Винтовая свая



Винтовая свая
Винтовая свая
Винтовая свая
Винтовая свая
Винтовая свая

 


Владельцы патента RU 2564714:

ЗУБЕХИН СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ (RU)

Изобретение относится к винтовым сваям для возведения фундаментов и опор и направлено на разработку винтовой сваи с улучшенными конструктивно-строительными характеристиками. Поставленная задача решена тем, что в винтовой свае, содержащей трубчатый ствол, соединенный с рабочим органом, имеющим режущие элементы и наконечник в форме усеченного обратного конуса, рабочий орган выполнен в виде цилиндрической торцевой фрезы из монолитного бетона с армирующим каркасом и режущими элементами в количестве двух диаметрально расположенных и встречно направленных пластин с передними режущими кромками, пластины закреплены на армирующем каркасе под углом 35-40° к торцевой поверхности фрезы, при этом отношение ширины пластины к наружному диаметру фрезы составляет от 0,15 до 0,2, а над пластинами в цилиндре фрезы выполнены сквозные каналы для выхода срезаемого грунта. 5 ил.

 

Изобретение относится к конструктивным деталям в строительстве, а именно к винтовым сваям возведения фундаментов и опор, являясь эффективными конструкциями нулевого цикла зданий и сооружений в промышленно-гражданском строительстве, в том числе и в малоэтажном жилищном строительстве.

Известна одновитковая свая, содержащая ствол с наконечником, выполненным с конической и цилиндрической частями, к которому жестко прикреплена одновитковая лопасть (Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства. Санкт-Петербург, «ПРАГМА», 2004 г., с.8-9).

Конструкция одновитковой лопастной сваи позволяет достаточно надежно закреплять ее преимущественно в плотном грунте без нарушения естественной структуры последнего и практически исключить земляные работы, не нарушая тем самым окружающую среду. Однако завинчивание одновитковых лопастных свай с учетом необходимых характеристик грунта требует значительных усилий для создания крутящего момента и поддержания необходимо точного вертикального погружения сваи с минимальным отклонением от центрирующей оси.

Попытки минимизировать указанные недостатки связаны с конструированием винтовых свай с многозаходными лопастями и выполнение конического наконечника с резцами, расположенными вдоль его образующих для разрушения образующегося грунтового ядра, что должно способствовать понижению крутящего момента (SU 1409727, 18.04.1986).

Известна также винтовая свая, представляющая собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек, при этом верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим передачу крутящего момента свае и создания осевой нагрузки, указанное тело выполнено полым из металла с постоянным сечением по длине, а смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек также выполнен металлическим постоянного сечения с заданными постоянными шагом и углом навивки (US 4405262, 20.09.1983).

Недостатком данной сваи является сложность ее конструкции, обусловленная тем, что свая выполнена составной и включает дополнительную секцию, предназначенную для окончательной подгонки сваи по высоте выступающей части после достижения проектной отметки.

При этом свая выполнена полой и вся нагрузка приходится только на стенки сваи. Так как параметры винтовой навивки (шаг, угол, высота винтового ребра) выбираются исходя из свойств грунта, то для каждого типа грунта сваю необходимо заранее изготавливать в заводских условиях. Однако в процессе устройства фундамента возникают ситуации, когда выясняется, что грунт на отдельных участках отличен от общего грунта зоны и для него требуется свая с иными параметрами навивки. В этом случае происходит временная задержка процесса формирования фундамента.

Следует отметить, что размерный ряд металлических винтовых свай, считая по наружному диаметру лопастей и допустимым вертикальным нагрузкам на сжатие, обычно не превышает 500 мм и с предельным диаметром трубчатого ствола порядка 200 мм, т.е. отношение диаметра ствола сваи к диаметру лопасти составляет не более 1/2,5. Сваи с большими пределами указанных размеров применяются уже как буронабивные и для их устройства в грунте требуется специальная техника.

Наиболее близким аналогом-прототипом настоящего изобретения является винтовая свая, содержащая металлический трубчатый ствол и соединенный с ним рабочий орган в виде сварного литого стального полого цилиндрического наконечника с наружной винтовой лопастью и торцевым зубчатым венцом. Нижний конец наконечника выполнен с наружной цилиндрической поверхностью диаметром, равным диаметру ствола или составляющим (1,02-1,05) диаметра ствола в пределах высоты зубчатого венца, при этом зубы последнего выполнены центрально-симметричной трапецеидальной формы с углом раскрытия зуба равным 45-120° (RU 114067 U1, 19.09.2011).

