АНКЕРНАЯ СВАЯ Российский патент 2024 года по МПК E02D5/54 

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства фундаментов зданий на сложном рельефе, подпорных стен, откосов дорог.

Известно устройство для возведения противопучинистой сваи, содержащее обсадную трубу, сердечник, выполненный в виде трубы, закрытой в верхней и нижней части пластинами, в которых имеются отверстия, через которые проходит арматурный стержень (патент RU №2451779, МПК E02D 5/38, 2012 г.).

Недостатком этого устройства является возможность только вертикального погружения сваи, а на сложном рельефе анкерные сваи устраиваются, как правило, наклонными.

Известно устройство для возведения противопучинистой сваи, содержащее обсадную трубу и механический сердечник, закрытый с верхней и нижней сторон пластинами, где нижняя часть обсадной трубы выполнена в виде сегментов, соединенных между собой шарнирами с установленными на них роликами (патент RU №153643, МПК E02D 5/38, 2015 г.).

Недостаток данного устройства заключается в том, что сердечник, как элемент армирования после заполнения полости сваи бетоном, расположенный на оси скважины не обеспечивает прочность сваи, так как не препятствует изгибающему моменту во время боковых нагрузок при сдвиге слоя грунта, что приведёт к разрушению сваи.

Наиболее близкой является анкерная свая, содержащая металлический сердечник, помещенный в обсадную трубу, которая закрыта с верхней и нижней сторон пластинами, где нижняя часть обсадной трубы выполнена в виде сегментов, соединенных между собой шарнирами с установленными на них роликами, металлический сердечника выполнен полым в качестве бетонопровода и устройства нескольких уширений по длине сваи (патент RU № 191431, МПК E02D 5/54, 2019 г.).

Недостаток данного технического решения заключается в том, что после устройства в полости сваи шарнирным механизмом обсадной трубы локальных уширений, осевого размещения стержня арматуры и извлечения обсадной трубы перед заполнением ее бетонной смесью, используя в качестве арматуры стержень, расположенный на оси скважины сваи не обеспечивается прочность сваи, так как при боковой силе воздействии грунта, направленной перпендикулярно оси сваи и изломе сваи в местах концентрации напряжений, то есть на стыке уширителей и образующей скважины, стержень арматуры не обеспечивает сопротивление изгибающего момента, что подтверждается не целесообразность применения арматуры в виде стержня с осевым ее расположением, Однако в случае, когда обсадная труба не вынимается из скважины перед её заполнением, а выполняет функцию арматуры, то такое её применение не оправданно повышает материалоёмкость и стоимость.

Задачей является разработка конструкции анкерной сваи направленной на повышении прочности.

Технический результат – повышение прочности сваи.

Технический результат достигается при использовании анкерной сваи, состоящей по длине скважины, в которой она выполнена, из нескольких цилиндрических участков и нескольких уширений, заполненных бетонной смесью, при этом содержит чашеобразный ограничитель, установленный на дне скважины в нижнем уширении, арматуру, выполненную в виде вертикальных стержней, равномерно расположенных по периметру скважины и неподвижно соединённых снаружи хомутами на границах уширений и цилиндрических полостей скважины, причем в области нижнего уширения указанные арматурные стержни расширены до уровня, повторяющего контуры стенки уширения с обеспечением зазора между стенкой скважины и арматурой.

Сущность технического решения заключается в том, что анкерная свая, содержит арматуру выполненную в виде вертикальных стержней соединённых с наружи по периметру неподвижно горизонтальными эквидистантными связями, расположенными с двух сторон в точке соединения уширения скважины и цилиндрической полости скважины. Снизу свободные концы арматуры расположенные в зоне нижнего уширения, сведены к оси скважины и установлены в отверстии чашеобразного ограничителя, предназначенного в качестве направляющей при разведении свободных концов арматуры и обеспечения гарантированного зазора между арматурой и стенкой уширения. При этом под действием эластичной груши, заполняемой рабочим телом (воздухом, инертным газом или жидкостью, например, водой) через трубопровод, свободные нижние концы стержней арматуры разводятся до положения, ограниченного отбуртовкой чашеобразного ограничителя, с одной стороны, предназначенным для подачи рабочего тела в грушу.

После извлечения рабочего тела с трубопроводом, осуществляют заполнение армированной скважины анкерной сваи бетонной смесью, что обеспечивает повышение прочности анкетной сваи.

Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом:

- на фиг. 1 схематично представлена установка обсадной трубы анкерной сваи без центрального стержня арматуры;

- на фиг. 2 представлена скважина с уширителями после извлечения обсадной трубы.

- на фиг. 3 представлена конструкция арматуры с устройством развальцовки концов арматуры в скважине.

- на фиг. 4 представлена завершающая фаза развальцовки концов арматуры в скважине.

- на фиг. 5 представлена анкерная свая в рабочем положении.

