VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Сваи – деревянные, металлические, или железобетонные стержни, которые заглубляют в грунт в основании зданий и сооружений для придания прочности фундамента. Сущность технологии устройства свай методом бурения с использованием обсадных инвентарных труб заключается в применении секционных инвентарных труб, погружаемых в процессе бурения скважины и извлекаемых по мере изготовления сваи. Крепление секций труб осуществляется при помощи сварки или стыков специальной конструкции.

Бурение производится буровым станком – вращательным, вибрационным или ударным методом, а также существуют комбинированные методы устройства буронабивных свай. В процессе бурения инвентарные трубы погружаются методами вибропогружения, вращения, завинчивания или забивки в грунт или с использованием специальных гидравлических, вращателей, домкратов. Бурение ведётся до проектной отметки, после чего забой зачищают, устанавливают каркас из арматуры, а затем осуществляют бетонирование и уплотнение смеси. После окончания бетонных работ инвентарная труба извлекается, а головка сваи формуется с помощью специальной формы-кондуктора. В настоящее время технологии совершенствуются и появляется множество инноваций в данной области.

Рассмотрим патентное изобретение РФ № 2139974 [1]. Первое техническое решение: Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении щебеночных и песчаных свай, при сооружении буровых столбов любого диаметра для мостостроения и гражданского строительства. Цель изобретения - повышение несущей способности и прочности, а также обеспечение влагонепроницаемости и морозостойкости тела сваи. Технология сооружения сваи поясняется рис. 1.

а) б)

Рис. 1. Технология сооружения сваи

а) Подготовка сваи к погружению, б) Погружение собранного снаряда в бетонную смесь по оси скважины на проектную глубину

1-скважина, 2-бетонная смесь, 3-арматурный каркас, 4-усиленное основание, 5-упругий полый цилиндр, 6-наконечник, 7-вибратор, 8-наголовник, 9-штанга, 10-кольцо жёсткости, 11-уплотнённая зона, 12-виброуплотнённый объём бетона, 13-пустотная зона

Устройство: Свая содержит скважину 1, заполненную бетонной смесью 2 на всю высоту, арматурный каркас 3 с усиленным основанием 4, упругий полый цилиндр 5 и наконечник 6. Для сооружения сваи помимо буровой установки используются грузоподъемный механизм (на чертеже не показан), вибратор 7, наголовник 8, штанга 9 и кольцо жесткости 10, жестко прикрепленное к каркасу 3 в его верхней части.

После того, как бурошнековый рабочий орган буровой установки заглублен на заданную глубину, через его полый ствол-бетоновод автобетононасосом нагнетают бетонную смесь о одновременным извлечением бурошнека или обсадных труб из скважины до самого верха. Затем в арматурный каркас 3 опускают наконечник 6 (выполненный из стали или железобетона до упора его в основание 4 каркаса и фиксируют на нем. Затем опускают в каркас штангу 9 до ее упора в наконечник 6. Весь собранный технологический снаряд захватывают с помощью кольца жесткости 10 наголовником 8 вибратора 7, после чего грузоподъемным устройством вывешивают его по оси над скважиной.

Включением в работу вибратора приводят в колебание собранный снаряд и грузоподъемным механизмом постепенно погружают его в бетонную смесь по оси скважины на проектную глубину, рис. 1 (б).

При этом в завершающей стадии формирования сваи за счет воздействия наконечника 6 на грунт происходит уплотнение последнего. Затем размыкают захват наголовника 8 кольца жесткости 10, отсоединяют вибратор со штангой от каркаса и извлекают штангу из скважины, оставляя внизу наконечник, который становится частью сооруженной сваи. При вибропогружении наконечника образуется уплотненная зона 11 в свайном грунтовом основании. Принудительная вибрация бетонной смеси дает возможность также получить виброуплотненный объем бетона 12 в скважине, придающий бетону повышенные влагостойкость, морозостойкость и удельную прочность. При этом пустотная зона 13, образованная упругим цилиндром 5, позволяет при необходимости сэкономить количество бетона, уложенного в скважину.

Преимущества: Изобретение помимо достижения высокой производительности сооружения буровых свай обеспечивает повышение марки бетона и несущей способности конструкции, повышенные водонепроницаемость и морозостойкость бетона сваи, дает возможность увеличить несущую способность по подошве, обеспечивает гарантированную установку по оси арматурного каркаса.

Патентное изобретение РФ № 2149950. Второе техническое решение: изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам, и предназначено для устройства фундаментов на наклонных сваях. Цель изобретения - повышение эффективности производства свайных конструкций, а также транспортировки и складирования.

Устройство: Разделяющаяся свая с концентраторами напряжения включает железобетонный ствол прямоугольного сечения, имеющий треугольные пазы на острие и двух боковых поверхностях, выполняющие роль концентраторов напряжений, и направляющий клин.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В процессе погружения свая устанавливается на направляющий клин, который при погружении методом вдавливания разрывает сечение сваи по внутренней полости в местах концентрации напряжений, образованных пазами на поверхности, на две наклонные сваи. Для улучшения передачи давления внутренняя полость заполняется несжимаемой жидкостью – водой, рис. 2.

а) б) в)

Рис. 2. Разделяющаяся свая

а) внешний вид и сечение сваи, б) свая, установленная на направляющий клин, в) погруженная свая

1 - свая прямоугольного сечения, 2 - специальные пазы, 3 - образованная стержнем внутренняя полость, 4 - резиновая прокладка, 5- направляющий клин, 6 - наклонная свая.

Преимущества: Технический результат может быть выражен в повышении эффективности производства таких конструкций, а также транспортировки и складирования. Для погружения сваи не требуется сложное оборудование, так как раскрытие элементов обеспечивается самой конструкцией.

Проанализировав патентную документацию, связанную с новшествами в области свай, можно прийти к выводу, что их конструкция усовершенствуется и меняется под влиянием времени. В настоящее время сваи активно применяются в строительстве и спрос на них растет.

Список использованных источников:

1. Авторское свидетельство РФ N2139974 [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/213/2139974.html

2. Авторское свидетельство РФ N2149950 [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/214/2149950.html

Код для цитирования: Скопировать