СВАЯ Российский патент 1998 года по МПК E02D5/22 E02D5/54 

Изобретение относится к строительству, в частности, к конструкции свай открытого профиля.

Известна шпунтовая свая, содержащая ствол двутаврового сечения, полки и стенки которого выполнены с расположением их нижних торцов в несовпадающих уровнях (US, патент, 3333429, E 02 D 5/28, 1967).

Однако известная свая предназначена только для восприятия горизонтальных статических нагрузок и имеет ограниченную область применения.

Наиболее близким аналогом к изобретению является свая, включающая ствол двутаврового поперечного сечения (GB, патент 1295304, E 02 D 5/72, 1972).

Известная свая снабжена башмаком, выполненным в виде решетки, закрепленной на нижнем торце ствола, а также несколькими решетками, закрепленными с промежутками по длине ствола со стороны нижнего конца, что создает значительное дополнительное сопротивление при погружении ее в грунт.

Указанные особенности конструктивного выполнения известной сваи ограничивают область ее применения исключительно слабыми грунтами.

Задачей изобретения является облегчение погружения сваи при обеспечении прочности ее закрепления в грунте и повышении производительности процесса погружения.

Задача решается за счет того, что у сваи, включающей ствол двутаврового поперечного сечения, полки и стенка двутавра выполнены с расположением их нижних торцов в несовпадающих уровнях, причем лидирующий участок ствола заострен, а величина Δl разности уровней нижних торцов полок и стенки определена зависимостью
Δl = (0,3÷0,5)a,
где a - расстояние между наружными гранями полок двутавра. При этом стенка двутавра может быть расположена ниже полок и заострена в плоскости, совпадающей с плоскостью стенки, или полки двутавра расположены ниже стенки и заострены в их плоскости.

Технический эффект, обеспечиваемый за счет указанных конструктивных особенностей, состоит в том что при облегчении погружения сваи в грунт обеспечивается прочность ее закрепления, повышается производительность и технологичность процесса возведения. Эффект достигается за счет поочередно-последовательного процесса внедрения в грунт центральной и периферийных частей ствола сваи с интервалом, определяемы вышеприведенной зависимостью, полученной опытным путем.

На фиг. 1 изображен вариант конструкции сваи с лидирующей центральной частью, на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид сбоку на фиг. 1, на фиг. 4 - вариант сваи с лидирующими периферийными частями, на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4, на фиг. 6 - вид сбоку на фиг. 4. Ствол сваи двутаврового сечения состоит из полок 1 и стенки 2 с заостренными нижними торцами 3 и 4. Нижние торцы полок и стенки двутавра расположены в несовпадающих уровнях, а лидирующий участок ствола выполнен заостренным. Величина разности уровней нижних торцов 3 полок 1 и нижнего торца 4 стенки определена зависимостью
Δl = (0,3÷0,5)a,
где a- расстояние между наружными гранями полок двутавра. Нижний торец 4 стенки 2 может быть выполнен лидирующим и заострен (см. фиг. 1). Нижние торцы 3 полок 1 могут быть выполнены лидирующими и заострены (см. фиг. 4 и 6). Возможен также вариант, при котором торцы всех частей ствола, расположенные на разных уровнях, могут быть заострены (см. фиг. 1 и 3).

При погружении сваи в грунт лидирующий заостренный участок ствола 4, внедряясь в грунт, нарушает его естественную структуру и следующие за ним участки 3 встречают значительно меньше сопротивление. Кроме того, удельное давление на грунт торцов ступенчатых участков ствола значительно возрастает из-за уменьшения площади контакта, что облегчает погружение сваи. В данном случае проявляется эффект разрушения горной породы на забое буровой скважины ступенчатым долотом или буровой коронкой, когда ступенчатая конфигурация торца долота или коронки вызывает повышение концентрации напряжений в разрушаемой породе и содействует увеличение скорости ее внедрения. Вместе с тем, заостренные участки 3 ствола, внедряющегося в грунт вслед за лидирующим участком 4, отжимают грунт в стороны, образуя вокруг ствола уплотненную зону, повышающую прочность его защемления в грунте и несущую способность. Значение разности уровней нижних торцов полок и стенки двутавра, образующего ствол сваи, принимают в зависимости от типа грунта (для песчаного 0,3 величины расстояния между наружными гранями полок двутавра, для глинистого - 0,5).

Применение сваи данной конструкции с использованием указанных конструктивных параметров обеспечивает уменьшение сопротивления погружению сваи и повышение прочности заделки в грунте за счет оптимального сочетания конструктивно-геометрических параметров нижнего торца ствола, обеспечивающего благоприятные условия погружения и закрепления сваи в грунте.

Изобретение может быть эффективно использовано при возведении различных сооружений в грунтах средней и вышесредней плотности, в частности, опор линий электропередачи и оборудования электроподстанций в уплотненных песчаных грунтах севера Западной Сибири.

Использование: в строительстве при возведении свайных фундаментов в грунтах средней и выше средней плотности. Сущность изобретения: у сваи, имеющей ствол двутаврового поперечного сечения, полки и стенка двутавра выполнены с расположением их нижних торцов в несовпадающих уровнях, причем лидирующий участок ствола заострен, а величина разности уровней нижних торцов полок и стенки определена установленной зависимостью от расстояния между наружными гранями полок двутавра. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в облегчении погружения сваи двутаврового сечения в грунт и повышении прочности ее закрепления в грунте, а также повышении производительности процесса погружения. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Свая, включающая ствол двутаврового поперечного сечения, отличающаяся тем, что полки и стенка двутавра выполнены с расположением их нижних торцов в несовпадающих уровнях, причем лидирующий участок ствола заострен, а величина Δl разности уровней нижних торцов полок и стенки определена зависимостью
Δl = (0,3 ÷ 0,5)a ,
где a - расстояние между наружными гранями полок двутавра. 2. Свая по п.1, отличающаяся тем, что стенка двутавра расположена ниже полок и заострена по крайней мере в плоскости, совпадающей с плоскостью стенки. 3. Свая по п.1, отличающаяся тем, что полки двутавра расположены ниже стенки и заострены по крайней мере в плоскости, совпадающей с плоскостью полок. 4. Свая по п.1, отличающаяся тем, что нижние торцы стенки и полок двутавра, расположенные на разных уровнях, заострены.