RU2089706C1

RU2089706C1 - Pile frozen into permafrost and method of erection of pile frozen into permafrost

Info

Publication number: RU2089706C1
Application number: RU93030840A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Колесов; Илья Александрович Колесов; Рубен Гургенович Григорян
Original assignee: Александр Александрович Колесов; Илья Александрович Колесов; Рубен Гургенович Григорян
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1997-09-10

Abstract

FIELD: construction industry. SUBSTANCE: pile frozen into permafrost has trunk with lower flat end to which reinforcing rods are attached or built-in. Pile is fitted with leading tip made in the form of cone with base which diameter is less than that of trunk. Reinforcing rods are embedded in base of cone with their free ends. Flat end of trunk is located below boundary of seasonal thawing of permafrost. While erecting pile hole is drilled, trunk is installed into it and trunk clearance is filled. Filling of trunk clearance is formed on trunk proper before its installation into hole by placement of trunk in cylindrical forms having diameter corresponding to diameter of hole, by filling of forms by filling material and its freezing. Forms are dismantled prior to installation of trunk in hole. EFFECT: enhanced building efficiency and reliability. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свайных фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. The invention relates to the construction and can be used in the construction of pile foundations of buildings and structures on permafrost soils.

Известны сваи, включающие ствол с металлическими выпусками в нижней части либо в виде отдельных стержней, либо в виде профильного элемента /1-6/. Known piles, including a trunk with metal outlets in the lower part, either in the form of individual rods, or in the form of a profile element / 1-6 /.

Однако эти конструкции не предназначены для использования в вечномерзлых грунтах. However, these structures are not intended for use in permafrost soils.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой свае является свая, вмороженная в вечномерзлый грунт, включающая ствол с нижним плоским торцом и выступами в виде заделанных в ствол арматурных стержней /7/. The closest technical solution to the proposed pile is a pile frozen in permafrost soil, including a trunk with a lower flat end and protrusions in the form of reinforcing rods embedded in the trunk / 7 /.

В известной конструкции выступы расположены на боковой поверхности ствола и, улучшая сцепление ствола с окружающим грунтом, способствуют повышению несущей способности сваи на выдергивающие и вдавливающие нагрузки. Однако недостатком известной конструкции является недостаточная несущая способность на горизонтальные нагрузки и прочность, а также технологические сложности при изготовлении. In the known construction, the protrusions are located on the lateral surface of the trunk and, improving the adhesion of the trunk to the surrounding soil, contribute to increasing the bearing capacity of piles for pulling and pressing loads. However, a disadvantage of the known design is the lack of bearing capacity for horizontal loads and strength, as well as technological difficulties in manufacturing.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу возведения вмораживаемой в вечномерзлый грунт сваи является способ возведения вмороженной в вечномерзлый грунт сваи, включающий бурение в вечномерзлом грунте скважины, установку в скважину ствола сваи и заполнение околоствольного пространства материалом заполнения с последующим смерзанием поверхности ствола, материала заполнения и грунта стенок скважины /8/. The closest technical solution to the proposed method for the construction of piles frozen in the permafrost soil is the method of constructing piles frozen in the permafrost soil, including drilling in the permafrost soil of the well, installing piles in the borehole and filling the borehole space with filling material, followed by freezing of the surface of the trunk, filling material and soil borehole walls / 8 /.

Недостатком такого способа является недостаточная прочность сваи, а также ее несущая способность на горизонтальные нагрузки, трудоемкость операции по заполнению околоствольного пространства, невозможность контроля качества смерзания ствола с материалом заполнения и стенками скважины, а также длительность процесса смерзания вследствие того, что при заполнении околоствольного пространства может иметь место значительное оттаивание грунта стенок скважины, что приводит к затягиванию сроков смерзания сваи с грунтом. The disadvantage of this method is the insufficient strength of the pile, as well as its bearing capacity for horizontal loads, the complexity of the operation to fill the borehole, the inability to control the quality of freezing of the barrel with filling material and the walls of the well, and the duration of the freezing process due to the fact that when filling the borehole can significant thawing of the soil occurs in the walls of the well, which leads to a delay in the freezing of piles with soil.

Задачей изобретения является повышение несущей способности сваи на горизонтальные нагрузки, а также снижение трудоемкости и сроков возведения при одновременном повышении качества возводимой конструкции, ускорении смерзания ее с окружающим грунтом и обеспечении возможности контроля заполнения околоствольного пространства. The objective of the invention is to increase the bearing capacity of piles for horizontal loads, as well as reducing the complexity and construction time while improving the quality of the structure being built, accelerating its freezing with the surrounding soil and providing the ability to control filling of the borehole.