Известная свая обладает недостатками, свойственными большинству типов винтовых свай, такими как металлоемкость конструкции, трудоемкость изготовления торцевого зубчатого венца, высокие требования к качеству открытых сварных швов, обязательность антикоррозионной обработки поверхности сваи, а также необходимость применения специальных силовых механизмов для передачи значительных крутящих моментов на сваю при устройстве фундаментов в плотных грунтах. Помимо этого данная свая, имея неразвитые лопастные поверхности, не может обеспечить расчетное значение силы, удерживающей сваю от выпучивания и определяемой как несущую способность сваи на выдергивание (СП-50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». М., 2004).

Задачей изобретения является разработка конструкции винтовой сваи, обладающей меньшей металлоемкостью и трудоемкостью изготовления рабочего органа, лучшей коррозионной устойчивостью, достаточной сопротивляемостью выдергивающим силам пучения грунта и пониженными значениями крутящего момента при завинчивании сваи по сравнению с известными образцами.

Поставленная задача решается тем, что в винтовой свае для возведения фундаментов, содержащей трубчатый ствол, соединенный с рабочим органом, имеющим режущие элементы и наконечник в форме усеченного обратного конуса, рабочий орган выполнен в виде цилиндрической торцевой фрезы из монолитного бетона с армирующим каркасом и режущими элементами в количестве двух диаметрально расположенных и встречно направленных пластин с передними режущими кромками, при этом пластины закреплены на армирующем каркасе под углом 35-40° к торцевой поверхности фрезы, при этом отношение ширины пластины к наружному диаметру фрезы составляет от 0,15 дл 0,2, а над пластинами в цилиндре фрезы выполнены сквозные каналы для выхода срезаемого грунта.

На фиг. 1 изображена винтовая свая, продольный разрез в варианте с забетонированным стволом сваи, сечение по А-О-Б на фиг. 3, развернуто на 90°;

на фиг. 2 - вид на каркас фрезы, аксонометрическая проекция;

на фиг. 3 - вид в плане на фрезу с трубчатым стволом на фиг. 1;

на фиг. 4 - фреза с трубчатым стволом, аксонометрическая проекция, вид сверху;

на фиг. 5 - фреза с трубчатым стволом, аксонометрическая проекция, вид снизу.

Винтовая свая содержит трубчатый ствол 1 с рабочим органом в виде монолитной из армированного бетона торцевой цилиндрической фрезы 2 с наконечником 3 в форме усеченного обратного конуса. Пространственный армирующий каркас фрезы выполнен сварным из стержней 4 и смонтирован соосно со стволом 1. К периферийной круговой арматуре 5 каркаса приварены два режущих элемента в форме пластин 6 и 7 с передними режущими кромками 8. Пластины расположены диаметрально и встречно направленно под углом 35-40° к торцевой поверхности 9 фрезы, при этом отношение ширины пластины к наружному диаметру фрезы составляет от 0,15 до 0,2 в интервале наружных диаметров фрезы от 500 до 1200 мм, что соответствует максимальным опорным площадям торцевой поверхности фрезы, исходя из расчетных величин вертикальных нагрузок на сваю.

Смонтированный пространственный каркас фрезы размещают в форме-опалубке (на чертежах условно не показана) и последнюю заполняют литым бетоном, при этом конструкция формы позволяет выполнить в бетоне сверху над пластинами открытые каналы 10 для выхода срезаемого грунта над фрезой.

При необходимости трубчатый ствол в варианте может быть усилен путем размещения в его полости вертикальных армирующих стержней и бетонирования полости, что повышает несущую способность сваи.

Винтовую сваю в грунт погружают следующим образом.

Сваю устанавливают и центрируют на рабочей площадке в лидерной скважине. Вращение сваи происходит путем передачи крутящего момента от полого трубчатого ствола 1 на монолитную бетонную фрезу 2 с режущими пластинами 6 и 7 и в совокупности с осевым усилием от собственного веса сваи происходит ее погружение в грунт до проектной отметки. Вращение сваи может производиться с применением специальной техники или кабестановых механизмов с ручным приводом.

