ВИНТОВАЯ СВАЯ Российский патент 2015 года по МПК E02D5/56 

Настоящее изобретение относится к строительству, а именно к средствам, применяемым для возведения фундаментов для малоэтажного строительства (домов из бруса, бревна, кирпича, газобетона и др.), а также при строительстве мостов, зданий, линий электропередач и прочих сооружений, а также для реконструкции аварийных фундаментов.

Известно свидетельство на полезную модель RU 23166 «ВИНТОВАЯ СВАЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ», опубл. 27.05.2002 г. Она содержит ствол, изготовленный из металлической трубы. На наружной части этой трубы выполнена винтовая направляющая, а на нижнем торце выполнены режущие элементы. При этом винтовая направляющая выполнена из металлического пруткового материала, закрепленного на сварке по всей длине рабочей части трубы, а в верхней части трубы выполнены два диаметрально противоположных технологических отверстия, предназначенные для применения соответствующего привода бурильного оборудования.

Известен патент на изобретение RU 2341620 «ВИНТОВАЯ СВАЯ», опубл. 20.12.2008. Эта свая содержит ствол с закрепленным на переднем по направлению ввинчивания конце винтовым башмаком в виде ступицы с винтовой лопастью и конусным наконечником. При этом конусный наконечник жестко соединен трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, с винтовым анкером, винтовая лопасть которого имеет такую же навивку и шаг, что и винтовая лопасть ступицы башмака, а трубчатый вал соединен с источником газодинамического импульса.

Известен патент на изобретение RU 2413818 «ВИНТОВАЯ СВАЯ», опубл. 10.03.2011. Эта свая содержит ствол с закрепленным на переднем по направлению ввинчивания конце винтовым башмаком в виде ступицы с конусным наконечником, оснащенный винтовой лопастью. При этом к конусному наконечнику башмака жестко крепится инжектор в виде трубы с отверстиями, ориентированными перпендикулярно ее оси, передний конец которой имеет заглушку в виде конуса, а задний, находящийся в башмаке, соединен с трубой, установленной внутри ствола, верхний конец которой соединен с насосом для подачи грунтоукрепляющей смеси.

Общими недостатками перечисленных известных свай являются сложность конструкции и сложность монтажа; сложность изготовления и высокая металлоемкость вследствие необходимости использования дополнительного оборудования; низкая несущая способность в слабых грунтах, поскольку грунт укрепляется только под сваей, а вокруг нее остается неукрепленным.

Известен патент на полезную модель RU 116512 «Винтовая свая (варианты)», опубл. 25.07.2012. По одному из известных вариантов винтовая свая содержит полый ствол, оснащенный винтовыми лопастями по наружной поверхности, а в нижней части ствола сваи выполнено, по меньшей мере, два отверстия, расположенных перпендикулярно ее оси, и, по меньшей мере, одно отверстие у основания сваи. При этом ствол сваи выполнен в виде полой трубы.

Эта известная винтовая свая 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: низкая надежность при эксплуатации из-за ее малой устойчивости в грунте после установки, обусловленной неравномерным упрочнением грунта под сваей и по бокам. Это вызвано тем, что отверстия выполнены таким образом, что они создают малую площадь опоры сваи, так как грунтоукрепляющая смесь подается через боковые отверстия строго в горизонтальном направлении (по бокам от ствола сваи) и через нижнее отверстие в вертикальном направлении (снизу ствола сваи), следовательно, образовываются части ствола сваи, находящиеся без опоры.

Задачей настоящего изобретения является создание новой винтовой сваи с достижением следующего технического результата, а именно: повышение ее надежности при эксплуатации, в частности, за счет повышения ее устойчивости от различных внешних разнонаправленных силовых, в том числе и импульсных, воздействий.

Поставленная задача решена за счет того, что в известной винтовой свае, содержащей полый ствол, оснащенный винтовыми лопастями, причем в нижней части ствола сваи выполнены отверстия, согласно настоящему изобретению, отверстия расположены под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что в стволе дополнительно выполнены отверстия, расположенные над нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти.

Возможен еще вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что отверстия, расположенные над нижней лопастью, смещены относительно отверстий, расположенных под нижней лопастью.

Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить надежность винтовой сваи при эксплуатации. Это обусловлено тем, что появляется возможность вводить под давлением грунтоукрепляющую смесь через отверстия, расположенные под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти, вокруг ствола сваи, формируя дополнительную несущую поверхность опоры сваи во время ее эксплуатации за счет вовлечения в работу грунта с образованием под лопастью по ее спирали вокруг ствола соответствующего упрочненного слоя грунта, поскольку вокруг сваи формируется фиксирующая ее положение направленная структура прилегающего к ней грунта, усиливающая облегание грунтом сваи в соответствии с траекторией прохода лопастей сваи, повышая тем самым надежность сцепления околосвайного грунта между собой и сваей.

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 винтовые сваи, в стволе которых выполнены отверстия 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 образуются отдельные лучи, фиксирующие ее положение. 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.

В заявляемом же изобретении ситуация иная. При подаче грунтоукрепляющей смеси в грунт через отверстия, выполненные под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти, выброс этой смеси 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 чертежами.

На Фиг. представлена винтовая свая, где:

1 - ствол;

2 - винтовая лопасть;

3 - отверстия, расположенные под нижней лопастью;

4 - отверстия, расположенные над нижней лопастью.

В наилучшем варианте исполнения винтовая свая (Фиг.) содержит полый ствол 1, оснащенный по внешней поверхности, по меньшей мере, одной винтовой лопастью 2, причем, в нижней части ствола 1 сваи выполнены 6-8 отверстий 3, расположенные под нижней лопастью 2 равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти 2.

Дополнительно могут быть выполнены еще примерно столько же отверстий 4, расположенных над нижней лопастью 2 равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти. Причем отверстия 4, расположенные над нижней лопастью 2, могут быть смещены относительно отверстий 3, расположенных под нижней лопастью 2.

Отверстия 3 и 4 могут быть выполнены разного диаметра.

После завинчивания сваи на расчетную глубину грунтоукрепляющая смесь подается под давлением непосредственно через ствол 1 сваи и насыщает грунт через отверстия 3 и 4, повышая его несущую способность. Грунтоукрепляющая смесь проникает в грунт и под лопастью (а по другому возможному варианту - и над ней) 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.

Таким образом, достигается технический результат заявляемого изобретения, а именно повышение надежности винтовой сваи в процессе ее эксплуатации.

Изобретение относится к строительству, а именно к средствам, применяемым для возведения фундаментов для малоэтажного строительства (домов из бруса, бревна, кирпича, газобетона и др.), а также при строительстве мостов, зданий, линий электропередач и прочих сооружений, а также для реконструкции аварийных фундаментов. Винтовая свая содержит полый ствол, оснащенный винтовыми лопастями, в нижней части ствола сваи выполнены отверстия. Отверстия расположены под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти. Технический результат состоит в повышении надежности винтовой сваи в процессе ее эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Винтовая свая, содержащая полый ствол, оснащенный винтовыми лопастями, причем, в нижней части ствола сваи выполнены отверстия, отличающаяся тем, что отверстия расположены под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти.

2. Винтовая свая по п. 1, отличающаяся тем, что в стволе сваи дополнительно выполнены отверстия, расположенные над нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти.

3. Винтовая свая по п. 2, отличающаяся тем, что отверстия, расположенные над нижней лопастью, смещены относительно отверстий, расположенных под нижней лопастью.