Винтовая свая
Владельцы патента RU 2341620:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к возведению фундаментов глубокого заложения при строительстве мостов, высотных зданий, линий электропередач и берегоукрепительных работ. Винтовая свая содержит ствол с закрепленным на переднем по направлению ввинчивания конце винтовым башмаком в виде ступицы с винтовой лопастью и конусным наконечником, который жестко соединен трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, с винтовым анкером, винтовая лопасть которого имеет такую же навивку и шаг, что и винтовая лопасть ступицы башмака. Трубчатый вал соединен с источником газодинамического импульса, который может быть выполнен в виде источника газовоздушной смеси, соединенного системой подачи рабочего агента в трубчатый вал и запального элемента. Технический результат - снижение момента завинчивания винтовых свай. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к возведению фундаментов глубокого заложения при строительстве мостов, высотных зданий, линий электропередач и берегоукрепительных работ.
В настоящее время в устройстве фундаментов широко используются набивные железобетонные призматические сваи в виде ствола с конусным наконечником.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является винтовая свая, содержащая ствол с закрепленным на переднем по направлению ввинчивания конце винтовым башмаком в виде ступицы с винтовой лопастью и конусным наконечником [1].
Проведенные исследования и практика применения винтовых свай показала, что основным недостатком их конструкции является большой момент завинчивания сваи, что ограничивает глубину заложения, диаметр ствола сваи, в результате чего сужается область их применения.
Цель изобретения - расширение области применения винтовых свай путем снижения момента завинчивания.
Для достижения поставленной цели конусный наконечник жестко соединен трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, с винтовым анкером, винтовая лопасть которого имеет такую же навивку и шаг, что и винтовая лопасть ступицы башмака, а трубчатый вал соединен с источником газодинамического импульса, который может быть выполнен в виде источника газовоздушной смеси, соединенного системой подачи рабочего агента в трубчатый вал и запального элемента.
На фиг.1 представлен общий вид винтовой сваи, на фиг.2 - разрез фиг.1 после газодинамического импульса.
Винтовая свая содержит ствол 1 с закрепленными на переднем по направлению ввинчивания конце винтовым башмаком в виде ступицы 2 с винтовой лопастью 3 и конусным наконечником 4, который трубчатым валом 5 с выхлопными отверстиями 6, ориентированными перпендикулярно его оси, жестко соединен с винтовым анкером 7, винтовая лопасть которого имеет такую же навивку и шаг, что и винтовая лопасть башмака, источник газодинамического импульса 8, который включает источник (баллон) газовоздушной смеси (метан-кислород) 9, запорное устройство 10, трубопровод 11, соединяющий источник газовоздушной смеси с трубчатым валом, электросвечу с источником питания 12 и блок управления газодинамическим импульсом 13.
Для завинчивания сваи конец винтового анкера 7 устанавливают в нужную точку и вращают ствол сваи 1. Анкер 7, вращаясь вместе со стволом, ввинчивается в грунт, образует лидерную скважину I (фиг.1) и увлекает за собой трубчатый вал 5, конусный наконечник 4, а вместе с ним винтовой башмак и ствол сваи в грунт. При ввинчивании лопасти 3 башмака сваи в грунт происходит изоляция лидерной скважины от поверхности грунта, а момент на ввинчивание сваи возрастает. В этот момент срабатывает источник газодинамического импульса 8.
По команде блока управления 13 открывается запорное устройство 10, и газовоздушная смесь (метан-воздух) из источника (баллона) 9 через трубопровод 11 подается в трубчатый вал 5, откуда через отверстия 6 заполняет лидерную скважину I. После этого блок управления 13 закрывает запорное устройство 10 и подает напряжение на электросвечу 12, воспламеняя газовоздушную смесь в начале трубопровода 11. Пламя, двигаясь по трубопроводу 11, разгоняется и врывается через отверстия 6 трубчатого вала в лидерную скважину I, где и происходил взрыв. Ударная волна микровзрыва отжимает грунт от вала 5, который является эпицентром взрыва, расширяя скважину до нужного размера II (фиг.2). В осевом направлении газодинамическое воздействие на грунт не распространяется, так как торцы расширяемой скважины изолированы с одной стороны винтовой лопастью анкера 7, а с другой стороны конусным наконечником 4 и винтовой лопастью 3, в результате чего осевое давление газа при расширении скважины воспринимается этими элементами, дополнительно нагружая на растяжение трубчатый вал 5.
В результате расширения скважины газодинамическим воздействием момент на ввинчивание сваи снижается. В том случае, если величина момента превышает допустимое значение, проводят повторный взрыв, увеличивая лидерную скважину до нужного размера.
После завинчивания сваи на проектную глубину источник газодинамического импульса демонтируют, а сваю используют по своему назначению.
Применение предлагаемой конструкции позволит в 2...3 раза снизить момент завинчивания винтовой сваи, а следовательно снизить требования к прочности полых стволов, отпадет необходимость в использовании инвентарных ключей. Появляется возможность увеличения диаметра и глубины завинчивания свай, применения винтовых свай на плотных грунтах и грунтах с жестким скелетом. Все это снижает стоимость возведения фундаментов глубокого заложения и расширяет область применения винтовых свай.
Источники информации
1. Богород Л.Я. Винтовые сваи и анкеры в электросетевом строительстве. - М.: Энергия, 1967 г.
1. Винтовая свая, содержащая ствол с закрепленным на переднем по направлению ввинчивания конце винтовым башмаком в виде ступицы с винтовой лопастью и конусным наконечником, отличающаяся тем, что конусный наконечник жестко соединен трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, с винтовым анкером, винтовая лопасть которого имеет такую же навивку и шаг, что и винтовая лопасть ступицы башмака, а трубчатый вал соединен с источником газодинамического импульса.
2. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что источник газодинамического импульса выполнен в виде источника газовоздушной смеси, соединенного системой подачи рабочего агента в трубчатый вал, и запального элемента.
