CC BY
12Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
УДК 624.154
В.А. КОВАЛЕВ1, канд. техн. наук (vladimir@olimproekt.ru); А.С. КОВАЛЕВ2, канд. техн. наук
1 НИИОСП им. Н.М. Герсеванова (109428, г. Москва, Рязанский просп., 59) 2 НПО «Олимпроект» (115154, г. Москва, Жуков проезд, 4)
* 7 о и и
Устройство круглой полой сваи с уширенным основанием
Описываются технологические операции устройства круглой полой забивной (вдавливаемой) сваи с открытым концом с уширенным основанием из втрамбованного жесткого грунтового материала преимущественно в слабых переувлажненных грунтах. Основные технологические операции устройства сваи включают: погружение (забивку) сваи с закрытым башмаком-пробойником концом на заданную глубину копровой или вдавливающей установкой; погружение (забивку) инвентарной обсадной трубой-штангой со сменным наконечником башмака-пробойника в грунт основания с образованием полости под концом сваи; установку во внутреннюю полость башмака-пробойника башмака-уширителя с послойной отсыпкой над ним жесткого грунтового материала с втрамбовыванием его в заданном объеме или до отказа наконечником обсадной трубы-штанги с образованием уширенного основания; погружение (забивку) сваи в уширенное основание с увеличением ее несущей способности.
Ключевые слова: забивная круглая полая свая; башмак-пробойник и башмак-уширитель; слабый переувлажненный грунт основания; инвентарная обсадная труба-штанга со сменным наконечником; уширенное основание из втрамбованного жесткого грунтового материала.
Для цитирования: Ковалев В.А., Ковалев А.С. Устройство круглой полой сваи с уширенным основанием // Жилищное строительство. 2018. № 1-2. С. 66-68.
V.A. KOVALEV1, Candidate of Sciences (Engineering) (vladimir@olimproekt.ru), A.S. KOVALEV2, Candidate of Sciences (Engineering) 1 Gersevanov Research Institute of Bases and Underground Structures (NIIOSP) (59, Ryazanskiy Avenue, 109428, Moscow, Russian Federation) 2 NPO «Olimproekt» (4, Zhukov Passage, 115154, Moscow, Russian Federation)
Installation of a Round Hollow Blunt Pile
The article describes technological operations of the installation of a round hollow driven (jacked) open end pile with the widened base from pudded rigid earth material in weak waterlogged soils mainly. Main technological operations of the pile installation includes insertion (driving) of the pile with the end closed with a shoe-puncher at the set depth with a pile driver or jacking unit; insertion (driving) with an inventory guide pipe-stem with a changeable end of the shoe-puncher in the ground of the base with formation of a cavity under the pile end; installation of a shoe-widener in the inner cavity of the shoe-puncher with layered filling of rigid ground material over it with its compaction in a set volume or up to the failure with the guide pipe-stem tip with formation of the broaden base; immersion (driving) of the pile in the widened base with increasing its bearing capacity.
Keywords: driven round hollow pile, shoe-puncher and shoe-widener, weak waterlogged soil of base, inventory casing pipe with self-extracting tip, widened base from rammed stiff ground material.
For citation: Kovalev V.A., Kovalev A.S. Installation of a round hollow blunt pile. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 1-2, pp. 66-68. (In Russian).
В разработанных нормативных документах и опубликованных ранее работах (СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»; СТО 36554501-018-2009 «Стандарт организации. Проектирование и устройство свайных фундаментов и уплотненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах»; Руководство по проектированию свайных фундаментов/НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1980 (дата последней актуализации: 01.02.2017); ГОСТ 19804.5-83 «Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные цельные с ненапря-гаемой арматурой») и др. источниках устройство свайных фундаментов в слабых переувлажненных грунтах предлагается осуществлять путем погружения в грунт основания на заданную глубину круглых полых свай с открытым торцом и возможностью частичного заполнения этим грунтом внутренней полости в процессе их забивки-погружения или в дальнейшем выбуривании грунта и его удаления. Также в соответствии с действующими нормативными документа-
661 -
ми, упомянутыми выше, увеличение несущей способности рассматриваемого типа свай предлагается, в частности, осуществлять путем устройства камуфлетных уширений, т. е. с использованием энергии взрыва зарядов ВВ, что в современных условиях производства работ связано с целым рядом трудностей и практически не применяется в практике строительства, особенно в условиях плотной городской застройки. Другие варианты увеличения несущей способности этого типа свай связаны с резким повышением трудоемкости и неоправданным увеличением сметной стоимости, например при создании уширения из щебня в основании забивных пустотелых блоков [1] или даже в некоторых случаях за счет допускаемого возможного разрушения конструкции свай в нижней части в процессе вытрамбовывания (выбивания) грунтовой пробки из их внутренней полости штампом и т. п.
