Предлагаемое изобретение относится к строительству свайных фундаментов для гражданских и промышленных сооружений.
Известно устройство для завинчивания свай, описанное в книге [1, с. 13].
Недостаток этого устройства - невозможность использования обычных железобетонных свай и громоздкость оборудования.
Примем за аналогом патент России № 2076173 С1, Е 02 D 7/22, 27.03.1997. В аналоге использовано устройство для завинчивания свай оснащенное силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом к направляющей стреле транспортного средства. Возвратно-поступательные воздействия гидравлических домкратов преобразованы храповым механизмом во вращение.
Устройство для завинчивания свай является сменным оборудованием, например, к экскаватору, перемещается по направляющей мачте и предназначено для изготовления шурупообразных монолитных свай. Преимуществом силовой пары гидравлических домкратов этого устройства являются значительные крутящие моменты, преодолевающие сопротивление грунтового основания.
Недостатки аналога:
- размещение устройства для завинчивания свай на макушке направляющей мачты;
- отсутствие утолщенной пяты у сваи, что снижает ее несущую способность до десяти раз и повышает материалоемкость.
- известный способ невозможно применить при реконструкции и увеличении несущей способности фундамента эксплуатируемого здания.
Технический результат изобретения - повышение производительности труда посредством механизации процесса завинчивания винтовых пят свай и повышение несущей способности свай.
Технический результат достигнут тем, что устройство для завинчивания винтовых пят свай включает винтовую пяту, извлекаемую металлическую трубу, которая размещена с возможностью скольжения во внутренней муфте захвата и соединена через храповой механизм с внешней муфтой, снабженной двумя симметричными плечами.
Каждое из плеч шарнирно соединено с силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом на транспортное средство.
Винтовая железобетонная пята сваи армирована спиральной арматурой и снабжена многозаходными лопастями, закрепленными на ее стержне.
Этот стержень имеет заостренный конец с возможностью подачи на него пульпы, при этом в верхнем торце стержня выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо с установленным в нем стаканом.
Нижний конец извлекаемой металлической трубы имеет сечение, соответствующее сечению стакана винтовой пяты, и размещен в стакане с упором в его дно. Гнездо выполнено глубиной, равной (1,5...2)Δ, высота винтовой пяты h = (3...4)Δ, при этом диаметр стержня пяты d=(1,5...2)Δ, a наибольший диаметр пяты D = (2,25.. .4) Δ, где Δ - размер боковой грани стакана.
Сопоставление разработанного устройства показывает существенные его отличия от аналога:
- корпус силовой пары гидродомкратов оперт выдвижными гидроопорами на поверхность земли и подвешен к транспортному средству;
- завинчивание осуществляется посредством стальной извлекаемой трубы с одновременным нагнетанием пульпы, например глиняной, чем уменьшены энергозатраты при завинчивании винтовой пяты;
- винтовая пята увеличивает площадь опоры сваи и соответственно повышает ее несущую способность в 6... 10 раз;
- при необходимости сваю и винтовую пяту легко извлекают и используют повторно;
- винтовые пяты изготавливают механизировано на заводе железобетонных конструкций;
- производительность процесса повышена.
На фиг. 1-2 показано устройство для завинчивания винтовых свай в двух проекциях; на фиг. 3 – разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 4-5 - винтовая пята с однозаходной лопастью; на фиг. 6 - с двухзаходными лопастями.
Устройство содержит квадратную или многогранную в сечении стальную трубу 1, по которой скользит внутренняя муфта 2 захвата с отверстием, соответствующим сечению трубы 1. Внутренняя муфта 2 соединена с внешней муфтой 3 храповым механизмом (не показано). Вращение одной муфты по отношению к другой по часовой стрелке или в обратную сторону обеспечено храповым механизмом.
Внешняя муфта 3 снабжена двумя плечами 4, предназначенными для шарнирного соединения с силовой парой гидродомкратов 5. Второй конец каждого из гидродомкратов 5 шарнирно соединен с их корпусом 6. Корпус 6 силовой пары гидродомкратов 5 подвешен к раме транспортного средства 7 и взаимодействует с поверхностью земли гидроопорами 8.
Железобетонная винтовая пята 9 выполнена в заводских условиях и имеет многозаходные лопасти 10.
На фиг. 4-5 показана винтовая пята с однозаходной лопастью. На фиг. 6 - с двухзаходными лопастями. Стержень 11 винтовой пяты 9 имеет заостренный конец 12, в верхнем торце стержня 11 выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо 13. Каждая из лопастей 10 имеет не менее одного витка. Винтовая пята 9 армирована и выполнена из бетона не ниже М400. В винтовой пяте имеется, например, квадратное в сечении гнездо глубиной, равной (1,5...2) Δ, где Δ - размер боковой грани стакана.
