RU2360071C1 - Способ усиления фундаментов - Google Patents
Способ усиления фундаментов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360071C1 RU2360071C1 RU2008108916/03A RU2008108916A RU2360071C1 RU 2360071 C1 RU2360071 C1 RU 2360071C1 RU 2008108916/03 A RU2008108916/03 A RU 2008108916/03A RU 2008108916 A RU2008108916 A RU 2008108916A RU 2360071 C1 RU2360071 C1 RU 2360071C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pile
- broadening
- piles
- soil
- foundation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к усилению фундаментов зданий буроинъекционными сваями и может быть использовано в пылевато-глинистых грунтах, находящихся в любой консистенции. Способ усиления фундаментов включает бурение через фундамент скважины, погружение в нее гидромонитора и образование им уширений, установку арматурного каркаса, нагнетание в нее бетона. Сваи жестко защемляют в цилиндрических уширениях, расположенных под подошвой фундамента и нижней части сваи, и по длине скважины. Высота цилиндрических уширений равна диаметру уширения, который определяют по указанной зависимости. Технический результат состоит в повышении несущей способности буроинъекционных свай при усилении фундаментов. 2 ил.
Description
Изобретение относится к усилению фундаментов зданий буроинъекционными сваями и может быть использовано в пылевато-глинистых грунтах, находящихся в любой консистенции.
К буроинъинекционным сваям относят сваи диаметром 0,15-0,25 м, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, или буроинъинекционные с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (сваи РИТ).
При забивке свай в грунт в результате его вытеснения из-под острия сваи уплотняется окружающая ее область. В буроинъекционных сваях эта область отсутствует. Поэтому для усиления буроинъекционных свай проводят дополнительные мероприятия с целью повышения их несущей способности так, чтобы соблюдалось равенство сопротивлений под нижним и верхним концами сваи. Чтобы исключить потерю устойчивости сваи от продольного изгиба в окружающих грунтах, деформируемую сваю рассматривают как гибкий стержень, расположенный в упругой среде, деформация которого зависит от критической нагрузки, вызывающей продольный изгиб.
Величина критической нагрузки на сваю наряду с другими факторами (прочности материала, несущей способности грунта и др.) зависит от способа закрепления ее концов.
Критическую силу для упругого стержня определяют по обобщенной формуле (15.7)
где µ - коэффициент приведенной длины;
Е - модуль деформации материала сваи, кПа;
J - момент инерции сечения стержня, м4;
l - длина стержня, м.
(Смирнов А.Ф., Александров А.В., Монахов Н.И., Парфенов Д.Ф., Срябин А.И. и др. Сопротивление материалов. Высшая школа, М., 1969). Из этой зависимости видно, чем меньше значение µ, тем больше значение критической силы.
Как видно из рис.392, для шарнирно опертого по концам µ=2, а для стержня, заделанного двумя концами, µ=0.5.
Для слабых грунтов критическую нагрузку на буроинъекционную сваю рекомендуется определять по формуле (71). (Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М.: Издательство Бумажная Галерея, 2000, с.228.)
где k - коэффициент постели основания в горизонтальном направлении, определяемый по результатам прессиометрических испытаний слабого слоя;
d - диаметр сваи, м;
Е - модуль общей деформации материала сваи, кПа;
I - приведенный момент инерции сечения сваи, м4.
В этой формуле не отражена зависимость критической силы от способа закрепления концов сваи.
Заделку сваи в ростверк возможно выполнить путем создания пирамидального отверстия в усиливаемом фундаменте (Штоль Т.М., Теличенко В.И., Феклин В.И. Технология возведения подземной части зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1990, стр.180, рис.7.42) и выпуска арматуры в отверстие и ее заполнение бетонной смесью.
При усилении оснований существующих фундаментов с помощью буроинъекционных свай длина заделки сваи в фундамент должна приниматься по расчету или назначаться конструктивно равной пяти диаметрам сваи; при невозможности выполнения этого условия следует предусмотреть создание уширения ствола сваи в месте ее примыкания к ростверку (СП 50-102-2003 п.8.9).
Недостатками рассмотренных способов являются:
- необходимость откопки усиливаемого фундамента;
- невозможность выполнить условие, чтобы критическая сила в заделке сваи в ростверк была равна расчетному сопротивлению грунта под нижним концом сваи;
- невозможность выполнить эти условия при малой толщине фундамента, что снижает сопротивление продольному перемещению верхнего конца сваи;
- не учитывается расчетная нагрузка на сваю;
- недостаточный момент сопротивления изгибу.
Известные способы усиления несущей способности свай во многом зависят от несущей способности грунта под нижним концом сваи. В некоторых случаях на дно скважин засыпается щебень или жесткий бетон толщиной 15-20 см, который уплотняется с помощью долота или виброштампа (Метелюк Н.С., Шишко Г.В., Соловьева А.Б., Грузинцев В.В. Сваи и свайные фундаменты. Киев, «Будiвельник», 1977, с.204-205, рис.4-4).
