Способ одновременного завинчивания в грунт двух винтовых железобетонных пят
Владельцы патента RU 2295004:
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU)
Предлагаемое изобретение относится к фундаментам зданий и сооружений, а в частности к строительству на слабых грунтах. Способ одновременного завинчивания в грунт двух винтовых железобетонных пят свай, характеризующийся тем, что завинчивание пят свай производят устройством, навешиваемым на транспортное средство, оснащенное направляющей мачтой для свай, подъемным устройством, парой домкратов-пульсаторов возвратно-поступательного действия и храповым механизмом, который преобразует возвратно-поступательное действие во вращательное, и стальными трубами, передающими вращение железобетонным пятам для осуществления их одновременного завинчивания, при этом одна из железобетонных пят имеет многозаходные лопасти с правой спиралью, а другая - многозаходные лопасти с левой спиралью для обеспечения ввинчивания одной железобетонной винтовой пяты по часовой стрелке, другой - против часовой стрелки, причем корпус и поршни каждой из пары домкратов-пульсаторов шарнирно соединяют с консолями храповых механизмов одной стальной трубы и другой, домкраты-пульсаторы работают в противофазе при взаимном уравновешивании. Технический результат состоит в повышении производительности и снижении материалоемкости. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к фундаментам зданий и сооружений. Наибольший эффект от изобретения возникает при строительстве на слабых грунтах.
Известен способ завинчивания свай, описанный в книге [1, с.31]. Известен также способ изготовления винтовой сваи и устройства его осуществления [2]. Известно авторское свидетельство [3].
Примем известные технологические решения за аналоги. Недостаток этих аналогов - завинчивание свай по одной, что приводит к передаче контрмомента на завинчивающее устройство и дополнительное его нагружение и, следовательно, повышение материалоемкости. Известно также устройство для завинчивания винтовых пят свай [4] и способ завинчивания винтовых пят свай [5].
Преимущество этого технического решения - значительное в несколько раз повышение несущей способности сваи. Недостаток такой же передачи контрмомента на транспортное средство, поддерживающее завинчивающее устройство.
Технический результат изобретения - завинчивание винтовых пят парами, что вдвое повышает производительность и снижает материалоемкость, так как положительный и отрицательный крутящие моменты уравновешены.
Технический результат реализован тем, что винтовые железобетонные пяты свай завинчиваются в грунт по две устройством для завинчивания, навешиваемым на транспортное средство, оснащенное направляющей мачтой для свай, подъемным устройством, домкратами возвратно-поступательного действия и храповым механизмом, преобразующим возвратно-поступательное действие во вращательное, и стальными трубами, передающими вращение на винтовые пяты.
Устройством для завинчивания одновременно завинчивают две железобетонных винтовых пяты, одна из которых с многозаходными лопастями с правой спиралью, а другая с многозаходными лопастями с левой спиралью. Корпус и поршни каждой из пары домкратов-пульсаторов шарнирно соединены с консолями храповых механизмов, как одной стальной трубы, так и другой. Домкраты-пульсаторы работают импульсами в противофазе, взаимно уравновешивают крутящие моменты друг от друга. Левый крутящий момент ввинчивает одну железобетонную винтовую пяту против часовой стрелки. А правый крутящий момент ввинчивает другую железобетонную винтовую пяту по часовой стрелке.
Сопоставление нового способа завинчивания свай показывает следующее существенное отличие, а именно:
- одновременно в грунт ввинчивают две винтовые пяты с многозаходными лопастями с правой и левой спиралью;
- ввинчивание винтовых пят выполняют как вертикально, так и под углом α=0-15° в любом радиальном направлении.
На фиг.1 показана реализация способа завинчивания в грунт железобетонных пят свай - в плане; на фиг.2 - вид по А-А; на фиг.3 - вид по Б-Б.
На фиг.1 показано устройство 1 для завинчивания пят свай, подвешенное к платформе 2, движущейся в шагающем и прыгающем режимах.
Устройство 1 подвешено к шагающей платформе 2 с возможностью перемещаться в пространстве для обеспечения наклона сваи к поверхности земли под углом α=0...15° в любом радиальном направлении. Подвеска выполнена системой гидроцилиндров.
Шагающая платформа 2 опирается на грунт лыжами 3 слева и с права от нее 2. Каждая из лыж 3 соединена с шагающей платформой четырьмя домкратами, работающими в пульсирующем режиме. Домкраты 4 воспринимают преимущественно вертикальные усилия. Домкраты 5 обеспечивают шаговый режим работы платформы 2. Совместная работа домкратов-пульсаторов 4 и 5 обеспечивает прыгающий режим работы платформы 2 и ее повороты.
Домкраты и гидроцилиндры приводятся в действие насосной станцией 6, работающей в статическом и пульсирующем режимах. Насосная станция 6 установлена на платформе 2 и соединена маслопроводами с домкратами и гидравлическими цилиндрами (не показано).
Платформа 2 оснащена телескопической стрелой 7 [6, с.146, рис.IV.5.7] с клещевым управляемым захватом 8. Клещевой захват 8 также управляется системой гидроцилиндров. Пульт управления всеми домкратами-пульсаторами и гидроцилиндрами установлен в кабине управления 10.
