RU2678172C1 - Method of arrangement of driven pile in a well with an extended base - Google Patents
Method of arrangement of driven pile in a well with an extended base Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678172C1 RU2678172C1 RU2018106680A RU2018106680A RU2678172C1 RU 2678172 C1 RU2678172 C1 RU 2678172C1 RU 2018106680 A RU2018106680 A RU 2018106680A RU 2018106680 A RU2018106680 A RU 2018106680A RU 2678172 C1 RU2678172 C1 RU 2678172C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- punching
- shoe
- punch
- soil
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/22—Piles
- E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
- E02D5/38—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds
- E02D5/44—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds with enlarged footing or enlargements at the bottom of the pile
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству свайных фундаментов из забивных (вдавливаемых) свай в пробитых (продавленных) скважинах с уширенным основанием преимущественно в слабых влажных и переувлажненных глинистых грунтах, подстилаемых несущим слоем грунта с относительно высокими прочностными характеристиками.The invention relates to the field of construction, in particular, to the device of pile foundations from driven (pressed) piles in punched (pushed) wells with a widened base, mainly in weak moist and waterlogged clay soils, underlain by a bearing layer of soil with relatively high strength characteristics.
Известны способы устройства набивных свай в слабых влажных и переувлажненных грунтах, включающих пробивку (продавливание) скважин обсадной трубой с теряемым башмаком до подстилающего несущего слоя грунта, заполнение обсадной трубы литым бетоном с армированием и ее извлечение (Ганичев И.А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1981; СТО 36554501-018-2009. Стандарт организации. Проектирование и устройство свайных фундаментов и уплотненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах. НИЦ "Строительство". - 2010; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М. 2011; Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980 с дополнениями в 2017 г.).Known methods of arranging rammed piles in weak moist and waterlogged soils, including punching (punching) wells with a casing with a lost shoe to the underlying bearing layer of the ground, filling the casing with cast concrete with reinforcement and its extraction (Ganichev I.A. Artificial foundation and foundation .- 3rd ed., Revised and enlarged .- M .: Stroyizdat, 1981; STO 36554501-018-2009. Organization standard. Design and construction of pile foundations and compacted foundations from rammed piles in punched wells. Research Center "Stroy" elstvo "- 2010;.... SP 24.13330.2011 Pile foundations M. 2011; Guidelines for the design of pile foundations / NM NIIOSP them Gersevanov USSR State Committee - M .: Stroyizdat, 1980 as amended in 2017)..
Основными недостатками предлагаемых технических решений являются низкая несущая способность (или даже ее дополнительного снижения) сваи по боковой поверхности в пределах залегания слоев слабых (например, биогенных) влажных и переувлажненных глинистых грунтов и относительно низкая несущая способность сваи по ее торцу, а также высокая трудоемкость и длительность набора прочности используемой литой бетонной смеси.The main disadvantages of the proposed technical solutions are the low bearing capacity (or even its additional reduction) of the pile along the lateral surface within the bedding of layers of weak (e.g. biogenic) moist and waterlogged clay soils and the relatively low bearing capacity of the pile along its end, as well as high labor and the duration of the curing of the cast concrete mixture used.
Известны и широко применяются в различных грунтовых условиях свайные фундаменты из забивных призматических, пирамидальных, булавовидных и других свай (СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. Госстрой России. М. 2004; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М. 2011; Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980 с последними дополнениями в 2017 г.).Pile foundations from driven prismatic, pyramidal, club-shaped and other piles are known and widely used in various soil conditions (SP 50-102-2003. Design and construction of pile foundations. Gosstroy of Russia. M. 2004; SP 24.13330.2011. Pile foundations. M 2011; Guidance on the design of pile foundations / NIIOSP named after N.M. Gersevanov Gosstroy of the USSR. - M .: Stroyizdat, 1980 with the latest additions in 2017).
Основными недостатками фундаментов из забивных свай являются: практически полное отсутствие несущей способности или даже ее снижение по боковой поверхности в пределах толщи слабых влажных и переувлажненных грунтов, невысокая несущая способность при опирании их концов на подстилающие несущие грунты с относительно высокой сжимаемостью.The main disadvantages of driven pile foundations are: the almost complete absence of bearing capacity or even its decrease along the lateral surface within the thickness of weak moist and waterlogged soils, low bearing capacity when their ends are supported on underlying bearing soils with relatively high compressibility.
Относительно близкими из известных технических решений к предлагаемому способу являются способы устройства фундаментов из буроопускных железобетонных свай, выполняемых путем: погружения теряемой (оставляемой) обсадной трубы с открытым торцом с частичным заглублением ее в подстилающий несущий слой; выбуривания из обсадной трубы и из подстилающего несущего слоя грунта; создания в нижней части уширения; частичного заполнения трубы литой бетонной смесью с последующим погружением в нее сборной железобетонной сваи (СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. Госстрой России. М. 2004; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М. 2011 и др.).Relatively close of the known technical solutions to the proposed method are the ways of building foundations from drilling concrete reinforced concrete piles, performed by: immersing the lost (abandoned) casing pipe with an open end with a partial deepening of it into the underlying bearing layer; drilling from the casing and from the underlying bearing layer of soil; creating the bottom of the broadening; partial filling of the pipe with cast concrete mixture followed by immersion in it of a precast reinforced concrete pile (SP 50-102-2003. Design and installation of pile foundations. Gosstroy of Russia. M. 2004; SP 24.13330.2011. Pile foundations. M. 2011 and others.) .
Основными недостатками фундаментов из буроопускных железобетонных свай являются: практически полное исключение из передачи нагрузки на грунт основания по боковой поверхности сваи в пределах толщи переувлажненных слоев заиленных, заторфованных и других слабых биогенных и глинистых грунтов; длительность набора литой бетонной смеси до требуемой прочности и другие.The main disadvantages of foundations from drilling concrete reinforced concrete piles are: almost complete exclusion from the transfer of the load on the soil of the foundation along the side surface of the pile within the thickness of waterlogged layers of silty, peat and other weak biogenic and clay soils; the duration of the set of cast concrete mixture to the required strength and others.