Известен способ возведения набивной сваи с уплотнением основания (а.с. №165243 5 Е02В 5/38), который представляет собой образование скважины, отсыпку в ней отдельными слоями грунтового материала и втрамбовывание его в дно скважины с заполнением скважины бетоном.
Известны способы усиления несущей способности сваи за счет увеличения зоны уплотнения по всей длине сваи направленным взрывом, патент РФ №2081240, МПК6 E21D 1/00, а также использование разрядно-импульсной технологии для уплотнения грунтов, вмещающих сваю (Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М.: Бумажная Галерея, 2000, с.233-235, рис.85).
Повышение несущей способности сваи достигают путем образования камуфлетного уширения под нижним концом сваи с помощью механического уширителя, применение которого возможно только в грунтах тугопластичной консистенции (Костерин Э.М. Основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 1978, с.164-169, рис.7.22; 7.25), а также использование для расширения скважин гидромониторов при их извлечении с вращением и размывом стенок скважины (SU 1209769, кл. E02D 5/30, 10.04.84), создание камуфлетного уширения с помощью взрыва заряда ВВ (Штоль Т.М., Теличенко В.И., Феклин В.И. Технология возведения подземной части зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1990, с.172-176, рис.7.63а), включающий бурение скважины, размещение на дне скважины сосредоточенного заряда ВВ. После взрыва на дне скважины образуется шарообразное камуфлетное уширение.
Недостатками рассмотренных способов являются:
- невозможность контроля качества выполненной работы;
- применение сложного оборудования;
- сейсмическое воздействие при применении взрывчатых веществ и разрядно-импульсной технологии;
- при наличии слабых грунтов с нарушенной структурой до начала заполнения скважин бетоном их стенки будут обрушаться;
- при высоком уровне подземных вод необходимо организовывать водопонижение;
- в скважинах малого диаметра невозможно применение механических уширителей;
- если центр заряда не совпадает с осью скважины, то шарообразное камуфлетное уширение смещается от оси скважины, что снижает несущую способность сваи;
- недостаточная жесткость закрепления нижнего конца сваи.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ повышения несущей способности буронабивной сваи с использованием продуктов взрыва для создания по длине скважины нескольких кольцевых полостей из уплотненного грунта (патент РФ №2241098, МПК 7 E02D 27/08), включающий бурение скважины, установку в ней металлического цилиндра, имеющего кольцевые выемки с наклонными гранями, между которыми размещают заряд взрывчатого вещества для направления продуктов взрыва в сторону стенок скважины, и создание необходимого количества камуфлетных полостей.
Недостатками данного способа являются:
- невозможность рассчитать объем полостей;
- невозможность создания полости непосредственно под подошвой усиливаемого фундамента;
- не уплотняется дно скважины, что снижает жесткость закрепления нижнего конца сваи;
- сейсмические воздействия на фундамент усиливаемого здания;
- сложность выполнения в условиях городской застройки;
- не учитываются расчетное сопротивление грунта и величина передаваемой нагрузки.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение несущей способности буроинъекционной сваи при усилении фундаментов за счет жесткого защемления ее концов.
Поставленная задача достигается тем, что в способе усиления фундаментов, включающем бурение скважины через фундамент усиливаемого здания и погружение в нее гидромонитора, образование уширений сваи, установку арматурного каркаса, нагнетание мелкозернистого бетона, согласно изобретению непосредственно под подошвой и на ее дне выполняются цилиндрические уширения высотой, равной диаметру уширения, который определяют по следующей зависимости:
где γK - коэффициент надежности;
N - нагрузка на сваю, кН;
d - диаметр сваи, м;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности ствола сваи, кПа;
h - толщина i-слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
γCR - коэффициент условий работы под нижним концом буроинъекционой сваи с уширением;
γcf - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности буроинъекционной сваи;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.
Для повышения жесткости сваи продольному изгибу по ее длине выполняют требуемое количество промежуточных уширений. Цилиндрические уширения выполняют с учетом физико-механических характеристик грунтов и величины передаваемой нагрузки на сваю.
Сущность способа повышения несущей способности буроинъекционной сваи поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен продольный разрез скважины с уширениями и погруженным в нее гидромонитором;
- на фиг.2 показан продольный разрез с установленной арматурой буроинъекционной скважины после инъекции одновременно с уширениями мелкозернистым бетоном.
В усиливаемом фундаменте 1 пробурена скважина 2 с погруженным в нее гидромонитором 3 для образования в грунте 4 высоконапорной водяной струей 5 уширений цилиндрической формы 6, 7, 8, которые после установки арматуры 9 совместно со скважиной 2 инъекцируются мелкозернистым бетоном 10. Уширения 6, 7, 8 выполняются высотой не менее диаметра уширения, который определяется по следующей зависимости:
где γK - коэффициент надежности;
N - нагрузка на сваю, кН;
d - диаметр сваи, м;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности ствола сваи, кПа;
h - толщина i-слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
γCR - коэффициент условий работы под нижним концом буроинъекционной сваи с уширением;
γcf - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности буроинъекционной сваи;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.
