RU2685719C1 - Driving method of driven hollow pile with a widened base - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: method of hollow driven pile organization consists in that pile with axial cavity is immersed into soil of base with closed lower end and broadened base is formed. Pile is pierced at preset depth with bottom end closed by lost puncher, after which inventory rod with detachable tip through axial cavity of pile at design depth of widened base end face of removable tip is dipped in soil shoe-punch to form cavity under bottom end of pile. Then, expanding shoe is lowered into the inner cavity of the shoe-punch. Hard soil material is poured over it into the formed cavity above it in an end face of the removable tip of the pipe-bar to the bottom butt end of the pile with formation of the widened base. Pile is produced with immersion of its end face into broadened base to failure state.EFFECT: device of pile foundations from driven (pressed) hollow round piles with open ends, as a rule, with diameter of up to 600 mm, square prismatic piles with round inner cavity with size in cross section up to 400 mm et cetera is described mainly in weak wet and waterlogged soils underlain by bearing layer of soil with required physical and mechanical characteristics.3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству свайных фундаментов из забивных (вдавливаемых) полых круглых свай с открытым нижним торцом и наружным диаметром до 600 мм, призматических квадратных свай с круглой внутренней сквозной полостью с наружным размером в поперечном сечении до 400 мм и др. преимущественно в слабых влажных и переувлажненных глинистых, а также просадочных лессовых, насыпных и т.п.грунтах, подстилаемых несущим слоем грунта с необходимыми физико-механическими характеристиками. Кроме того, предлагаемый способ может быть использован при устройстве фундаментов из пустотелых железобетонных блоков.The invention relates to the field of construction, in particular to the device of pile foundations from driven (pressed) hollow round piles with an open bottom end and an outer diameter of up to 600 mm, prismatic square piles with a circular inner through cavity with an outer dimension in cross section up to 400 mm, etc. mainly in weak moist and waterlogged clay, as well as subsidence loess, bulk, etc. soils, underlain by a bearing layer of soil with the necessary physical and mechanical characteristics. In addition, the proposed method can be used in the device foundations of hollow concrete blocks.

Известны способы устройства забивных свай с осевым отверстием -продольной полостью (RU 2386751, RU 2386748, RU 85169, SU 1032103, SU 201969, SU 855123, SU 962454, SU 592928, SU 1564267 и др.) в которых забивают сваю в грунт и формируют уширенную пяту с некоторой интерпретацией за счет раздвижных поворотных лопастей, расширяющимся наконечником - башмаком с дополнительным подъемом и погружением сваи и последующим заполнением образованной полости в нижней части сваи затвердевающим, цементным растворами и т.п.Known methods of device driven piles with an axial bore-longitudinal cavity (RU 2386751, RU 2386748, RU 85169, SU 1032103, SU 201969, SU 855123, SU 962454, SU 592928, SU 1564267, etc.) in which they pile the pile into the ground and form wider heel with some interpretation due to sliding rotary blades, expanding tip - shoe with additional raising and immersion of the pile and subsequent filling of the cavity formed in the lower part of the pile with hardening, cement mortars, etc.

Основными недостатками этих технических решений являются большая трудоемкость как при изготовлении свай, так и при их устройстве, а также ограниченная область применения по грунтовым условиям.The main disadvantages of these technical solutions are the large labor intensity both in the manufacture of piles and in their design, as well as the limited scope for soil conditions.

Выполненный анализ выше описанных технических решений устройства забивных свай с осевой полостью показывает, что формирование уширенных оснований связано, как правило, с достаточно высокой трудоемкостью, сложностью изготовления, низкой надежностью и длительностью изготовления, в том числе связанной с набором литой бетонной смеси или растворов требуемой прочности.The performed analysis of the above described technical solutions for driving piles with an axial cavity shows that the formation of broad bases is usually associated with relatively high labor intensity, manufacturing complexity, low reliability and production time, including those associated with a set of cast concrete mix or solutions of the required strength. .