Известен также способ устройства сваи по SU 1170044 А (опуб. 30.07.1985), включающий выполнение многослойной из расположенных коаксиально на расстоянии друг от друга бетонных слоев и размещенных между ними прослоек сыпучего материала (например, песка или другого аналогичного материала).There is also a known method of arranging piles according to SU 1170044 A (publ. 07/30/1985), which includes performing a multilayer of concrete layers located coaxially at a distance from each other and interlayers of loose material (for example, sand or other similar material).
Недостатками этого способа возведения сваи являются: невозможность в слабых переувлажненных грунтах создания уплотненных зон и тем более бетонных слоев по боковой поверхности; достаточно длительный период времени для набора литым бетоном необходимой прочности перед нагрузкой сваи; устройство сваи связано с комбинацией двух видов свай: набивной (опускной) с использованием литого бетона и сборной железобетонной, что приводит к существенному увеличению не только сроков ее возведения, но и трудоемкости, а также к резкому ограничению области применения по грунтам основания.The disadvantages of this method of construction of piles are: the impossibility in weak waterlogged soils to create compacted zones and especially concrete layers on the side surface; a sufficiently long period of time for cast concrete to gain the necessary strength before loading the piles; the device of the pile is associated with a combination of two types of piles: rammed (lowering) using cast concrete and precast concrete, which leads to a significant increase in not only the timing of its construction, but also the complexity, as well as a sharp limitation of the scope of application on the soil base.
Из известных следует отметить способ возведения свайного фундамента из забивных свай на просадочных грунтах с II типом по просадочности по SU 885446 А1 (опуб. 30.11.1981), из которого следует, что его устройство связано в основном с образованием скважин бурением, заполнением скважин песком (дренирующим материалом), замачиванием участка (пятна) застройки и погружением в скважины сборных железобетонных свай.Of the known, it should be noted the method of constructing a pile foundation from driven piles on subsiding soils with type II according to subsidence according to SU 885446 A1 (published on 11.30.1981), from which it follows that its construction is mainly associated with the formation of wells by drilling, filling wells with sand ( by draining material), by soaking a building site (spot) and immersing prefabricated reinforced concrete piles in the wells.
Этот способ возведения свайного фундамента имеет следующие основные недостатки:This method of constructing a pile foundation has the following main disadvantages:
- рассматриваемый способ устройства фундамента распространяется только на просадочные грунты с II типом грунтовых условий, в которых возможна просадка грунта от его собственного веса;- the considered method of foundation construction applies only to subsidence soils with type II soil conditions in which subsidence of the soil from its own weight is possible;
- скважины образуют бурением без создания по ее периметру уплотненной зоны;- wells are formed by drilling without creating a densified zone along its perimeter;
- длительность всего цикла возведения свай составляет около 2-3-х месяцев;- the duration of the entire cycle of construction of piles is about 2-3 months;
- выполнение дренажных скважин с заглублением их в непросадочный подстилающий несущий слой неизбежно приводит к снижению прочностных и деформационных характеристик этих грунтов (особенно при их глинистом составе) и тем самым к снижению несущей способности забиваемой в последующем сваи, а также увеличению ее длины;- the implementation of drainage wells with their deepening into a non-subsiding underlying bearing layer inevitably leads to a decrease in the strength and deformation characteristics of these soils (especially with their clay composition) and thereby to a decrease in the bearing capacity of a pile to be driven in a subsequent pile, as well as an increase in its length;
- практически невозможно синхронизировать в одном проектном решении схему расположения дренажных скважин и забивных свай;- it is practically impossible to synchronize the layout of drainage wells and driven piles in one design solution;
- из-за отсутствия в рассматриваемом техническом решении создания уширенного основания под торцом свай резко снижается их потенциально возможная несущая способность.- due to the absence in the considered technical solution of creating a broadened base under the end of the piles, their potential bearing capacity is sharply reduced.
Из известных способов следует также отметить патент на полезную модель сваи (RU 62619 U1, опуб. 27.04.2007), где описан способ изготовления забивной сборной железобетонной сваи, который включает образование лидерной скважины, которую заполняют смесью грунта с цементом, после чего с помощью вибропогружателя сваю погружают в заполненную скважину. Повышение несущей способности сваи обеспечивается за счет увеличения поперечного сечения ее подземной части и сил сопротивления на контакте тела сваи с грунтоцементной смесью.Of the known methods, it should also be noted a patent for a utility model of piles (RU 62619 U1, publ. 04/27/2007), which describes a method for manufacturing a driven precast reinforced concrete pile, which includes the formation of a leader well, which is filled with a mixture of soil with cement, and then using a vibrator the pile is immersed in a filled well. The increase in the bearing capacity of the pile is ensured by increasing the cross section of its underground part and the resistance forces at the contact of the pile body with the cement mixture.