В практике строительства в соответствии с нормативными документами пустотелые железобетонные сваи кру-
М-2'2018
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Underground construction
Кг
¥
; 77*7"
1
[Л
I
г
из
1 1
/ з
Г
¡д
I 5 i ±6
1
L Y~
3
и-
~77Г,
Узел «А»
4
Технологическая схема устройства уширенного основания в основании круглой полой сваи: а — погружение (забивка-вдавливание) сваи в грунт основания с башмаком-пробойником; б — погружение башмака-пробойника сменным наконечником инвентарной обсадной трубы-штанги с образованием полости в грунте основания под торцом сваи; в — установка в полость башмака-пробойника башмака-уширителя и отсыпка над ним жесткого грунтового материала; г — формирование под нижним концом сваи торцом наконечника обсадной трубы-штанги уширенного основания и уплотненной зоны с учетом последующей добивки и погружения в уширенное основание торца сваи; 1 — сборная железобетонная круглая полая свая; 2 — башмак-пробойник: 3 — скважина: 4 — уплотненная зона: 5 — инвентарная обсадная труба-штанга со сменным наконечником; 6 — башмак-уширитель; 7 — полость под концом-торцом сваи: 8 — жесткий грунтовый материал — щебень или жесткая бетонная смесь; 9 — окончательно сформированное уширенное основание
а
г
2
глого сечения (трубчатые-цилиндрические) сваи с круглой полостью и открытым нижним концом изготавливаются с наружным диаметром 400, 500 и 600 мм при толщине стенок не менее 80 мм. Эти сваи изготавливают в заводских условиях цельными, состоящими из одного элемента, и составными, соединенными между собой на болтах или на сварке, и применяются в основном при наличии слабых грунтов с толщиной слоя до 12 м и более в зависимости от диаметра длиной от 4 до 12 и составных - от 14 до 48 м. Для погружения сваи в грунт используются молоты, вибропогружатели, а также вдавливающие установки и т. п.
К основным недостаткам рассматриваемых свай относится, в частности, некоторая неопределенность в расчете их несущей способности, связанной в основном с различными физико-механическими характеристиками и толщиной (высотой) заполняемой полости свай грунтом основания при их погружении.
Целью предлагаемого технического решения является увеличение несущей способности рассматриваемых свай, расширение области применения по грунтовым условиям, снижение трудоемкости и других показателей.
Поставленная цель достигается путем выполнения последовательности основных технологических операций (см. рисунок).
Погружают копровой или вдавливающей установкой сваю 1 в грунт основания вместе с теряемым башмаком-пробойником 2 с ограничительным ободом смещения в горизонтальной плоскости в его верхней части, вставляемым во внутреннюю полость сваи и изображенным на рисунке, узел «А», на первоначальную глубину с учетом последующей добивки сваи 1 в уширенное основание до несущего
1-2 2018 ^^^^^^^^^^^^^
подстилающего слоя грунта с образованием скважины 3 и уплотненной зоны 4 (рисунок, а).
Погружают (забивают или вдавливают) башмак-пробойник 2 торцом сменного наконечника инвентарной обсадной трубы-штанги 5, устанавливаемого в полость башмака-пробойника 2 на глубину, обеспечивающую в образованной полости 6 создание уширенного основания из послойно отсыпанного в нее и втрамбованного жесткого грунтового материала в необходимом объеме по расчету (рисунок, б).
Устанавливают во внутреннюю полость башмака-пробойника 2 башмак-уширитель 7 и при извлеченной из внутренней полости сваи 1 инвентарной обсадной трубы-штанги 5 отсыпают в образованную полость 6 над башмаком-уширителем 7 жесткий грунтовый материал - щебень или жесткую бетонную смесь 8 на высоту до нижнего обреза сваи 1, после чего опускают во внутреннюю полость инвентарную обсадную трубу-штангу 5 для послойного втрамбовывания жесткого грунтового материала 8 (рисунок, в).
Выполняют уширенное основание 9 путем послойной отсыпки и втрамбовывания жесткого грунтового материала 8 торцом сменного наконечника обсадной трубы-штанги 5, после чего осуществляют добивку (допогружение) сваи 1 в уширенное основание 9 и окончательно формируют уширенное основание из жесткого грунтового материала и уплотненную зону в подстилающем несущем слое грунта 4 с повышенными размерами в плане (рисунок, г).
Углы заострения башмака-пробойника, башмака-уши-рителя и наконечника инвентарной обсадной трубы-штанги назначают из обеспечения наиболее оптимальных условий
- 67
Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
погружения башмака-пробойника в грунт основания и формирования уширенного основания из жесткого грунтового материала и, как правило, устанавливаются экспериментальным путем или на основе аналогичных исследований в практически схожих 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 в зависимости от грунтовых условий ориентировочно составляют 30-60о, башмака-уширителя - 60-90о, наконечника обсадной трубы-штанги - 120-180°. Башмаки изготавливают чугунными, стальными, бетонными, железобетонными или в их комбинации облегченного типа, а также из прочных композиционных материалов.
Следует отметить, что обычно на основании имеющихся результатов экспериментальных исследований по устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах и из забивных блоков с уширенным основанием из жесткого грунтового материала при их добивке величина погружения этих фундаментов в различных грунтовых условиях с учетом разуплотнения, объема втрамбованного щебня и др. факторов в уширение до состояния отказа не превышала 30-50 мм [2].
