Способ погружения сваи дизель-молотом

(51)02 7/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ СВАИ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТОМ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Пчелин Вячеслав Николаевич Пойта Птр Степанович Тарасевич Дмитрий Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(56) Лубнин В.В. и др. Машины и оборудование для погружения свай. - М.,Высшая школа, 1989. - С. 138, рис. 96.1257156 1, 1986.2049858 1, 1995.2176008 1, 2001.59091226 А, 1984.01315523 А, 1989.(57) Способ погружения сваи дизель-молотом, включающий установку кондуктора в виде опорной плиты с центральным отверстием для пропуска сваи и направляющим патрубком,заведение сваи в патрубок и последующую ее забивку дизель-молотом в грунт на проектную отметку, отличающийся тем, что перед погружением сваи устанавливают отказную глубину ее забивки, в пределах которой отказ сваи превышает максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота, до заведения сваи в патрубок в последний устанавливают враспор с его стенками блоки со скошенными верхними и нижними торцами, образующими в нижней части заострение, а в верхней - гнездо для наконечника сваи, причем площадь, ограниченная наружным контуром поперечного сечения блоков, принимается из условия обеспечения отказа сваи, не превышающего максимально допустимого отказа, а высоту блоков назначают не менее отказной глубины. 7899 1 2006.04.30 Изобретение относится к строительству и может быть использовано для погружения свай в грунт дизель-молотами. Известен способ погружения сваи дизель-молотом, включающий заведение сваи в наголовник и последующую забивку сваи дизель-молотом в грунт на проектную отметку 1. Известный способ обладает целым рядом недостатков, определяющих низкую эффективность погружения сваи при погружении сваи в слабые грунты в начальный момент забивки отказ сваи может превышать максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота, что приводит к остановке (отказам) дизель-молота и, тем самым, к снижению его производительности наличие больших начальных отказов сваи может привести к значительным отклонениям сваи от проектного положения, обуславливая низкую точность работ. Кроме того, известный способ характеризуется обеспечением невысокой несущей способности сваи на горизонтальные нагрузки, что определяется небольшой боковой площадью опирания сваи в верхней ее части на грунт. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ погружения сваи дизель-молотом, включающий установку кондуктора в виде опорной плиты с центральным сквозным отверстием и направляющим патрубком, заведение сваи в патрубок и последующую забивку сваи дизель-молотом в грунт на проектную отметку 2. В данном решении применение кондуктора позволяет обеспечить более высокую точность погружения сваи в грунт. Однако при погружении сваи в слабые грунты в начальный момент забивки отказ сваи может превышать максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота, что определяет низкую эффективность погружения сваи. Кроме того, небольшая боковая площадь опирания сваи на грунт в верхней ее части определяет невысокую несущую способность сваи на горизонтальные нагрузки. Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в том,чтобы повысить, за счет обеспечения безотказной работы дизель-молота, эффективность погружения сваи в грунт и несущую способность сваи на горизонтальные нагрузки вследствие увеличения площади опирания сваи в верхней ее части на грунт. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе погружения сваи дизель-молотом, включающем установку кондуктора в виде опорной плиты с центральным отверстием для пропуска сваи и направляющим патрубком, заведение сваи в патрубок и последующую ее забивку дизель-молотом в грунт на проектную отметку, перед погружением сваи устанавливают отказную глубину ее забивки, в пределах которой отказ сваи превышает максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота, до заведения сваи в патрубок в последний устанавливают враспор с его стенками блоки со скошенными верхними и нижними торцами, образующими в нижней части заострение, а в верхней - гнездо для наконечника сваи, причем площадь, ограниченная наружным контуром поперечного сечения блоков, принимается из условия обеспечения отказа сваи, не превышающего максимально допустимого отказа, а высоту блоков назначают не менее отказной глубины. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен используемый для реализации способа кондуктор с заведенными в его патрубок двумя блоками и сваей, разрез на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - кондуктор с заведенными в его патрубок четырьмя блоками в плане на фиг. 4 - общий вид блока при заведении в патрубок двух блоков на фиг. 5 - то же при заведении в патрубок четырех блоков на фиг. 6 - процесс забивки сваи дизель-молотом после выхода блоков из кондуктора, разрез на фиг. 7 - забивная свая в проектном положении. Обозначения 1 - кондуктор 2 - опорная плита 3 - центральное отверстие 4 - свая 5 - патрубок 6 - блоки 7 - ребра жесткости 8 - П-образные направляющие 9 - винт 10 - квадратная головка 11 - отверстия в плите 12 стержневые шипы 13 - облицовка из антифрикционного материала 14 - заострение 15 - гнездо 16 - наконечник 17 - сварное соединение 18 - выемка 19 - малосжимаемый грунт. 