СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ВИНТОВОЙ СВАИ В ГРУНТЕ Российский патент 2015 года по МПК E02D5/56 

Настоящее изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства и может быть использовано как при возведении новых, так и при усилении фундаментов ранее возведенных зданий и сооружений, а также при сооружении опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки, и может быть использовано в различных грунтовых условиях.

Известен патент на полезную модель RU 116512 «ВИНТОВАЯ СВАЯ (ВАРИАНТЫ)», опубл. 25.07.2012. Из описания этого патента известен способ возведения винтовой сваи в грунте, включающий погружение в грунт на расчетную глубину винтовой сваи и после погружения образование свайной опоры, при этом винтовую сваю предварительно изготавливают из полого ствола, например, трубы металлической или металлопластического материала и один конец, предназначенный для погружения оснащают винтовыми лопастями по наружной поверхности, а в нижней части ствола выполняют, по меньшей мере, два отверстия перпендикулярно ее оси, и, по меньшей мере, одно отверстие у основания сваи, а образование свайной опоры ведут после погружения винтовой сваи в грунт подачей в полый ствол сваи грунтоукрепляющей смеси, которая, равномерно перемешиваясь с грунтом по траектории прохода винтовых лопастей сваи, связывается с укрепленным слоем грунта и формирует из грунта в части нижнего конца ствола сваи точечные опоры.

Таким образом, получается винтовая свая в грунте, в которой имеется полый остов и прилегающий к его наружной поверхности грунт, который напротив отверстия смешан с грунтоукрепляющей бетонной, например, смесью, которая образует в грунте лучеобразную структуру, имеющей в части выполненных в стволе сваи отверстий точечные контакты со стволом сваи.

Этот известный способ выбирается в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.

Однако прототип имеет существенный недостаток, а именно низкую надежность при эксплуатации сваи из-за образования в грунте после установки свайной опоры малой устойчивости, обусловленной неравномерным упрочнением грунта под сваей и по бокам в силу наличия точечного соединения грунтобразованных упрочненных лучей со стволом сваи и наличием точечной опоры под концом ствола сваи, что в целом снижает ее эффективность при выполнении функции свайной опоры при сооружении тех или иных строительных объектов.

Это вызвано тем, что отверстия в полом стволе сваи предварительно выполняют таким образом, что они при эксплуатации ствола сваи создают вокруг него малую площадь опоры, так как грунтоукрепляющую смесь подают через боковые отверстия строго в горизонтальном направлении (по бокам от ствола сваи) и через нижнее отверстие в вертикальном направлении (снизу ствола сваи), следовательно, некоторые части ствола сваи, находятся без опоры, и поэтому получается свайная опора с низкой несущей способностью.

Кроме того, так как грунтоукрепляющую смесь подают через ствол сваи в грунт уже после завинчивания сваи на расчетную глубину, то не происходит равномерного распределения грунтоукрепляющей смеси в грунте вокруг ствола сваи, соответственно участки грунта вокруг ствола сваи остаются разрыхленными и незадействованными.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа возведения винтовой сваи в грунте с достижением следующего технического результата, а именно повышение надежности сваи при эксплуатации, в частности, за счет упрочнения окружающего ствол сваи грунта с образованием свайной опоры с повышенной несущей способностью и устойчивостью от различных внешних разнонаправленных силовых, в том числе и импульсных, воздействий.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе возведения винтовой сваи в грунте, включающем погружение в грунт на расчетную глубину винтовой сваи и после погружения образование свайной опоры, причем винтовую сваю предварительно изготавливают из полого ствола, например, трубы металлической или металлопластического материала и один конец, предназначенный для погружения, оснащают винтовыми лопастями по наружной поверхности, а в нижней части ствола выполняют, по меньшей мере, два отверстия перпендикулярно ее оси, и, по меньшей мере, одно отверстие у основания сваи, а образование свайной опоры ведут путем подачи в полый ствол сваи грунтоукрепляющей смеси согласно настоящему изобретению упомянутые отверстия предварительно выполняют в упомянутой части ствола сваи под лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти, при этом подачу в полость ствола сваи грунтоукрепляющей смеси производят одновременно с погружением сваи, таким образом, что подача в ствол грунтозакрепляющей смеси приводит к ее равномерному перемешиванию с грунтом по траектории прохода винтовых лопастей сваи и связывает соответствующий перед отверстием и лопастью грунт, формируя из грунта в нижнем конце ствола сваи опору, объемно охватывающую лопасти и ствол сваи.

Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить надежность винтовой сваи при эксплуатации.

Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым.

Соответствие данного изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень» обосновывается следующим.

Данное изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники.

Так, например, все известные способы возведения винтовых свай в грунте, в стволе которых отверстия выполняют перпендикулярно оси ствола или на нижнем торце ствола сваи, в процессе эксплуатации неравномерно упрочняют грунт.

В частности, по прототипу, упрочнение происходит под концом сваи или по ее бокам через отверстия, расположенные над лопастями. В результате, под нижним торцом ствола сваи грунт упрочнен и является для нее опорой. А по бокам ствола грунтоукрепляющая смесь образует отдельные горизонтально направленные лучи, фиксирующие положение сваи. Это приводит к тому, что при внешнем вертикальном силовом воздействии свая упирается на укрепленный грунт под ней, а при любом другом силовом воздействии из-за малой площади опоры в боковом грунте возможны смещение и наклон ствола сваи. Грунтоукрепляющую смесь или бетон в известных винтовых сваях подают через ствол сваи в грунт уже после завинчивания сваи на расчетную глубину, таким образом, исключено перемешивание грунтоукрепляющей смеси с грунтом вокруг сваи, что также приводит к возможным смещениям ствола сваи.