Однако целесообразность применения данной сваи весьма ограничена, так как она имеет следующие существенные недостатки:However, the feasibility of using this pile is very limited, since it has the following significant disadvantages:
- в подавляющем большинстве случаев и грунтовых условий несущая способность висячих и тем более забивных свай формируется главным образом за счет сопротивления грунта под нижним концом свай, поэтому обычно наибольший эффект по повышению их несущей способности достигается преимущественно за счет применения мероприятий, связанных именно с нижней частью свай путем устройства уширений, упрочнения грунтов и т.п.; повышение несущей способности свай предусматривается только по их боковой поверхности, что всегда менее эффективно;- in the vast majority of cases and soil conditions, the bearing capacity of suspended and especially driven piles is formed mainly due to soil resistance under the lower end of the piles, therefore usually the greatest effect on increasing their bearing capacity is achieved mainly through the use of measures related specifically to the lower part of piles by means of broadening, hardening of soils, etc .; increasing the bearing capacity of piles is provided only on their lateral surface, which is always less effective;
- при гладкой боковой поверхности типовых заводской готовности сборных железобетонных свай и низкой прочности «смеси грунта с цементом» (обычно применяемых кладочных и др. цементных растворов) не обеспечивается достаточно прочная связь оболочек из упомянутых выше «смеси грунта с цементом» со сваями и их совместная работа; в связи с этим, а также с учетом отмеченного ниже оболочку «смеси грунта с цементом» следует рассматривать как грунтовую оболочку;- with a smooth side surface of typical factory readiness of prefabricated reinforced concrete piles and low strength of the “soil-cement mixture” (commonly used masonry and other cement mortars), a sufficiently strong bond between the shells from the above-mentioned “soil-cement mixture” and piles and their joint Work; in this regard, and also taking into account the shell “soil mixture with cement” noted below, it should be considered as a soil shell;
- высокие материальные затраты (стоимость, трудоемкость, расход энергии и др.) на производство «смеси грунта с цементом» близкие по приготовлению, хранению, доставке и т.п. к цементным растворам по сравнению с использованием местного грунта;- high material costs (cost, laboriousness, energy consumption, etc.) for the production of "soil-cement mixture" similar in preparation, storage, delivery, etc. to cement mortars in comparison with the use of local soil;
- неэффективна в переувлажненных и тем более в водонасыщенных оплывающих грунтах, так как в этих грунтовых условиях «смесь грунта с цементом» сразу же превращается в цементный раствор, который, как известно, становится практически несжимаемым и подобно жидкости при погружении в него свай будет выдавливаться вверх, как это происходит при устройстве, например, буроопускных свай, несущая способность которых в основном определяется и обеспечивается сопротивлением грунта по их подошве (торцу).- ineffective in waterlogged, and even more so in water-saturated melting soils, since in these soil conditions a “soil-cement mixture” immediately turns into a cement mortar, which, as you know, becomes practically incompressible and, like a liquid, when piling into it, it will be pushed up , as occurs when installing, for example, drilling piles, the bearing capacity of which is mainly determined and provided by soil resistance along their soles (end faces).
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения, принятым за прототип, является способ устройства забивной сваи в пробитой скважине в слабых водонасыщенных грунтах (патент RU 2634912, опуб. 28.11.2017, см. п. 7 формулы изобретения) с некоторой интерпретацией, включающий пробивку или продавливание скважины обсадной трубой с теряемым башмаком-пробойником в нижней части, имеющим открытую сверху внутреннюю полость, в которую после образования скважины устанавливают башмак-уширитель, засыпают в обсадную трубу в нижнюю ее часть жесткий грунтовый материал, поднимают трубу на высоту засыпки, формирование уширенного основания осуществляют путем втрамбовывания жесткого грунтового материала с помощью инвентарной сваи, снабженной на торце съемным наконечником, и затем засыпают в обсадную трубу сыпучий материал или поочередно сыпучий и жесткий грунтовый материал, извлекают обсадную трубу с заполнением скважины на всю ее высоту засыпанным в трубу материалом, после чего погружают железобетонную сваю в скважину с формированием дополнительной уплотненной зоны вокруг скважины.The closest analogue of the claimed technical solution adopted for the prototype is a method of driving a driven pile in a drilled well in weak water-saturated soils (patent RU 2634912, published November 28, 2017, see
Основными недостатками этого технического решения являются низкая эффективность увеличения несущей способности сваи в пределах залегания верхнего слоя из слабых переувлажненных грунтов по ее боковой поверхности из-за увеличения влажности материала засыпки на границе с материалом сваи после извлечения обсадной трубы, а также ограниченная область применения при наличии относительно плотного сложении подстилающего несущего слоя грунта, т.е. невозможность пробивки в нем скважины-полости для создания уширенного основания наиболее часто применяемыми для этой цели средствами механизации: копровых и тем более вдавливающих установок. Из анализа устройства набивных свай в пробитых скважинах в слабых влажных и переувлажненных грунтах, подстилаемых плотными (песчаными и глинистыми) грунтами с плотностью в сухом состоянии ρd≥1,50-1,65 т/м3, максимально возможный диаметр (размер в поперечном сечении) пробиваемой скважины башмаком-пробойником составляет не более 600-650 мм (Ганичев И.А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981; СТО 36554501-018-2009. Стандарт организации. Проектирование и устройство свайных фундаментов и уплотненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах. НИЦ "Строительство". - 2010).The main disadvantages of this technical solution are the low efficiency of increasing the bearing capacity of piles within the upper layer of weakly moistened soils along its lateral surface due to an increase in the moisture content of the backfill material at the border with the pile material after extraction of the casing, as well as the limited scope in the presence of dense addition of the underlying bearing layer of soil, i.e. the impossibility of punching well-cavities in it to create a broadened base with the most commonly used mechanization means for this purpose: pile drivers and, especially, pressing plants. From an analysis of the arrangement of rammed piles in punched wells in weak, moist and waterlogged soils, underlain by dense (sand and clay) soils with a density in the dry state ρ d ≥ 1.50-1.65 t / m 3 , the maximum possible diameter (transverse dimension the cross-section) of the hole to be punched with a punch shoe is not more than 600-650 mm (Ganichev I.A. Device of artificial foundations and foundations. - 3rd ed., revised and additional - M .: Stroyizdat, 1981; STO 36554501-018 2009. Organization standard: Design and installation of pile foundations and compacted wasps innovations from rammed piles in punched wells. Research Center "Construction". - 2010).
