Способ изготовления винтонабивной сваи и устройство для его осуществления

 

Cпособ изготовления винтонабивных свай и устройство для его осуществления предназначены для сооружения всевозможных высокоэффективных фундаментов и анкерных опор из свай шурупообразной формы, изготавливаемых непосредственно в грунтах осадочного происхождения с помощью полого наконечника с винтовым выступом на нем и трубчатой штанги, погружаемых в грунт и извлекаемых под воздействием усилий вращения и осевой подачи.

Арматуру и бетон подают через верхнее отверстие трубчатой штанги, а выходят они через нижнее отверстие при извлечении штанги из грунта. Бетон подают мерными порциями для контроля качества заполнения скважины. Заполнение скважины бетоном производят под действием собственного веса и импульсных знакопеременных колебаний трубчатой штанги при соблюдении полного соответствия формы тела сваи форме наконечника. Утолщенный оголовок сваи выполняют одновременно с формированием сваи с использованием специальной детали, насаженной на трубчатую штангу. Устройство является сменным оборудованием к базовой машине, например к экскаватору или крану, с высокомоментным приводом упрощенной конструкции с использованием гидроцилиндров, храповика и червячной передачи. Устройство способно выполнять с одной стоянки много свай разно й длины и наклона. 2 с.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области строительства всевозможных фундаментов и анкерных опор. Известен способ изготовления бетонной и армированной сваи с устройством для его осуществления, в котором в грунт ввинчивают обсадную трубу с относительно небольшими винтовыми выступами на всей внешней поверхности ее, нижнее отверстие которой при этом закрывают теряемым башмаком также с винтовыми выступами.

После ввинчивания обсадной трубы на необходимую глубину в нее вставляют арматурный каркас, верх трубы герметически закрывают съемной крышкой, прикрепленной к редуктору, и в обсадную трубу подают бетон. По мере бетонирования обсадную трубу извлекают из грунта вывинчиванием, а бетон уплотняют сжатым воздухом. Приводом служат лебедки, канаты от которых огибают ролики на направляющей конструкции копра и редуктора, связанного с верхом обсадной трубы (1).

Наличие выступов по всей высоте обсадной трубы создает повышенное трение о грунт и вызывает излишние потери энергии, поэтому высота выступов ограничивается, что не позволяет полнее использовать несущую способность тела сваи.

Из-за возможности проскальзывания каната в редукторе затруднено соблюдение постоянства соотношения осевой подачи к углу поворота обсадной трубы, что важно при выполнении винтовых выступов увеличенной высоты, т.е. дающих большую экономию материалов.

Использование сжатого воздуха для уплотнения бетона не позволяет достичь нужного качества, так как воздействует на бетон статически, а величины давления ограничиваются условиями закрепления обсадной трубы в грунте, особенно на выходе, где прочность бетона требуется наибольшая.

Наиболее близким является известный способ изготовления тонких винтообразных свай и устройство для его осуществления, характеризующийся тем, что скважину в грунте выполняют ввинчиванием в грунт, за счет его уплотнения, трубчатой штанги с насаженным на нее полым наконечником с большим диаметром, имеющим винтовые выступы на наружной поверхности и закрытое теряемым башмаком нижнее отверстие, из которого при вывинчивании поступает в освобождаемое пространство скважины бетон и арматура (2).

Укладка бетона в скважину бетононасосом, создающим повышенное давление, как и в аналоге недостаточно для надежного его уплотнения, а кроме того затрудняет доступ в трубчатую штангу сверху и вызывает необходимость заведения арматурного каркаса с нижнего конца штанги, что усложняет устройство и приводит к потере времени на выведение штанги в горизонтальное положение для каждой сваи.

Кроме того повышенное давление создает угрозу прорыва бетона в затрубное пространство и на поверхность грунта, из-за чего число витков винтового выступа наконечника завышено, что в свою очередь увеличивает потери энергии на трение о грунт и на касательные сдвиги в грунте.

Наличие бетонолитной трубы вносит ограничения в конструкцию арматуры сваи (арматура размещается по внутреннему периметру трубчатой штанги, тогда как чаще всего удобнее армировать сваи центральным стержнем или плоским каркасом).

Перечисленные обстоятельства не позволяют сделать трубчатую штангу составной для выполнения одним оборудованием свай разной длины, в чем часто возникает необходимость.

