СВАЯ Российский патент 2003 года по МПК E02D5/56 

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам.

Известна свая, представляющая собой обсадную трубу с закрытым нижним концом и на ее наружной поверхности которой выполнены винтовые выступы, причем 3-5 нижних винтовых выступов выполняют в 1,5-2,0 раза больше, чем последующие верхние, а каждый винтовой выступ располагают относительно вертикали под углом α, тангенс которого равен 0,50-0,66 (RU, патент 2073084, E 02 D 5/38, 5/56, опубл. 10.02.1997).

Недостатком данной сваи является то, что процесс уплотнения грунта при погружении сваи производится только на участке нижних винтовых витков. Так как верхние винтовые витки примерно в два раза меньше по высоте, чем нижние, то уплотнение грунта в зоне стенки отверстия производится на половинную глубину выбранного грунта. Однако такой степени уплотнения недостаточно для формирования позиционно устойчивых свай в слабонесущих и обводненных грунтах.

Известна свая, представляющая собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек, при этом верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создания осевой нагрузки, указанное тело выполнено полым металлическим с постоянным сечением по длине, а смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек выполнен металлическим постоянного сечения с заданными постоянными шагом и углом навивки (US, патент 4405262, E 02 D 5/56, опубл. 20.09.1983).

Недостатком данной сваи является сложность ее конструкции, обусловленная тем, что свая выполнена составной и включает дополнительную секцию, предназначенную для окончательной подгонки сваи по высоте выступающей части после достижения проектной отметки. Для регулирования высоты выступающей части сваи в верхнюю ее часть подается закрепной раствор, обеспечивающий выдвижение дополнительной секции. При этом свая выполнена полой и вся нагрузка приходится только на стенки сваи. Кроме того, свая выполнена с винтовым шнеком с постоянными шагом и углом навивки, что подразумевает ее изготовление в заводских условиях. Так как параметры винтовой навивки (шаг, угол, высота винтового ребра) выбираются исходя из свойств грунта, то для каждого типа грунта необходимо заранее изготавливать в заводских условиях сваю. Однако в процессе изготовления фундамента возникают ситуации, когда выясняется, что грунт на отдельных участках отличен от общего грунта зоны и для него требуется свая с иными параметрами навивки. В этом случае происходит временная задержка процесса формирования фундамента.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению повышенной плотности утрамбованного грунта в зоне стенок грунтового отверстия под сваю по всей длине стенки и обеспечении изменения параметров навивки по месту изготовления фундамента.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении несущей способности сваи за счет обеспечения ее позиционной устойчивости в грунте, возможности организации свайного фундамента в стесненных городских условиях в слабонесущих и обводненных грунтах и изменении параметров винтового шнека в зависимости от параметров грунта в зоне постановки сваи в грунт.

Указанный технический результат достигается тем, что в свае, представляющей собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек, при этом верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создания осевой нагрузки, указанное тело выполнено металлическим или из железобетона с постоянным или переменным сечением по длине, а смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек выполнен из металлического проката постоянного сечения с заданными постоянными или переменными шагом и углом навивки, при этом шнек выполнен составным по длине из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев, а указанное тело по длине выполнено с продольно расположенным и закрепленными на внешней поверхности в теле элементами крепления, предназначенными для жесткого прикрепления винтовых звеньев шнека.

При этом свая может быть выполнена составной по длине из стыкуемых между собой секций, каждая или часть которых выполнена полой или монолитной.

Целесообразно сваю выполнять с продольной полостью или каналом в ее теле для подачи закрепного раствора к пяте сваи для увеличения несущей способности последней.

Указанные признаки взаимосвязаны и являются существенными с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственным возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого результата.

На фиг.1 - свая в виде цилиндрического тела;
на фиг.2 - свая в виде конического тела;
на фиг.3 - составная свая из стыкуемых между собой секций;
на фиг.4 - показано закрепление винтовых звеньев шнека на наружной поверхности сваи.

Согласно изобретению свая (фиг.1) представляет собой вытянутое по длине цилиндрическое тело, выполненное, например, в виде полой металлической трубы или полого или монолитного стержня 1 из железобетона. Свая может быть выполнена из металлической трубы, полость которой заполняется или заполнена соответствующим материалом. Свая в общем случае представляет собой тело вращения. В нижней части сваи расположен наконечник 2 (например, крестообразный нетеряемый), а на внешней поверхности сваи смонтирован по длине тела винтовой шнек 3. Верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи, например армокаркас сваи, с устройством 4, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создания осевой нагрузки (устройство не показано), не сконцентрированной в голове сваи. Свая выполнена с постоянным или переменным поперечным сечением по длине. На фиг.2 показана свая, тело вращения которой выполнено конусным.

Смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек 3 выполнен из металлического проката постоянного сплошного сечения с заданными постоянными или переменными шагом и углом навивки, с образованием шнекообразной навивки, у которой ее сечение по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02-0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности.

Винтовой шнек может быть выполнен сплошным по длине или составным по длине из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев 5. Указанное тело сваи по длине выполнено с продольно расположенными и закрепленными на внешней поверхности в теле элементами крепления 6, предназначенными для жесткого прикрепления винтовых звеньев 5 шнека. Каждое винтовое звено 5, например, может быть выполнено из арматуры круглого сечения в виде дугообразных частей навивки и приварено к жестко заанкеренным в теле элементам крепления 6 (фиг. 5). Элементы крепления 6 выполняются симметрично друг к другу относительно продольной оси сваи на ее наружной поверхности (фиг.4).

