СВАЯ Российский патент 1995 года по МПК E02D5/30 

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям свай, используемых при возведении фундаментов зданий и сооружений.

Известна свая, включающая ствол, выполненный по высоте составным из сжимаемой части из бетона пониженной прочности, расположенной между верхней и нижней несжимаемыми частями, причем нижний торец верхней части выполнен горизонтальным, а верхний торец нижней части с углом наклона образующей от 30 до 45^о. При погружении сваи, например, в лидерную скважину образуется уширение ствола за счет втрамбовывания в грунт щебня [1]
Указанная свая имеет недостатки:
пониженная прочность сжимаемой части ствола усложняет решения, обеспечивающие несущую способность свай при их изготовлении, транспортировке и монтаже, в частности при подъеме сваи на копер;
наиболее существенным недостатком является отсутствие возможности ограничения высоты уширения минимально допустимыми размерами, что приводит к снижению надежности и несущей способности свай.

Известна свая, включающая составной по высоте ствол из сжимаемой части, расположенной между несжимаемыми верхней и выполненной в виде клина, обращенного вершиной вверх, нижней частями, одна из которых имеет сердечник, заведенный в полость, образованную в другой несжимаемой части ствола, причем сердечник выполнен в нижней несжимаемой части, а глубина полости ограничена зависимостью, при которой обеспечивается наиболее оптимальное уширение [2]
Недостатки этой сваи:
техническое решение позволяет получать сваи только с одним фиксированным по длине ствола уширением;
ограничение области использования свай с погружением их в основном в предварительно выполненные лидерные скважины и недостаточная надежность этих свай при погружении без лидерных скважин.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фундамент для крепления опор, преимущественно линий электропередач, включающий раздвигаемый элемент и верхний и нижний клинья, обращенные друг к другу меньшими торцами, причем раздвигаемый элемент выполнен в виде заполненной материалом мягкой разрушаемой оболочки, закрепленной верхней и нижней кромками к большим торцам соответственно верхнего и нижнего клиньев, при этом верхний клин снабжен на торце, обращенном к нижнему клину, стержнем с шайбой на конце, а нижний клин выполнен с центральной полостью и снабжен клиновым захватом одностороннего действия, через который пропущен стержень верхнего клина [3]
Недостатками этого фундамента, принятого в качестве прототипа, являются:
низкая индустриальность и повышенная трудоемкость работ;
ненадежность этих фундаментов, заключающаяся в обязательном требовании совмещения торцов (что в конкретных случаях при попадании щебня, гравия между торцами может не произойти);
наиболее существенный недостаток заключается в отсутствии возможности регулирования высоты уширения, что в свою очередь приводит к снижению несущей способности;
конструктивное решение с двумя клиновидными торцами не позволяет увеличивать высоту уширений, ограничивая ее по существу расстоянием между началом скосов верхнего и нижнего торцов, а также исключает возможность образования нескольких уширений по высоте ствола.

Задачей изобретения является повышение несущей способности и надежности свай за счет регулирования габаритных размеров уширений в зависимости от конкретных условий.

Поставленная задача решается тем, что свая, включающая составной по высоте ствол из сжимаемой части, расположенной между верхней и выполненной в виде клина, обращенного вершиной вверх, нижней частями, у которой верхняя несжимаемая часть снабжена сердечником, заведенным в полость, выполненную в нижней несжимаемой части, дополнительно снабжена подвижной вставкой, расположенной на сердечнике между верхней и нижней несжимаемыми частями и выполненной в виде втулки, оснащенной по обоим торцам опорными фиксаторами, полость нижней несжимаемой части выполнена сквозной, а сердечник связан с нижней несжимаемой частью ствола при помощи временного крепления фиксированной несущей способности.

Ствол сваи может быть снабжен по крайней мере еще одной секцией, содержащей сжимаемую и нижнюю несжимаемую части, разделенные подвижной вставкой.

Сердечник может быть связан с нижней несжимаемой частью с помощью сварки.

На фиг.1 изображена предложенная свая, общий вид, начальное положение до разрушения сжимаемой части; на фиг.2 то же, конечное положение после разрушения сжимаемой части и образования уширенной пяты; на фиг.3, 4 вид уширения в плане по сечениям А-А и Б-Б на фиг.2 при круглом и прямоугольном сечениях сердечника; на фиг.5 общий вид сваи, состоящей соответственно из двух и более секций, до разрушения сжимаемых частей; на фиг.6 то же, конечное положение после разрушения сжимаемых частей и образования уширений.