Наконечник 3 обеспечивает расширение диаметра лидерной скважины в грунте в процессе погружения сваи. Это способствует уменьшению величины силы сцепления боковой цилиндрической поверхности фрезы с грунтом и соответственно снижает необходимый крутящий момент на вращаемом стволе. Заходная часть фрезы, образуемая двумя режущими элементами 6 и 7 с режущими кромками 8 и углом их наклона к торцевой поверхности 9 фрезы равным 35-40°, позволяет равномерно распределить напряжения по поперечному сечению последней в начале процесса ввинчивания сваи в грунт. По мере прохождения сваи в лидерной скважине встречно направленные режущие элементы 6 и 7 вращаемой фрезы производят круговое срезание грунта и непрерывное его перемещение по открытым каналам 10 из зоны резания в разрыхленный грунт пространства над фрезой. По достижению проектной отметки погружение сваи прекращают и производят уплотнение разработанного грунта вокруг ствола на всю его высоту до нулевой отметки на поверхности рабочей площадки.

Винтовые сваи предложенной конструкции можно эффективно применять в несвязанных и глинистых грунтах пластичной консистенции, также целесообразно погружать до грунтов, обладающих повышенной несущей способностью (глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции, плотные песчаные грунты).

Использование винтовой сваи, выполненной согласно изобретению и обладающей улучшенными строительно-техническими свойствами, позволяет не менее, чем в полтора раза увеличить ее несущую способность на знакопеременные осевые нагрузки за счет увеличения площади опирания торцевой поверхности фрезы. Кроме того, улучшается работа сваи при действующих горизонтальных нагрузках.

Винтовая свая для возведения фундаментов, содержащая трубчатый ствол, соединенный с рабочим органом, имеющим режущие элементы и наконечник в форме усеченного обратного конуса, отличающаяся тем, что рабочий орган выполнен в виде цилиндрической торцевой фрезы из монолитного бетона с армирующим каркасом и режущими элементами в количестве двух диаметрально расположенных и встречно направленных пластин с передними режущими кромками, пластины закреплены на армирующем каркасе под углом 35-40° к торцевой поверхности фрезы, при этом отношение ширины пластины к наружному диаметру фрезы составляет от 0,15 до 0,2, а над пластинами в цилиндре фрезы выполнены сквозные каналы для выхода срезаемого грунта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в различных грунтовых условиях как при возведении новых, так и при усилении фундаментов ранее возведенных зданий и сооружений, а также при сооружении опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Для облегчения погружения ствола в грунт, упрощения изготовления и расширения технологических возможностей в свае забивной, включающей винтовой ствол, винтовой ствол выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри винтового ствола в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения винтового ствола, и по периметру смонтирован из трех и более скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения полос трапециевидной формы с увеличением их размеров по ширине, с образованием по периметру винтового ствола трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри винтового ствола и образованием напусков внутри винтового ствола в виде винтовых лопастей по всей длине винтового ствола.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Для облегчения погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей, в забивной свае, включающей расширяющийся кверху винтовой ствол, винтовой ствол выполнен из соединенных друг с другом наконечником, смонтированным из равнобедренных треугольников в виде обратной прямой пирамиды, и корпусом, изготовленным из трех или более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине, на которых, попеременно с их противоположных сторон, под углом 60° к оси полос, выполнены посредством фрезерования или обработкой давлением зоны ослабленного сечения в виде надрезов со скошенными стенками для образования по периметру корпуса кольцевых многогранных поверхностей из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами равносторонних и равнобедренных треугольников, при этом полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке, с образованием по периметру винтового ствола трех и более винтовых линий и винтовых поверхностей основного и противоположного направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий.

Изобретение относится к строительству, в частности к креплению к грунту различных конструкций, и может найти применение в нефтяной промышленности для закрепления трубопроводов в условиях крайнего севера.

Группа изобретений относится к строительству свайного винтолопастного фундамента. Свайный фундамент состоит из поля завинчивающихся винтолопастных свай, каждая из которых состоит из стального трубчатого наконечника с винтолопастной навивкой лопастей, поднимающихся под конус снизу вверх с максимальным диаметром Dmax на верхнем конце.

