Винтовая свая Советский патент 1984 года по МПК E02D5/56 

о

00

со Изобретение относится к строител ству, а именно к фундамёнтостроению и может быть использовано в качестве анкерных опорных конструкций для закрепления к грунту, например опор трубопроводов, линий электропередач и связи, пневмонадувных сооружений, башен радиорелейной связи, работающкх на знакопеременные нагру зки, а также в качестве свай с повышенной площадью опирания в промышленном и гражданском строительстве при возведении мостов, причалов и других сооружений. Известная винтовая свая, предназначенная для работы на выдергивающие нагрузки, содержащая заостренный в нижней.части полый ствол и ви товую лопасть Си . Известная винтовая свая характеризуется большими энергозатратами на преодоление касательных сил трения по боковой поверхности ствола при завинчийании в грунт. Для погру жения такой сваи в грунт требуются специальные мощные завинчивающие установки, обладающие значительными крутящими моментами, которые весьма тяжелы и громоздки, что приводит к снижению эффективности процесса погружения. Свободное опирание верхних витков лопасти на упоры, образование полости в грунте под лопастью в процессе ее поддергивания (до опирания на упоры) обусловливают существенное снижение несущей .способности сваи. Кроме того, такая винтовая свая- может работать только на выдергивающие нагрузки и относится к однократно используемым конструкциям, что ограничивает область ее применения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является винтовая свая, включающая заостренный в нижней части полый ствол с винтовой нарезкой на боковой поверхности и винтовую лопасть C2J . Известная винтовая свая включает одетые на ствол сваи гайки, имею1дие винтовую нарезку с углом подъема вит коБ d arctfrf, где f. - коэффициент трения материала ствола гайки, равным углу подъема нарезки ствола, последний выполнен с внутренними лавой и правой винтовыми нарезками и в нижней части снабжен вертикальными ножевыми ребрами, гайки изготовлены цилиндрическими и каждая из них оборудована закрепленной на боковой поверхности винтовой лопастью с направлением спирали, совпадающим с направлением резьбы гайки, и шагом, равным шагу винтовой нарезки ствола причем каждая смежная гайка имеет противоположную близлежащим, сверху и снизу на стволе, гайкам резьбу, а в верхней части гаек монтирован кольцевой упорный подшипник. Установка этой с.ваи в грунт также сопровождается большими затратами энергии на преодоление касательных сил трения по боковой поверхности гаек и инвентарной трубы. Изготовление гаек с постоянным шагом винтовой нарезки и лопастей определяет низкую эффективность погружения в грунт, обусловливаемую значительной продолжительностью процесса погружения гаек с лопастями в результату необходимости совершения большого числа оборотов до момента опускания на проектную отметку, так как шаг назначается из соображений невозможности выкручивания сваи (гаек с лопастями )при работе на выдергивающие нагрузки, что особенно важно при наличии только одной гайки с лопастью (или нечетного их количества). Наличие гайки и инвентарной трубы, необходимой для обеспечения работы сваи на знакопеременные нагрузки, приводит к увеличению материалоемкости конструкции. Для обеспечения возможности погружения гаек с лопастями в грунт угол подъёма витков винтовой нарезки должен быть oi, trf, где г - коэффициент-трения материала ствола и гайки,однако большой угол подъема витков обусловливает при приложении значительных осевых усилий поворот сваи г что снижает ее несущую способность. Снижению несущей способности способствует также разрыхление грунтового массива лопастями с противоположным направлением винтовой линии на смежных гайках. Кроме того, затруднено применение конструкции. Цепь изобретения - снижение энерт гоемкости погружения в грунт, материалоемкости и увеличение несущей способности. Указанная цепь достигается тем, что в винтовой свае, включающей заостренный в нижней -части полый ствол с винтовой нарезкой на боковой поверхности и винтовую лопасть, винтовая нарезка имеет Г-образное или Т-образное поперечное сечение и уменьшающийся в направлении к наконечнику шаг, а винтовая лопасть выполнена с ослабленными участками по длине и на привыкающей к стволу кромке снабжена буртом, заведенным с возможностью перемещения в винтовую нарезку, причем ствол в нижней части выполнен со сквозным отверстием в стенке и снабжен отводными блоками и запасованным через них тросом, при этом один из блоков установлен в отверстии в стенке ствола, а другой - в полости ствола, один конец троса прикреплен к заходной части лопасти, а другой пропущен через полость ствола.

На фиг. 1 изображсзна описываемая винтовая свая в процессе погружения в грунт, разрез; на ,фиг. 2 - винтовая лопасть, общий BMAf на фиг. 3 узел I на фиг. 1.

Описываемая винтовая свая включает заостренный в нижней части полый ствол 1 с ВИНТОВО1 нарезкой 2, имеющей Г-образное или Т-образное поперечное сечение и винтовую лопасть 3 которая на примыкающей к стволу кромке снабжена буртом 4, заходящим с возможностью перемещения в вичтовую нарезку 2. Ствол 1 в нижней части винтовой нарезки 2, изготовленной с уменьшающимся в направлении к наконечнику 5 шагом, выполнен с отверстием 6 в стен-ке и оборудован отводными блоками 7 и 8, причем блок

7установлен в отверстии 6, а блок

8- в полости ствола 1. Через блоки

7и 8. запасован. трос 10, соединенный одним концом с заходной частью 11 лопасти 3 и выходящий другим концом полость 9 за пределы сваи. Винтовая лопасть выполнена с заостренными заходной 11 и хвостовой 12 лопастями , которые оборудованы скобами 13 для закрепления троса 10, и имеет по длине ослабленные участки 14, предназначенные для облегчения деформации лопасти 3 в процессе изменения ее шага при перемещении вдоль винтовой нарезки 2. Ослабленные участки 14 выполнены в виде пропила в нижней части бурта 4 и треугольной выборки в верхней части.