От низа сваи до дна стакана винтовой пяты должно быть не менее (1,5.. .2) Δ, то есть высота h винтовой пяты должна быть h = (3.. .4)Δ. Диаметр стержня пяты должен быть равен d = (1,5.. .2) Δ, а наибольший диаметр должен быть равен D = (2,25.. .4)Δ.
Так, например, при сечении сваи Δ·Δ = 40 40 см получим:
глубина гнезда 60... 80 см;
высота винтовой пяты h = 120... 160 см;
диаметр стержня d = 60... 80 см;
наибольший диаметр D = 100... 160 см.
Дно винтовой пяты проверяют на продавливание сваей. Армирование винтовой пяты производят спиральной арматурой, наклоненной к радиальному направлению под углом 30...45° и ориентированной по направлению главных растягивающих напряжений при завинчивании.
Устройство работает следующим образом.
Заранее в проектной точке укладывают винтовую пяту 9 с квадратным (или многогранным) в сечении гнездом для размещения в нем сначала трубы 1, затем сваи 14.
Транспортное средство 7 с подвешенным к нему устройством для завинчивания винтовых пят свай подъезжает к винтовой пяте 9, и оператор совмещает конец четырехгранной (многогранной) трубы 1 с таким же отверстием в винтовой пяте и фиксирует трубу 1 вместе с винтовой пятой 9 вертикально или под углом α к вертикали. Регулировка угла α производится гидроопорами 8.
Затем оператор включает подачу пульпы под заостренный конец 12 винтовой пяты 9 и включает возвратно-поступательные движения гидравлических домкратов в противофазе, сообщая ими возвратно-вращательное движение внешней муфте 3.
Внешняя муфта 3, в свою очередь, вращает через храповый механизм внутреннюю муфту 2 и трубу 1 по часовой стрелке, завинчивая винтовую пяту 9 до проектной отметки, или в обратную сторону, вывинчивая ее. Причем труба 1 опускается вниз вместе с винтовой пятой 9 или поднимается вверх, а захват скользит по трубе 1. Нагнетание глиняной пульпы под заостренный конец 12 винтовой пяты 9 уменьшает усилия при завинчивании и, следовательно, энергозатраты.
После завинчивания винтовой пяты 9 до проектной отметки в полость трубы 1 опускают сваю 14 до упора в винтовую пяту 9, а стальную трубу 1 извлекают и цикл повторяют со следующей винтовой пятой.
Для увеличения несущей способности сваи 14 за счет сил трения о грунт полость между сваей и грунтом заполняют песчаной пульпой, закачивая ее по шлангу бетононасосом под нижний конец сваи 14 до выхода пульпы наружу. В случае достаточной прочности сваи при скручивании металлическая труба 1 может не применяться, и завинчивание пяты производится непосредственно через сваю 9.
Если же грунты слабые, то диаметр пяты для повышения ее несущей способности приходится увеличивать и в этом случае мы вынуждены для завинчивания пяты применять стальную трубу 1, так как значительный крутящий момент может разрушить железобетонную сваю 14.
Винтовые пяты 9 свай 14 могут быть применены и как самостоятельные фундаменты мелкого заложения. Необходимость в производстве земляных работ в этом случае отпадает. Несущая способность грунта повышается, так как грунт при завинчивании винтовой пяты уплотняется.
Экономический эффект по сравнению с аналогом достигнут из-за следующего:
- удобного опирания корпуса устройства для завинчивания винтовых пят свай гидроопорами на поверхность земли и создание за счет этого контрмомента, уравновешивающего активный момент, возникающий при завинчивании винтовой пяты;
- увеличения площади опирания железобетонной сваи на грунт и соответствующего увеличения в 6... 10 раз ее несущей способности и снижения материалоемкости;
- повышения производительности процесса устройства свайного фундамента;
- устранения разрушения железобетонных свай при завинчивании;
- уменьшения энергозатрат при завинчивании винтовой пяты посредством нагнетания пульпы, например глиняной, под ее заостренный конец;
- повторного использования свай и винтовых пят при необходимости.
Литература
1. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой России. - М.:
ГУПЦПП,1988.-48с.