Пример
Необходимо определить размеры цилиндрического уширения буроинъекционной сваи для передачи на основание нагрузки N=150 кН при условии, что свая диаметром d=0.25 м, длиной 6 м размещается в пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести IL=0.3. Для проведения расчетов используем СП 50-102-2003:
где γK=1.4 по п.7.1.11, γcf=0.8 по табл.7.5, γCR=1.3 по п.7.2.6, R=700 кПа по табл.7.7, по табл.7.2 при показателе текучести IL=0.3, f1=23 кПа, f2=35 кПа, f3=40 кПа. Подставляем эти значения в формулу и определяем диаметр уширения
Эффективность возведения буроинъекционной сваи с уширениями достигается сокращением количества свай, в результате снижаются расходы на буровые работы, сокращается расход бетона, позволяет увеличить нагрузку на фундамент и повысить устойчивость зданий и сооружений.
Claims (1)
- Способ усиления фундаментов, включающий бурение через фундамент скважины, погружение в нее гидромонитора и образование им уширений, установку арматурного каркаса, нагнетание в нее бетона, отличающийся тем, что сваи жестко защемляют в цилиндрических уширениях, расположенных под подошвой фундамента и нижней части сваи, и по длине скважины, а высота цилиндрических уширений равна диаметру уширения, который определяют по следующей зависимости:
где γK - коэффициент надежности;
N - нагрузка на сваю, кН;
d - диаметр сваи, м;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности ствола сваи, кПа;
h - толщина i-слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
γCR - коэффициент условий работы под нижним концом буроинъекционой сваи с уширением;
γcf - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности буроинъекционной сваи;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008108916/03A RU2360071C1 (ru) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | Способ усиления фундаментов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008108916/03A RU2360071C1 (ru) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | Способ усиления фундаментов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2360071C1 true RU2360071C1 (ru) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008108916/03A RU2360071C1 (ru) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | Способ усиления фундаментов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2360071C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672698C1 (ru) * | 2017-11-16 | 2018-11-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Устройство для изготовления буроинъекционной конической сваи |
RU2672699C1 (ru) * | 2017-11-17 | 2018-11-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Способ усиления фундамента мелкого заложения |
RU189644U1 (ru) * | 2019-01-09 | 2019-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Конструкция усиления фундамента здания |
-
2008
- 2008-03-06 RU RU2008108916/03A patent/RU2360071C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СП 50-102-203 Проектирование и устройство свайных фундаментов. - М.: Госстрой России, 2004. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672698C1 (ru) * | 2017-11-16 | 2018-11-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Устройство для изготовления буроинъекционной конической сваи |
RU2672699C1 (ru) * | 2017-11-17 | 2018-11-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Способ усиления фундамента мелкого заложения |
RU189644U1 (ru) * | 2019-01-09 | 2019-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Конструкция усиления фундамента здания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1157169B1 (en) | Short aggregate pier techniques | |
Fleming et al. | Piling engineering | |
US10513831B2 (en) | Open-end extensible shells and related methods for constructing a support pier | |
US20060088388A1 (en) | Method and apparatus for providing a rammed aggregate pier | |
US8221033B2 (en) | Extensible shells and related methods for constructing a support pier | |
KR100762991B1 (ko) | 고강도 몰탈을 충진하는 기성말뚝 매입공법 | |
WO2011105703A2 (ko) | 암반 매립 일체화 구조의 강관-콘크리트 복합 말뚝 시공 방법 및 말뚝 구조물 | |
Vickars et al. | Performance of helical piles with grouted shafts | |
Ranjan | Ground treated with granular piles and its response under load | |
RU2360071C1 (ru) | Способ усиления фундаментов | |
Ergun | Deep excavations | |
CN105064332A (zh) | 一种方形桩身载体桩的施工方法 | |
US20230041358A1 (en) | Extensible shells and related methods for constructing a ductile support pier | |
Dapp et al. | Evaluation of base grouted drilled shafts at the Audubon Bridge | |
KR101072215B1 (ko) | 선단부를 보강하는 말뚝 시공 방법 및 이 방법에 의해 시공된 말뚝 | |
Kempfert et al. | Pile foundation | |
Gwizdała et al. | Polish experience in the assessment of pile bearing capacity and settlement of the pile foundation | |
AU2018285912A1 (en) | Extensible shells and related methods for constructing a ductile support pier | |
RU2278212C1 (ru) | Способ изготовления набивной сваи | |
Sliwinski et al. | Conditions for effective end bearing of bored, cast in situ piles | |
RU2686788C1 (ru) | Способ возведения сваи в просадочных грунтах в условиях плотной городской застройки | |
Nikitenko et al. | Features of Piling and Their Interaction with Soil | |
Elsiragy | Filed comparative investigation of loading test on micro-piles installed with different technique–(case study) | |
Rabeler et al. | High capacity drilled cast-in-place piles | |
RU2640059C1 (ru) | Способ изготовления буро-задавливаемой сваи |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110307 |