Свая включает ствол, выполненный по высоте составным из сжимаемой части 1, расположенной между несжимаемыми верхней 2 и нижней 3 частями, нижняя часть 3 выполнена в виде клина (или усеченной пирамиды, или конуса), обращенного вершиной вверх. Нижний торец 4 верхней несжимаемой части 2 выполнен горизонтальным и снабжен жестким несжимаемым сердечником 5, направленным вниз вдоль ствола до соединения с полостью, центрально расположенной в части 3. Сжимаемая часть 1 сваи выполнена из бетона ослабленной прочности в сравнении с прочностью бетона частей 2, 3.

На сердечнике 5 свободно размещена подвижная жесткая вставка 6, выполненная в виде втулки, оснащенной опорными фиксаторами 7.

Полость, предусмотренная в нижней части 3 ствола, выполнена сквозной. Сердечник 5 проходит ее насквозь и закреплен к нижнему торцу части 3 при помощи временного крепления 8, имеющего ограниченную (фиксированную) прочность, например с помощью приварки прерывистыми сварными швами в двух, трех местах к закладной детали (не показана) в нижней несжимаемой части 3.

Ствол сваи может быть снабжен второй секцией, также состоящей из сжимаемой 19 и несжимаемой 10 частей, подвижной вставки 11, которая расположена на сердечнике 5.

Несжимаемые части 2, 3, 10 предусмотрены из бетона повышенной прочности, например с прочностью на сжатие от В-15 до В-40.

Сжимаемые части 1, 9 изготовлены из бетона пониженной прочности, например от В-2,5 до В-3,5.

Сердечник 5 изготовлен из металла либо также из бетона повышенной прочности.

Вставки 6, 11 изготовлены из особо прочных материалов, например стальных труб. Фиксаторы 7 изготовлены из стальных элементов.

Сваю погружают в грунт забивкой или вдавливанием, лучше в предварительно выштампованную скважину. Затем начинают забивать с помощью сваебойного оборудования. При возрастании сопротивления грунта разрушается временное крепление сердечника 5 к закладной детали нижней несжимаемой части 3. Часть 3 ствола начинает скользить по стволу 5 вверх до соприкосновения с фиксаторами 7 подвижной вставки 6, которая при дальнейшем забивании также движется по стволу 5 до упора в верхнюю несжимаемую часть 4 ствола сваи. По окончании погружения сваи образуется уширенная пята (фиг.2), повышающая несущую способность сваи. Причем высоту уширения можно регулировать длиной вставки 6.

В случае выполнения сваи из нескольких секций (фиг.5) после забивания она принимает вид, изображенный на фиг.6.

Преимущества заявленной сваи:
1. Можно получать сваи с различными по величине уширениями, применяя различные по длине вставки.

2. Используя металлический сердечник с заостренной частью, можно повышать несущую способность сваи в прочных грунтах, например в плотных песках.

3. Для закрепления уширенной пяты в составе материала может быть предусмотрено содержание сухой бетонной смеси, например сухой смеси песка, щебня и цемента, которая затвердевает при воздействии грунтовых вод, содержащихся в порах влажных и обводненных грунтов, что также повышает несущую способность сваи.

Использование: строительство, возведение фундаментов зданий, сооружений. Задача: повышение несущей способности сваи. Сущность изобретения: свая имеет составной ствол из сжимаемой части, расположенной между несжимаемыми верхней и нижней частями. Нижний торец верхней части снабжен сердечником, заведенным в полость, выполненную в нижней части. На сердечнике свободно размещена жесткая вставка в виде втулки. За счет подбора определенной длины вставки можно оптимизировать величину уширения. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. СВАЯ, включающая ствол, составной по высоте из несжимаемых верхней и выполненной в виде обращенного вершиной вверх клина нижней частей, имеющих соответственно сердечник и полость под него, и расположенной между верхней и нижней частями средней сжимаемой части, отличающаяся тем, что свая снабжена расположенной на сердечнике между верхней и нижней частями подвижной вставкой в виде втулки с опорными фиксаторами по торцам, а полость в нижней части выполнена сквозной, при этом сердечник связан с нижней частью посредством крепления с фиксированной несущей способностью. 2. Свая по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена по крайней мере одной дополнительной секцией, содержащей несжимаемые верхнюю и нижнюю части, разделенные подвижной вставкой. 3. Свая по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве крепления с фиксированной несущей способностью использованы сварные швы.