immersed in the soil, with 3-5 lower screw protrusions perform 1.5-2.0 times more than the next upper ones, and each screw protrusion is positioned relative to the vertical at an angle α, whose tangent is 0.50-0.66, and the casing is immersed in the ground at a distance of 0.2- 0.3 d vuyuschego foundation of buildings, where d - diameter of the casing, and the casing when submerged in the soil the latter comes to the surface (RU, patent 2073084, E 02 D 5/38, 5/56, published on 10.02.1997.).

Недостатком данного способа является то, что процесс уплотнения грунта при погружении сваи производится только на участке нижних винтовых витков. Так как верхние винтовые витки примерно в два раза меньше по высоте, чем нижние, то уплотнение грунта в зоне стенки отверстия производится на половинную глубину выбранного грунта. Однако такой степени уплотнения недостаточно для формирования позиционно устойчивых свай в слабонесущих и обводненных грунтах. При этом при таком способе погружения трубы с такими конструктивными особенностями винтовых выступов замена выбуриваемого грунта телом трубы в текущий момент времени производится за счет выхода на дневную поверхность грунта объемом большим, чем объем грунта, утрамбовываемый в стенки скважины. Стенки в такой скважине не обладают достаточной плотностью и поэтому не оказывают устойчивого воздействия на позиционное положение сваи, кроме того, при погружении трубы в грунт с диапазоном угла навивки при тангенсе, равном 0,50-0,66, не обеспечивает подбор оптимального угла навивки, обеспечивающего максимальную скорость погружения трубы с учетом конкретного геолого-литологического строения грунта под сваей. The disadvantage of this method is that the process of compaction of the soil when immersing piles is carried out only in the area of the lower helical turns. Since the upper screw turns are approximately two times smaller in height than the lower ones, soil compaction in the hole wall zone is performed at half the depth of the selected soil. However, this degree of compaction is not sufficient for the formation of positionally stable piles in weakly bearing and flooded soils. In this case, with this method of immersing a pipe with such design features of screw protrusions, the drilled soil is replaced by the pipe body at the current time due to reaching the day surface of the soil with a volume larger than the volume of soil being rammed into the borehole walls. The walls in such a well do not have sufficient density and therefore do not have a stable effect on the positional position of the pile, in addition, when the pipe is immersed in the soil with a winding angle range with a tangent of 0.50-0.66, it does not provide the selection of the optimal winding angle, providing the maximum rate of pipe immersion, taking into account the specific geological and lithological structure of the soil under the pile.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению погружения трубы и повышения плотности утрамбованного грунта в зоне стенок грунтового отверстия под сваю по всей длине стенки. The present invention is aimed at solving the technical problem of ensuring the immersion of the pipe and increasing the density of the compacted soil in the area of the walls of the soil hole under the pile along the entire length of the wall.

Достигаемый при этом технический результат заключается в геотехнически безопасной возможности погружения трубы за счет замены выбуриваемого грунта телом трубы в текущий момент времени, повышения несущей способности сваи за счет одновременного бурения и завинчивания сваи с выходом грунта на дневную поверхность меньшим объемом, чем объем погружаемой трубы, и возможности организации свайного фундамента в стесненных городских условиях в слабонесущих и обводненных грунтах. Также в качестве результата можно рассматривать повышение производства труда без увеличения энергетических ресурсов. The technical result achieved in this case consists in the geotechnically safe possibility of immersing the pipe by replacing the drilling soil with the pipe body at the current time, increasing the load bearing capacity of the pile by simultaneously drilling and screwing the pile with the soil entering the surface to a smaller volume than the volume of the pipe being immersed, and the possibility of organizing a pile foundation in cramped urban conditions in poorly supported and flooded soils. Also, an increase in labor production without an increase in energy resources can be considered as a result.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения сваи в грунте, заключающемся в том, что трубу с наконечником в нижней части и с винтовой навивкой на наружной поверхности погружают в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность, при этом винтовую навивку выполняют из металлического проката постоянного сечения с постоянным или переменным шагом и углом навивки и высотой, равной 0,02-0,1 диаметра трубы по ее внешней поверхности, причем погружение трубы осуществляют с выводом на дневную поверхность грунта объемом меньшим, чем объем погружаемой трубы, за счет одновременного вращения и вдавливания трубы в грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of erecting piles in the soil, which consists in the fact that a pipe with a tip in the lower part and with screw winding on the outer surface is immersed in soil to the design elevation with the withdrawal of the selected soil on the day surface, while screw winding They are made of rolled metal of constant cross section with constant or variable pitch and angle of winding and a height equal to 0.02-0.1 of the diameter of the pipe along its outer surface, and the pipe is immersed with the output on the day soil surface volume smaller than the volume of the immersion pipe, due to the simultaneous rotation and pressing of the pipe into the ground under an external force or by the rotation immersion under its own weight.

