Способ возведения буронабивной сваи

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении буронабивных свай и стен в грунте. Техническим результатом изобретения является обеспечение соответствия распределения прочности по длине сваи закону распределения напряжений, а также снижение затрат. Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления буронабивной сваи, включающем бурение скважин, установку арматуры с последующей укладкой в скважину бетонной смеси, укладку бетонной смеси в скважину осуществляют послойно с постепенным возрастанием прочности бетонных слоев от нижних к верхним, причем укладку всех слоев производят до начала схватывания первого слоя бетонной смеси, а прочность каждого слоя бетонной смеси определяют по формуле: В = (9 + В_пр - Н) : 1,25, где В_пр - прочность слоя бетонной смеси по проекту, Н - глубина слоя бетонной смеси. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении буронабивных свай и стен в грунте. Известен способ возведения буронабивной сваи путем отрывки скважины в грунте с последующей укладкой бетонной смеси однородного состава по всей длине ствола свай (см. US патент N 4601613, кл. E 02 D 5/46, 1986).

При выполнении этого способа распределение прочности по длине сваи не соответствует закону распределения напряжений, что приводит к перерасходу цемента. Кроме того недостатком данного способа является ограниченность применения его только для свай из железобетона. Эти недостатки могут быть уменьшены путем неравномерного по длине армирования и путем применения свай переменного по длине поперечного сечения, но это приведет к повышению трудоемкости.

Известен также принятый за прототип способ изготовления буронабивной сваи, включающий бурение скважины, установку арматуры с последующей укладкой в скважину бетонной смеси (см. SU, авторское свидетельство 1288260, кл. E 02 D 5/46, 1987).

Недостатком данного способа является то, что распределение прочности по длине сваи при его выполнении не соответствует закону распределения напряжений. Исследованиями прочности бетона ствола буронабивной сваи установлено, что прочность бетона возрастает с глубиной. По этой причине в нижней части буровой сваи, выполненной по данному способу, бетон имеет прочность выше проектной, что приводит к перерасходу цемента.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение соответствия распределения прочности по длине сваи закону распределения напряжений, а также снижение затрат.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления буронабивной сваи, включающем бурение скважин, установку арматуры с последующей укладкой в скважину бетонной смеси, укладку бетонной смеси в скважину осуществляют послойно с постепенным возрастанием прочности бетонных слоев от нижних к верхним, причем укладку всех слоев производят до начала схватывания первого слоя бетонной смеси, а прочность каждого слоя бетонной смеси определяют по формуле где B_пр. - прочность слоя бетонной смеси по проекту; H - глубина слоя бетонной смеси.

При исследовании технического уровня предлагаемого изобретения не было обнаружено технического решения, обладающего признаками предлагаемого способа, на основании чего можно считать, что предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена свая, возводимая предлагаемым способом, продольный разрез.

В грунте 1 бурят скважину 2, в которой устанавливают арматуру, затем осуществляют послойную укладку бетонной смеси 4 с постепенным возрастанием прочности бетонных слоев 5 от нижних к верхним, причем укладку всех слоев производят до начала схватывания первого слоя, а прочность каждого слоя бетонной смеси определяют по формуле где B_пр. - прочность слоя бетонной смеси по проекту; H - глубина слоя бетонной смеси.

Вывод применяемой расчетной формулы.

Из данных многократного каротажа свай, приведенных в отчете "Оценка прочностных характеристик и сплошности бетонирования буроинъекционных свай методами инженерной сейсмики, "МГСУ, 1995 г., находится, что через 28 дней скорости распространения упругих продольных волн в свае с маркой бетона В-25 в различных интервалах глубин и соответствующие им сопротивления сжатия характеризуются следующими осредненными значениями (см. таблицу).

Из этих данных видно, что приращение R_ож по глубине составляет 0,8-1,3 МПа/м. Приняв "с запасом" минимальное из этих значений, найдем, что для приращения R_ож на 1 МПа необходимо увеличение глубины на 1,25 м.

Отсюда, для случая если в верхней части сваи использован бетон марки В-35, найдена частная зависимость: H(м) = 44-1,25 (1)
где
B - марка (класс) более слабой бетонной смеси, которую предполагается применить в глубоких частях свай;
H - глубина, ниже которой может применяться такая смесь.

(Зависимость применяется при ограничениях H ≅ 30 м, B ≥ 15).

При других марках бетонной смеси (В-35), закладываемых в верхнюю часть сваи находится общая зависимость.

H(м) = 9+B_пр.-1,25 B, (2)
где
B_пр. - марка бетонной смеси, применяемой для верхней части сваи (остальные обозначения по (1)).

Отсюда
(3)
Пример выполнения предлагаемого способа.

В грунте бурят скважину диаметром 1 м и глубиной 30 м, в которой устанавливают арматуру, затем осуществляют послойную укладку бетонной смеси с постепенным возрастанием класса прочности бетонной смеси в слоях от нижних к верхним, причем укладку всех слоев производят до начала схватывания первого слоя, а прочность каждого слоя бетонной смеси определяют по формуле:

По конструктивно-техническим соображениям принимают высоту каждого слоя 5 м, что соответствует объему одного автобетоносмесителя (4 м³).

Класс прочности бетонной смеси по проекту равен 35. По расчетной формуле определяют прочность каждого из укладываемых слоев.

В основание скважины укладывают бетонную смесь, класс прочности которой определяют по формуле

До начала схватывания уложенного бетона укладывают следующий слой бетонной смеси, с классом прочности

Ближайший большой по ГОСТ 26633-85 B = 20.

Класс прочности третьего слоя

Ближайший большой по ГОСТ B = 25.

Класс прочности четвертого слоя

Ближайший большой по ГОСТ B = 30.

Класс прочности пятого слоя

Ближайший большой по ГОСТ 35.

В верхний слой укладывают бетонную смесь проектного класса B=35.

Таким образом в нижнюю часть тела сваи укладывается бетонная смесь марки ниже проектной. По мере заполнения скважины марка бетонной смеси повышается, достигая проектной в верхней части сваи. После твердения в течении 28 суток прочность бетона достигается проектной по всей длине ствола сваи, т.к. исследованиями прочности бетона ствола буронабивной сваи установлено, что прочность бетона возрастает с глубиной.

Использование предлагаемого способа возведения набивной сваи позволит обеспечить соответствие распределения прочности по длине сваи закону распределения напряжений.

Кроме того предлагаемый способ позволит снизить затраты за счет исключения перерасхода цемента, связанного с применением в нижней части обычной буровой сваи бетонной смеси прочностью выше проектной.

Формула изобретения

Способ изготовления буронабивной сваи, включающий бурение скважины, установку арматуры с последующей укладкой в скважину бетонной смеси, отличающийся тем, что укладку бетонной смеси в скважину осуществляют послойно с последовательным возрастанием прочности бетонных слоев от нижних к верхним, причем укладку всех слоев производят до начала схватывания первого слоя бетонной смеси, а прочность каждого слоя бетонной смеси определяют по формуле

где В_пр - прочность слоя бетонной смеси по проекту;
H - глубина слоя бетонной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2