Не предусмотрено также выполнение утолщенного оголовка сваи одновременно с изготовлением сваи, что снижает качество заполнения раствором наиболее ответственной части сваи, особенно при высоком уровне грунтовых вод.

При выполнении на винтовом наконечнике винтового выступа с треугольным сечением у острой вершины треугольника увеличивается вероятность прорыва раствора в затрубное пространство, кроме того в зоне вершины винтового выступа в готовой свае затруднено уплотнение раствора и ухудшены условия коррозии, что приводит к сколу вершины и снижению несущей способности сваи.

Не предусмотрен в устройстве механизм, ограничивающий усилие подачи вниз в пределах собственного веса оборудования, а также механизм, обеспечивающий при вывинчивании постоянство отношения осевой подачи к углу поворота винтового наконечника в соответствии с шагом винтовых выступов на нем, что повышает энергозатраты и вероятность образования дефектов в стволе сваи, а также затрудняет контроль расхода бетона на изготовление сваи.

Завышенный шаг винтового выступа увеличивает расход энергии, особенно при ввинчивании, из-за увеличения доли касательных сдвигов в грунте под воздействием вращательных усилий от винтового выступа.

С учетом перечисленных выше недостатков прототипа, для повышения надежности работы винтонабивных свай и создания более производительного и универсального оборудования выполнены нижеследующие технические решения.

Оставляют постоянно открытым доступ в трубчатую штангу сверху, благодаря чему получают возможность опускать арматуру в окончательно погруженную в грунт трубчатую штангу и производить заполнение скважины при гравитационном давлении мерными порциями, что позволяет выполнять сваи разной длины одним оборудованием, используя секционную составную трубчатую штангу, а также контролировать визуально качество выполнения сваи.

Погружение трубчатой штанги в грунт осуществляют при регулируемом осевом усилии подачи, а извлечение ее осуществляют в полном соответствии с шагом винтового выступа на наконечнике, что позволяет при погружении наконечника использовать только собственный вес устройства и получать при вывинчивании геометрически правильную и надежно заполненную бетоном скважину.

Уплотнение бетона в скважине осуществляют импульсными перемещениями трубчатой штанги с большей, чем у обычных высокоскоростных вибраторов, амплитудой и в сочетании с крутильными колебаниями штанги, что позволяет передать на бетон в скважине сосредоточенные импульсы большей силы и эффективнее уплотнять его, и проталкивать в скважину, и очищать от воздушных включений, но без разрушения стенок скважины так как наконечник насажен на штангу с возможностью осевых перемещений.

Утолщенный оголовок сваи выполняют на последнем этапе выхода наконечника из скважины с заполнением непрерывным потоком бетона из нижнего отверстия трубчатой штанги непосредственно в пространство, освобождаемое расширителем скважины, определяющим форму оголовка сваи. Это дает возможность надежно выполнить самый нагруженный и наиболее ответственный участок сваи, находящийся в зоне морозного пучения грунтов и переменной влажности, что особенно важно в водонасыщенных и неустойчивых грунтах.

Для изготовления сваи по изложенному способу в прототип устройства вносятся изменения.

Привод выполнен из двух гидроцилиндров, охватывающих вилкой направляющую мачту и присоединенных проушинами своих корпусов к корпусу привода, а проушина штока одного гидроцилиндра присоединена к основанию вилки, служащей для пpеобразования направления действия штока и скользящей в направляющих связанных с корпусом привода, а свободные концы вилки, а также шток другого гидроцилиндра присоединены к храповику с реверсивными собачками; трубчатая штанга проходит внутри храповика. Это дает возможность упрощенным оборудованием (гидроцилиндры и храповик) создать необходимый крутящий момент, требуемая величина которого изменяется в очень широких пределах в зависимости от свойств грунта, поэтому для надежности работы оборудования необходим большой резерв по величине момента при возможно меньшем весе оборудования, что довольно трудно получить при использовании известных высокоскоростных универсальных двигателей с редукторами. К тому же храповик позволяет выполнить в нем отверстие необходимой величины для пропуска через него трубчатой штанги, чтобы иметь доступ в полость трубчатой штанги сверху.

Вилочное расположение гидроцилиндров позволяет максимально сблизить узлы сопряжения направляющей мачты с элементами конструкции для присоединения к базовой машине, и вместе с тем уменьшить габариты привода, что важно при работе оборудования вблизи существующих сооружений. Кроме того цикличность работы цилиндров и неточности сопряжений в храповике создают упругие крутильные колебания трубчатой штанги, что способствует удалению защемляемых в бетоне воздушных включений еще в процессе продвижения его в трубчатой штанге.