Известны также способы устройства забивной полой круглой сваи с выбуриванием и без выбуривания грунта из полости сваи после ее забивки, заполнением и без заполнения полости сваи литой бетонной смесью или грунтовым материалом, а также уплотнением поступившего грунта во внутреннюю полости сваи при ее забивке с допускаемым разрушением материала сваи в ее нижней части (Руководство по проектированию фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Госстрой СССР. М. Стройиздат, 1980. Дата последней актуализации: 01.02.2017; Кругов В.И., Тропп В.Б. Фундаменты из забивных блоков. К.:

1987. 120 с.и др.).There are also known methods for arranging a driven hollow round pile with and without drilling out the soil from the pile cavity after driving, filling and without filling the pile cavity with a cast concrete mix or soil material, as well as sealing the incoming soil into the internal cavity of the pile when it is driven with destruction allowed piles in its lower part (Guidelines for the design of foundations / NIIOSP them. NM Gersevanov. Gosstroy USSR. M. Stroyizdat, 1980. Last updated: February 2, 2017; Krugov VI, Tropp VB. Fundamenty precast blocks. K .:

1987. 120 S. and others.).

К недостаткам этих способов в той или иной мере следует отнести длительность устройства сваи, связанной с набором литого бетона необходимой прочности, трудоемкость (энергоемкость), относительно низкую несущую способность и некоторая неопределенность в определении ее несущей способности при нарушении ее целостности.The disadvantages of these methods in one way or another include the duration of the pile device associated with a set of cast concrete of the necessary strength, laboriousness (energy intensity), relatively low bearing capacity and some uncertainty in determining its bearing capacity in violation of its integrity.

Более близким аналогом заявленного технического решения, является способ устройства забивной сваи с камуфлетным уширением-пятой (свая А.А. Луги), включающий погружение металлической оболочки с закрытым концом, размещение заряда ВВ в центр конической оболочки, заполнение оболочки бетонной смесью и подрыв заряда ВВ с образованием камуфлетной полости, последующим погружением арматурного каркаса и заполнением оставшейся части скважины бетонной смесью (Указания по проектированию, устройству и приемке сваи с камуфлетной пятой. РСН 130-64 и др.).A closer analogue of the claimed technical solution is a device for driving a pile with camouflet-fifth broadening (AA Luga pile), including immersing a metal shell with a closed end, placing an explosive charge in the center of the conical shell, filling the shell with a concrete mixture and exploding the explosive charge with the formation of a camouflage cavity, the subsequent immersion of the reinforcement cage and the filling of the remaining part of the well with concrete mixture (Guidelines for the design, construction and acceptance of a pile with a camouflage heel. PCH 130-64, etc.) .

Основными недостатками этого способа являются затруднения в использовании взрывных работ в условиях городской застройки; длительность набора необходимой прочности литой бетонной смеси, низкая надежность устройства уширения-пяты из-за возможного обрушения грунта в создаваемую взрывом полость.The main disadvantages of this method are difficulties in the use of blasting in urban areas; the duration of the cast strength of the cast concrete mix, the low reliability of the heel widening device due to the possible collapse of the soil into the cavity created by the explosion.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения, принятым за прототип, является способ устройства забивной полой круглой сваи с закрытым нижним концом с камуфлетным уширением-пятой, включающий погружение сваи любым способом с закрытым стальным полым наконечником с последующим заполнением полости сваи и наконечника бетонной смесью и устройством с помощью взрыва камуфлетной пяты в пределах наконечника (ГОСТ 19804.5-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные цельные с ненапрягаемой арматурой; ГОСТ 19804.3-80* Сваи забивные железобетонные квадратного сечения с круглой полостью; СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты 2018 год. Последняя редакция; Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980 с последними дополнениями в 2017 г.и др.; СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов и др.).The closest analogue of the claimed technical solution adopted for the prototype is a device for driving a hollow round pile with a closed lower end with camouflet-fifth broadening, including dipping the pile in any way with a closed steel hollow tip with subsequent filling of the pile cavity and tip with concrete mixture and device using a camouflage foot explosion within the tip (GOST 19804.5-83 Hollow round cross section piles and shell reinforced solid piles with non-stressed reinforcement; GOST 19804.3-80 * Piles abive reinforced concrete square section with a round cavity; joint venture 24.13330.2011. Pile foundations 2018. Last edited; Guide to the design of pile foundations / NIIOSP named after N. Gersevanov Gosstroy of the USSR. - M .: Stroyizdat, 1980 with the latest additions in 2017 etc., SP 50-102-2003. Design and installation of pile foundations, etc.).

