RU2686788C1 - Method of piled construction in transient soils under conditions of dense urban building - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to the field of construction, in particular, to methods of construction of piles for construction of buildings and structures, mainly on subsidence soil in conditions of dense urban development. Method of erecting piles in subsidence soil in conditions of dense urban development, including installation of pile 1 with widened head 3 in formed in ground well 2 with a gap, and filling gap. In the proposed solution, well 2 is formed by drilling the drilling rig to design mark 8, and pile 1 made with widened foot 3 is buried in non-subsidence soil 9 using a vibration method or an indentation, wherein during pile 1 deepening, clearance between pile side surface and borehole walls is filled with prepared blend 5 with non-explosive destructive substance with water.EFFECT: invention is aimed at increasing bearing capacity of a pile erected in subsidence soils in conditions of dense urban development, due to exclusion of forces of negative friction during soil sagging.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам возведения свай для строительства зданий и сооружений, преимущественно в просадочных грунтах в условиях плотной городской застройки.The invention relates to the field of construction, in particular to methods of building piles for the construction of buildings and structures, mainly in subsiding soils in a dense urban development.

Известен способ возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах (патент СССР на изобретение №1201403, опубликовано 30.12.85, Бюллетень №48), который включает образование скважины с уплотнением ее стенок и погружения ствола сваи через скважину. При уплотнении стенок скважины в них образуют расположенные по винтовой линии чередующиеся пазы и выступы. Расстояние в свету в плане между выступами соответствует диаметру и диагонали сечения ствола сваи. Перед погружением в скважину ствола осуществляют закрепление грунта стенок скважины.A known method of erecting piles in subsiding or swelling soils (USSR patent for invention No. 1201403, published 12/30/85, Bulletin No. 48), which includes the formation of a well with compaction of its walls and immersion of the pile shaft through the well. When sealing the walls of the well in them form alternating grooves and protrusions located along a helical line. The clear distance in the plan between the protrusions corresponds to the diameter and diagonal of the cross section of the pile shaft. Before immersion into the well bore, soil walls of the well are fastened.

Техническая проблема известного решения заключается в том, что при просадке грунта, полностью не исключается действие сил отрицательного трения по боковой поверхности сваи, тем самым при нагружении сваи, ее несущая способность снижается.The technical problem of the known solution lies in the fact that during the subsidence of the soil, the action of negative friction forces on the side surface of the pile is not completely excluded, thereby, when the pile is loaded, its bearing capacity decreases.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, принятым за прототип, является способ возведения сваи в просадочных или набухающих грунтах (патент СССР на изобретение №857349, опубликовано 23.08.81, Бюллетень №31), который включает образование скважины пробивкой снарядом станка ударно-канатного бурения БС-1М и укладку в нее твердеющего материала. После укладки твердеющего материала в скважину устанавливают сваю с уширенным оголовком и заглубляют ее в уложенный твердеющий материал на 0,5-1,5 м. Затем зазор между стенками скважины и сваей заполняют сухим глинистым порошком. После нысыпки порошка ростверк бетонируется.The closest to the invention, the technical solution adopted for the prototype, is a method of erecting piles in subsiding or swelling soils (USSR patent for invention No. 857349, published 08.23.81, Bulletin No. 31), which includes the formation of a well by punching a drill of a drill-and-wire drilling machine BS -1M and laying it hardening material. After laying the hardening material into the well, a pile is installed with an expanded tip and buried in the laid hardening material by 0.5-1.5 m. Then the gap between the borehole walls and the pile is filled with dry clay powder. After powder filling, the grillage is concreted.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: установка сваи с уширенным оголовком в образованную в грунте скважину и заполнение зазора.With the essential features of the invention, the following set of features of the prototype coincide: the installation of a pile with a broadened tip in a well formed in the ground and the filling of the gap.