8случае необходимости выполняются радиальные пропилы небольшой глубиг ны и в лопасти 3. Для уменьшения сил трения между тросом 10, лопастью 3

и стволом 1 паз винтовой нарезки 2 оборудован роликами 15. С целью упрщения изготовления винтовой нарезки 2 последняя может быть выполнена в виде Г-образного сечения винтовых направляющих, закрепленных на боковой поверхности ствола 1, под буртом 4 внутренней кромки лопасти 3 (не показано). В нижней части вин.товой нарезки 2 закрепленупор в виде перемычки 16.

Погружение сваи в грунт производят в два этапа.

На первом этапе осуществляетсяпогружение в грунт на проектную отметку ствола 1 сваи забивкой, виброзабивкой или вдавливанием, при этом KOHUfu троса 10 стопорятся для предотвращения самопроизвольного выпадения из винтовой нарезки 2. После этого на ствол 1 одевается винтовая лопасть 3 таким образом, чтобы бурт 4 заходил в винтовую нарезку 2, и посредством скобы 13 прикрепляется к концу троса 10, уложенному в нарезке 2. Другой конец троса 10, выходящий через полость 9 .ствола 1

наружу, наматывается на барабан лебедки (или крепится к домкратуИ не показано),закрепляемой на оголовке сваи. При наматывании троса 10 на барабан,, создаваемое усилие передается через трос 10 лопасти 3, которая погружается в результате взаимодействия с винтовой нарезкой 2 в грунт.

в случае многолопастной винтовой сваи хвостовая часть 12 первой лопасти 3 соединяется отрезком троса 17, длина которого.подбирается из условия обеспечения расчетного расстояния между смежными лопастями 3, с заходной частью 11 второй лопасти 3 и т.д.

Для обеспечения возможности выкручивания лопастей 3 в случае необходимости повторного использования хвостовая часть 12 последней лопас0 25 30 35 ти 3 крепится к дополнительному тросу 18, при приложении выдерживающего усилия к которому будет происходить Выкручивание лопастей 3 в обратном порядке.

.Реактивный крутящий момент, передаваемый от винтовой лопасти 3 на ствол 1, воспринимается силами трения по боковой поверхности ствола 1.

При приб.пижении лопасти 3 к проектному положению шаг винтовой нарезки 2 уменьшается, происходит деформация по вертикали лопасти 3 с увеличением диаметра внутренних кромок,v поэтому для обеспеченияпрочной заделки винтовых лопастей 3 нарезку 2 рационально изготавливать с уменьшающейся в направлении к наконечнику 5 глубиной.

Процесс погружения лопастей 3 осуществляется до упора заходной части 0 45 50 55 60 65 11 нижней лопасти 3 в перемычку 16. Для повьашения надежности работы сваи тросы 10 и 18 соединяются в верхней части со стволом 1.

Описываемая винтовая свая позволяет на 20-25% снизить энергозатраты на погружение в грунт за счет уменьшения затрат энергии на преодоление касательных сил трения по боковой поверхности гаек и инвентарной трубы путем их исключения из конструкции и количества оборотов лопастей вокруг ствола при установке на проектную отметку путем, изменения шага винтовой нарезки по длине ствола. Отсутствие в конструкции гаек и инвентарной трубы приводит к снижению материалоемкости сваи. Изготовление винтовых лопастей с одним направлением закручивания снижает степень разрыхления окружающего грунтового массива, а в отдельных случаях даже приводит к его уплотнению, что обусловливает повышение несущей способности сваи, чему способствует также малый угол подъема витков винтовой

нарезки и лопастей на проектной отметке, обеспечивающей невозможность прокручивания сваи при приложении к ней осевых усилий, причем суммарное повьшение несущей способности составляет при этом 10-15%. Кроме того, конструкция предполагает ее многократное использование, что расширяет область применения винтовой сваи.

Винтовая свая не требует примене нения мощных завинчивающих установок, обладает пониженной энергоемкостью погружения в грунт, имеет более высокую несущую способность и может использоваться многократно.

БИНТОВАЯ СВАЯ, включающая заостренный в нижней части полый ствол с винтовой нарезкой на боковой поверхности и винтовую лопасть, о тличающаяся тем, что, с целью снижения энергоемкости погружения в грунт,материалоемкости и увеличения несущей способности, винтовая нарезка имеет Г-образное или Т-образное поперечное сечение и уменьшающийся в. направлении к наконечнику шаг, а винтовая лопасть выполнена с ослабленными участками по длине и на примыкающей к стволу кромке снабжена буртом, заведенным с возможностью перемещения в винтовую нарезку, причем ствол в нижней части выполнен со сквозным отверстием в стенке и снабжен отводными блоками и запассованным через них тросом, при этом один из блоков установлен в отверстии в стенке ствола, о а другой - в полости ствола, одн.н конец троса прикреплен к заходной (Л части лопасти, а другой пропущен через полость ствола. с

18