Основными недостатками этого способа являются, как и в ранее приведенном, затруднения в использовании взрывных работ в условиях городской застройки, длительность набора необходимой прочности литой бетонной смеси, низкая надежность устройства уширения-пяты из-за возможного обрушения грунта в создаваемую взрывом полость и тем самым расчета несущей способности сваи.The main disadvantages of this method are, as in the previously mentioned, difficulties in using blasting in urban areas, the duration of the required strength of the cast concrete mix, low reliability of the heel-wide device due to the possible collapse of the soil into the cavity created by the explosion and thereby calculating bearing capacity of the pile.

Следует отметить, что при анализе этих и вышеописанных технических решений, не обнаружено ни одного, когда при формировании уширенного основания под открытым торцом забивных полых круглых и призматических с круглой полостью свай используется традиционная наиболее распространенная технология его устройства из втрамбованного (уплотненного) жесткого грунтового материала (щебня и т.п.).It should be noted that when analyzing these and the above described technical solutions, not a single one was found, when the traditional most common technology of its device from the tamped (compacted) hard ground material is used to form the broadened base under the open end of the driven hollow piles and prismatic piles with a round cavity. rubble, etc.).

Технической проблемой предлагаемого изобретения является устранение приведенных выше недостатков прототипа, а именно: гарантированное увеличение несущей способности полых свай, снижение трудоемкости и расширение области их применения по грунтовым условиям.The technical problem of the present invention is to eliminate the above disadvantages of the prototype, namely: a guaranteed increase in the carrying capacity of hollow piles, reducing the complexity and expanding the scope of their application to soil conditions.

Указанный технический результат достигается способом устройства забивной полой сваи, заключающимся в том, что сваю с осевой полостью погружают в грунт основания с закрытым нижним торцом и формируют уширенное основание, при этом погружение сваи на заданную глубину осуществляют с нижним торцом, закрытым теряемым башмаком-пробойником, после чего инвентарной трубой-штангой со съемным наконечником через осевую полость сваи на расчетную глубину уширенного основания торцом съемного наконечника погружают в грунт башмак-пробойник (обычно 1,5-2,5 диаметра или размера в поперечном сечении) с образованием полости под нижним торцом сваи, затем опускают во внутреннюю полость башмака-пробойника башмак-уширитель, послойно отсыпают над ним в образованную полость и втрамбовывают жесткий грунтовый материал торцом съемного наконечника трубы-штанги до нижнего торца сваи с формированием уширенного основания, после чего добивают сваю с погружением ее торца в уширенное основание до состояния «отказа».This technical result is achieved by a device for driving a hollow pile, consisting in that a pile with an axial cavity is immersed in the ground of a base with a closed lower end and form a broadened base, while the pile is immersed to a predetermined depth with a lower end closed by a lost piercer, then the inventory rod tube with a removable tip through the axial cavity of the pile to the calculated depth of the broadened base with the end of the removable tip is immersed in the ground shoe-piercer (usually 1.5-2, 5 diameter or size in cross section) with the formation of a cavity under the bottom end of the pile, then lowered into the internal cavity of the shoe-punch shoe-contender, layered over it into the formed cavity and tamper hard soil material with the end of the removable tip of the pipe-rod to the lower end of the pile with the formation of a broad base, and then finish off the pile with its end immersed in the broad base to the state of "refusal".