Преобразователь направления действия одного из двух гидроцилиндров позволяет с одинаковым моментом вращать храповик в каждом из направлений последовательно действующими гидроцилиндрами и обеспечить тем самым наибольший момент при ввинчивании в грунт и сохранить вилочное расположение гидроцилиндров.

Втулка храповика сопряжена с трубчатой штангой с возможностью взаимного вращения и дистанционного фиксирования взаимного положения; на втулку храповика насажен червяк с возможностью взаимного вращения и ограниченного продольного перемещения при регулируемом усилии взаимодействия и с возможностью жесткого зацепления с втулкой храповика в крайнем верхнем положении, и кроме того лопасть червяка входит в зацепление с продольным рядом роликов на направляющей мачте, имеющих расстояние между осями, равное шагу винтовых выступов наконечника.

Такая конструкция передачи позволяет упростить механизм привода с учетом сложности взаимодействия наконечника с грунтом, заключающуюся в том, что при ввинчивании и вывинчивании совместным действием вращательных и осевых усилий, осевое перемещение винта, приходящееся на один оборот, тем меньше, чем меньше осевое усилие. Как следствие грунт смещается винтовым выступом наконечника вдоль скважины назад по отношению к перемещению наконечника. В результате этого скважину заполняет грунт, поэтому для случая вывинчивания соответствие осевого перемещения шагу винта необходимо, чего не требуется при ввинчивании в грунт.

Однако для соблюдения соответствия осевого перемещения шагу винтового выступа требуется значительная сила, особенно при ввинчивании в твердые грунты, которая зачастую превышает возможности оборудования для создания пригруза собственным весом. При вывинчивании реактивное усилие передается через направляющую мачту на грунт, поэтому величина его ограничена практически лишь прочностью элементов конструкции, передающих усилие.

Таким образом, благодаря возможности создать регулируемое усилие взаимодействия между втулкой червяка и втулкой храповика, червяк, опираясь на ролики, будет стремиться опережать наконечник, т.е. проворачиваясь сдвигаться вдоль втулки храповика вниз при ввинчивании наконечника в грунт и вверх при вывинчивании его из грунта.

Достигнув внизу скользящей опоры червяк будет, проворачиваясь, давить с постоянной силой зависящей от силы взаимодействия втулок, а поднявшись вверх и войдя в жесткое зацепление с втулкой храповика, потянет за собой и наконечник в соответствии с шагом роликов, т.е. с шагом винтового выступа. Кроме того в сопряжении трубчатой штанги с втулкой храповика при отключенном фиксаторе червяк перемещает трубчатую штангу вверх или вниз без вращения, что необходимо для размыкания или соединения стыка секций трубчатой штанги, т.е. в итоге для выполнения свай различной длины одним оборудованием.

Наличие выступов на нижней опорной поверхности лопасти червяка и призматического, например шлицевого сопряжения трубчатой штанги с наконечником, т. е. наличие возможности взаимного продольного перемещения, позволяет одновременно с вращением трубчатой штанги создавать импульсные знакопеременные перемещения ее без разрушения стенок скважины.

Насаженный свободно на трубчатую штангу расширитель скважины с заостренным нижним концом винтовой формы с возможностью попеременного жесткого зацепления с втулкой храповика и винтовым выступом наконечника, входящим при этом внутрь заостренного конца расширителя скважины позволяет создать оголовок сваи правильной формы, надежно заполнить этот участок сваи бетоном и освободить трубчатую штангу от больших усилий при ввинчивании расширителя в грунт.

Трапецеидальная форма профиля сечения винтового выступа позволяет снизить опасность прорыва бетона в затрубное пространство скважины и повысить надежность работы сваи в агрессивной среде.

Выполнение винтового выступа с шагом менее 1.1 диаметра по внешней кромке выступа, длиной менее четырех этих же диаметров уменьшает потери энергии на образование скважины в грунте.

Призматическое, например, шлицевое соединение секций трубчатой штанги в стыке с подпружиненными фиксаторами дает возможность работать стыку на все нагрузки и упрощает разъем секций.

Двухтрубное сечение секций трубчатой штанги обеспечивает гладкую внешнюю и внутреннюю поверхности без увеличения веса, что необходимо для беспрепятственного выхода арматуры из трубчатой штанги и очистки внешней поверхности ее от грязи.