Технической проблемой предлагаемого изобретения является устранение приведенных выше недостатков прототипа, а именно, повышение несущей способности сваи и свайного фундамента, а также расширение области применения по грунтовым условиям и тем самым повышения эффективности в целом.The technical problem of the invention is the elimination of the above disadvantages of the prototype, namely, increasing the bearing capacity of piles and pile foundations, as well as expanding the scope of application on soil conditions and thereby increasing efficiency in general.
Указанный технический результат достигается способом устройства забивной сваи, заключающимся в том, что пробивают или продавливают скважину обсадной трубой с теряемым башмаком-пробойником в нижней части, имеющим открытую сверху внутреннюю полость, в которую после образования скважины устанавливают башмак-уширитель, засыпают в обсадную трубу в нижнюю ее часть жесткий грунтовый материал, поднимают обсадную трубу на высоту засыпки, осуществляют формирование уширенного основания путем втрамбовывания жесткого грунтового материала, засыпают поверх уширенного основания сыпучий материал или поочередно сыпучий и жесткий грунтовый материал, извлекают обсадную трубу, погружают железобетонную сваю в засыпанный материал с формированием дополнительной уплотненной зоны вокруг скважины, в котором, согласно изобретению, пробивку или продавливание скважины осуществляют с использованием составного башмака-пробойника, включающего верхнюю и нижнюю части, при пробивке или продавливании участка скважины в несущем слое грунта поэтапно погружают вначале нижнюю часть башмака-пробойника торцом наконечника, прикрепленного к штанге или к другой обсадной трубе, опущенной в обсадную трубу, используемую для пробивки или продавливания скважины, а затем погружают верхнюю часть башмака-пробойника обсадной трубой, используемой для пробивки или продавливания скважины, до соприкосновения с нижней частью башмака-пробойника с образованием участка скважины в несущем слое грунта для создания уширенного основания.The specified technical result is achieved by the method of driving a driven pile, which consists in piercing or pushing the well with a casing pipe with a lost shoe-punch in the lower part, having an internal cavity open from above, into which, after the formation of the well, an expander shoe is placed, put into the casing pipe in the lower part of it is hard soil material, the casing is raised to the height of the backfill, the broadened base is formed by ramming the hard soil material, the backlog loose material is poured over the broadened base or alternately loose and hard soil material, the casing is removed, the reinforced concrete pile is dipped into the filled material with the formation of an additional compacted zone around the well, in which, according to the invention, punching or forcing the well is carried out using a composite punch shoe, including the upper and lower parts, when punching or punching a section of the well in the bearing soil layer, the lower part of the shoe is firstly gradually immersed the end of the tip attached to the rod or to another casing, lowered into the casing used to punch or push the well, and then immerse the upper part of the punch shoe with the casing used to punch or push the well until it contacts the lower part of the shoe punch with the formation of a section of the well in the bearing soil layer to create a broadened base.
Технический результат, заключающийся в повышении несущей способности сваи, достигается за счет обеспечения формирования уширенного основания из жесткого грунтового материала в нижней части скважины, образованной в несущем слое грунта.The technical result, which consists in increasing the bearing capacity of piles, is achieved by ensuring the formation of a broadened base of hard soil material in the lower part of the well formed in the bearing soil layer.
Для повышения несущей способности сваи после формирования уширенного основания устанавливают поверх него во внутреннюю полость обсадной трубы трубу с отверстиями, засыпку сыпучего материала или поочередно сыпучего и жесткого грунтового материалом осуществляют в полость трубы с отверстиями и после ее заполнения и извлечения обсадной трубы осуществляют погружение в трубу с отверстиями железобетонной сваи с образованием по ее периметру локальных уширений - уширенных зон в зонах отверстий и дополнительной уплотненной зоны вокруг трубы с отверстиями.To increase the bearing capacity of the pile after the formation of the broadened base, a pipe with holes is installed on top of it in the inner cavity of the casing pipe, filling loose material or alternately loose and hard ground material is carried out in the pipe cavity with holes and, after filling and removing the casing pipe, they are immersed in the pipe with reinforced concrete pile holes with the formation along its perimeter of local broadening - broadened zones in the zones of holes and an additional compacted zone around the pipe with holes.
Формирование локальных уширений (уширенных зон) из материала засыпки вокруг боковой поверхности трубы с отверстиями дополнительно повышает несущую способность сваи за счет вовлечения в совместную работу окружающий грунт природного сложения.The formation of local broadening (broadened zones) from the backfill material around the side surface of the pipe with holes further increases the bearing capacity of the pile by involving the surrounding natural soil in joint work.
При этом для пробивки скважины могут использовать инвентарную металлическую обсадную трубу, торец которой вставлен во внутреннюю полость составного башмака-пробойника.At the same time, an inventory metal casing can be used for punching the well, the end of which is inserted into the internal cavity of the composite shoe punch.
Для предотвращения осыпания грунта при пробивке или продавливании участка скважины в несущем слое грунта используют составной башмак-пробойник с ободом-фартуком, охватывающим верхнюю часть башмака-пробойника по ее нижнему краю и его нижнюю часть по верхнему краю и закрепленным на нижней части, и поочередное погружение верхней и нижней частей башмака-пробойника осуществляют с обеспечением зазора между этими частями башмака-пробойника, не превышающим высоту охвата верхней части башмака пробойника ободом-фартуком.To prevent soil crumbling when punching or forcing a section of the well in the bearing soil layer, use a composite punch shoe with an apron rim covering the upper part of the punch shoe along its lower edge and its lower part along the upper edge and fixed on the lower part, and alternately immersing the upper and lower parts of the punch shoe is provided with a gap between these parts of the punch shoe, not exceeding the height of coverage of the upper part of the punch shoe with an apron rim.
Кроме того, в качестве трубы с отверстиями целесообразно использовать бывшие в употреблении металлические или полимерные бочки без крышек и днища, сваренные между собой торцами с герметизацией стыков.In addition, it is advisable to use used metal or polymer barrels without lids and bottoms, welded together with ends to seal joints, as a pipe with holes.