Технический результат, заключающийся в повышении несущей способности сваи, достигается за счет обеспечения формирования уширенного основания из жесткого грунтового материала в нижней части сваи, образованного в несущем слое грунта.The technical result, which consists in increasing the bearing capacity of the pile, is achieved by ensuring the formation of an expanded base of rigid soil material in the lower part of the pile formed in the bearing soil layer.

В качестве материала уширения 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 a broadening material, you can use loose ground material or environmentally friendly waste from industrial production, similar in grain size to sandy soils (burnt earth, steelmaking slags, etc.).

Для увеличения несущей способности сваи на горизонтальные и моментные нагрузки после погружения сваи в ее верхней части выполняют уширение путем втрамбовывания в грунт жесткого грунтового материала (обычно на глубину от одного до двух диаметров или размера в поперечном сечении сваи) с использованием жесткого шаблона.To increase the load bearing capacity of the pile to horizontal and moment loads, after the pile is immersed in its upper part, broadening is performed by tamping a hard soil material into the soil (usually to a depth of one to two diameters or size in the pile cross section) using a rigid template.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, на которых показана последовательность технологических операций устройства забивной сваи с уширенным основанием в нижней части полой сваи.The proposed method is illustrated by drawings, which show the sequence of technological operations of the device driven pile with a broad base in the lower part of the hollow pile.

На фиг. 1 изображены погруженная на расчетную глубину, например, копровой или вдавливающей установкой в грунт основания полая свая с теряемым башмаком-пробойником и инвентарная труба-штанга со съемным наконечником для погружения башмака-пробойника и образования полости под нижним торцом сваи.FIG. 1 depicts a hollow pile immersed to a design depth, for example, a pile-cutting or pressing installation into the base soil with a lost punch shoe and an inventory pipe-rod with a removable tip for immersion of the piercer shoe and the formation of a cavity under the bottom end of the pile.

На фиг. 2 изображена погруженная на расчетную глубину полая свая и погруженный в несущий слой грунта на расчетную глубину образования уширенного основания башмак-пробойник с помощью инвентарной обсадной трубы-штанги со съемным наконечником, торец которого вставлен во внутреннюю полость башмака-пробойника.FIG. 2 depicts a hollow pile immersed to the calculated depth and immersed in the base layer of the soil for the calculated depth of formation of the broadened base of the shoe-piercer using an inventory casing rod-rod with a removable tip, the end of which is inserted into the internal cavity of the piercer-shoe.

На фиг. 3 изображен погруженный во внутреннюю полость башмака-пробойника башмак-уширитель с отсыпанным над ним жестким грунтовым материалом в увеличенном масштабе.FIG. 3 shows a shoe-widener, immersed in the internal cavity of the punch shoe, with a hard ground material poured over it on an enlarged scale.

На фиг. 4 изображена погруженная в грунт полая свая и уширенное основание из жесткого грунтового материала, образованного съемным торцом обсадной трубы-штанги, после добивки сваи с погружением ее торца в уширенное основание и окончательным формированием уширенного основания и уплотненной зоны грунта. (На фиг. 1-4 возможная уплотненная зона грунта природного сложения условно не показана).FIG. 4 depicts a hollow pile submerged in the ground and a broad base of rigid ground material formed by a removable end of the casing rod-rod, after finishing the pile with its end submerged into the broad base and the final formation of the broad base and compacted soil zone. (In Fig. 1-4 possible compacted zone of the soil of natural addition is conventionally not shown).

