Способ возведения винтовой сваи в грунте со съемным наконечником

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.

 

Настоящее изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства и может быть использовано как при возведении новых, так и при усилении фундаментов ранее возведенных зданий и сооружений, а также при сооружении опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки, и может быть использовано в различных грунтовых условиях.

Известен патент на полезную модель RU №82719 «ВИНТОВАЯ СВАЯ», опубл. 10.05.2009. Из описания этого патента известен способ возведения винтовой сваи в грунте, включающий погружение в грунт на расчетную глубину винтовой сваи с помощью завинчивающего механизма, и после погружения образование свайной опоры, при этом винтовую сваю 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.

Таким образом, получается винтовая свая в грунте со съемным наконечником, в которой имеется полый остов и прилегающий к его наружной поверхности грунт.

Этот известный способ выбирается в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.

Данный способ возведения винтовой сваи является достаточно простым и для реализации не требует большого расхода материала.

Однако прототип имеет существенный недостаток, а именно в процессе применения свая имеет недостаточную несущую способность и низкую эффективность при работе на непрочных, особенно в рыхлых сжимаемых грунтах, обусловленную неравномерным упрочнением грунта под сваей и по бокам.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа возведения винтовой сваи в грунте со съемным наконечником с достижением следующего технического результата, а именно повышение надежности сваи при эксплуатации, в частности, за счет упрочнения окружающего ствол сваи грунта и его основания с образованием свайной опоры с повышенной несущей способностью и устойчивостью от различных внешних разнонаправленных силовых, в том числе и импульсных, воздействий.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе возведения винтовой сваи в грунте со съемным наконечником, включающем 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, согласно настоящему изобретению 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, а 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, а 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.

Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить надежность винтовой сваи при эксплуатации.

Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым.

Соответствие данного изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень» обосновывается следующим.

Данное изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники.

Так, например, все известные способы возведения винтовых свай в грунте со съемным наконечником в процессе эксплуатации неравномерно упрочняют грунт.

В частности, по прототипу упрочнение происходит после изъятия ствола сваи из грунта. В результате, под наконечником грунт упрочнен и является для сваи опорой, а по бокам ствола остается разрыхленный не упрочненный грунт. Это приводит к тому, что при внешнем вертикальном силовом воздействии свая упирается на укрепленный грунт под ней, а при любом другом силовом воздействии из-за малой площади опоры в боковом грунте возможны смещение и наклон ствола сваи.

Также известен патент на полезную модель RU 116512 «ВИНТОВАЯ СВАЯ (ВАРИАНТЫ)», опубл. 25.07.2012, из описания которого известен способ возведения винтовой сваи в грунте, включающий погружение в грунт на расчетную глубину винтовой сваи и после погружения образование свайной опоры, при этом винтовую сваю предварительно изготавливают из полого ствола, например, трубы металлической или металлопластического материала и один конец, предназначенный для погружения, оснащают винтовыми лопастями по наружной поверхности, а в нижней части ствола выполняют, по меньшей мере, два отверстия перпендикулярно ее оси, и, по меньшей мере, одно отверстие у основания сваи, а образование свайной опоры ведут после погружения винтовой сваи в грунт подачей в полый ствол сваи грунтозакпреляющей смеси, которая, равномерно перемешиваясь с грунтом по траектории прохода винтовых лопастей сваи, связывается с укрепленным слоем грунта и формирует из грунта в части нижнего конца ствола сваи точечные опоры.

Таким образом, получается винтовая свая в грунте, в которой имеется полый остов и прилегающий к его наружной поверхности грунт, который напротив отверстия смешан с грунтозакрепляющей бетонной, например, смесью, которая образует в грунте лучеобразную структуру, имеющей в части выполненных в стволе сваи отверстий точечные контакты со стволом сваи.

Этот известный способ хотя и позволяет повысить несущую способность свайной опоры в грунте благодаря наличию отверстий в стволе, через которые подают грунтозакрепляющую смесь, насыщая грунт вокруг сваи, однако, имеет существенный недостаток, а именно низкую надежность при эксплуатации сваи из-за образования в грунте после установки свайной опоры малой устойчивости, обусловленной неравномерным упрочнением грунта под сваей и по бокам в силу наличия точечного соединения грунтозакрепленных упрочненных лучей со стволом сваи и наличием точечной опоры под концом ствола сваи, что в целом снижает ее эффективность при выполнении функции свайной опоры при сооружении тех или иных строительных объектов.