Принятая в устройстве схема прикрепления направляющей мачты к базовой машине позволяет выполнять с одной ее стоянки группу свай в одной плоскости с разным наклоном оси к горизонту и много таких групп в пределах вращения поворотной платформы базовой машины, что способствует повышению производительности за счет снижения потерь времени на установку оборудования в проектное положение.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку на базе одноковшового гидравлического экскаватора в исходной позиции, показаны также возможные углы наклона штанги и транспортное положение; на фиг. 2 детали каретки с приводом при выдвинутом штоке гидроцилиндра 14 и исходном положении гидроцилиндра 13; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2 с выдвинутым штоком гидроцилиндра 13 и с исходным положением гидроцилиндра 14; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 схема положения элементов устройства в последний момент погружения наконечника и расширителя скважины в грунт; на фиг. 6 момент зацепления наконечника с расширителем скважины при извлечении его из грунта и конструкция части готовой сваи; на фиг. 7, 8 и 9 соответственно разрезы В-В, Г-Г, Д-Д на фиг. 5; на фиг. 10 разрез Е-Е на фиг. 5 и 9; (фиг. 9 и 10 выполнены в увеличенном масштабе).

С направляющей мачтой 1, прикрепленной к базовой машине, например к стреле 2 гидравлического одноковшового экскаватора вместо рукояти, сопряжена подвижно каретка с приводом 3, включающие катки 4, корпус 5, храповое кольцо 6 с пальцами 7, прикрепленное жестко к втулке 8, кольцевые щеки 9 и 10, вращающиеся на втулке 8 и связанные с реверсными собачками 11 и 12 и гидроцилиндрами 13 и 14.

С втулкой 8 подвижно связана втулка 15 червяка 16, смещения которой вниз ограничивает гладкое кольцо 17, прижимаемое болтами 18 к втулке 8, а движение вверх ограничивает зубчатое кольцо 19, прикрепленное к втулке 8 предохранителем 20.

Ослабленные сквозными прорезями 21 участки втулки 15 стягивают болтами 22, создавая трение регулируемой величины между втулками 8 и 15.

Червяк 16 входит в зацепление с продольным рядом роликов 23, размещенных с шагом, равным шагу винтового выступа 24 наконечника 25, прикрепленного к нижнему концу трубчатой штанги 26, например, шлицевым соединением, аналогичным соединению в стыке секций трубчатой штанги, но допускающим перемещения в пределах зазоров 27 у торцов наконечника 25.

Два накладных упора 28 присоединены к выступам на концах трубчатой штанги 26 заклепками для облегчения демонтажа наконечника 26.

Верхние концы трубчатой штанги 26 и втулки 8 храпового колеса 6 снабжены фланцами 29 и 30, которые связаны в осевом направлении секционными скобами 31, допускающими взаимное вращение фланцев 29 и 30.

Во фланцах 29 и 30 выполнены отверстия 32 для входа в них фиксаторов 33, прикрепленных к бункеру 34, который поднимают двумя гибкими тягами 35 дистанционного управления, воздействующими на разъемную корзину 36, вмещающую свободно сидящий в ней бункер 34 и скользящую по стойкам 37, прикрепленным к корпусу 5 привода. При расслаблении тяг 35 вся система опускается под действием сил тяжести или пружин, и фиксаторы 33 входят в отверстия 32 фланца 30.

Катки 4 каретки прикреплены к двум половинам корпуса 5 кронштейнами 38 и опираются на уголки 39, прикрепленные к напpавляющей мачте.

Две половины корпуса 5 скреплены болтами 40, пропущенными в приваренные к корпусу 5 упоры из уголков.

Гидроцилиндр 14 воздействует на преобразователь направления действия, состоящий из вилки 41, прикрепленной свободными концами к щекам 9 храповика, а основание ее ограничено от поперечных смещений упорами 42. Шток гидроцилиндра 14 прикреплен к основанию вилки в шарнире 43, а корпус гидроцилиндра прикреплен к корпусу 5 привода через опору 44.

Гидроцилиндр 13 прикреплен проушиной своего корпуса к выступу корпуса 5, а проушиной штока к кольцевым щекам 10.

Расширитель скважины 45, свободно насаженный на трубчатую штангу 26, имеет заостренный нижний конец 46 с винтовой фоpмой поверхности и паз для входа в него винтового выступа 24 до упора 47 в момент зацепления.

