СПОСОБ УСТРОЙСТВА СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА И ВИНТОВАЯ СВАЯ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений, а именно к способам устройства свайных фундаментов из винтовых свай.

Известны стальные винтовые сваи и способ их погружения (СП 24.13330.2012 п. 7.2.10), несущая способность которых по грунту определяется механическими характеристиками окружающего сваю грунта. При этом толщина слоя грунта, принимаемого в расчет несущей способности, ограничивается величиной, равной диаметру лопасти винтовой сваи. Известно, что при погружении винтовой сваи с вращающейся лопастью именно этот слой подвергается разрушению лопастью и в итоге несущая способность винтовой сваи по ее боковой поверхности получается недоиспользованной. Кроме того, общеизвестно, что в песчаных грунтах погружение винтовых свай является затрудненным и не удается погрузить сваю на значительную глубину в песок, в результате чего недоиспользуется лобовая компонента несущей способности винтовой сваи. Также установлено, что долговечность стальных винтовых свай в грунтах ограничена временем коррозии ствола сваи и сварного стыка между стволом и лопастью сваи сварной стык в свае наиболее подвержен коррозии. При ржавлении сварного стыка происходит проскальзывание ствола нагруженной сваи, свая перестает воспринимать нагрузки.

Проблема заключается в повышении несущей способности винтовой сваи, облегчение погружения винтовой сваи в песчаный грунт, повышение долговечности сваи.

Проблема решается таким образом, что в способе устройства свайного фундамента путем погружения в грунт до заданной отметки вращением по часовой стрелке винтовой сваи с двумя лопастями на конце, согласно изобретению после погружения сваи до заданной отметки многократно производят поворот сваи на два оборота по часовой стрелке с одновременной подачей в полость сваи под давлением твердеющего раствора и выхода его в грунт в зоне нижнего конца под лопасти сваи, после чего производят поворот сваи на один оборот против часовой стрелки и выхода конца сваи из грунта на величину, равную шагу лопастей сваи. Твердеющий раствор могут подавать в полость ствола сваи до выхода его в грунт и создания давления под нижнем концом сваи, превышающего давление нагнетания не менее чем в 3 раза. При этом в качестве твердеющего раствора могут использовать цементно-песчаный или полимер-цементный раствор состава, обеспечивающего получение грунтобетона под лопастями сваи прочностью не ниже 4 МПа и водонепроницаемостью не ниже марки W4.

Кроме того, проблема решается также конструкцией винтовой сваи для осуществления способа, состоящей из трубчатого металлического ствола и реборды с двумя лопастями на конце сваи, согласно изобретению при этом ствол сваи выполнен герметичным, в верхнем конце свая снабжена вертлюгом для подачи под давлением твердеющего раствора в полость ствола сваи, а в нижнем конце сваи под лопастью реборды клапаном одностороннего действия для выхода твердеющего раствора и пропитки грунта с образованием вокруг реборды несущей оболочки из грунтобетона. Причем шаг лопасти реборды может составлять не более 1,5 диаметра ствола сваи, а лопасть реборды сваи может составлять не более двух диаметров ствола сваи.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что после погружения сваи до заданной отметки многократно производят поворот сваи на два оборота по часовой стрелке с одновременной подачей в полость сваи под давлением твердеющего раствора и выхода его в грунт в зоне нижнего конца под лопасти сваи, после чего производят поворот сваи на один оборот против часовой стрелке и выхода конца сваи из грунта на величину, равную шагу лопастей сваи.

А предлагаемая конструкция сваи отличается от известной тем, что ствол сваи выполнен герметичным, в верхнем конце свая снабжена вертлюгом для подачи под давлением твердеющего раствора в полость ствола сваи, а в нижнем конце сваи под лопастью реборды клапаном одностороннего действия для выхода твердеющего раствора и пропитки грунта с образованием вокруг реборды несущей оболочки из грунтобетона.

На чертеже представлена винтовая свая.

Винтовая свая 1 состоит из вертлюга 2 для подачи твердеющего раствора 3, винтовой реборды 4.

Способ осуществляют следующим образом.

Ствол сваи 1 выполняется герметичным, в верхнем конце сваи оборудуется вертлюг 2 для подачи через него твердеющего раствора 3 под давлением, в нижнем конце сваи, имеющей не менее 2-х витков винтовой реборды 4 с направлением по часовой стрелке, оборудуется нагнетающий клапан одностороннего действия 5, погружение винтовой сваи производят до заданной отметки вращением по часовой стрелке и затем производят многократное (не менее трехкратного) нагнетание твердеющего раствора в клапан с одновременным проворотом на 2 оборота по часовой стрелке винтовой сваи. Во время нагнетания раствор, поступая через клапан цементирует грунт вокруг лопастей. Во время последнего третьего нагнетания раствора производят оборот сваи против часовой стрелки с одновременной подачей под напором твердеющего раствора 3 через вертлюг 2 через нижний клапан 5. При последнем третьем обороте происходит выход сваи из грунта на величину, равную шагу лопастей реборды 4. При последнем третьем обороте сваи против часовой стрелки раствор под напором заполняет освободившуюся полость под нижним концом, и вся реборда оказывается в цементированном грунте и сварной шов между трубой и ребордой также оказывается закрытый цементным раствором от предыдущих двух закачек. Цементированный грунт защищает сварной шов и металл ствола и лопасти винтовой сваи от коррозии. Кроме этого, раствор, перемешиваясь с грунтом лопастями винтовой сваи 3, образует в последующем при твердении раствора защитную и несущую оболочку из грунтобетона вокруг ствола и нижнего конца сваи, что повышает долговечность сваи и ее несущую способность. Для эффективного погружения сваи, получения наибольшей удельной несущей способности сваи, отнесенной к ее объему, требуются следующие соотношения ее геометрических и технологических параметров:

- шаг реборды винтовой лопасти должен составлять не более полутора диаметров трубы сваи;

- диаметр винтовой лопасти должен составлять не более 2-х диаметров трубы сваи;

- давление раствора при нагнетании должно превышать бытовое давление под нижним концом сваи не менее чем в 3 раза;

- расход твердеющего раствора должен составлять не менее 1.5 геометрических объемов сваи;

- состав твердеющего раствора должен обеспечивать получение грунтобетона с прочностью не менее 4 МПа, марки по водопроницаемости не менее W4.