Указанные признаки взаимосвязаны и являются существенными с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are interrelated and are essential with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

В результате использования данного способа при погружении металлической трубы с винтовой навивкой на внешней поверхности вокруг сваи имеется уплотненная грунтовая зона. As a result of using this method, when immersing a metal pipe with screw winding, there is a compacted soil zone on the outer surface around the pile.

Согласно изобретению способ возведения сваи в грунте заключается в том, что трубу с наконечником в нижней части и с винтовым шнеком на наружной поверхности погружают в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность в меньшем объеме, чем объем погружаемой трубы. According to the invention, the method of erecting piles in the ground consists in immersing a pipe with a tip in the lower part and with a screw screw on the outer surface to the design level with the conclusion of the selected soil on the surface in a smaller volume than the volume of the immersed pipe.

Особенностью способа является то, что винтовую навивку выполняют из металлического проката постоянного сечения с постоянным или переменным шагом и углом навивки и высотой, равной 0,02-0,1 диаметра трубы по ее внешней поверхности, причем погружение трубы осуществляют с выводом на дневную поверхность грунта объемом меньшим, чем объем погружаемой трубы, за счет одновременного вращения и вдавливания трубы грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом. A feature of the method is that the screw winding is made of rolled metal of constant cross-section with constant or variable pitch and angle of winding and a height equal to 0.02-0.1 of the diameter of the pipe along its outer surface, and the pipe is immersed with the output to the day surface of the soil volume less than the volume of the immersed pipe due to the simultaneous rotation and indentation of the pipe soil under external force or due to rotation with immersion under its own weight.

Такие особенности погружения трубы обеспечивают повышение плотности грунта вокруг трубы, что особенно важно при возведении свай в слабых грунтах и вблизи уже существующих фундаментов. Such features of the immersion of the pipe provide an increase in the density of the soil around the pipe, which is especially important when building piles in soft soils and near existing foundations.