На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:

1 - полая свая;1 - hollow pile;

2 - башмак-пробойник с внутренней полостью и ограничительным ободом;2 - punch shoe with internal cavity and limiting rim;

3 - инвентарная труба-штанга со съемным наконечником;3 - inventory tube-rod with a removable tip;

4 - полость под торцом сваи;4 - cavity under the butt of the pile;

5 - башмак-уширитель;5 - shoe-widener;

6 - отсыпанный в полость жесткий грунтовый материал (щебень, гравий и т.п.);6 - hard soil material poured into the cavity (crushed stone, gravel, etc.);

7 - уширенное основание из втрамбованного жесткого грунтового материала после погружения (добивки) торца сваи в уширенное основание до «отказа».7 - a broad base of the tamped hard soil material after immersion (finishing) of the pile end in a broad base to "failure".

Способ устройства забивной полой сваи с уширенным основанием осуществляют следующим образом.The method of device driving a hollow pile with a broad base is as follows.

Перед забивкой (погружением) сваю 1 с башмаком-пробойником 2 устанавливают на точке ее будущей забивки (погружения), например, штанговым дизель-молотом или вдавливающей установкой на заданную глубину.Before driving (immersion), pile 1 with a shoe-piercer 2 is installed at the point of its future driving (immersion), for example, with a diesel rod-hammer or a pressing unit at a predetermined depth.

Погружают башмак-пробойник 2 торцом съемного наконечника, закрепленного на трубе-штанге 3, опущенной во внутреннюю полость сваи 1, на расчетную глубину формирования уширенного основания в несущем слое грунта, обычно на 1,5-2,5 наружного диаметра или размера в поперечном сечении сваи, с образованием в нем полости 4.Immerse the shoe-piercer 2 end of the removable tip mounted on the pipe-rod 3, lowered into the internal cavity of the pile 1, to the calculated depth of the formation of the broadened base in the bearing soil layer, usually 1.5-2.5 outer diameter or size in cross section piles, with the formation of a cavity in it 4.

Опускают через полость сваи 1 во внутреннюю полость башмака-пробойника 2 башмак-уширитель 5 лебедкой базовой машины и отсыпают над ним жесткий грунтовый материал 6 для формирования уширенного основания.Dip through the cavity of the pile 1 into the internal cavity of the shoe-piercer 2 shoe-expander 5 with a winch of the base machine and pour hard ground material 6 over it to form an expanded base.

В качестве материала уширения обычно используют сыпучий грунтовый материал, такой как щебень, гравий, жесткую бетонную смесь и т.п. Также можно использовать экологически чистые отходы промышленных производств, близкие по гранулометрическому составу к песчаным грунтам (горелая земля, сталеплавильные шлаки и т.п.).As a broadening material, a bulk ground material is usually used, such as crushed stone, gravel, hard concrete, etc. You can also use environmentally friendly waste from industrial production, similar in grain size to sandy soils (burned earth, steelmaking slags, etc.).

Формируют уширенное основание 7 торцом съемного наконечника до нижнего обреза сваи 1, после чего добивают сваю 1 с погружением ее торца в уширенное основание до состояния «отказа» и окончательным его формированием и уплотненной зоны окружающего его грунта природного сложения.A broadened base is formed with the 7 end of the removable tip to the lower edge of the pile 1, after which the pile 1 is finished with its end submerged into the broadened base to the state of “failure” and its final formation and compacted zone of the surrounding natural soil.

Углы заострения башмака-пробойника 2 принимают в интервале 30-90° (в среднем 60°), башмака-уширителя 5 - 60-90°, торца съемного наконечника трубы-штанги 3 - 120-180° или устанавливают их опытным путем.The angles of the tapering of the shoe-piercer 2 take in the range of 30-90 ° (average 60 °), the shoe-widener 5 - 60-90 °, the end of the removable tip of the pipe-rod 3 - 120-180 ° or install them by experience.

Состояние «отказа» устанавливают, как правило, опытным путем при испытании сваи по определению ее несущей способности.The state of "refusal" is established, as a rule, empirically when testing a pile, by definition, of its carrying capacity.