Анкерная свая содержит обсадную трубу 1, установленную в скважину 2, центральную трубу 3, расположенную внутри обсадной трубу 1, верхнюю и нижнюю пластины 4, муфту 5, шарнирный уширитель 6 для локального уширения 7 внутри скважины 2, арматуру с вертикальными стержнями 8 со свободными концами 9 и горизонтальными хомутами 10, расположенным по периметру скважины 2 и соединённым неподвижно с наружной стороны стержней 8 арматуры, расширительную грушу 11, выполненную из прочного эластичного материала, трубопровод 12 подачи в расширительную грушу 11 рабочего тела 13 (воздуха, инертного газа или жидкости, например воды), чашеобразный ограничитель 14 с осевым отверстием для выхода концов 9 стержней 8 арматуры, входной патрубок 15, предназначенный для подачи, от компрессора или гидронасоса рабочего тела 13 (газа или жидкости) в расширительную грушу 11, бетонную смесь 16.

Пример работы анкерной сваи. Для укрепления откоса при больших нагрузках от грунта применяется подпорная стенка с анкерной сваей. Закрепление подпорной стенки предлагаемым техническим решением осуществляется следующим образом. Погружение обсадной трубы 1 в скважину 2 осуществляется в сложенном виде сегментов шарнирного уширителя 6. При вращении установленной в скважину 2 обсадной трубы 1 с последующим поступательным движением обсадной трубы 1 сегменты шарнирного уширителя 6 раскрываются и образуют локальное уширение 7 грунта скважины. После чего сегменты шарнирного уширителя 6 складываются вдоль обсадной трубы 1, которая перемещается вверх до очередного локального уширения скважины 2 с последующим удалением из скважины обсадной трубы 1 и шарнирного уширителя 6 (фиг.2). В сформированное шарнирным уширителем 6 пространство скважины 2 (фиг.3) устанавливают на дно скважины 2 чашеобразный ограничитель 14 с осевым отверстием и арматуру выполненную в виде вертикальных стержней 8 связанных по периметру горизонтальными эквидистантными относительно образуюшей цилиндрической поверхности скважины 2 связями 10, расположенными на границе соединения цилиндрической поверхности скважины 2 и уширения 7. При этом свободные концы 9 стержней арматуры предварительно сводят к оси скважины так, чтобы стержни размещались в осевом отверстии чашеобразного ограничителя 14. После чего в полость скважины 2 внутри арматуры устанавливают расширительную грушу 11 (фиг.3), соединённую с трубой 12 подачи рабочего тела 13 (воздуха, инертного газа или жидкости, например, воды) в грушу 11, сообщающуюся через патрубок 15 с компрессором или гидронасосом подачи рабочего тела 13 в грушу 11 и заполняют её под давлением. При расширении (фиг.4) рабочим телом 13 груши 11 её стенки упираются в свободные концы 9 арматуры и разводят их до уровня, повторяющего контуры стенки уширения 7. При этом отбуртовка чашеобразного ограничителя 14 предотвращает проникновение концов 9 арматуры в стенку уширения 7, чем обеспечивается гарантированный зазор для заполнения бетонной смесью равный зазору между стенкой скважины и арматурой и высокая прочность анкерной сваи. После разведения свободных концов 9 арматуры до заданного положения из полости скважины удаляется рабочее тело и труба 12 вместе с грушей 11 и полость скважины 2 заполняется (фиг. 5) бетонной смесью 16 с последующим контролем затвердевания.

Предлагаемое конструктивное техническое решение анкерной свая позволяет повысить за счет применения каркасной арматуры прочность, исключить разрушение сваи в местах образования концентраторов напряжений, устойчивость подпорной стенки анкерной сваей.

Таким образом, анкерная свая, состоящая из нескольких уширений по длине скважины, с чашеобразным ограничителем, установленным на дне скважины, арматурой, выполненной в виде вертикальных стержней равномерно расположенных по периметру скважины и неподвижно соединённых снаружи хомутами на границах уширений и цилиндрических полостей скважины, со свободными, сведёнными к оси скважины нижними концами в области нижнего уширения, и установленной на трубопроводе расширительной грушей из прочного эластичного материала, расположенной в области нижнего уширения внутри свободных нижних концов вертикальных стержней, обеспечивает повышение прочности сваи.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства фундаментов зданий на сложном рельефе, подпорных стен, откосов дорог. Анкерная свая состоит по длине скважины, в которой она выполнена, из нескольких цилиндрических участков и нескольких уширений, заполненных бетонной смесью. Содержит чашеобразный ограничитель, установленный на дне скважины в нижнем уширении, арматуру, выполненную в виде вертикальных стержней, равномерно расположенных по периметру скважины и неподвижно соединённых снаружи хомутами на границах уширений и цилиндрических полостей скважины. В области нижнего уширения указанные арматурные стержни расширены до уровня, повторяющего контуры стенки уширения с обеспечением зазора между стенкой скважины и арматурой. Технический результат состоит в обеспечении повышения прочности сваи. 5 ил.

Анкерная свая, состоящая по длине скважины, в которой она выполнена, из нескольких цилиндрических участков и нескольких уширений, заполненных бетонной смесью, отличающаяся тем, что содержит чашеобразный ограничитель, установленный на дне скважины в нижнем уширении, арматуру, выполненную в виде вертикальных стержней, равномерно расположенных по периметру скважины и неподвижно соединённых снаружи хомутами на границах уширений и цилиндрических полостей скважины, причем в области нижнего уширения указанные арматурные стержни расширены до уровня, повторяющего контуры стенки уширения с обеспечением зазора между стенкой скважины и арматурой.