В верхней части расширитель 45 имеет зубья 48 для зацепления с зубьями 49 втулки 8 храпового колеса 6.

Расширитель 45 вращается в вилке 50, на концах которой ролики 51 опираются на уголки 39 направляющей мачты 1.

К направляющей мачте 1 прикреплены: лебедка 52, укосина 53 с роликами и крюком, вращающаяся вокруг оси стойки 54, а также скобы 55 лестницы и гидрораспределитель 56.

Лестница из скоб 55 нужна для подхода к узлам оборудования при погруженной в грунт трубчатой штанге.

Транспортное положение устройства обозначено позицией 58.

Для дистанционного изменения направления вращения храпового колеса 6 к концам осей 59 реверсивных собачек 11 и 12, вынесенных вверх за пределы кольцевых щек 9 и 10 прикреплены спиральные пружины 60 в своих средних частях.

Один конец каждой из пружин 60 прикреплен неподвижно, с регулируемым натягом к соответствующим кольцевым щекам 10 и 9, а к другому концу 62 пружин прикреплены соответственно гибкие тяги 63 или 64 дистанционного управления. Оболочки гибких тяг прикреплены жестко к кольцевым щекам 10 или 9. Степень закручивания пружины 60 и соответственно угол изменяется от величины натяжения гибких тяг 63 и 64.

Упругие поперечные деформации гибких тяг 63 и 64 в пределах перемещения кольцевых щек 9 и 10 обеспечены петлеобразным удлиненным участком тяг, прикрепленным к верхним концам стоек 37.

Гибкие маслопроводы 65 и 66, идущие от маслонасоса базовой машины, подведены к поршневым полостям цилиндров, а противоположные полости цилиндров соединены между собой маслопроводом 67.

Гибкие маслопроводы 65 и 66 вместе с тягами дистанционного управления 35, 63 и 64 собраны в один жгут и подвешены к направляющей мачте 1 в средней части зоны перемещения привода.

Секция 68 трубчатой штанги 26 присоединена к смежным элементам разъемными соединениями, имеющими два стакана 69 и 70, присоединенных жестко к трубам соответствующих примыкающих секций и сопряженных между собой, например, шлицевым соединением и снабженными двумя подпружиненными защелками 71, фиксирующими соединение на действие продольных растягивающих усилий.

Упругие прутья 72, утопленные в стенку стакана 69 и закрепленные на ней одним концом прижимают язычок защелки 71 к гнезду в стакане 70 во время работы соединения и позволяют вывести язычок защелки 71 из гнезда при разборке соединения с помощью инвентарного рычага, вставляемого в пазы 73.

Арматура сваи выполнена на всю ее длину из, например, плоского сварного каркаса 74 с прикрепленным к нему центральным стержнем 75 и насаженной на него спиралью 76, предпочтительно из тонкой проволоки и с уменьшенным шагом.

Длинные упругие концы 77 поперечных стержней каркаса 74 отогнуты вверх с расстоянием между ними не менее внутреннего диаметра скважины для обеспечения центровки каркаса в скважине и сопротивления извлечению арматуры из скважины в процессе укладки бетона 78.

Нижнее отверстие в трубчатой штанге 26 закрывают теряемым башмаком 79, зацепляемым за выступы на конце трубчатой штанги на время ее ввинчивания в грунт.

К направляющей мачте 1 прикреплена внизу кольцевая опора 80, предающая на грунт вертикальные усилия. Горизонтальные усилия от крутящего момента привода предаются на грунт через трубчатую штангу 26 и расширитель скважины 45, проходящие через отверстие в опоре 80.

Реализация способа тесно связана с работой устройства, поэтому рассматриваются они преимущественно совместно.

Для изготовления сваи направляющую мачту 1 устанавливают на грунт кольцевой опорой 80 на месте будущей сваи, сообщают ей нужное направление, приподнимают трубчатую штангу 26, закладывают в ее нижнее отверстие теряемый башмак 79, удерживаемый в отверстии силами трения до момента упора его в грунт. В дальнейшем теряемый башмак 79 будет надежно прижат к отверстию в трубчатой штанге грунтом, который заодно хорошо заполнит все зазоры между ним и трубчатой штангой 26.