Указанная задача решается за счет того, что в свае, вмораживаемой в вечномерзлый грунт, включающей ствол с нижним плоским торцом и выступами в виде заделанных в ствол арматурных стержней, арматурные стержни заделаны в нижний плоский торец ствола или прикреплены к нему и объединены по высоте поперечной арматурой в пространственный каркас, причем свая снабжена лидирующим наконечником в виде конуса с основанием, диаметр которого не меньше диаметра ствола, а арматурные стержни свободными концами заделаны в основание конуса, при этом нижний плоский торец ствола расположен ниже слоя сезонного оттаивания вечномерзлого грунта не менее, чем на три размера поперечного сечения ствола. При этом стержни пространственного каркаса могут быть размещены друг от друга на расстоянии, не превышающем 6 диаметров каждого стержня; расстояние между смежными элементами поперечной арматуры может не превышать 10 см. This problem is solved due to the fact that in a pile frozen in permafrost soil, including a trunk with a lower flat end and protrusions in the form of reinforcing rods embedded in the trunk, reinforcing rods are embedded in the lower flat end of the trunk or are attached to it and are joined by height by transverse reinforcement in the spatial frame, and the pile is equipped with a leading tip in the form of a cone with a base, the diameter of which is not less than the diameter of the barrel, and the reinforcing bars with free ends are embedded in the base of the cone, while the lower Gloss end of the barrel is located below a layer of seasonal thawing frozen ground is not less than three cross-sectional dimension of the barrel. In this case, the rods of the spatial frame can be placed from each other at a distance not exceeding 6 diameters of each rod; the distance between adjacent elements of the transverse reinforcement may not exceed 10 cm.

В способе возведения вмораживаемой в вечномерзлый грунт сваи, включающем бурение в вечномерзлом грунте скважины, установку в скважину ствола сваи и заполнение околоствольного пространства материалом заполнения с последующим смерзанием поверхности ствола, материала заполнения и грунта стенок скважины, используют ствол с прикрепленным к нижнему плоскому его торцу пространственным каркасом из продольных стержней и поперечной арматуры, другой конец которого заделан в лидирующий наконечник в виде конуса, причем заполнение околоствольного пространства образуют на самом стволе перед установкой ствола в скважину путем размещения ствола в цилиндрической опалубке диаметром, соответствующим диаметру скважины, заполнения опалубки материалом заполнения и его замораживания, а перед установкой ствола в скважину его распалубливают. In a method of erecting a pile frozen in a permafrost soil, including drilling in a permafrost soil, installing piles in the wellbore and filling the borehole with filling material, followed by freezing of the borehole surface, filling material and soil of the borehole walls, use a trunk with a spatial spatial attached to its lower flat end frame made of longitudinal rods and transverse reinforcement, the other end of which is embedded in the leading tip in the form of a cone, with filling around the barrel the first space is formed on the barrel of the barrel prior to installation in the well by placing the trunk in a cylindrical formwork diameter corresponding to the diameter of the well casing fill material filling and freezing, and prior to installing the stem into the hole it raspalublivayut.

При этом перед установкой ствола в скважину стенки ее могут оплавлять паром. В качестве материала заполнения могут использовать буровой шлам, водопесчаный раствор или грунт, улучшенный цементом или другими добавками. In this case, before installing the barrel in the well, its walls can be fused with steam. As the filling material can be used drill cuttings, sandy mud or soil, improved cement or other additives.

На фиг. 1 изображена свая, продольный разрез; на фиг.2 свая в опалубке, продольный разрез; на фиг.3 свая в скважине, продольный разрез; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3, вариант выполнения ствола трубчатым; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.3. In FIG. 1 shows a pile, a longitudinal section; figure 2 pile in the formwork, a longitudinal section; figure 3 pile in the well, a longitudinal section; figure 4 is a section aa in figure 3, an embodiment of the barrel tubular; figure 5 section BB in figure 3.

Свая включает ствол 1 с нижним плоским торцом 2, имеющим выступы в виде арматурных стержней 3, объединенных по высоте поперечной арматурой 4 в пространственный каркас 5. Свая снабжена лидирующим наконечником 6 в виде конуса, в основание 7 которого заделаны свободные концы арматурных стержней 3. Стержни 3 пространственного каркаса могут быть размещены друг от друга на расстоянии, не превышающем 6 диаметров каждого стержня. Расстояние между смежными элементами поперечной арматуры может не превышать 10 см. The pile includes a trunk 1 with a lower flat end 2 having protrusions in the form of reinforcing rods 3, joined by the height of the transverse reinforcement 4 into a spatial frame 5. The pile is equipped with a leading tip 6 in the form of a cone, into the base 7 of which the free ends of the reinforcing rods are embedded 3. Rods 3 spatial frames can be placed from each other at a distance not exceeding 6 diameters of each rod. The distance between adjacent elements of the transverse reinforcement may not exceed 10 cm.

Нижний плоский торец 2 ствола 1 расположен ниже границы 8 слоя 9 сезонного оттаивания вечномерзлого грунта 10. The lower flat end 2 of the trunk 1 is located below the border 8 of the layer 9 of seasonal thawing of permafrost soil 10.

Ствол 1 может быть изготовлен любого поперечного сечения в виде железобетонного элемента с выпусками арматуры, к которым на стройплощадке может привариваться пространственный каркас с лидирующим наконечником, либо сразу ствол изготавливается с пространственным каркасом и лидирующим наконечником. The barrel 1 can be made of any cross section in the form of a reinforced concrete element with reinforcement outlets to which a spatial frame with a leading tip can be welded on a construction site, or the barrel is immediately made with a spatial frame and a leading tip.