Для повышения несущей способности сваи 1 на горизонтальные и моментные нагрузки в верхней части сваи выполняют уширение из втрамбованного жесткого грунтового материала (на чертежах не показано), например, щебня, на глубину 1-2 диаметра (ширины в поперечном сечении) сваи с использованием металлического шаблона, как это описано в патенте RU 2582530 С2.To increase the load bearing capacity of the pile 1 to the horizontal and moment loads in the upper part of the pile, broadening is performed from the tamped hard soil material (not shown), for example, rubble, to a depth of 1-2 diameters (width in cross section) of the pile using a metal template , as described in patent RU 2582530 C2.

В случае необходимости для минимизации проникновения свободной воды в процессе погружения сваи 1 на верхний обрез башмака-пробойника 2 укладывают противофильтрационную прокладку, а при формировании уширенного основания 7 используют смесь из щебня и глинистого грунта по аналогии с СТО 36554501-018-2009 или применяют др. методы.If necessary, to minimize the penetration of free water during the immersion of the pile 1, an anti-filtration pad is placed on the upper edge of the shoe-piercer 2, and when forming the broadened base 7, a mixture of rubble and clay soil is used by analogy with the HUNDRED 36554501-018-2009 or others are used. methods.

Благодаря устройству уширенного основания 7 из втрамбованного (уплотненного) жесткого грунтового материала несущая способность сваи 1 после ее добивки не только увеличивается до 2-3 раз, но и существенно расширяется область применения этих свай по грунтовым условиям, а также повышается надежность устройства уширенного основания 7.Thanks to the construction of the wider base 7 of the tamped (compacted) rigid soil material, the bearing capacity of the pile 1 after its addition is not only increased by a factor of 2–3, but also the area of application of these piles for soil conditions is significantly expanded, and the reliability of the device of the broadened base 7 also increases.

Claims (3)

1. Способ устройства забивной полой сваи, заключающийся в том, что сваю с осевой полостью погружают в грунт основания с закрытым нижним торцом и формируют уширенное основание, отличающийся тем, что погружение сваи на заданную глубину осуществляют с нижним торцом, закрытым теряемым башмаком-пробойником, после чего инвентарной трубой-штангой со съемным наконечником через осевую полость сваи на расчетную глубину уширенного основания торцом съемного наконечника погружают в грунт башмак-пробойник с образованием полости под нижним торцом сваи, затем опускают во внутреннюю полость башмака-пробойника башмак-уширитель, послойно отсыпают над ним в образованную полость и втрамбовывают жесткий грунтовый материал торцом съемного наконечника трубы-штанги до нижнего торца сваи с формированием уширенного основания, после чего добивают сваю с погружением ее торца в уширенное основание до состояния «отказа».1. A device for driving a hollow pile, which consists in immersing a pile with an axial cavity into the ground of a base with a closed lower end and forming a broadened base, characterized in that the pile is immersed to a predetermined depth with a lower end closed with a lost piercer-punch, then the inventory rod tube with a removable tip through the axial cavity of the pile to the estimated depth of the broadened base of the removable tip end is immersed in the ground shoe-piercer with the formation of a cavity under the bottom end of the and then lower into the internal cavity of the punch shoe a shoe-expander, lay them over the layer into the formed cavity and ram the hard soil material with the butt of the removable tip of the pipe bar to the lower end of the pile with the formation of a broadened base, then finish the pile with its end immersed in broad base to the state of "failure". 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жесткого грунтового материала используют экологически чистые отходы промышленных производств, близкие по гранулометрическому составу к песчаным грунтам.2. The method according to p. 1, characterized in that as a hard soil material using environmentally friendly industrial waste production, similar in grain size to sandy soils. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после погружения сваи вокруг ее верхней части выполняют уширение путем втрамбовывания в грунт жесткого грунтового материала на глубину от одного до двух диаметров или размеров в поперечном сечении сваи.3. The method according to p. 1, characterized in that after immersing the pile around its upper part perform broadening by tamping into the ground hard soil material to a depth of from one to two diameters or sizes in cross section of the pile.

Images