Винтовая свая Советский патент 1983 года по МПК E02D5/56 

Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано в качестве анкерных опорных конструкций, погружаемых в грунт забивкой, виброзабиБкой или вдавливанием, для закрепления в грунте различных конструкций, например опор трубопроводов, мостов, линий электропередач и связи, пневмонадувных сооружений, работающих на знакопеременные нагрузки.

Известна винтовая свая, содержащая заостренный в нижней части ствол и винтовые, лопасти 1.

Недостатком данной винтовой сваи является необходимость применения для погружения в грунт специальных мощных завинчивающих установок, обладающих значительными крутящими моментами, которые весьма тяжелы и громоздки. Кроме того, при погружении сваи возникают значительные реактивные моменты, которые требуют анкеРОБКИ завинчивающих установок. Это обусловливает низкую эффективность погружения сваи в грунт. При приложении к свае выдергивающих (вдаБливающих) осевых усилий она имеет возможность проворамивания, так как лопасти имеют одно направление винтовой спирали, что приводит к снижению надежности работы сваи.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является винтовая свая, вклю чающая заостренный в нижней части ствол с винтовой нарезкой на боковой по-верхности и объемлющей его гайкой с винтовой нарезкой на внутренней поверхности. Гайка и винтовая нарезка ствола, выполненная по всей длине, имеет угол подъема витков c.arctg f, где f - коэффициент трения материала ствола и гайки 2.

Недостатком известной сваи является низкая несущая способность и надежность работы, обусловливаемые тем, что, при приложении к свае осевых усилий, она имеет возможность проворачивания, так как лопасти выполнены с одним направлением винтовой спирали при больщом угле подъема витков ct -arctg f, необходимым для обеспечения возможности погружения сваи забивкой. Изготовление винтовых лопастей в виде непрерывной ленты по всей длине сваи (только в этом случае возможно погружение сваи на проектную отметку) определяет повыщение энергоемкости погружения сваи в грунт, так как увеличивается работа на преодоление касательных сил сцепления, трения и реактивного отпора грунта по лопасти, усложнение конструкции сваи и повыщение материалоемкости, без существенного повыщения при этом несущей способности. Кроме того, для обеспечения погружения сваи в грунт при прохождении ее через гайку необходима анкеровка гайки

(гайка должна быть неподвижной), что снижает эффективность погружения.

Целью изобретения является повыщение несущей способности, надежности работы и снижение энергоемкости при погружении

Указанная цель достигается тем, что в винтовой свае, включающей заостренный в нижней части ствол с винтовой нарезкой на боковой поверхности и объемлющей его гайкой с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, ствол выполнен с левой и правой винтовыми нарезками и снабжен вертикаль-ными ножевцми ребрами, расположенными в зоне заострения его нижней части и объемлющими ствол дополнительными гайками с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, причем смежные гайки имеют противоположно направленную винтовую нарезку, а каждая гайка снабжена расположенным в ее верхней части кольцевым упорным подщипником и закрепленной на ее боковой поверхности винтовой лопастью, направление спирали которой аналогично направлению винтовой нарезки в этой гайке.

На чертеже изображена винтовая свая, общий вид.

Винтовая свая содержит заостренный в нижней части ствол I с внутренними левой 2 и правой 3 винтовыми нарезками по сей его длине. В нижней части ствол 1 снабжен вертикальными ножевыми ребрами 4. На ствол 1 одеты гайки 5 и 6, имеющие винтовую нарезку 7 с углом подъема витков сл. arctgf, где f - коэффициент трения материала ствола 1 и гаек 5 и 6, равным углу подъема винтовых нарезок 2 и 3 ствола 1. Гайки 5 и 6 выполнены цилиндрическими и каждая из них оборудована закрепленной на боковой поверхности винтовой лопастью 8 с направлением спирали, совпадающим с направлением нарезки гайки, и шагом, равным щагу винтовых нарезок 2 и 3 ствола I. Причем гайка 5 имеет противоположную гайке 6 Бинтовую нарезку 7. В верхней части гаек 5 и 6 смонтирован кольцевой упорный подщипник 9, обеспечивающий минимальные энергозатраты на трение между гайками 5 и 6 при вращении их в разные стороны. На верхний конец ствола 1 надета инвентарная труба 10, упирающаяся нижним концом в гайку 5.