Ствол может быть выполнен трубчатым. The barrel can be made tubular.

Возведение сваи осуществляют заявленным способом, согласно которому в вечномерзлом грунте образуют бурением скважину 11. Перед погружением в скважину 11 ствол 1 с пространственным каркасом 5 и лидирующим наконечником 6 помещают в цилиндрическую опалубку 12, которую заливают материалом заполнения околоствольного пространства 13, в качестве которого можно использовать буровой шлам, водопесчаный раствор или грунт, улучшенный за счет цемента или других добавок и наполнителей. Piling is carried out by the claimed method, according to which, in a permafrost soil, a well 11 is formed by drilling. Before diving into the well 11, the trunk 1 with the spatial frame 5 and the leading tip 6 is placed in a cylindrical formwork 12, which is filled with filling material of the borehole 13, which can be used drill cuttings, sandy mud or soil, improved by cement or other additives and fillers.

Учитывая, что заполнение производят не в стесненных условиях скважины, а в опалубке, возможно использовать растворы с меньшим содержанием воды (не слишком пластичные), что положительно сказывается на качестве получаемого изделия, при этом при необходимости возможно осуществить вибрирование уложенного материала. Затем опалубку с изделием помещают в условия низких температур (при производстве работ в условиях вечномерзлых грунтов в зимнее время возможно замораживание в естественных условиях) и производят замораживание сваи, после чего ее распалубливают и устанавливают в скважину, стенки которой предварительно оплавлены. Given that the filling is carried out not in cramped well conditions, but in the formwork, it is possible to use solutions with a lower water content (not too plastic), which positively affects the quality of the resulting product, and if necessary, it is possible to vibrate the laid material. Then, the formwork with the product is placed in low temperature conditions (during work in the conditions of permafrost soils in winter, freezing in natural conditions is possible) and the piles are frozen, after which it is unsealed and installed in a well whose walls are previously fused.

После смерзания сваи с грунтом стенок скважины в грунте образуется экономичная по расходу материала опорная конструкция, имеющая в нижней части анкерный участок, образованный замерзшим материалом заполнения, пронизанным арматурными стержнями, концы которых объединены лидирующим наконечником. After freezing the piles with the soil of the borehole walls in the soil, a support structure economical in material consumption is formed, having in the lower part an anchor section formed by frozen filling material penetrated by reinforcing bars whose ends are joined by a leading tip.

Использование предлагаемой конструкции и способа ее изготовления позволяет повысить надежность свайных оснований при действии вертикальных вдавливающих и выдергивающих нагрузок, а также существенно уменьшить их материалоемкость. При этом значительно повышается качество сваи, ее несущая способность на горизонтальные нагрузки, а также снижаются технологические затраты, связанные с возведением сваи, сокращением сроков возведения и появлением возможности контроля за качеством заполнения околоствольного пространства. Using the proposed design and method of its manufacture can improve the reliability of pile foundations under the action of vertical pressing and pulling loads, as well as significantly reduce their material consumption. At the same time, the quality of the pile, its bearing capacity for horizontal loads, and the technological costs associated with the construction of the pile, the reduction of the construction time and the possibility of monitoring the quality of filling the borehole are significantly reduced.

Claims

1. Pile, frozen in permafrost soil, including a trunk with a lower flat end and protrusions in the form of reinforcing rods, characterized in that the reinforcing rods are embedded in the lower flat end of the trunk or attached to it and are joined by height with transverse reinforcement into a spatial frame, and the pile equipped with a leading tip in the form of a cone with a base, the diameter of which is not less than the diameter of the barrel, and the reinforcing bars with their free ends are embedded in the base of the cone, while the lower flat end of the barrel is located below the gra Itza layer seasonal thawing frozen ground.

2. The pile according to claim 1, characterized in that the rods of the spatial frame are placed from each other at a distance not exceeding 6 diameters of each rod.

3. A pile according to claims 1 and 2, characterized in that the distance between adjacent elements of the transverse reinforcement does not exceed 10 cm.

4. A method of erecting piles frozen in a permafrost soil, including drilling in a permafrost soil, installing piles in the wellbore and filling the borehole with filling material, followed by freezing of the borehole surface, filling material and soil of the borehole walls, characterized in that the borehole is attached to lower flat end face with a spatial frame of longitudinal rods and transverse reinforcement, the other end of which is embedded in the leading tip in the form of a cone, and Filling of the borehole is carried out before installing the borehole in the borehole by placing it in a cylindrical formwork with a diameter corresponding to the borehole diameter, filling the formwork with filling material and freezing it, and redistribute it before installing the borehole in the well.

5. The method according to claim 4, characterized in that before installing the barrel in the well, its walls are fused with steam.

6. The method according to PP.4 and 5, characterized in that as the filling material use a sandy mud, or drill cuttings, or soil, improved additives of cement or other fillers.