Паля

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям свайных фундаментов и может быть использовано при строительстве промышленных, жилых и общественных зданий. Известны двутавровые сваи, обладающие большей жесткостью в плоскости стенки при одной и той же площади сечения по сравнению с прямоугольной сваей [1]. Однако при погружении двутавровой сваи грун т заклинивается между полками в ее нижней части примерно на высоте 2,0-2.5 м от нижнего торца сваи, ив дальнейшем свая погружается совместно с образовавшейся грунтовой пробкой. Поэтому при погружении сваи в глинистые грунты, особенно высокопористые, пространство между полками выше грунтовой пробки не заполняется грунтом, или же туда попадает грунт в разрыхленном состоянии. Вследствие этого сцепление между грунтом и боковой поверхностью сваи выше грунтовой пробки имеется только по внешним поверхностям полок. А стенка и внутренние грани полок с грунтом не взаимодействуют, что приводит к снижению несущей способности двута вровой сваи. Наиболее близким к заявляемому техническим решением является свая, включающая имеющий оголовок ствол, выполненный из размещенных на расстоянии друг о т др уга вертикальных элементов, объединенных между собой, по крайней мере, двумя диафрагмами [2]. Известная свая характеризуется высокой удельной несущей способностью,, но имеет ряд недостатков. При погружении известной сваи грунт, размещенный между вертикальными элементами, получает интенсивное уплотнение, поскольку клиновидные диафрагмы вытесняют грунт, а вертикальные элементы препятствуют распространению этого грунта в стороны. А с увеличением степени уплотнения грунта увеличивается сила его сцепления с внутренней боковой поверхностью вертикальных элементов и с поверхностью наклонных граней верхней и нижней диафрагм. При выполнении вертикальных элементов клиновидными в продольном направлении, 1 обращенными уширенной стороной к оголовку сваи, интенсивность уплотнения грунта, размещенного между вертикальными элементами, возрастает, так как торцевые наклонные грани вертикальных элементов ' также при погружении сваи уплотняют грунт. Поскольку сила сцепления грунта с боковой поверхностью ствола препятствуе т погружению сваи, то для ее погружения необходимо применять более мощное оборудование, что приводит к увеличению энергозатрат как на погружение известной сваи, так и на транспортирование агрегата на объект производства работ. С увеличением степени уплотнения грунта, размещенного между вертикальными элементами, сила его сцепления с боковой поверхностью становится такой, что грунт заклинивается между вертикальными элементами и наклонной гранью верхней диафрагмы, ; вследствие чего в дальнейшем свая погружается вместе с образовавшейся грунтовой пробкой. В результате этого пространство между вертикальными элементами и наклонной гранью диафрагмы в верхней части ствола либо не заполняется грунтом, либо туда попадает грунт в разрыхленном состоянии. Поэтому данный участок ствола не взаимодействует с гр унтом основания, что приводит к снижению несущей способности известной сваи. Как известно, с увеличением глубины залегания однородного слоя грунта его несущая способность увеличивается. А наклонные торцевые грани вертикальных элементов, выполненных клиновидными в продольном направлении, имеют по высоте ствола одинаковую ширину, то есть и одинаковую площадь наклонных граней по всей длине ствола, что не позволяет рационально использовать более высокую несущую способность основания, расположенного на большем расстоянии от поверхности грунта. Задачей изобретения является усовершенствование конструкции сваи путем изменения конструкции вертикальных элементов и выполнения в нижней диафрагме вертикальной грани, чтобы при погружении сваи в грунт снизить энергозатраты и повысить несущую способность. Пос тавленная зад ача решена тем, что в свае, включающей имеющий оголовок с твол, выполненный из размещенных на расс тоянии друг от друга вертикальных элементов, объединенных между собой, по крайней мере, двумя д иафрагмами, согласно изобретению, вертикальные элементы имеют переменную толщину и выполнены с нак лонными или ступенчатыми, обращенными і друг к другу, гранями с увеличивающимся расс тоянием между ними к верхнему торцу сваи. При э том, по крайней мере, ниж няя диафрагма имеет вертикальную грань, размещенную между вертикальными элементами. На фиг.1 изображена свая, общий вид; на фи г.