Предложенный способ образования грунтовой полости для сваи позволяет уплотнить грунт в зоне вокруг сваи на 75-80% от объема самой сваи, что существенно увеличивает устойчивость от горизонтальных статических и динамических воздействий на ограждающую конструкцию, отсекая эти воздействия от фундаментов рядом расположенных зданий. При завинчивании трубы отсутствуют удары и вибрация, не происходит нарушения и ослабления окружающего сваю грунта, особенно песчаного и обводненного. При завинчивании трубы на дневную поверхность уходит через винтовую навивку 15-25% грунта. При погружении трубы за счет ее вращения в стенках отверстия в грунте происходит смещение грунта в сторону стенок скважины, так как на внешней поверхности сваи высота спирали винтовой навивки существенно меньше диаметра тела вращения. При таком исполнении при ввинчивании сваи выбираемый грунт практически не подается на дневную поверхность, а, уплотняясь, уходит в стенки скважины. Винтовая навивка шнека вследствие ее небольшой высоты в данном случае максимально направлена на выполнение функции направляющих для трубы и минимально на исполнение функции шнековой подачи грунта на дневную поверхность. Данное становится возможным при выполнении винтовой навивки из металлического проката сплошного постоянного сечения с заданными постоянными или переменными шагом и углом навивки, у которой ее сечение по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02-0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности. The proposed method for the formation of a soil cavity for a pile allows to compact the soil in the area around the pile by 75-80% of the volume of the pile itself, which significantly increases resistance to horizontal static and dynamic effects on the building envelope, cutting off these effects from the foundations of adjacent buildings. When screwing the pipe there are no shocks and vibration, there is no disturbance and weakening of the soil surrounding the pile, especially sandy and flooded. When screwing the pipe to the day surface, 15-25% of the soil leaves through a spiral winding. When the pipe is immersed due to its rotation in the walls of the hole in the soil, the soil is displaced toward the walls of the well, since on the outer surface of the pile the height of the spiral winding spiral is significantly less than the diameter of the body of rotation. With this design, when screwing the piles, the selected soil is practically not supplied to the day surface, but, being compressed, goes into the walls of the well. Screw winding of the screw due to its small height in this case is maximally directed to the function of guides for the pipe and minimally to the function of screw conveyance of soil to the surface. This becomes possible when performing screw winding from rolled metal of a continuous constant section with predetermined constant or variable pitch and angle of winding, in which its cross section along the length of the pipe is made constant and equal to 0.02-0.1 pipe diameters along its outer surface.

При выполнении высоты навивки менее 0,02 диаметра трубы по внешней ее поверхности наличие винтовой навивки не оказывает никакого влияния на процесс уплотнения, при этом затрудняется погружение трубы в грунт, требуется увеличение осевой нагрузки. При выполнении высоты навивки более 0,01 диаметра трубы по внешней ее поверхности винтовая навивка начинает работать в режиме выдачи выбираемого грунта на дневную поверхность в больших объемах, снижая плотность трамбуемого грунта в стенках скважины. When the winding height is less than 0.02 of the pipe diameter along its outer surface, the presence of screw winding does not have any effect on the compaction process, while immersion of the pipe in the ground is difficult, an increase in axial load is required. When the winding height is more than 0.01 pipe diameters along its outer surface, the helical winding starts to work in the mode of issuing the selected soil to the day surface in large volumes, reducing the density of the rammed soil in the borehole walls.

Варьированием шага и угла навивки, а также сечением трубы (применительно к типу грунта) можно добиться высокой практически однородной по площади стенки отверстия плотности утрамбованного грунта, что оказывает серьезное влияние на статическую и динамическую позиционную устойчивость сваи в грунте. By varying the pitch and angle of winding, as well as the cross-section of the pipe (as applied to the type of soil), it is possible to achieve a high density density of compacted soil that is almost uniform in the area of the wall of the hole, which has a serious effect on the static and dynamic positional stability of the pile in the soil.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Эффективность способа подтверждена проведенными строительными работами по формированию свайного фундамента и устройства ограждающих и ограждающе-несущих конструкций котлованов более чем на 100 объектах в Москве, в том числе в песчаном обводненном грунте непосредственно вблизи рядом расположенных зданий. The present invention is industrially applicable. The effectiveness of the method is confirmed by the construction work on the formation of the pile foundation and the device of the enclosing and enclosing bearing structures of the pits at more than 100 objects in Moscow, including in the sandy flooded soil directly near the nearby buildings.

Claims

The method of erecting piles in the soil, which consists in the fact that a pipe with a tip in the lower part and with screw winding on the outer surface is immersed in the soil to the design level with the conclusion of the selected soil on the day surface, characterized in that the screw winding is made of rolled metal of constant cross section with a constant or variable pitch and angle of winding and a height equal to 0.02-0.1 of the diameter of the pipe along its outer surface, and the pipe is immersed with the output to the day surface of the soil with a volume of less than about the removal of the immersed pipe due to the simultaneous rotation and indentation of the pipe into the ground under external force or due to rotation with immersion under its own weight.