Ввинчивание наконечника 25 в грунт обеспечивают совместным действием усилий вращения и осевой подачи трубчатой штанги 26, возникающей при взаимодействии червяка 16 с роликами 23 на направляющей мачте 1. Это усилие осевой подачи подбирают с учетом веса оборудования регулировкой усилия натяжения болтов 22 на втулке 15 червяка 16.

При длине сваи, превышающей величину хода трубчатой штанги 26 по направляющей мачте 1, трубчатую штангу наращивают, для чего размыкают сначала соединения трубчатой штанги 26 с втулкой 8 храповика, выводя из отверстий 32 фланца 30 фиксаторы.

Тогда трубчатая штанга 26 получает возможность не вращаясь подниматься вверх (или опускаться вниз) под воздействием червяка 16, взаимодействующего с втулкой 8 храпового колеса 6 в пределах сил трения, создаваемых усилием болтов 22. Стык размыкают, отведя в сторону язычки защелок 71 и, сообщив червяку 16 обратный ход до полного выхода шлицев из зацепления, а затем поднимают трубчатую штангу 26 на длину секции 68.

Действия по стыковке с дополнительной секцией, поданной к месту вручную или с помощью укосины 53, обратным действием при расстыковке.

На последнем участке погружения трубчатой штанги 26 зубья 49 на втулке 8 храпового колеса входят в зацепление с зубьями 48 расширителя 45, который и ввинчивают в скважину до упора в кольцевую опору 80 направляющей мачты 1.

Перед извлечением наконечника 25 из грунта в трубчатую штангу 26 сверху через бункер 34 вручную или с помощью лебедки 52 и укосины 53 опускают арматуру и подают порцию бетона 78 на мелком заполнителе, соответствующую объему тела сваи, в пределах величины предстоящего извлечения наконечника 25 из грунта с учетом объема полости штанги.

При обратном вращении храпового колеса 6 червяк 16, вращаясь сначала под действием сил трения с втулкой 8 и опираясь на ролики 23, будет подниматься вверх с опережением втулки 8, связанной с наконечником 25 через трубчатую штангу 26, поскольку поступательных усилий, заданных для условий погружения в грунт, будет часто недоставать для извлечения наконечника 25 из грунта со скоростью червяка 16. Это приведет к входу в зацепление втулки 15 с зубчатым кольцом 19, жестко связанным с храповым колесом 6 и соответственно с наконечником 25.

Это жесткое зацепление обеспечивает перемещение наконечника в соответствии с шагом винтового выступа, тем самым выполнение в грунте скважины, близкой к форме наконечника 25. Возникающие при этом усилия передаются на грунт вокруг скважины опорой 80.

Если с началом извлечения трубчатой штанги 26 из скважины инвентарная надставка 81 на стержень 75 арматуры будет подниматься вверх вместе с трубчатой штангой и бункером 34, то ударом по надставке 81 выбивают теряемый башмак 79 из полости трубчатой штанги 26. Убедившись, что надставки 81, а значит, арматура и бетон 78 выходят из трубчатой штанги вниз, продолжают извлечение трубчатой штанги до выхода из грунта секции 68, предварительно удалив надставку 81.

Расширитель 45 остается в грунте, центрируя трубчатую штангу и очищая ее от грязи, налипшей на нее в скважине 82.

Уплотнение бетона в скважине производится одновременно с извлечением наконечника из скважины за счет того, что лопасть червяка 16, опираясь на ролики 23 своей нижней поверхностью с выступами 83, совершает одновременно с вращением и знакопеременные осевые перемещения в пределах высоты выступов с частотой, соответствующей шагу выступов 83 и скорости вращения червяка 16.

Эти перемещения передаются всей движущейся системе, за исключением наконечника 25, благодаря шлицевому соединению его с трубчатой штангой.

Перед дальнейшим извлечением наконечника из грунта производят удаление секций 68 трубчатой штанги и заливают очередную мерную порцию бетона 78 в бункер 34.

При этом операции по размыканию и замыканию стыка штанги после удаления секции 68 трубчатой штанги 26 аналогичны таким же операциям при установке ее. Однако при этом необходимо зафиксировать известным инвентарным зажимом положение оставшейся в грунте части штанги и наконечника во избежание повреждения выполненной части сваи.

Наконечник 25 при подходе к заостренной части 46 расширителя 45 чаще всего упирается винтовым выступом 24 в нижнюю кромку заостренной части 46, поворачивая расширитель 45. Войдя затем в паз до упора 47, наконечник повлечет за собой расширитель по винтовой линии.