В заявляемом же изобретении ситуация иная. В нем предложено располагать грунтоукрепляющую смесь в грунте по ходу вкручивания ствола сваи. При этом, например, через отверстия, выполненные под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти, производят выброс этой смеси, которая идет по спиральной траектории, поэтому происходит обжатие смесью ствола сваи, при этом образуются «лепестки-шипы», являющиеся дополнительной опорной пятой для упрочнения грунта вокруг сваи, и, следовательно, достигается повышение фиксации ее вертикального положения, т.к. свая опирается на них.

Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежом.

На чертеже представлена винтовая свая, где:

1 - ствол;

2 - грунт;

3 - винтовая лопасть;

4 - отверстия, расположенные под нижней лопастью;

5 - отверстия, расположенные над нижней лопастью.

Способ возведения винтовой сваи в грунте осуществляют следующим образом. Винтовую сваю, содержащую полый ствол 1, погружают в грунт 2 на расчетную глубину, причем полый ствол 1 предварительно изготавливают из полого ствола, например, трубы металлической или металлопластического материала и один конец, предназначенный для погружения, оснащают по внешней поверхности, по меньшей мере, одной винтовой лопастью 3, причем, в нижней части ствола 1 сваи выполняют 6-8 отверстий 4, расположенных под нижней лопастью 3 равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти 3.

Дополнительно могут быть выполнены на стволе еще примерно столько же отверстий 5, которые располагают над нижней лопастью 3 равномерно по спирали, и угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти.

Причем отверстия 5, расположенные над нижней лопастью 3, смещают относительно отверстий 4, расположенных под нижней лопастью 3, при этом отверстия 4 и 5 могут выполнять разного диаметра.

Одновременно с закручиванием полого ствола 1 сваи, грунтоукрепляющую смесь или бетон подают под давлением непосредственно через ствол 1 сваи и насыщают грунт 2 через отверстия 4 и 5, который равномерно перемешивается с ним по траектории прохода винтовых лопастей сваи при завинчивании сваи. Кроме того, грунт, перемешиваясь и с грунтоукрепленным слоем грунта, расположенным ниже нижней лопасти, тем самым повышает несущую способность сваи.

По мере того как грунтоукрепляющая смесь проникает в грунт, под лопастью формируется лучеобразное упрочнение грунта, которое становится как бы дополнительной опорой в виде лопасти из грунта, пропитанного грунтоукрепляющей смесью, обхватывающей и подпирающей лопасть сваи и охватывающей ствол в нижней части сваи. По достижению сваей глубины весь ствол заполняют бетоном, а сам ствол сваи к этому моменту оказывается охваченным упомянутой дополнительной опорой.

Таким образом, вокруг сваи формируют фиксирующую ее положение направленную структуру, состоящую из прилегающего к свае грунта и грунтоукрепляющей смеси, усиливающей облегание грунтом сваи в соответствии с траекторией прохода лопастей сваи, повышая тем самым надежность сцепления околосвайного грунта между собой и сваей, тем самым, достигается технический результат заявляемого изобретения, а именно, повышение надежности винтовой сваи в процессе ее эксплуатации.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в различных грунтовых условиях как при возведении новых, так и при усилении фундаментов ранее возведенных зданий и сооружений, а также при сооружении опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки. Способ возведения винтовой сваи в грунте включает погружение в грунт на расчетную глубину винтовой сваи и после погружения образование свайной опоры. Винтовую сваю предварительно изготавливают из полого ствола, например, трубы металлической или металлопластического материала и один конец, предназначенный для погружения, оснащают винтовыми лопастями по наружной поверхности, а в нижней части ствола выполняют по меньшей мере два отверстия перпендикулярно ее оси, и по меньшей мере одно отверстие у основания сваи. Образование свайной опоры ведут путем подачи в полый ствол сваи грунтоукрепляющей смеси. Упомянутые отверстия предварительно выполняют в упомянутой части ствола сваи под лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти. Подачу в полость ствола сваи грунтоукрепляющей смеси производят одновременно с погружением сваи, таким образом, что подача в ствол грунтозакрепляющей смеси приводит к ее равномерному перемешиванию с грунтом по траектории прохода винтовых лопастей сваи и связывает соответствующий перед отверстием и лопастью грунт, формируя из грунта в нижнем конце ствола сваи опору, объемно охватывающую лопасти и ствол сваи. Технический результат состоит в повышении надежности винтовой сваи в грунте в процессе ее эксплуатации, повышении несущей способности и устойчивости от различных внешних разнонаправленных силовых, в том числе и импульсных воздействий. 1 ил.

Способ возведения винтовой сваи в грунте, включающий погружение в грунт на расчетную глубину винтовой сваи и после погружения образование свайной опоры, причем винтовую сваю предварительно изготавливают из полого ствола, например, трубы металлической или металлопластического материала и один конец, предназначенный для погружения, оснащают винтовыми лопастями по наружной поверхности, а в нижней части ствола выполняют по меньшей мере два отверстия перпендикулярно ее оси, и по меньшей мере одно отверстие у основания сваи, а образование свайной опоры ведут путем подачи в полый ствол сваи грунтоукрепляющей смеси, отличающийся тем, что упомянутые отверстия предварительно выполняют в упомянутой части ствола сваи под лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти, при этом подачу в полость ствола сваи грунтоукрепляющей смеси производят одновременно с погружением сваи, таким образом, что подача в ствол грунтозакрепляющей смеси приводит к ее равномерному перемешиванию с грунтом по траектории прохода винтовых лопастей сваи и связывает соответствующий перед отверстием и лопастью грунт, формируя из грунта в нижнем конце ствола сваи опору, объемно охватывающую лопасти и ствол сваи.