Управление может осуществляться дистанционно с переносного пульта управления. Устройство 1 для завинчивания винтовых пят свай соединено с платформой 2 системой гидроцилиндров 11, 12, 13, перемещающих устройство 1 по вертикали и регулирующих угол α наклона устройства 1 к горизонту. Устройство 1 для завинчивания винтовых пят свай состоит из следующих элементов. Устройство 1 имеет жесткую раму 16, крестообразную в плане (фиг.1 и 2). С рамой 16 жестко соединены направляющие трубы 17 круглые в сечении. Соединения выполнены либо фланцевые, либо на сварке. Фланцевое соединение удобнее при транспортировке. Сквозь направляющие трубы 17 пропущены штанги 18. Штанги 18 стальные и четырехгранные или многогранные трубчатые в сечении. В штангах 18 вложены железобетонные сваи 19 квадратные или многогранные в сечении. Верхний конец сваи 19 поддерживается крючком 20 телескопической стрелы 7. Штанга 18 вместе с железобетонной сваей 19 проходит сквозь устройство для завинчивания 1 свай по две.
Устройство 1 для завинчивания винтовых пят свай имеет силовое устройство 21, состоящее из следующих элементов: две пары домкратов пульсирующего действия 22, шарнирно соединенных с крестообразной рамой 16, цилиндры 23 домкратов-пульсаторов 22, шарнирно соединенных с плечами 24 храпового механизма [3 с.19, 20, фиг.3].
Плечи 24 составляют одно целое с внешними кольцами 25 храпового механизма.
Внутреннее кольцо храпового механизма (не показано) взаимодействует со штангой 18. Штанга 18 скользит во внутреннем кольце храпового механизма и направляющей трубе 17, а храповый механизм подвешен к крестообразной раме 16 и обеспечивает возможность вращения штанги 18 и внутреннего кольца храпового механизма по часовой стрелке или в обратную сторону.
Храповой механизм преобразует вращательно-поступательное воздействие пары домкратов-пульсаторов 22 во вращение по кругу по часовой стрелки или в обратную сторону [6, с.271, рис.V.2.23].
В штангу 18 вставлена железобетонная свая 19. Свая 19 уперта в винтовую пяту 26. Винтовая пята сваи 26 сделана железобетонной. Ее лопасти однозаходные или многозаходные [4], [5]. Гнездо винтовой пяты 26 сделано четырехгранным или многогранным, то есть соответствует сечению штанги 18 и железобетонной сваи 19. Винтовая пята 26 имеет стальную трубку 27 для нагнетания под острие винтовой пяты 26 глинистой пульпы, являющейся хорошей смазкой, уменьшающей трение винтовой пяты 26 о грунт. Уменьшение трения приводит к уменьшению энергозатрат.
Экономический эффект от способа завинчивания в грунт винтовых железобетонных пят свай парами:
- платформа обеспечивает повышение производительности труда при ввинчивании свай, особенно при строительстве на слабых грунтах;
- устройством для завинчивания одновременно завинчивают по две железобетонные винтовые пяты, что повышает производительность вдвое;
- ввинчивание винтовых пят выполняют как вертикально, так и под углом α=0...15° в любом радиальном направлении;
- снижает материалоемкость, так как положительный и отрицательный крутящие моменты уравновешены.
Источники информации
1. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие, Киев, Будiвильник, 1977 г.
2. Аксенов Б.И. Способ изготовления винтонабивных свай и устройство для его осуществления. Патент России RU №2076173 от 27.03.97, Бюл. №9, 1997.
3. Котов В.И. Устройство для погружения винтовых свай, а.с. СССР №574503, Бюл. №36, 1977.
4. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Вержбитский А.А. Устройство для завинчивания винтовых пят свай, патент России №2225477 10.03.2004. Бюл. №7.
5. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К. Способ завинчивания винтовых пят свай, патент России №2225478 10.03.2004. Бюл. №7.
6. Справочник по кранам: В 2 т T.1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций // В.И.Брауде, М.М.Гохберг, И.Е.Звягин и др.: Под общ. ред. М.М.Гохберга - М.: Машиностроение, 1988 - с.536.
Способ одновременного завинчивания в грунт двух винтовых железобетонных пят свай, характеризующийся тем, что завинчивание пят свай производят устройством, навешиваемым на транспортное средство, оснащенное направляющей мачтой для свай, подъемным устройством, парой домкратов-пульсаторов возвратно-поступательного действия и храповым механизмом, который преобразует возвратно-поступательное действие во вращательное, и стальными трубами, передающими вращение железобетонным пятам для осуществления их одновременного завинчивания, при этом одна из железобетонных пят имеет многозаходные лопасти с правой спиралью, а другая - многозаходные лопасти с левой спиралью для обеспечения ввинчивания одной железобетонной винтовой пяты по часовой стрелке, другой - против часовой стрелки, причем корпус и поршни каждой из пары домкратов-пульсаторов шарнирно соединяют с консолями храповых механизмов одной стальной трубы и другой, домкраты-пульсаторы работают в противофазе при взаимном уравновешивании.