В качестве сыпучего материала можно использовать сыпучий грунтовый материал или экологически чистые отходы промышленных производств, близкие по гранулометрическому составу к песчаным грунтам (горелая земля, сталеплавильные шлаки и т.п.).As bulk material, you can use bulk soil material or environmentally friendly industrial waste, similar in size to sandy soils (burnt earth, steelmaking slag, etc.).
Благодаря использованию составного башмака-пробойника и трубы с перфорационными отверстиями существенно увеличиваются несущая способность и область применения забивных свай в пробитых скважинах в сложных грунтовых условиях.Thanks to the use of a composite shoe-punch and a pipe with perforations, the bearing capacity and the field of application of driven piles in punched wells in difficult soil conditions significantly increase.
Предлагаемый способ поясняется чертежами, на которых показана последовательность технологических операций устройства забивной сваи с уширенным основанием в нижней и по боковой поверхности трубы с отверстиями (трубы-оболочки).The proposed method is illustrated by drawings, which show the sequence of technological operations of a driven pile device with a widened base in the lower and lateral surfaces of the pipe with holes (sheath pipe).
На фиг. 1 изображена погруженная, например, копровой или вдавливающей установкой в грунт основания инвентарная металлическая обсадная труба с составным башмаком-пробойником и ободом-фартуком в нижней части специальной конструкции с частичным заглублением его в несущий слой грунта.In FIG. 1 shows, for example, an immersed metal casing pipe immersed, for example, by a pile driver or a pressing installation in the base soil, with a composite punch shoe and an apron rim in the lower part of a special design with its partial penetration into the bearing soil layer.
На фиг. 2 изображен частично погруженный в несущий слой грунта на возможную глубину составной башмак-пробойник с ободом-фартуком и опущенной в обсадную трубу штангой со съемным наконечником, торец которого вставлен во внутреннюю полость башмака-пробойника в увеличенном масштабе.In FIG. 2, a composite punch shoe with an apron rim and a rod lowered into the casing with a removable tip, the end of which is inserted into the internal cavity of the punch shoe on an enlarged scale, is partially immersed in the soil layer to a possible depth.
На фиг. 3 изображена погруженная на заданную глубину торцом съемного наконечника на штанге нижняя часть башмака-пробойника с образованием нижнего участка скважины в несущем слое грунта.In FIG. 3 shows the lower part of the punch shoe immersed to a predetermined depth by the end face of the removable tip on the rod with the formation of the lower section of the well in the bearing soil layer.
На фиг. 4 изображен составной башмак-пробойник после погружения верхней его части обсадной трубой до соприкосновения с верхом нижней части башмака-пробойника с образованием нижнего участка скважины, с установленным в его полость башмаком-уширителем и отсыпанным над ним жестким грунтовым материалом до верхней кромки несущего слоя грунта для формирования уширенного основания. (На фиг. 2-4 возможная уплотненная зона условно не показана).In FIG. 4 shows a composite shoe punch after immersing its upper part with a casing pipe until it contacts the top of the lower part of the shoe punch with the formation of the lower section of the well, with an extension shoe installed in its cavity and hard ground material sprinkled over it to the upper edge of the carrier soil layer for the formation of a broadened base. (In Fig. 2-4, a possible sealed area is not conventionally shown).
На фиг. 5 изображено уширенное основание, сформированное торцом съемного наконечника штанги, опущенной в обсадную трубу, приподнятую на высоту отсыпки жесткого грунтового материала, и опущенная во внутреннюю полость обсадной трубы труба с отверстиями, заполненная сыпучим материалом.In FIG. 5 depicts a broadened base formed by the end face of a removable rod tip lowered into a casing pipe raised to the height of the filling of hard soil material, and a pipe with holes dropped into the inner cavity of the casing pipe filled with bulk material.
На фиг. 6 изображен узел А на фиг. 5 до формирования уширенного основания с отсыпанным над башмаком-уширителем в нижнюю часть обсадной трубы жестким грунтовым материалом.In FIG. 6 shows the assembly A in FIG. 5 until a broadened base is formed with hard ground material poured over the expander shoe into the lower part of the casing.
На фиг. 7 изображена погруженная в засыпанную трубу с отверстиями железобетонная свая после извлечения обсадной трубы с образованием локальных уширенных зон по боковой поверхности трубы с отверстиями и окончательным формированием уширенного основания в нижней части скважины и возможной уплотненной зоной по боковой поверхности трубы с отверстиями и в несущем слое грунта.In FIG. Figure 7 shows a reinforced concrete pile immersed in a filled pipe with holes after removing the casing with the formation of local broadened zones along the side surface of the pipe with holes and the final formation of a broadened base in the lower part of the well and a possible compacted zone along the side surface of the pipe with holes and in the bearing soil layer.
На фиг. 8 изображено сечение Б-Б на фиг. 7 с уплотненным сыпучим материалом в трубе с отверстиями погруженной сваей и локальными уширенными зонами по ее внешнему контуру (возможная уплотненная зона условно не показана).In FIG. 8 shows a section BB in FIG. 7 with compacted bulk material in a pipe with openings of a submerged pile and local broadened zones along its outer contour (a possible compacted zone is not conventionally shown).
