винтовая свая и способ ее возведения

Формула изобретения

1. Винтовая свая, включающая полый ствол и, по меньшей мере, одну полую винтовую лопасть, отличающаяся тем, что лопасть выполнена с возможностью изменения ее формы и объема, например, путем сплющивания и последующего расправления, по меньшей мере, части лопасти.

2. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть лопасти выполнена из материала с высокой пластичностью и низким сопротивлением деформации, например из металлического листа.

3. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что в полости лопасти размещены емкости из эластичного материала, имеющие каналы подвода-отвода материала заполнения.

4. Способ возведения винтовой сваи по п.1, включающий погружение сваи в грунт завинчиванием и заполнение ее полостей материалом заполнения, отличающийся тем, что предварительно перед завинчиванием лопасть сваи сплющивают, а после завинчивания в грунт ее расправляют, например, путем подачи под давлением материала заполнения.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при погружении винтовой сваи ее поверхности накаливают.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что после заполнения полости ствола сваи в материал заполнения погружают дополнительные твердые элементы.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области строительства и может быть использована при возведении фундаментов зданий и сооружений.

Известна винтовая свая [Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства. - СПб.: Прагма, 2004. - 20-21 с.], содержащая полый ствол с закрепленной на стволе винтовой лопастью. Способ возведения этой винтовой сваи включает погружение сваи завинчиванием в грунт и бетонирование ствола сваи.

Недостатком данной винтовой сваи является низкая несущая способность сваи из-за недостаточной прочности лопасти, имеющей малую площадь поперечного сечения, и недостаточной степени уплотнения грунта при ее возведении.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является винтовая свая [SU, а.с. №1010203, E02D 5/54, E02D 5/56, опубл. 07.04.1983. Бюл. №13], включающая полый ствол с винтовыми лопастями. Одна из лопастей неподвижно закреплена на стволе, а другая выполнена полой и закреплена на ступице, установленной на стволе с возможностью перемещения и вращения относительно него. Погружение винтовой сваи в грунт осуществляют завинчиванием. Для повышения жесткости винтовой лопасти ее полость заполняют цементно-песчаным раствором или мелкозернистым бетоном.

Недостатком данной винтовой сваи и способа ее возведения является то, что при завинчивании возникает высокое сопротивление трения движению полой лопасти за счет большой площади ее поперечного сечения.

Задачей изобретения является разработка винтовой сваи, обеспечивающей облегченное ее погружение завинчиванием путем снижения сопротивления за счет уменьшения площади поперечного сечения полой лопасти до погружения сваи и повышение несущей способности возведенной винтовой сваи за счет увеличения площади поперечного сечения полой лопасти после погружения сваи.

Сущность заявляемого изобретения на устройство заключается в том, что винтовая свая включает полый ствол и, по меньшей мере, одну полую винтовую лопасть, выполненную с возможностью изменения ее формы и/или объема, например, путем сплющивания и последующего расправления, по меньшей мере, части лопасти.

По меньшей мере, часть лопасти может быть выполнена из материала с высокой пластичностью и низким сопротивлением деформации, например из металлического листа, для предотвращения разрушения лопасти при сплющивании и расправлении. Другая часть лопасти может быть выполнена из прочного материала с высоким сопротивлением деформации для предотвращения разрушения лопасти при завинчивании и улучшении ее режущей способности.

Для улучшения герметизации полости лопасти в ней могут быть размещены емкости из эластичного материала, имеющие каналы подвода-отвода материала заполнения. При этом повышается надежность расправления лопасти.

Внутренние поверхности лопасти могут быть снабжены элементами накаливания для создания в процессе завинчивания паровой рубашки на внешней поверхности лопасти и тем самым снижения трения по грунту и облегчения завинчивания сваи.

При выполнении лопасти винтовой сваи полой с возможностью изменения ее формы и объема, например, в сторону уменьшения путем сплющивания происходит уменьшение площади поперечного сечения лопасти, что при погружении сваи уменьшает сопротивление сил трения по поверхности лопасти сваи и облегчает ее завинчивание. Увеличение объема лопасти сваи после погружения путем расправления с оптимальной скоростью за счет нагнетания в полость лопасти под давлением материала заполнения приводит к необходимому обжатию и уплотнению окружающего грунта, примыкающего к лопасти, что увеличивает несущую способность сваи.

Лопастей у винтовой сваи может быть несколько для увеличения несущей способности сваи и увеличения надежности. Лопасти могут располагаться не только на стволе сваи, но и на ступице, установленной на стволе с возможностью перемещения и вращения относительно него.

Сущность заявляемого изобретения на способ возведения винтовой сваи заключается в том, что в известном способе, включающем погружение сваи в грунт завинчиванием и заполнение ее полостей материалом заполнения, согласно изобретению предварительно перед завинчиванием лопасть сваи сплющивают. А после погружения сваи в грунт лопасть расправляют, например, путем подачи под давлением в полость лопасти материала заполнения.

При погружении винтовой сваи его поверхности могут накаливать.

После заполнения полости ствола сваи в материал заполнения могут быть погружены твердые элементы.

Сплющивание полой лопасти сваи производят перпендикулярно внешним поверхностям лопасти.

Сущность заявляемой группы изобретений поясняется графическим материалом, где на чертеже изображен общий вид винтовой сваи в разрезе.

Винтовая свая включает полый ствол 1, винтовую лопасть 2 с полостью 3. Лопасть 2 состоит из двух частей, выполненных из металлических листов. Верхняя часть 4 - из материала с высокой пластичностью и низким сопротивлением деформации для облегчения деформирования лопасти сплющиванием. Нижняя часть 5 - из материала с высокой прочностью и высоким сопротивлением деформации для облегчения завинчивания. Соединение частей 4, 5 между собой и к стволу 1 сваи может быть осуществлено известными методами, например сваркой. Полости лопасти снабжены подводящей 6 и отводящей 7 трубками.

Способ возведения винтовой сваи заключается в следующем. Перед погружением верхнюю часть 4 лопасти 2 сплющивают перпендикулярно внешней ее поверхности до положения 8 (показано пунктирной линией). В результате сплющивания лопасть 2 меняет свою форму и объем и имеет минимальную площадь поперечного сечения, тем самым она легче прорезает грунт и поэтому облегчается завинчивание сваи. После погружения сваи завинчиванием в полость 3 лопасти 2 по трубке 6 насосом (не показан) под давлением подают с определенной скоростью материал заполнения при закрытой трубке 7. При этом происходит расправление верхней части 4 лопасти 2 до заданного положения 9 (показано пунктирной линией). Расправленная лопасть 2 увеличенного объема позволяет получить винтовую сваю с повышенной несущей способностью вследствие обжатия и уплотнения с оптимальной скоростью грунта, прилегающего к лопасти 2. Полый ствол сваи также может быть заполнен материалом заполнения.

При погружении сваи поверхность лопасти 2 накаливают с помощью электронагревательных приборов (не показаны), размещаемых в ее полости 3, чтобы создать паровую рубашку, снижающую трение грунта и облегчающую завинчивание сваи.

Для заполнения полости 3 лопасти 2 могут быть использованы жидкие (расширяющиеся цементные растворы, вода, минеральное масло и др.) или газообразные материалы. Для заполнения полого ствола 1 сваи могут быть использованы твердые (все типы свай, арматура и др. устройства) и/или сыпучие (грунтовые, бетонные) материалы.

Изобретение обеспечивает возможность управления толщиной лопасти сваи, что позволяет снизить энергоемкость погружения винтовой сваи и динамическое воздействие на окружающую среду, а также повысить несущую способность сваи.