Технической проблемой прототипа является то, что при возведении сваи в просадочных грунтах данным способом не исключены динамические воздействия, возникающие при образовании скважин снарядом ударно-канатного бурения, при движение машин вблизи скважин, при работе технологического оборудования действующих производств, поэтому возможен случай обрушения скважины и как следствие возникновение сил отрицательного трения по боковой поверхности сваи. Также образование скважин снарядом ударно-канатного бурения оказывает негативное влияние, ввиду динамических воздействий, на стоящие рядом здания и сооружения. Поэтому данный способ невозможно применять при строительстве зданий и сооружений в плотной городской застройке.The technical problem of the prototype is that when erecting piles in subsiding soils by this method, dynamic effects occurring during the formation of wells with a percussion-wire drilling projectile, with the movement of machines near the wells, with the operation equipment of existing industries, therefore a case of collapse of the well and how consequence of the emergence of negative friction forces on the side surface of the pile. Also, the formation of wells with a percussion-cable drilling projectile has a negative effect, due to dynamic effects, on buildings and structures nearby. Therefore, this method cannot be used in the construction of buildings and structures in dense urban development.

Изобретение направлено на повышение несущей способности сваи, возведенной в просадочных грунтах в условиях плотной городской застройки, за счет исключения сил отрицательного трения при просадке грунта.The invention is aimed at increasing the bearing capacity of the pile, erected in subsiding soils under conditions of dense urban development, by eliminating the forces of negative friction during subsidence of the soil.

Это достигается тем, что способ возведения сваи в просадочных грунтах в условиях плотной городской застройки, включающий установку сваи с уширенным оголовком в образованную в грунте скважину с зазором, и заполнение зазора. В предложенном решении скважину образуют бурением буровой установкой до расчетной отметки, а сваю, выполненную с уширенной пятой, заглубляют в непросадочный грунт вибрационным способом или вдавливанием, причем в процессе заглубления сваи зазор между боковой поверхностью сваи и стенками скважины заполняют приготовленной смесью невзрывным разрушающим веществом с водой.This is achieved by the fact that the method of erecting a pile in subsiding soils under conditions of dense urban development, including the installation of a pile with a broadened tip in a well formed in the ground with a gap, and filling the gap. In the proposed solution, the well is formed by drilling the rig to the design mark, and the pile made with the broadened heel is buried in the non-subsurface soil by the vibratory method or indentation, and in the process of pile penetration the gap between the side surface of the pile and the walls of the well is filled with prepared mixture of non-explosive destructive substance with water .

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 - возводимая свая (продольный разрез); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 - erected pile (longitudinal section); in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a section BB in FIG. one; in fig. 4 shows a section B-B in FIG. one.

На чертеже фиг. 1 изображена свая переменного сечения 1 (например сечением 250×250 мм длиной 12 м), установленная в лидерную скважину 2 (например диаметром 350 мм). Верхняя часть сваи имеет уширенный оголовок 3, а нижняя - уширенную пяту 4 (поперечный размер которых равен диаметру скважин, например 350 мм). Зазор между боковой поверхностью сваи и стенками скважины заполнен приготовленной смесью 5 НРВ (невзрывное разрушающее вещество) с водой. Вокруг скважины грунтовая оболочка 6 из уплотненного грунта. Нижняя отметка оголовка 7 соответствует отметке, где сумма вертикальных напряжений от веса фундамента σ_zp и грунта σ_zg равняются начальному просадочному давлению ρ_sl (σ_zp+σ_zg=ρ_sl). Расчетная отметка 8 соответствует отметке на которой расчетная просадка грунта под собственным весом при его замачивании равняется предельной деформации основания для проектируемого здания или сооружения. Выше этой отметки действует отрицательные силы трения грунта, а ниже - положительное сопротивление. Свая заглублена уширенной пятой в непросадочный грунт 9.In FIG. 1 shows a pile of variable section 1 (for example, a section of 250 × 250 mm and a length of 12 m) installed in a leader well 2 (for example, with a diameter of 350 mm). The upper part of the pile has a wider tip 3, and the lower part has a wider heel 4 (the transverse size of which is equal to the diameter of the wells, for example 350 mm). The gap between the side surface of the pile and the walls of the well is filled with a prepared mixture of 5 NBV (non-explosive destructive substance) with water. Around the borehole soil shell 6 of compacted soil. The lower mark of the tip 7 corresponds to the mark, where the sum of the vertical stresses of the base weight σ _zp and soil σ _zg equals the initial subsidence pressure ρ _sl (σ _zp + σ _zg = ρ _sl ). The design mark 8 corresponds to the mark on which the design soil subsidence under its own weight during its soaking equals the maximum deformation of the foundation for the designed building or structure. Above this mark negative ground friction forces act, and below - positive resistance. The pile is recessed by the broadened heel into the non-subsurface soil 9.