Изобретение относится к фундаментостроению. Техническим результатом является облегчение погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей, повышение жесткости и виброустойчивости винтовой сваи.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Техническим результатом является повышение несущей способности и уменьшение усилий для погружения сваи в грунт.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям винтовых свай для различных типов грунтов. Перекрестнолопастная свая содержит ствол в виде стальной трубы и две лопасти, каждая из которых представляет из себя полукруг диаметром, большим диаметра ствола сваи.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям винтовых рабочих органов, используемых для крепления в грунте, глубинном уплотнении, а также в качестве тяговых элементов в устройствах для разработки непрочных грунтов.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении фундаментов в малоэтажном строительстве на всех типах грунтов, а также для уплотнения прилегающего грунта.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Технический результат - облегчение погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей. Свая забивная включает винтовой ствол, который выполнен по периметру в виде пустотелой конической винтовой поверхности, смонтированной по периметру винтового ствола и изготовленной из полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полос с увеличением их по длине конической винтовой поверхности, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, с образованием по периметру снаружи винтовой поверхности винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей двоякой кривизны вогнутой формы относительно оси симметрии винтовой поверхности с центрами кривизны снаружи винтовой рубашки. 7 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Технический результат - облегчение погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей. Свая винтовая включает винтовой ствол, снабженный расположенной и закрепленной на поверхности грунта гайкой. Винтовой ствол выполнен по периметру в виде пустотелой цилиндрической винтовой поверхности, изготовленной из четного количества, не менее четырех, поочередно соединенных друг с другом, разных по длине полос прямоугольной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых на цилиндрической оправке по винтовым линиям в поперечном направлении с образованием по периметру снаружи винтового ствола винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой формы относительно оси симметрии винтовой поверхности с центрами кривизны снаружи винтовой поверхности. Полосы изготовлены с образованием зубьев в виде равносторонних треугольников с одной стороны полос и четные полосы больше по длине нечетных полос на высоту зубьев. 8 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Для облегчения погружения ствола в грунт, упрощения изготовления и расширения технологических возможностей, повышения жесткости и виброустойчивости в винтовой свае, включающей винтовой ствол, винтовой ствол выполнен по периметру в виде пустотелой цилиндрической винтовой поверхности с наружными напусками в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой поверхности, изготовленной из трех или более прямоугольных полос, одинаковых по ширине и по длине, вогнутой или выпуклой формы относительно оси винтовой поверхности, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке и соединенных между собой с образованием по периметру винтовой поверхности напусков в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой поверхности, винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой или выпуклой формы относительно оси винтовой поверхности с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой поверхности. 9 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям винтовых свай, и может быть использовано в различных грунтовых условиях для строительства средних и легких по весу объектов, например дорожных знаков, информационных щитов, беседок, опор электрических линий и т.д. Свая винтовая шприцевидная содержит трубчатый ствол с закрепленной на нем винтовой лопастью, причем нижний конец трубчатого ствола выполнен с односторонним заострением и жестко заделан. Под винтовой лопастью выполнены отверстия в стволе по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки винтовой лопасти, при этом шаг размещения отверстий выбирается в зависимости от плотности грунта. Технический результат состоит в обеспечении увеличия несущей способности сваи за счет увеличения сцепления ствола сваи с грунтом, повышении надежности сваи при ее эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к способам возведения винтовых свай. Технический результат - повышение надежности винтовой сваи в грунте в процессе ее эксплуатации. Способ возведения винтовой сваи в грунте со съемным наконечником включает погружение в грунт на расчетную глубину винтовой сваи, которую предварительно изготавливают из полого цилиндрического ствола с полым наконечником, заостренным в нижней его части и снабженным в этой части винтовой лопастью. При этом сам наконечник выполняют съемным, а образование свайной опоры ведут путем подачи в полый ствол сваи грунтозакрепляющую смесь. В торце наконечника, а также вдоль винтовой линии