На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:
1 - инвентарная обсадная труба;1 - inventory casing;
2 - составной башмак-пробойник с внутренней полостью;2 - composite shoe punch with an internal cavity;
3 - обод-фартук;3 - an apron rim;
4 - пробитая (продавленная) скважина;4 - punched (pushed) well;
5 - несущий слой грунта (верхняя граница);5 - bearing soil layer (upper boundary);
6 - возможная уплотненная зона грунта в окружающем грунте природного сложения;6 - a possible compacted soil zone in the surrounding soil of natural composition;
7 - металлическая штанга или обсадная труба со съемным наконечником;7 - a metal rod or casing with a removable tip;
8 - пробитый (продавленный) нижний участок скважины;8 - punched (pushed) lower section of the well;
9 - башмак-уширитель;9 - shoe expander;
10 - жесткий грунтовый материал (щебень, гравий и т.п.);10 - hard soil material (crushed stone, gravel, etc.);
11 - уширенное основание из уплотненного (втрамбованного) жесткого грунтового материала;11 - broadened base of compacted (rammed) hard soil material;
12 - труба с отверстиями, установленная во внутреннюю полость обсадной трубы 1;12 - pipe with holes installed in the inner cavity of the casing 1;
13 - отверстия (окна) в трубе 12;13 - holes (windows) in the
14 - сыпучий материал или жесткий грунтовый материал, отсыпанный без уплотнения в трубу 12 с отверстиями;14 - bulk material or hard soil material, sprinkled without compaction in the
15 - забивная (вдавливаемая) сборная железобетонная свая;15 - driven (pressed) precast reinforced concrete pile;
16 - локальные уширения по боковой поверхности трубы 12 с отверстиями из сыпучего или жесткого грунтового материала.16 - local broadening along the side surface of the
Способ устройства забивной сваи в пробитой скважине с уширенным основанием осуществляют следующим образом.The method of installation of a driven pile in a punched well with a widened base is as follows.
Перед забивкой (погружением) инвентарной обсадной трубы 1 составной башмак-пробойник 2 с ободом-фартуком 3 устанавливают на точке будущей скважины 4, в том числе с использованием кондуктора, затем опускают на него инвентарную обсадную трубу 1 и погружают ее, например, штанговым дизель-молотом или вдавливающей установкой с заглублением торца составного башмака-пробойника 2 в несущий слой 5 грунта на возможную глубину с образованием пробитой (продавленной) скважины 4 и возможной уплотненной зоны 6 как по боковой поверхности скважины 4, так и в несущем слое 5 грунта.Before clogging (immersion) of the inventory casing 1, a
С учетом повышенной плотности несущего слоя 5 грунта, и тем самым низкой степенью его уплотняемости и высоким значением лобового сопротивления, превышающим, как правило, техническую возможность погружения башмака-пробойника диаметром (размером в поперечном сечении) свыше 600-650 мм, применяемой копровой или вдавливаемой установкой, дальнейшие подготовительные работы сводятся к поэтапному образованию нижнего участка 8 скважины в несущем слое 5 грунта с использованием составного башмака-пробойника 2 для формирования уширенного основания 11 из жесткого грунтового материала (щебня, гравия и т.п.) в подстилающем несущем слое 5 грунта. Поставленная задача по устройству пробитого (продавленного) участка 8 скважины в подстилающем несущем слое 5 грунта осуществляется в последовательности, изображенной на фиг. 2-4 в увеличенном масштабе. Следует отметить, что изображенные на фиг. 2-4 технологические операции по образованию участка 8 скважины относятся к случаю, когда ее образуют двухсоставным башмаком-пробойником 2 при поэтапном погружении нижней и верхней частей башмака-пробойника 2 сразу на проектную (заданную) глубину, составляющей обычно не более 2-2,5 диаметра (размера поперечном сечении) башмака-пробойника 2.Given the increased density of the carrier layer 5 of the soil, and thereby the low degree of compaction and high drag, exceeding, as a rule, the technical ability to immerse the punch shoe with a diameter (cross-sectional size) of more than 600-650 mm used by the pile or pressed installation, further preparatory work is reduced to the phased formation of the lower section of the 8 wells in the carrier layer 5 of the soil using a
Опускают в обсадную трубу 1 штангу 7 (или обсадную трубу) со съемным (сменным) наконечником, который вставляют во внутреннюю полость составного башмака-пробойника 2 (фиг. 2).Lowered into the casing 1 rod 7 (or casing) with a removable (replaceable) tip, which is inserted into the internal cavity of the composite shoe punch 2 (Fig. 2).
Погружают в несущий слой 5 грунта вначале нижнюю часть башмака-пробойника 2 ударными или вдавливающими воздействиями на штангу 7. Необходимо отметить, что, как отмечалось выше, устройство участка 8 скважины предлагаемой конструкцией и технологией целесообразно применять в грунтах: со степенью влажности не более Sr<0,6-0,7; с плотностью в сухом состоянии глинистых грунтов примерно ρd=1,6-1,65 т/м3, песчаных грунтов - ρd=1,50-1,55 т/м3 еще способных к уплотнению и обеспечивающих устойчивость вертикальной стенки образованной скважины 6 при глубине ее не более 1 м. При этих указанных параметрах образование нижнего участка 8 скважины погружением нижней части башмака-пробойника 2 может быть осуществлено сразу на заданную глубину, как показано на фиг. 3.First, the lower part of the