Погружение сваи в грунт 11 осуществляется забивкой, виброзабивкой или вдавливанием в два этапа. На первом этапе осуществляется погружение в грунт 11 ствола 1 на расчетную отметку (несколько выще проектной отметки). После чего на ствол 1 последовательно одеваются гайки 5, 6 и инвентарная труба 10. При нанесении ударов по оголовку инвентарной трубы 10 последняя перемещается вместе с гайками 5 и 6 вниз, которые за счет взаимодействия резьбы 7 гаек 5 и 6 и винтовых нарезок 2 и 3 ствола 1 поворачиваются вокруг оси сваи в разные стороны, погружаясь в грунт 11 (второй этап). Реактивный крутящий момент, передаваемый на ствол 1 от гайки 6, стремится повернуть ствол 1 против часовой стрелки, а от гайки 5 - по часовой. Тем самым, в процессе погружения (второй этап) гаек 5 и 6 с винтовыми лопастями 8, передаваемые на ствол 1 реактивные моменты компенсируют друг друга. Так как реактивные моменты, передаваемые стволу 1 от гаек 5 и 6, не равны из-за неоднородноети грунта 11, разных условий погружения (особенно в начальный момент погружения, когда гайка 5 еще не врезалась в грунт 11), .„ .....„„J ... то разность между ними воспринимается вертикальными ножевыми ребрами 4, опирающимися на грунт 11. В процессе погружения гаек 5 .ибо винтовыми лопастями 8 в грунт 11 на ствол 1 действуют вертикальные осевые усилия, которые обусловливают погружение ствола 1 до проектной отметки. Погружение гаек 5 и 6 в грунт 11 можно осуществлять раздельно, вначале гайку 6, а затем (после выемки инвентарной трубы 10) - гайку 5. Процесс погружения гаек 5 и 6 осуществляется до момента касания гайкой 6 вертикальных ножевых ребер 4. Для повыщения надежности работы сваи, после погружения ее на проектную отметку. инвентарная труба 10 в верхней части жестко соединяется со стволом 1. При воздействии на сваю выдергивающих или вдавливающих нагрузок, крутящие моменты, возникающие а результате взаимодействия грунта 11 и винтовых лопастей 8, передаются через винтовые нарезки 7,2 и 3 стволу 1, уничтожая друг друга (так как направлены в разные стороны) и предотвращая самопроизвольное использование или погружение сваи. В случае необходимости повтортого использования сваи осуществляется съем трубы 10 и к оголовку ствола 1 прикладывается выдергивающее усилие. Отсутствие инвентарной трубы 10 дает возможность перемещаться гайкам 5 и 6 вдоль ствола 1, что они и делают под действием крутящих моментов, возникающих при взаимодействии грунта 11 с винтовыми лопастями 8. Предлагаемая винтовая свая позволяет повысить несущую способность и надежность работы за счет предотвращения при приложении к свае выдергивающих или вдавливаюЩих усилий, проворачивания сваи путем изготовления близлежащих гаек с противоположной друг другу винтовой резьбой, выполнения ствола с внутренними Левой и правой винтовыми нарезками и снабжения нижней части ствола вертикальными ножевыми ребрами. Отсутствие необходимости изготовле-, ния винтовых лопастей в виде непрерывной ленты по всей длине ствола определяет снижение энергоемкости погружения сваи в грунт за счет умекьщения работы на преодоление касательных сил сцепления, трения, реактивного отпора грунта по лопасти (по сравнению с известным), и материалоемкости. Кроме того, повыщается эффективность погружения сваи в грунт в результате исключения необходимости анкеровки гайки или завинчивающих установок, Предлагаемая винтовая свая не требует применения мощных завинчивающих установок, требует приложения значительно меньщих осевых усилий, что повышает эффективность установки сваи в грунт. Предлагаемая конструкция может быть использована в слабых, водонасыщенных, пластичных и пластичномерзлых грунтах. Кроме того, для погружения сваи может iTb использован любой способ подготовки оснований - забавки без какой-либо предварительной подготовки, забивка в лидерные скважины, погружение в парооттаянные или пробуренные скважины.

ВИНТОВАЯ СВАЯ, включающая заостренный в нижней части ствол с винтовой нарезкой на боковъй поверхности-и объемлющей его гайкой с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, отличдющаяся тем, что, с целью повыщения несущей способности,, надежности в работе и снижения энергоемкости при погружении, ствол выполнен с левой и правой винтовыми нарезками и снабжен вертикальными ножевыми ребрами, расположенными в зоне заострения его нижней части, и объемлющими ствол дополнительными гайками с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, причем смежные гайки имеют противоположно направленную вин1овую нарезку, а каждая гайка снабжена расположенным в ее верхней части кольцевым упорным подщипником и закрепленной на ее боковой поверхности винтовой лопастью, направление спирали которой аналогично направлению винтовой нарезки в этой гайке. € (Л /ff о со оо 05 со