Предлагаемый способ возведения сваи в просадочных грунтах включает образование скважины 2 бурением. Бурение выполняется до расчетной отметки 8 буровой установкой, например гусеничной XCMG XR120D (на фиг. не показан). Для получения наиболее высоких технико-экономических показателей буровые установки следует выбирать, с учетом конкретных геолого-технических условий, конечного диаметра скважины и методов бурения.The proposed method of erecting piles in subsiding soils includes the formation of well 2 by drilling. Drilling is carried out to the design mark 8 by a drilling rig, for example, a tracked XCMG XR120D (not shown in FIG.). To obtain the highest technical and economic indicators, drilling rigs should be selected, taking into account the specific geological and technical conditions, the final diameter of the well and drilling methods.

После того, как скважина 2 пробурена, на поверхности над скважиной устанавливают загрузочную воронку (на фиг. не показана). Диаметр нижней части воронки должен быть больше диаметра скважины 2, например на 15 см. Установленную, в крепежный захват вибропогружателя, сваю 1 размещают над скважиной 2, совмещая ось сваи 1 с осью скважины 2 и загрузочной воронкой.After the well 2 has been drilled, a feed funnel is installed on the surface above the well (not shown in the FIG.). The diameter of the lower part of the funnel should be greater than the diameter of the well 2, for example, by 15 cm. The pile 1, installed in the mounting clamp of the vibratory pile driver, is placed above the well 2, combining the axis of the pile 1 with the axis of the well 2 and the inlet funnel.

Сваю заглубляют уширенной пятой 4 в непросадочный грунт 9 на глубину не менее 0,5 м вибрационным или методом погружения свай вдавливанием. Сваю заглубляют в грунт так, что верхняя грань уширенной пяты оказывается на глубине, соответствующей расчетной отметке 8, а нижняя часть уширенного оголовка 3 - отметке 7. В процессе погружения сваи 1 в непросадочный грунт 9, под нижним концом уширенной пяты 4, образовывается зона из уплотненного грунта. Наличие уплотненного грунта, под пятой сваи, повышает несущую способность и снижает осадку сваи.The pile is dredged with a broadened heel 4 into non-subsurface soil 9 to a depth of at least 0.5 m by vibration or the method of immersing piles by indentation. The pile is buried in the ground so that the upper edge of the broadened heel is at a depth corresponding to the design mark 8, and the lower part of the broadened tip 3 - the mark 7. In the process of piling 1 into the non-subsurface soil 9, below the lower end of the broadened heel 4, a zone of compacted soil. The presence of compacted soil, under the heel of the pile, increases the carrying capacity and reduces the draft of the pile.

При образовании скважины буровой установкой и заглублении сваи вибрационным или методом вдавливания в непросадочный грунт, отсутствуют динамические воздействия негативно влияющие на стоящие рядом здания и сооружения, поэтому данный способ возможно применять в условиях плотной городской застройки.When a well is being formed by a drilling rig and the pile is deepened by vibration or by the method of indentation into non-subsurface soil, there are no dynamic effects negatively affecting buildings and structures nearby, therefore this method can be used in dense urban areas.

В процессе заглубления сваи образованный зазор между боковой поверхностью сваи 1 и стенками скважины 2, заполняют приготовленной заранее смесью 5 НРВ с водой через загрузочную воронку (например, ручным способом), до нижней грани оголовка (отметка 7). Уширенный оголовок 3 сваи будет препятствовать потере давления расширения и самопроизвольному выбросу НРВ на поверхность.In the process of piling, the gap formed between the side surface of the pile 1 and the walls of the well 2 is filled with a pre-prepared mixture of 5 NRW with water through the feed hopper (for example, by hand) to the bottom edge of the tip (mark 7). The broadened tip of the 3 piles will prevent the loss of expansion pressure and the spontaneous release of NRW to the surface.