При заполнении внутренней полости сваи литой бетонной смесью рассматриваемый тип фундамента преобразуется в набивную сваю с уширенным основанием.
Изложенная технологическая схема устройства свайных фундаментов позволяет существенно расширить область их применения по грунтовым условиям, повысить их несущую способность, надежность применения и является дальнейшим продолжением работ по совершенствованию устройства фундаментов в уплотненном грунте с уширенным основанием из жесткого грунтового материала [2-7].
Вместе с тем представленная технологическая схема устройства уширенного основания для круглых полых забивных или в продавленных скважинах свай требует проведения детальных натурных исследований и испытаний по определению несущей способности с учетом имеющегося положительного опыта НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, в частности по устройству фундаментов из забивных пустотелых блоков с уширенным основанием, т. е. необходимо уточнить область рационального применения рассматриваемого вида свай.
Предлагаемое техническое решение увеличения несущей способности при соответствующем технико-экономическом обосновании может быть также использовано и для устройства набивных свай в комбинации с рассматриваемыми.
Кроме того, применение башмака-пробойника с ограничительным ободом от смещения его в горизонтальной плоскости, вставляемого во внутреннюю полость погружаемой в грунт основания инвентарной обсадной трубы, может быть использовано и при устройстве набивных и забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах в аналогичных грунтовых условиях в процессе выполнения уширенного основания [6].
Список литературы
1. Крутов В.И., Тропп В.Б. Фундаменты из забивных блоков. К.: Бу^вельник, 1987. 120 с.
2. Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Проектирование и устройство оснований и фундаментов на проса-дочных грунтах. М.: АСВ, 2016. 544 с.
3. Крутов В.И., Ковалев В.А., Ковалев А.С. Совершенствование технологий устройства забивных свай в пробитых скважинах // Механизация строительства. 2015. № 5. С. 14-17.
4. Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Современные конструкции и технологии устройства фундаментов в уплотненном грунте. М.: Перо, 2016. 150 с.
5. Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Основания и фундаменты на насыпных грунтах. М.: АСВ, 2016. 470 с.
6. Ковалев В.А., Ковалев А.С. Технологические схемы устройства забивных свай в пробитых скважинах // Строительство: наука и образование. 2017. Т 7. Вып. 1 (22). Ст. 2. http:// nso-journal.ru/public/journals/1/issues/2017/01/02_01_2017. pdf (Дата обращения 18.01.2018).
7. Ковалев В.А., Ковалев А.С. Технические решения устройства фундаментов в уплотненном грунте // Строительство: наука и образование. 2017. Т. 7. Вып. 2 (25). Ст. 1. http:// nso-journal.ru/public/journals/1/issues/2017/02/01_02_2017. pdf (Дата обращения 18.01.2018).
References
1. Krutov, V.I., Tropp V.B. Fundamenty iz zabivnykh blokov [Foundations maid of driven blocks]. Kiev: Budivel'nik. 1987. 120 p.
2. Krutov V.I., Kovalev A.S, Kovalev V.A. Proektirovanie i ustroistvo osnovanii i Fundamentov na prosadochnykh gruntakh [Designing and installation of bases and foundation on collapsible soils]. Moscow: ASV, 2013. 544 p.
3. Krutov V.I., tovalev A.S., Kovalev V.A. Improvement of technologies of the device of driven piles in the punched wells. Mekhanizatsiya stroitel'stva. 2015. No. 5, рp. 14-17. (In Russian).
4. Krutov V.I., Kovalev A.S, Kovalev V.A. Sovremennye konstruktsii i tekhnologii ustroistva fundamentov v uplotnen-nom grunte [Modern construction of foundations and technologies in soil compaction]. Moscow: Pero. 2016. 150 p.
5. Krutov V.I., Kovalev A.S, Kovalev V.A. Osnovaniya i fundamenty na nasypnykh gruntakh [Basements and foundations on the fillings of soils]. Moscow: ASV. 2016. 470 p.
6. tovalev V.A., Kovalev A.S. Process diagrams for installation of driven piles in penetrated wells. Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie. 2017. Vol. 7. No. 1 (22). St. 2. http://nso-journal.ru/public/journals/1/issues/2017/01/02_01_2017.pdf (Date of access 18.01.2018). (In Russian).
7. tovalev, V.A., Kovalev, A.S. Specification of engineering proposals for foundations on compacted fills. Stroitel'stvo: nauka iobrazovanie. 2017. Vol. 7. No. 2 (25). St. 1. http://nso-journal.ru/public/journals/1/issues/2017/02/01_02_2017.pdf (Date of access 18.01.2018). (In Russian).
Подписано в печать 20.02.2018 Набрано и сверстано
Формат 60х881/е Отпечатано в ООО «Полиграфическая компания ЛЕВКО» в РИФ «Стройматериалы»
Бумага «Пауэр» п -иг
Печать офсетная М^к^ ул. .ЦружттшЕюк^ д. 15 Верстка Д. Алексеев,
Общий тираж 3700 экз. Н. Молоканова