2. Патент России № 2076173 С1, Е 02 D 7/22, 27.03.1997.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ завинчивания винтовых пят свай | 2001 |
|
RU2225478C2 |
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ЗАВИНЧИВАНИЯ В ГРУНТ ДВУХ ВИНТОВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЯТ | 2005 |
|
RU2295004C2 |
ВИНТОВАЯ СВАЯ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕЕ УСТАНОВКИ В ГРУНТ | 2005 |
|
RU2305729C1 |
ВИНТОВАЯ СВАЯ | 2015 |
|
RU2587399C1 |
Способ возведения винтовой опорной конструкции | 1991 |
|
SU1794996A1 |
ВИНТОВАЯ СВАЯ | 2015 |
|
RU2583793C1 |
Винтовая свая телескопического типа и способ ее устройства | 2021 |
|
RU2769003C1 |
УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХВЕТВЕВОЙ ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННОЙ КОЛОННЫ С ФУНДАМЕНТОМ И СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОЕКТНОЙ ОТМЕТКИ ФУНДАМЕНТА И КАРКАСА ЗДАНИЯ | 2002 |
|
RU2236508C2 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ, ОСАДКАМИ И КРЕНОМ СООРУЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТАМИ НА СВАЯХ, ЯВЛЯЮЩИМИСЯ МАКРОРЕГУЛЯТОРАМИ | 2008 |
|
RU2416696C2 |
УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТОЙ КОЛОННЫ СО СТУПЕНЧАТЫМ ФУНДАМЕНТОМ | 2003 |
|
RU2244783C1 |
Изобретение относится к строительству свайных фундаментов для гражданских и промышленных сооружений. Технический результат изобретения - повышение производительности труда посредством механизации процесса завинчивания винтовых пят свай и повышение несущей способности свай. Технический результат достигнут тем, что устройство для завинчивания винтовых пят свай включает винтовую пяту, извлекаемую металлическую трубу, которая размещена с возможностью скольжения во внутренней муфте захвата и соединена через храповый механизм с внешней муфтой, снабженной двумя симметричными плечами. Каждое из плеч шарнирно соединено с силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом на транспортное средство. Винтовая железобетонная пята сваи армирована спиральной арматурой и снабжена многозаходными лопастями, закрепленными на ее стержне, который имеет заостренный конец с возможностью подачи на него пульпы. В верхнем торце стержня выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо, с установленным в нем стаканом. Нижний конец извлекаемой металлической трубы имеет сечение, соответствующее сечению стакана винтовой пяты, и размещен в стакане с упором в его дно. Гнездо выполнено глубиной, равной 1,5...2 Δ, высота винтовой пяты h = 3...4 Δ, при этом диаметр стержня пяты d = 1,5...2 Δ, а наибольший диаметр пяты D = 2,25...4 Δ, где Δ - размер боковой грани стакана. 6 ил.
Устройство для завинчивания винтовых пят свай, включающее винтовую пяту, извлекаемую металлическую трубу, которая размещена с возможностью скольжения во внутренней муфте захвата, которая соединена через храповой механизм с внешней муфтой, снабженной двумя симметричными плечами, а каждое из плеч шарнирно соединено с силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом на транспортное средство, отличающееся тем, что винтовая пята сваи выполнена железобетонной, армирована спиральной арматурой и снабжена многозаходными лопастями, закрепленными на ее стержне, имеющим заостренный конец с возможностью подачи на него пульпы, при этом в верхнем торце стержня выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо, с установленным в нем стаканом, причем нижний конец извлекаемой металлической трубы имеет сечение, соответствующее сечению стакана винтовой пяты, и размещен в стакане с упором в его дно, а гнездо выполнено глубиной, равной 1,5...2 Δ, высота винтовой пяты h = 3...4 Δ, при этом диаметр стержня пяты d = 1,5...2 Δ, а наибольший диаметр пяты D = 2,25...4 Δ, где Δ - размер боковой грани стакана.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИНТОНАБИВНОЙ СВАИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1995 |
|
RU2076173C1 |
Устройство для завинчивания в грунт трубчатых свай | 1949 |
|
SU87047A1 |
УСТРОЙСТВО для ПОГРУЖЕНИЯ винтовых СВАЙв ГРУНТ | 0 |
|
SU321590A1 |
Устройство для погружения свай | 1981 |
|
SU1041635A1 |
Способ погружения винтового анкера | 1985 |
|
SU1331956A1 |
Анкер | 1980 |
|
SU949071A1 |
Штанга для погружения винтового анкера | 1988 |
|
SU1560681A1 |
Способ возведения винтовой опорной конструкции | 1991 |
|
SU1794996A1 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГРУНТОВОГО АНКЕРА И ГРУНТОВЫЙ АНКЕР | 1997 |
|
RU2131495C1 |
Авторы
Даты
2004-03-10—Публикация
2001-07-06—Подача