После того, как свая будет заглублена уширенной пятой до проектной отметки, в ходе химической реакции НРВ увеличивается в объеме в 2-3 раза. Просадочный грунт вытесняется от боковой поверхности сваи и уплотняется, образуя грунтовую оболочку 6.After the pile is deepened by the broadened fifth to the design mark, during the chemical reaction, the NRW increases by a factor of 2-3. A subsidence soil is squeezed from the side surface of the pile and compacted, forming a soil shell 6.

При бурении, буровой установкой, стенки скважины будут намного меньше уплотнены, чем при образовании скважины пробивкой снарядом. В предлагаемом способе необходимо максимально дальше вытеснить грунт от боковой поверхности сваи. Поэтому в результате химической реакции НРВ с водой в данном способе, будет образовываться больший зазор между боковой поверхностью сваи и грунтовой оболочкой, чем это могло бы произойти, при образовании скважины пробивкой снарядом. Это повышает эффективность применения предлагаемого способа.During drilling and drilling, the walls of the well will be much less compacted than when a well is formed by punching a projectile. In the proposed method, it is necessary to displace the soil as far as possible from the side surface of the pile. Therefore, as a result of the chemical reaction of NRW with water in this method, a larger gap will be formed between the side surface of the pile and the earth envelope, than this could happen when a well is formed by punching a projectile. This increases the efficiency of the proposed method.

Сущность процессов, происходящих в грунте при замачивании просадочной толщи, заключается в следующем. При повышении влажности или замачивания возникает коренное изменение структуры просадочных грунтов, в которых под действием собственного веса грунта и веса фундамента возникают дополнительные осадки, называемые просадками. Возникающие силы отрицательного трения передаются на грунтовую оболочку, вызывая его поступательное движение вниз. Зазор, между сваей и грунтовой оболочкой, препятствует передаче сил отрицательного трения грунта по боковой поверхности.The essence of the processes occurring in the soil when soaking subsiding strata, is as follows. With an increase in humidity or soaking, a radical change in the structure of subsidence soils occurs, in which, under the action of the soil's own weight and the weight of the foundation, additional precipitations arise, called subsidence. The resulting forces of negative friction are transmitted to the soil shell, causing it to move downwards. The gap between the pile and the earth envelope prevents the transfer of negative friction forces of the soil along the lateral surface.

Использование предлагаемого способа возведения сваи в просадочных грунтах, позволит повысить несущую способность свай на 10-20%, за счет исключения сил отрицательного трения по боковой поверхности свай, что позволит добиться экономии железобетона. Также существует возможность применения данного способа в условиях плотной городской застройки, что существенно расширяет область его применения.Using the proposed method of erecting piles in subsiding soils will increase the bearing capacity of piles by 10-20%, due to the elimination of negative friction forces on the side surface of the piles, which will allow to achieve savings of reinforced concrete. There is also the possibility of applying this method in a dense urban area, which significantly expands the scope of its application.

Claims (1)

Способ возведения сваи в просадочных грунтах в условиях плотной городской застройки, включающий установку сваи с уширенным оголовком в образованную в грунте скважину с зазором, и заполнение зазора, отличающийся тем, что скважину образуют бурением буровой установкой до расчетной отметки, а сваю, выполненную с уширенной пятой, заглубляют в непросадочный грунт вибрационным способом или вдавливанием, причем в процессе заглубления сваи зазор между боковой поверхностью сваи и стенками скважины заполняют приготовленной смесью невзрывным разрушающим веществом с водой.The method of erecting piles in subsiding soils under conditions of dense urban development, including installing a pile with an extended tip in a well formed in the ground with a gap, and filling the gap, characterized in that the well is formed by drilling a rig to the estimated point, and a pile made with a broadened heel , they are buried in a non-subsurface soil by a vibratory method or indentation, and in the process of pile penetration, the gap between the side surface of the pile and the walls of the well is filled with the prepared mixture with non-explosive depleting substances with water.

Images