2 7899 1 2006.04.30 Для реализации способа используется кондуктор 1, который состоит из опорной плиты 2 с центральным отверстием 3 для пропуска сваи 4 и направляющим патрубком 5, и устанавливаемые в патрубок 5 блоки 6. Размеры опорной плиты 2 в плане должны в 2,5-3 раза превышать размеры поперечного сечения сваи 4. Для повышения жесткости кондуктора 1 применяются ребра жесткости 7. С целью обеспечения фиксации сваи 4 в плане в процессе ее забивки используются П-образные направляющие 8, которые одеваются на стенки патрубка 5 и фиксируются посредством винтов 9. Свободные концы винтов 9 выполнены с квадратными головками 10 под ключ. В опорной плите 2 выполнены сквозные отверстия 11, через которые в грунт забиваются стержневые шипы 12 для фиксации кондуктора 1 в плане. Для уменьшения сил трения между блоками 6 и патрубком 5 внутренние стенки последнего могут облицовываться антифрикционным материалом 13, например фторопластом. Блоки 6 выполнены со скошенными верхними и нижними торцами, образующими при установке в патрубок 5 в нижней части заострение 14, а верхней - гнездо 15 для наконечника 16 сваи 4. В патрубок 5 может устанавливаться два (фиг. 1, 2, 4) или четыре (фиг. 3, 5) блока 6. При установке двух блоков 6 образуются заострение и гнездо в виде клина, а при установке четырех блоков 6 - в виде пирамиды. Высота блоков 6 принимается не менее отказной глубины погружения сваи 4, в пределах которой отказ сваи превышает максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота. Высота патрубка 5 принимается не менее высоты блоков 6. Для получения в начальный момент забивки отказа сваи 4, обеспечивающего устойчивый запуск и работу дизель-молота, площадь А, ограниченная наружным контуром поперечного сечения блоков 6, принимается из соотношения где- коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи 4 Е - расчетная энергия одного удара дизель-молота 1 - масса молота- коэффициент восстановления удара 2 - масса сваи 4 с наголовником 3 - масса подбабка К - коэффициент однородности грунта 3 - лобовое сопротивление верхнего слоя грунта статическому зондированию- максимально допустимый отказ сваи, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота. Данное соотношение получено путем подстановки в формулу определения отказа сваи максимально допустимого отказа сваи (вместо ) и несущей способности сваи в момент начала ее забивки (вместо ) и выражения из полученного уравнения необходимой площади А 3. При этом несущая способность сваи в момент начала ее забивки определена по выражению 4(2)з. Способ реализован следующим образом. Вначале устанавливают отказную глубину забивки сваи, в пределах которой отказ сваи превышает максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота. Величина максимально допустимого отказа сваи зависит от типа дизель-молота и ориентировочно может быть принята от 0,18 до 0,3 м (см. 2, с. 88). 3 7899 1 2006.04.30 Отказную глубину определяют путем забивки в грунт дизель-молотом пробных свай(на фигурах не показано), при этом за отказную глубину принимается глубина забивки сваи, в пределах которой отказ сваи превышает максимально допустимый отказ, т.е. глохнет дизель-молот. Затем производят установку кондуктора 1 над точкой погружения сваи 4 и фиксацию его в плане посредством заглубления в грунт через отверстия 11 в плите 2 стержневых шипов 12 (фиг. 1). После монтажа кондуктора 1 в патрубок 5 устанавливают враспор с его стенками блоки 6 и выполняют подтаскивание, подъем и заведение сваи 4 в наголовник и гнездо 15,образованное скошенными верхними торцами блоков 6 (фиг. 1, 3). Для упрощения установки блоков 6 возможно наличие небольшого зазора между блоками 6 и стенками патрубка 5. Данный зазор устраняется в процессе забивки сваи 4 при взаимодействии наконечника 16 с верхними скошенными торцами блоков 6. При использовании двух блоков 6 (фиг. 1, 2) на стенки патрубка устанавливают направляющие 8, фиксирующие положение сваи 4 в плане, т.е. предотвращающие возможность перемещения сваи 4 в процессе ее забивки в горизонтальной плоскости вдоль скошенных плоскостей гнезда 15. При установке четырех блоков 6 необходимость в применении направляющих 8 отсутствует, так как пирамидальное гнездо 15, соответствующее по форме наконечнику 16, препятствует смещению сваи 4 в плане. Далее выполняют забивку сваи дизель-молотом в грунт в три этапа. На первом этапе забивка сваи 4 производится вместе с блоками 6, при этом, благодаря назначению ограниченной наружным контуром поперечного сечения блоков 6 площади по выражению (1),отказ сваи 4 не превышает максимально допустимого отказа, т.е. обеспечивается устойчивая работа дизель-молота без его остановок. Раздвижке блоков 6 на данном этапе препятствуют стенки патрубка 5. На втором этапе, после выхода блоков 6 из кондуктора 1, свая 4, взаимодействуя своим наконечником со скошенными верхними торцами блоков 6, раздвигает блоки 6 в стороны (фиг. 6). На третьем этапе выполняют забивку сваи 4 на проектную отметку, после чего демонтируется кондуктор 1, блоки 6 жестко скрепляют сварным соединением 17 со сваей 4, а образующуюся после раздвижки блоков 6 в грунте выемку 18 засыпают с уплотнением малосжимаемым грунтом 19 (фиг. 7). В случае необходимости повторного использования блоки 6, после демонтажа кондуктора 1, могут быть извлечены из грунта, при этом остающаяся в грунте выемка засыпается с уплотнением малосжимаемым грунтом (на фигурах не показано). Благодаря забивке сваи на отказную глубину вместе с блоками, создающими дополнительное лобовое и боковое сопротивление погружению сваи, на всей глубине погружения отказ сваи не превышает максимально допустимый отказ, благодаря чему обеспечивается устойчивый запуск и работа дизель-молота, т.е. его максимальная эффективность погружения свай. Кроме того, наличие блоков в верхней части сваи повышает их несущую способность на горизонтальные (в большей степени) и вертикальные нагрузки за счет увеличения площади опирания на грунт. Источники информации 1. Чернюк В.П., Пойта П.С. Расчет, проектирование и устройство свайных фундаментов. - Брест облтипография, 1998. - С. 61-62, рис. 13 а. 2. Лубнин В.В., Заикина В.З. Машины и оборудование для погружения свай Учеб. для ПТУ. - М. Высш. шк., 1989. - С. 138, рис. 96. 3. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты / Госстрой СССР. М ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - С. 114. 4. Еникеев А.Х. Методические рекомендации по выбору молота и расчету времени погружения свай по данным статического зондирования. - Уфа НИИпромстрой, 1977. 4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5