В заявляемом же изобретении ситуация иная.

В нем предложено располагать грунтозакрепляющую смесь в грунте по ходу вкручивания ствола сваи в скважину. При этом, например, через отверстия, выполненные под винтовой лопастью равномерно по спирали, производят выброс этой смеси, которая идет по спиральной траектории, поэтому происходит обжатие смесью ствола сваи, при этом образуются «лепестки-шипы», являющиеся дополнительной опорной пятой для упрочнения грунта вокруг сваи, и, следовательно, достигается повышение фиксации ее вертикального положения, т.к. свая опирается на них.

После погружения наконечника и ствола на нужную глубину наконечник оставляют в грунте, а ствол выкручивают из скважины, одновременно подавая грунтозакрепляющую смесь или бетон под давлением через ствол, таким образом формируя вместе с наконечником и упрочненным грунтом под ним вокруг него свайную винтовую опору.

Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняется приведенными ниже описанием и чертежом,

на котором представлена винтовая свая,

где 1 - полый ствол

2 - грунт

3 - съемный наконечник

4 - цилиндрическая часть съемного наконечника

5 - коническая часть съемного наконечника 3

6 - боковая поверхность конической части 4 съемного наконечника 3

7 - винтовая лопасть

8 - отверстие

9 - средство крепления

10 - линия сопряжения поверхности 6 с винтовой лопастью 7.

Способ возведения винтовой сваи в грунте осуществляют следующим образом.

Винтовую сваю, содержащую полый ствол 1, погружают в грунт 2 на расчетную глубину, причем полый ствол 1 предварительно изготавливают из полого ствола, например, трубы металлической или металлопластического материала и один конец, предназначенный для погружения, оснащают съемным наконечником 3, который включает цилиндрическую 4 и коническую 5 части, а поверхность 6 конической части 5 оснащают винтовой лопастью 7. В теле конической части 5 наконечника 3 с постоянным шагом выполняют отверстия 8. Отверстия располагают вдоль винтовой линии 9 сопряжения поверхности 6 с винтовой лопастью 7 над верхней плоскостью винтовой лопасти и/или под нижней плоскостью указанной лопасти. Такие же отверстия выполняют и в торце части 5. Отверстия могут быть размещены в торце части 5 и вдоль линии сопряжения 10 над и/или под винтовой линией 9. Для обеспечения равномерной плотности грунта отверстия в торцевой части и вдоль линии сопряжения размещают на одинаковом расстоянии друг относительно друга.

Для завинчивания сваи конусный наконечник 3 устанавливают в нужную точку и вращают ствол 1. Наконечник 3, ввинчиваясь в грунт, образует в нем скважину диаметром, равным диаметру ствола сваи. При этом одновременно грунтозакрепляющую смесь или бетон подают под давлением непосредственно через ствол 1 в грунт 2 через отверстия 8, таким образом, грунтозакрепляющая смесь равномерно перемешивается с грунтом 2 по траектории прохода винтовых лопастей сваи. Грунтозакрепляющая смесь проникает в грунт 2, и под винтовой лопастью 7 формируется лучеобразное упрочнение грунта, которое становится как бы дополнительной опорой в виде винтовой лопасти из грунта, пропитанного грунтозакрепляющей смесью, обхватывающей и подпирающей винтовую лопасть сваи и охватывающей ствол 1 и наконечник 3.

После погружения наконечника 3 и ствола 1 на нужную глубину наконечник 3 оставляют в грунте, а ствол 1 выкручивают из скважины, одновременно подавая грунтозакрепляющую смесь или бетон под давлением через ствол 1 сваи и таким образом заполняя полость в грунте 2. Кроме того, грунтозакрепляющая смесь или бетон перемешивается и с закрепленным слоем грунта, расположенным ниже наконечника 3 и вокруг него, тем самым повышая несущую способность сваи.

Таким образом формируют винтовую сваю в грунте, состоящую из прилегающего к наконечнику грунта, упрочненного грунтозакрепляющей смесью, и заполненной бетоном полости над ним, также упрочненной грунтозакрепляющей смесью вокруг, тем самым достигая технический результат заявляемого изобретения, а именно повышение надежности винтовой сваи в процессе ее эксплуатации.

Способ возведения винтовой сваи в грунте со съемным наконечником, включающий 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, отличающийся тем, что 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, а 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, а 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.