Если не удается выполнить это условие, то используют составной башмак-пробойник 2 с ободом-фартуком 3, который охватывает верхнюю часть башмака-пробойника 2 по ее нижнему краю и его нижнюю часть по верхнему краю и закреплен на нижней части. В этом случае погружение нижней и верхней частей башмака-пробойника 2 выполняют поэтапно на высоту выпуска обода-фартука 3 в его верхней части (то есть на высоту охвата верхней части составного башмака-пробойника 2 ободом-фартуком 3), т.е. погружение частей башмака-пробойника 2 выполняют в несколько этапов поочередно нижней и верхней части с зазором на высоту выпуска обода-фартука 3 в его верхней части.If this condition cannot be fulfilled, then use a
Верхнюю часть башмака-пробойника 2 погружают путем приложения ударных или вдавливающих воздействий на обсадную трубу 1 до соприкосновения с верхом нижней части башмака-пробойника 2 с образованием участка 8 скважины с заданными геометрическими параметрами, после чего извлекают штангу 7 со съемным наконечником и устанавливают в полость башмака-пробойника 2 башмак-уширитель 9 (фиг. 4) для формирования уширенного основания, описанного ниже.The upper part of the
Послойно отсыпают над башмаком-уширителем 9 в участок 8 скважины жесткий грунтовый материал 10 (щебень, жесткая бетонная смесь и т.п.) на высоту предполагаемого расчетного уширенного основания (обычно до верхней кромки несущего слоя 5 грунта) и уплотняют (втрамбовывают) его торцом съемного наконечника штанги 7 с углом заострения 120-180°, опущенной во внутреннюю полость обсадной трубы 1, и формируют уширенное основание 11, после чего опускают во внутреннюю полость обсадной трубы 1 трубу 12 с разгрузочными (перфорационными) отверстиями (окнами) 13, расположенными соосно относительно вертикальной оси, в шахматном порядке или иным образом по ее периметру и всей высоте, с возможно минимальным зазором относительно обсадной трубы 1 и частичным погружением ее торца в уширенное основание 11 из жесткого грунтового материала 10 на глубину, составляющую не более 10-15 см, и заполняют внутреннюю полость трубы 12 с отверстиями сыпучим грунтовым материалом 14 (щебень, гравийно-песчаная смесь, крупнозернистый песок, отсев щебня, экологически чистые отходы промышленных производств - горелая земля, шлаки и т.п.) (фиг. 5 и фиг. 6).Hard soil material 10 (crushed stone, hard concrete mix, etc.) is poured over the
Извлекают (в том числе с приложением вибрации) обсадную трубу 1 и погружают (забивают) в засыпанную полость трубы 12 сборную железобетонную сваю 15 с частичным заглублением ее торца в уширенное основание 11 с образованием локальных уширений 16 из уплотненного сыпучего грунтового материала 14 по наружной боковой поверхности трубы 12 с отверстиями и возможной уплотненной зоны 6 повышенных размеров по всему контуру сваи 15 (фиг. 7). На изображенном на фиг. 8 сечении Б-Б фиг. 7 возможная уплотненная зона грунта природного сложения условно не показана. При достаточно благоприятных инженерно-геологических и гидрологических условиях, когда практически полностью исключается поступление свободной воды в трубу 12 через разгрузочные отверстия ее заполнение жестким или сыпучим материалом 14 осуществляют после извлечения обсадной трубы 1.The casing 1 is removed (including with the application of vibration) and the precast reinforced
В случае необходимости увеличение несущей способности сваи в трубе 12 по ее боковой поверхности осуществляют следующим возможным способом.If necessary, an increase in the bearing capacity of the piles in the
Увеличение несущей способности сваи 15 осуществляют путем погружения (в том числе повторного) в первоначально отсыпанный сыпучий материал 14 в трубе 12 обсадной трубы с самораскрывающимся наконечником (на чертежах не показано) до верха уширенного основания 11, заполнения ее аналогичным грунтовым материалом и извлечения с последующим погружением сваи 15 в засыпанную трубу 12 с отверстиями.The load-bearing capacity of
При погружении-добивке трубы 12 с отверстиями в уширенное основание 11 торец трубы 12 оборудуют в случае необходимости несъемным стальным ободом-насадкой с режущей кромкой (на чертежах не показано).When immersing-finishing
Углы заострения башмака-пробойника 2, башмака-уширителя 9 и съемного наконечника штанги 7 (или обсадной трубы) назначают из обеспечения наиболее оптимальных условий погружения башмака-пробойника 2 в несущий слой 5 грунта и формирования уширенного основания 11 из жесткого грунтового материала 10 и, как правило, устанавливаются экспериментальным путем или на основе аналогичных исследований в практически сходных инженерно-геологических и др. условиях. Из анализа материалов многочисленных экспериментальных исследований устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах и пробивки скважин под набивные сваи углы заострения башмака-пробойника 2 в зависимости от грунтовых условий ориентировочно составляют 30-60°, башмака-уширителя 9 - 60-90°, съемного наконечника штанги 7 - 120-180°. Башмаки изготавливают чугунными, стальными, бетонными, железобетонными или в их комбинации облегченного типа, а также из прочных композиционных материалов.The sharpening angles of the
Трубы 12 с разгрузочными отверстиями изготавливают из полимерных и т.п.материалов, а также металла, железобетона, асбестоцемента и др., в том числе из б/у и усиленных в случае необходимости, например, стальными бандажами. Кроме того, трубу 12 при соответствующем обосновании можно изготавливать из бывших в употреблении металлических бочек, сваренных (соединенных) между собой торцами без крышек и днища, например, из 200-216-литровых диаметром около 60 см, высотой примерно 90 см с антикоррозийным покрытием и герметизацией стыков и др. металлических изделий, а также бочек, баков, емкостей, бункеров и т.п. изделий из бывших в употреблении полимерных материалов (пластик, полиэтилен, полиуретан и т.п.). Применение указанных выше элементов для изготовления труб 12 способствует их утилизации.