сопряжения боковой поверхности конической части наконечника с винтовой лопастью предварительно выполняют отверстия, которые размещают над винтовой лопастью и/или под ней. Подачу в полость ствола сваи грунтозакрепляющей смеси производят одновременно с вкручиванием сваи таким образом, что подача в ствол грунтозакрепляющей смеси приводит к ее равномерному перемешиванию с грунтом по траектории прохода винтовых лопастей сваи и связывает соответствующий перед отверстием и винтовой лопастью грунт, формируя из грунта в нижнем конце ствола сваи опору, объемно охватывающую винтовые лопасти и ствол сваи. При достижении требуемой глубины съемный наконечник оставляют в грунте, а ствол выкручивают из него, одновременно подавая через ствол грунтозакрепляющую смесь или бетон под давлением, таким образом формируя с наконечником свайную винтовую опору. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к средствам, применяемым для возведения фундаментов для малоэтажного строительства (домов из бруса, бревна, кирпича, газобетона и др.), а также при строительстве мостов, зданий, линий электропередач и прочих сооружений, а также для реконструкции аварийных фундаментов. Винтовая свая содержит полый ствол, оснащенный винтовыми лопастями, в нижней части ствола сваи выполнены отверстия. Отверстия расположены под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти. Технический результат состоит в повышении надежности винтовой сваи в процессе ее эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям винтовых свай для различных грунтовых условий. Винтовая свая в грунте со съемным наконечником содержит полый ствол и грунт с ее внешней стороны, причем ствол оснащен полым съемным наконечником, имеющим верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части и оснащенным в конической части по крайней мере одной винтовой лопастью. В теле конической части наконечника выполнены отверстия, которые расположены в торце указанной части, а также вдоль винтовой линии сопряжения боковой поверхности конической части наконечника с винтовой лопастью, и размещены над лопастью и/или под ней. Прилегающий к свае грунт равномерно перемешан с грунтоукрепляющей смесью по траектории прохода винтовых лопастей ствола сваи при его завинчивании и связан с укрепленным слоем грунта, расположенным ниже лопасти. Технический результат состоит в повышении надежности и несущей способности винтовой сваи в грунте со съемным наконечником в процессе ее эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям винтовых свай, и может быть использовано в различных грунтовых условиях. Винтовая свая в грунте содержит полый ствол и грунт с ее внешней стороны, причем ствол оснащен винтовыми лопастями и в нижней части ствола сваи выполнены отверстия, а прилегающий к свае грунт выполнен разрыхленным. Отверстия расположены под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти. Прилегающий к свае грунт равномерно перемешан с грунтоукрепляющей смесью по траектории прохода винтовых лопастей сваи при ее завинчивании и связан с укрепленным слоем грунта, расположенным ниже лопасти. Технический результат состоит в повышении надежности винтовой сваи в грунте в процессе ее эксплуатации, повышении несущей способности и устойчивости сваи. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к сооружению свайных фундаментов. Винтовая свая включает ствол с наконечником на одном конце и функциональным оголовком, жестко закрепленным на другом ее конце, содержащий спиральные участки. Ствол сваи выполнен из металлической полосы, деформированной по всей длине в виде цельной спирали. Наконечник сваи выполнен в виде заострения на ее конце, которое составляет 45-60° и имеет скошенные грани под углом 45°. Погружаемая в грунт часть ствола сваи выполнена с гранями, скошенными под углом от 20 до 80° к оси ствола сваи. Технический результат - снижение материалоемкости сваи, трудоемкости и энергоемкости ее изготовления, а также повышение надежности ее работы. 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к сооружению свайных фундаментов. Винтовая свая включает ствол с наконечником на одном конце и функциональным оголовком, жестко закрепленным на другом ее конце, содержащий спиральные участки. Ствол сваи выполнен из металлической полосы, деформированной в виде цельной спирали с шагом от 40 до 400 мм, по всей длине, кроме верхнего конца, оставленного плоским, при этом оголовок содержит отрезок трубы квадратного, или прямоугольного, или круглого сечения, в стенке которого выполнены параллельные вертикально ориентированные прорези, ширина которых соответствует толщине верхнего конца ствола сваи, которыми он надет на него, и жестко закреплен, например, сваркой, при этом верхний конец ствола сваи заострен, в нем выполнено сквозное отверстие, соосное по меньшей мере с одним сквозным отверстием, выполненным в стенке функционального оголовка. Выше уровня этого сквозного отверстия размещено как минимум одно средство крепления трубчатого опорного элемента, закрепляемой внешней конструкции, размещенного в полости функционального оголовка. Технический результат - снижение материалоемкости сваи, трудоемкости и энергоемкости ее изготовления, а также повышена надежность ее работы. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх