Винтовая свая Советский патент 1983 года по МПК E02D5/56 

со

СП

00

00

Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано в качестве винтовых свай, погружаемых забивкой, виброэабивкой и работающих на вдавливающие, вьщергивающие или знакопеременные нагрузки, например, для крепления трубопроводов, мачт линий электропередач и связи, пневмонадувных сооружений, мостов, морских нефтепромысловых конструкций и других сооружений.

Известна конструкция винтовой сваи, предназначенной для работы на знакопеременные нагрузки, содержащая полый ствол с винтовой лопастью .1.

Недостатком такой сваи является необходимость применения для погружения мощных завинчивающих установо обладающих значительными крутящими моментами, которые весьма тяжелы и громоздки..

Наиболее близким техническим решением к изобретению ро своей сущ ности и достигаемому результату является винтовая свая, включающая ствол с винтовой лопастью и гайку с винтовой нарезкой с углом подъема витковоС агс tg f, где f - коэффициент трения материала -сваи и гайки 2.

Однако у известной винтовой сваи низкие несущая способность и надежность работы, определяемые тем, что при приложении к свае выдергивающих или вдавливающих осевых усилий она имеет возможность проворачивания, так как лопасть имеет большой угол подъема витков / arctg f, необходимый для обеспечения возможности погружения сваи забивкой (извлечение сваи, например, при работе на выдер гивающие нагрузки происходит при усилиях, значительно меньших усилий необходимых для выдергивания анкера без проворачивания); высокая энерго емкость погружения, обусловливаемая необходимостью изготовления винтово лопасти многооборотной по всей длин сваи (только в этом случае возможно погружение сваи на проектную, отметку), что приводит к увеличению работы крутящего момента на преодоление

.касательных сил сцепления, трения и реактивного отпора грунта по лопасти, а также сложность конструкции сваи за счет необходимости изготовлния винтовой лопасти по всей длине сваи, что, кроме того, приводит к повышенной материалоемкости без существенного повышения несущей способности, так как малое расстояние межДу витками лопасти не позволяет обеспечить раздельную работу каждого витка лопасти.

Цель изобретения - повышение несущей способности и снижение энергоемкости погружения в грунт.

Поставленная цель достигается тем, что в винтовой свае, включающей ствол с винтовой лопастью и гайку с винтовой нарезкой, ствол выполнен ПОЛ1ДМ и снабжен имеющей сквозное центральное отверстие верхней торцовой крышкой и размещенным в его полости выступающим за пределы крышки и пропущенным через отверстие в ней винтовым стержнем с углом подъема витков, равным углу подъема витков гайки, а гайка жестко закреплена в полости ствола, причем винтовая нарека ее противоположна по направлению винтовой лопасти ствола, а винтовой стержень пропущен через отверстие в гайке и снабжен подпружиненным упором, расположенным на нем выше .гайки.

На чертеже изображена описываемая винтовая свая, разрез.Винтовая свая содержитполый ствол 1 с винтовой лопастью 2 и коническим наконечником 3. В полости-4 ствола 1 закреплена гайка 5, выполненная с винтовой нарезкой, направление которой противоположно направлению спирали лопасти 2. Через гайку 5 одним концом пропущен йинтовой стержень б с углом подъема витков винтовой нарезки f,, выходящий вторым концом за пределы закрытого крышкой 7 верхнего торца ствола 1 через отверстие 8 в крышке 7. Выше гайки 5 винтовой стержень б в полости 4 и ствола 1 снабжен упором 9. Между упором 9 и гайкой 5 -расположен упругий элемент, например пружина 10 Верхний конец винтового стержня б снабжен оголовком - 11, выполненным в виде .двух пластин 12 и 13, между которыми расположен фрикционный материал 14, причем нижняя пластина 12 жестко соединена со стержнем б, а верхняя пластина 13 закреплена с возможностью перемещения вдоль оси сваи к направляющим копровой установки (не показаны). Для обеспечения точности погружения сваи в грунт последняя пропущена через направляющие 15, соединенные с копровой установкой .

Погружение сваи осуществляется забивкой, виброзабивкой по оголовку 11 стержня б. В качестве ударного оборудования могут быть использованы станки-копры, паровоздушные и дизельные молоты и т.д. При нанесени удара по- оголовку 11 пластина 13 через фрикционный материал 14 с большим усилием прижимается к нижней пластине 12, перемещая стержень б вниз, при этом осуществляется сжатие пружины -10. Проходя через гайку 5, стержень б осуществляет ее поворот, а вместе с ней и ствола 1, завинчивая сваю в грунт 16. Реактивный крутящий момент, возникающий при прохождении стержня б через гайку 5 и стремящийся повернуть Стержень 6,. передается от пластины 12 через фрикционный материал 14 (за счет больших сил трения, возникающих при ударе, .-между фрикционным, материалом 14 с .пластинами- 12 и 13) плас тине 13 и, далее, через направляющие копровой установке, В момецт окончания удара при упругом подскоке молота пружина 10, распрямляясь и упираясь в упор 9, перемещает стержень б вйерх через гайку 5. При этом стержень 6 проворачивается в гайке 5, так как в момент подскока молота силы трения между фрикционным материалом 14 и пластинами 12 и 13 в десятки раз меньше, чем при ударе..Пло щадь пластин 12 и 13 и коэффициент трения их по фрикционному материалу 14 подбираются таким образом, что .бы при ударе удерживающий момент за счет сил трения был больше реактивного крутящего момента, действующего на стержень б, а в момент подскока меньше крутящего момента, создава1емого пружиной 10 при прохождении стержня 6 через гайку 5. Перемещение стержня & вверх осуществляется до момента касания упором 9 крышки 7,после чего процесс бойки повторяется С целью обеспечения возможности- многократного использования стержня б, оголовка 11, крышки 7 и пружины 10 соединение крышки 7 и ствола 1 может быть выполнено разъемными. Предлагаемая винтовая свая позволяет повысить несущую способность и надежность работы за счет предот- . вращения, при приложении к свае выдергивающих или вдавливающих усилий, проворачивания сваи путем уменьшения угла подъема сп-ирали винтовой лопасти сваи. Обеспечение возможности изготовления винтовой лопасти однооборотной позволяет снизить энергоемкость погружения свай за счет , уменьшения работы на преодоление касательных сил сцепления, трения, реактивного отпора грунта по лопасти и упростить конструкцию, снизить ее материалоемкость. Изготовление же многооборотной лопасти.(в прототипе) представляет значительные трудности и требует значитетуьных материальных затрат. По сравнению с аналогом, предлагаемая винтовая свая не требует применения мощных завинчивающих установок, требует приложения значительно меньших осевых уси-лИй, что повьшает эффективность погружения свай. Предлагаемая конструкция может быть использована в слабых,, водонасьиценных, пластичных и пластичномерзлых грунтах. Кроме того/ дли погружения сваи может быть использОт ван любой способ подготовки оснований - забивки без какой-либо предварительной подготовки, забивка в лидерные скважины, поГружениё в парооттаянные или пробуренные скважины.

ВИНТОВАЯ СВАЯ, включающая ствол с винтовой, ло пастыр и гайку с винтовой нарезкой, отличающаяся тем, что, с целью повьидвт ния несущей способности и снижения энергоемкости погружения в грунт, ствол выполнен полым и снабжен имеющей сквозное центральное отверстие верхней торцовой крышкой и размещенным в его полости выступакхдим за пре делы крышки и пропущенным отверстие в ней винтовым стержнем с углом подъема витков, равным углу подъема витков гайки, а гайка жестко закреплена в полости ствола, причем винтовая нарезка ее противоположна по направлению винтовой лопасти ствола, а винтовой стержень пропущен через отверстией в гайке и снабжен подпружиненным упором, расположенным на нем выше гайки. (Л