Минимальный диаметр трубы 12 с учетом разгрузочных отверстий и допустимых отклонений при погружении сваи 15 принимают равным 1,5-2 размера (диаметра) в поперечном сечении забивной или вдавливаемой сваи 15, т.е. в случае использования призматической сваи 30×30 см внутренний диаметр трубы-оболочки 12 принимают равным не менее 50-65 см или устанавливают опытным путем в зависимости от вида материала засыпки.The minimum diameter of the
Размеры и расположение разгрузочных отверстий в стенке трубы-оболочки 12 назначают с учетом оптимального объема вдавливаемого в окружающий грунт природного сложения через отверстия сыпучего материала при погружении (забивки) сваи 15. Эти параметры, а также угол заострения торца забиваемой сваи 15, скорость ее погружения и т.п.устанавливают опытным путем из-за отсутствия подобных исследований при устройстве забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах с уширенным основанием.The size and location of the discharge openings in the wall of the pipe-
Для минимизации возможного вывала сыпучего материала из разгрузочных отверстий трубы 12 и беспрепятственного извлечения обсадной трубы 1, помимо приложения к ней вибрации, используют: предварительное закрытие отверстий синтетической пленкой с низкими значениями ее на разрыв-растяжение при погружении сваи 15; в качестве грунта засыпки следует применять смеси с местным глинистым грунтом, например, из гравия, щебня, крупнозернистого песка и т.п.в пределах всей или только в уровне отверстий трубы 12 или применять другие конструктивные и технические решения.To minimize the possible collapse of bulk material from the discharge openings of the
Применение сборного (составного) башмака-пробойника 2 не только способствует расширению области применения рассматриваемых типов свай за счет увеличения диаметра (размера в поперечном сечении) пробиваемых скважин и забивных свай, но и снижению энергоемкости и трудоемкости при одновременном увеличении надежности возведения свайных фундаментов в целом.The use of a prefabricated (composite)
Для более надежного исключения попадания воды во внутреннюю полость обсадной трубы 1 на контакте ее с составным башмаком-пробойником 2 дополнительно укладывают водонепроницаемую прокладку.To more reliably prevent water from entering the internal cavity of the casing 1, a waterproof gasket is additionally laid at its contact with the
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018106680A RU2678172C1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Method of arrangement of driven pile in a well with an extended base |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018106680A RU2678172C1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Method of arrangement of driven pile in a well with an extended base |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678172C1 true RU2678172C1 (en) | 2019-01-23 |
Family
ID=65085122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018106680A RU2678172C1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Method of arrangement of driven pile in a well with an extended base |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678172C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713822C1 (en) * | 2019-08-22 | 2020-02-07 | Владимир Александрович Ковалёв | Installation method for a driving pile in a perforated mantle pipe |
RU204490U1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | DRILLING PIL |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4813816A (en) * | 1984-04-06 | 1989-03-21 | Simanjuntak Johan H | Driven pile with transverse broadening in situ |
SU1781386A1 (en) * | 1990-07-31 | 1992-12-15 | Tsni P Ex I Organizat | Method of erecting foundation |
RU62619U1 (en) * | 2006-09-18 | 2007-04-27 | ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | PILE |
RU2474652C1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-02-10 | Закрытое акционерное общество "Сибирский энергетический научно-технический центр" | Method to erect pile in seasonally freezing heaving soils |
RU2582530C2 (en) * | 2014-04-30 | 2016-04-27 | Александр Семенович Ковалев | Drive pile device in punched well with wider base |
RU2634912C1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-11-08 | Владимир Иванович Крутов | Method of arranging driven pile in punched well in weak water-saturated soils (versions) |
-
2018
- 2018-02-22 RU RU2018106680A patent/RU2678172C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4813816A (en) * | 1984-04-06 | 1989-03-21 | Simanjuntak Johan H | Driven pile with transverse broadening in situ |
SU1781386A1 (en) * | 1990-07-31 | 1992-12-15 | Tsni P Ex I Organizat | Method of erecting foundation |
RU62619U1 (en) * | 2006-09-18 | 2007-04-27 | ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | PILE |
RU2474652C1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-02-10 | Закрытое акционерное общество "Сибирский энергетический научно-технический центр" | Method to erect pile in seasonally freezing heaving soils |
RU2582530C2 (en) * | 2014-04-30 | 2016-04-27 | Александр Семенович Ковалев | Drive pile device in punched well with wider base |
RU2634912C1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-11-08 | Владимир Иванович Крутов | Method of arranging driven pile in punched well in weak water-saturated soils (versions) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713822C1 (en) * | 2019-08-22 | 2020-02-07 | Владимир Александрович Ковалёв | Installation method for a driving pile in a perforated mantle pipe |
RU204490U1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | DRILLING PIL |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2232848C2 (en) | Method for forming short piles of filler | |
US4358221A (en) | System for pollution control | |
CN108560542B (en) | Waste tire coated building slag bidirectional reinforcement and construction method thereof | |
CN108914912A (en) | A kind of Foundation Treatment engineering method of column-hammer forced tamping displacement | |
EA027027B1 (en) | Method for forming a retaining wall | |
CN107859041B (en) | The construction method of collapsible loess zanjon high roadbed structure | |
CN103074882A (en) | Construction method for reinforcing island-type perennial frozen-soil foundation by adopting gravel piles | |
CN105714773A (en) | Foundation treatment method | |
CN107513994A (en) | One kind segmentation becomes supporting rotary digging stake and its construction method without leave | |
CN104746505A (en) | Method for treating miscellaneous fill foundation combing dynamic consolidation and compaction grouting | |
CN104452829A (en) | Piled raft foundation anti-floating structure and construction method | |
RU2678172C1 (en) | Method of arrangement of driven pile in a well with an extended base | |
RU2582530C2 (en) | Drive pile device in punched well with wider base | |
CN108797578A (en) | Crushed stone grouting pile and its construction method with classification enlarged footing | |
CN206721870U (en) | A kind of long auger guncreting pile steel reinforcement cage | |
EP3118375A1 (en) | Method for improving an inwards stability of a levee | |
RU2634912C1 (en) | Method of arranging driven pile in punched well in weak water-saturated soils (versions) | |
CN103215950B (en) | Pile foundation extension construction method in backfilling area | |
RU2663420C1 (en) | Pile in the punched well arrangement method (embodiments) | |
CN107700521B (en) | Building foundation reinforcement underpinning pier and construction method thereof | |
ES2949569T3 (en) | Apparatus and method for land improvement | |
CN212001226U (en) | Backfill miscellaneous soil composite foundation structure | |
CN102296591A (en) | Rapid drainage solidifying treatment method of soft soil foundation | |
CN113494074B (en) | Building foundation treatment method for area with liquefied soil bearing stratum | |
CN109653223A (en) | River anti-floating weighting board construction method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210223 |