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 -общий вид сваи, вариант; на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.3; на фиг. 5 - продольный разрез сваи, погруженной в грунт на проектную отметку. Свая включает оголовок 1. верхнюю клиновидную диафрагму 2, вертикальные элементы 3. нижнюю диафрагму 4, промежуточную диафрагму 5, наклонные, обращенные друг к другу грани 6 вертикальных элементов 3, вертикальную грань 7 диафрагмы 4, размещенную между вертикальными элементами. Для пояснения взаимодействия сваи с грунтом основания на фиг.5 показала уплотненная зона 8. Зона 8 ограничивает массив уплотненного околосвайного грунта. Свая работает следующим образом. При Погружении нижнего участка ствола сваи происходит прорезание грунта вертикальными элементами 3 и нижней диафрагмой 4. Со стороны верхнего торца нижней диафрагмы 4 между вертикальными элементами образуется пустота в виде щели. При дальнейшем погружении сваи эта пустота заполняется грунтом, расположенным между вертикальными элементами 3, вследствие воздействия на него вибрации от ударов молота сваебойного агрегата при одновременном обжатии этого грунта в вертикальном направлении силой сцепления его с боковой поверхностью внутренних граней вертикальных элементов. При последующем погружении сваи возрастает интенсивность уплотнения грунта, размещенного между вертикальными элементами, поскольку происходит задавливание в это пространство грунта, вытесняемого наклонными гранями торцевых поверхностей вертикальных элементов, при одновременном погружении в грунт верхней диафрагмы 2. Однако сила сцепления грунта с боковой поверхностью внутренних граней б вертикальных элементов 3 не возрастает, поскольку эти грани выполнены наклонными с увеличивающимся расстоянием между ними к верхнему торцу сваи. Это объясняется тем, что между гр унтом и наклонными гранями 6 в момент погружения сваи образуется некоторый зазор, равный величине проекции на горизонтальную плоскость наклона граней 6, и в течение короткого промежутка времени этот зазор не заполняется грунтом. Поэтому трение между грунтом и боковой поверхностью внутренних наклонных граней 6 вертикальных элементов в момент погружения практически отсутствуе т. Вследствие этого исключается возможность образования грунтовой пробки, а пространство между вертикальными элементами полностью заполняется грунтом. Образованию грунтовых пробок препятствуе т также наличие, по крайней мере, в нижней диафрагме вертикальной грани 7, расположенной между вертикальными элементами, так как при этом в пространство между вертикальными элементами вытесняется диафрагмой меньше грунта, чем и ограничивается давление и сцепление этого грунта с боковой поверхностью диафрагмы и внутренними гранями вертикальных элементов. Таким образом, за счет наличия обращенных друг к другу наклонных граней вертикальных элементов ствола с увеличивающимся расстоянием между ними к верхнему торцу сваи и наличия, по крайней мере, в нижней диафрагме вертикальной грани, размещенной между вертикальными элементами, обеспечивается снижение энергозатрат при погружении сваи при одновременном увеличении ее несущей способности. Поскольку на верхнем участке ствола сваи пространство между вертикальными элементами перекрывается наклонной гранью верхней диафрагмы и нижней гранью оголовка 1, то на последнем этапе погружения в грунт, размещенный между вертикальными элементами, погружается нижняя грань оголовка 1 и наклонная грань верхней диафрагмы, вследствие чего этот гр унт получает дополнительное уплотнение. Поскольку все пространство между вертикальными элементами заполняется уплотненным грунтом, нагрузка от сваи передается на разных уровнях на уплотненный грунт основания, чем обеспечивается повышение несущей способности сваи. Так как вертикальные элементы ствола сваи имеют переменную толщину, причем уширенная грань наклонной торцовой поверхности вертикальных элементов расположена в нижней части ствола сваи, то через эту увеличенную площадь наклонной поверхности передается нагрузка на глубоко расположенные, более прочные слои грунта основания, чем также обеспечивается повышение несущей способности сваи. Наибольший эффект достигается в случае, когда длина сваи составляет 6-8 м с размерами в уровне верхнего торца 1,0х1,0 м, а обращенные друг к др угу грани вертикальных элементов разведены кверху под углом 0,4-1,2 градуса. В результате использования описанной конструкции сваи обеспечивается снижение энергозатрат при ее погружении в 1,2-1,4 раза и снижение материалоемкости фундаментов в 1,2-1,3 раза за счет более высокой несущей способности предложенной сваи в сравнении со своей, выбранной в качестве прототипа.