Бетон 78, вытекая непрерывной струей из трубчатой штанги 26 у самого нижнего конца расширителя, немедленно заполняет освобождающееся за расширителем пространство, образуя плавно утолщенный оголовок сваи правильной проектной формы без внутренних дефектов, что особенно необходимо в неустойчивых водонасыщенных грунтах.

При вывинчивании штанги поступательное усилие, развиваемое червяком, может превысить прочность соединения звеньев трубчатой штанги. В этом случае предохранительный болт 20, рассчитанный на предельно допустимое усилие, срезается и червяк, прокручиваясь относительно втулки храпового колеса, уменьшит усилие выдергивания трубчатой штанги. Без болта 20 возможно использование оборудования в случаях, когда не требуется строгой увязки скоростей извлечения и вращения.

Для автоматического изменения направления подачи масла в гидроцилиндры использован, например, гидрораспределитель 56 золотникового типа с электромагнитным управлением, датчики для которого установлены на корпусе любым известным способом.

Формула изобретения

1. Способ изготовления винтонабивной сваи, при котором в грунте образуют ввинчиванием в него за счет уплотнения окружающего грунта полого наконечника с винтовым профилем поверхности, нижнее отверстие которого закрыто башмаком, теряемым в скважине при вывинчивании для подачи арматуры длиной, соответствующей длине сваи, и бетона в освобождаемое наконечником пространство скважины, отличающийся тем, что арматуру подают в полость трубчатой секционной штанги через ее верхнее открытое отверстие до упора в теряемый башмак и заполнение скважины бетоном производят при гравитационном давлении и импульсных знакопеременных осевых перемещениях трубчатой штанги в сочетании с крутильными колебаниями, при этом бетон подают из открытого сверху бункера в верхнее отверстие трубчатой штанги порциями, соответствующими объему скважины, на который извлекают наконечник, и с учетом емкости трубчатой штанги, причем объем скважины рассчитывают по параметрам наконечника, исходя из того, что внутренняя поверхность скважины повторяет внешнюю форму наконечника с винтовым выступом на нем, а по расходу бетона к концу каждого этапа выполнения сваи визуально, по уровню бетона в штанге, определяют качество укладки бетона в скважину и, наконец, утолщенный оголовок сваи образуют ввинчиванием в скважину расширителя в конце формирования скважины, а заполняют бетоном в конце извлечения трубчатой штанги вместе с расширителем, определяющим форму оголовка сваи.

2. Устройство для изготовления винтонабивной сваи, включающее направляющую мачту, связанную с поворотной платформой базовой машины с возможностью установки на грунт под разным углом в горизонту, каретку с реверсивным приводом, перемещающуюся вдоль направляющей мачты, трубчатую штангу, связанную с приводом и на конце которой прикреплен наконечник, имеющий винтовой выступ и диаметр, превышающий диаметр трубчатой штанги, отличающееся тем, что привод выполнен из двух гидроцилиндров двойного действия, охватывающих вилкой направляющую мачту и присоединенных проушинами корпусом к корпусу привода, а проушина штока одного гидроцилиндра присоединена к основанию вилки, скользящей в направляющих, связанных с корпусом привода, причем свободные концы вилки, а также шток другого гидроцилиндра присоединены к храповику с реверсивными собачками, трубчатая штанга выполнена составной, звенья которой сопряжены призматическим разъемным соединением с подпружиненными фиксаторами сопряжения, и проходит внутри втулки храповика, с которой трубчатая штанга сопряжена с возможностью взаимного вращения и ограниченного продольного перемещения при регулируемом усилии взаимодействия и возможностью жесткого зацепления в крайнем верхнем положении с втулкой храповика, кроме того, лопасть червяка входит в зацепление с продольным рядом роликов на направляющей мачте, расстояние между осями которых равно шагу винтового выступа наконечника, и имеет на своей нижней опорной поверхности полосу выступов, а наконечник насажен на трубчатую штангу с возможностью взаимного продольного перемещения в пределах между упорами, помимо этого на трубчатую штангу свободно насажен расширитель скважины с заостренным нижним концом винтовой формы с возможностью попеременного жесткого зацепления с втулкой храповика и винтовым выступом наконечника, входящим при этом внутрь заостренного конца расширителя скважины и имеющим трапецеидальный профиль сечения, шаг менее 1,1 диаметра по внешней кромке выступа и длину менее четырех этих же диаметров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10