Так как свая выполнена с закрепленными в ее теле по длине заанкеренными элементами, а винтовые звенья из арматуры круглого сечения являются участками винтовой линии, то при таком исполнении имеется возможность изготавливать сваю по месту изготовления фундамента. Изготовление производится за счет размещения каждого винтового звена 5 под заданным углом и шагом (в зависимости от параметров грунта) на внешней поверхности тела сваи и сварки звена с рядом расположенным элементом крепления 6. Затем стыкуемые концы смежно расположенных винтовых звеньев свариваются между собой, образуя неразрывную винтовую линию. В зависимости от размеров сваи и типа грунта приваривание может производиться только в местах вывода на наружную поверхность элементов крепления. А для металлической трубы сварка может производиться не только в местах расположения элементов крепления, но и в любом месте по длине винтового звена, что обеспечивает повышенную позиционную жесткость для навивки винтового шнека.

Использование в качестве проката арматуры круглого сечения позволяет максимально упростить процесс создания винтового шнека и закрепления его звеньев на наружной поверхности сваи.

Свая может быть выполнена составной по длине из стыкуемых между собой секций 7 и 8 (фиг.3), каждая или часть которых выполнена полой или монолитной. Секции могут стыковаться между собой сваркой (для металлической трубы) или с помощью закладных элементов 9, размещаемых в полостях стыкуемых секций.

Свая может быть выполнена с продольной полостью или каналом 10 в ее теле для подачи закрепного раствора к пяте сваи для увеличения несущей способности последней.

Свая эксплуатируется следующим образом.

Для возведения свайного фундамента сваю с наконечником в нижней части и с винтовым шнеком на наружной поверхности погружают в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность.

Особенностью погружения сваи как технологического процесса является то, что сваю погружают в грунт за счет одновременного вращения и вдавливания ее в грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом.

Такие особенности погружения обеспечивают повышенную плотность трамбуемого грунта, что особенно важно при возведении свай в слабых грунтах и вблизи уже существующих фундаментов. В результате использования данного способа при погружении сваи с винтовой навивкой на внешней поверхности образуется грунтовая скважина с уплотненной грунтовой стенкой.

Предложенный способ образования грунтовой полости для сваи позволяет уплотнить грунт в зоне вокруг сваи на 75-80% от объема самой сваи, что существенно увеличивает устойчивость от горизонтальных статических и динамических воздействий на ограждающую конструкцию, отсекая эти воздействия от фундаментов рядом расположенных зданий. При завинчивании сваи отсутствуют удары и вибрация, не происходит нарушения и ослабления окружающего сваю грунта, особенно песчаного и обводненного. При завинчивании сваи на дневную поверхность уходит через шнек примерно 15-25% грунта, так как на внешней поверхности сваи высота спирали винтовой навивки существенно меньше диаметра тела вращения. При таком исполнении при ввинчивании сваи выбираемый грунт практически не подается на дневную поверхность, а, уплотняясь, уходит в стенки скважины.

Варьированием шага и угла навивки, а также сечением сваи и высотой винтового ребра (применительно к типу грунта) можно добиться высокой практически однородной по площади стенки отверстия плотности окружающего сваю грунта, что оказывает серьезное влияние на статическую и динамическую позиционную устойчивость сваи в грунте.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Эффективность способа подтверждена проведенными строительными работами по формированию свайного фундамента и устройства ограждающих и ограждающе несущих конструкций котлованов более чем на 100 объектах в Москве, в том числе в песчаном обводненном грунте в непосредственной близости с рядом расположенными зданиями.

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам. Свая представляет собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек. Новым является то, что смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек выполнен из металлического проката постоянного сечения с заданными шагом и углом навивки, при этом навивка шнека выполнена сплошной или составной по длине сваи из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев, а указанное тело по длине выполнено с продольно расположенными и закрепленными на внешней поверхности в теле элементами крепления, предназначенными для жесткого прикрепления винтовых звеньев шнека. Технический результат изобретения состоит в повышении плотности утрамбованного грунта в зоне стенок грунтового отверстия под сваю по всей длине стенки, а также обеспечении изменения параметров навивки по месту изготовления фундамента. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Свая, представляющая собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек, при этом верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создание осевой нагрузки, отличающаяся тем, что смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек выполнен из металлического проката постоянного сечения с заданными шагом и углом навивки, при этом навивка шнека выполнена сплошной или составной по длине сваи из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев, а указанное тело по длине выполнено с продольно расположенными и закрепленными на внешней поверхности в теле элементами крепления, предназначенными для жесткого прикрепления винтовых звеньев шнека. 2. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что тело вращения выполнено составным по длине из стыкуемых между собой секций, каждая или часть которых выполнена полой или монолитной. 3. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с продольной полостью или каналом в ее теле для подачи закрепного раствора к пяте сваи для увеличения несущей способности последней. 4. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что каждое винтовое звено выполнено из арматуры круглого сечения и прикреплено сваркой к жестко закрепленным в теле элементам крепления. 5. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что каждое винтовое звено выполнено из арматуры круглого сечения и дополнительно прикреплено сваркой к наружной поверхности тела вращения.