устройство для образования винтового профиля на стенках скважины под буронабивные сваи

Формула изобретения

Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи, содержащее рабочий наконечник, выполненный из секторных плит, верхний конец которых шарнирно закреплен на корпусе, вибратор круговых колебаний с механизмом раздвижения секторных плит в виде кольца и привода возвратно-поступательного движения, установленных в рабочем наконечнике, и механизм подачи рабочего наконечника, отличающееся тем, что к нижнему, загнутому внутрь рабочего наконечника концу секторных плит под углом к оси наконечника закреплены конические профили, при этом кольцо механизма раздвижения секторных плит жестко закреплено на корпусе вибратора, который соединен приводом возвратно-поступательного движения с корпусом рабочего наконечника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, повышающим несущую способность буронабивных свай, и найдет применение при строительстве фундаментов под здания и сооружения.

Известно устройство для повышения несущей способности буронабивных свай путем протаскивания в пробуренной скважине расширителей различной формы, в результате чего несущая способность буронабивных свай увеличивается за счет уплотнения грунта в стенках скважины и увеличения площади контакта боковой поверхности сваи с грунтом [1].

Наиболее близким по технической сущности является устройство для расширения глухих скважин, которое содержит рабочий наконечник, выполненный из секторных плит, верхний конец которых шарнирно закреплен на корпусе, вибратор круговых колебаний с механизмом раздвижения секторных плит в виде кольца и привода возвратно-поступательного движения, установленных в рабочем наконечнике, и механизм подачи рабочего наконечника [2].

Недостатком известного устройства является то, что гладкая поверхность стенок скважины вдоль ее оси незначительно повышает сцепление сваи с грунтом, что в конечном счете не оказывает существенного влияния на повышение несущей способности буронабивной сваи.

Цель изобретения - повышение несущей способности буронабивных свай за счет увеличения сцепления боковой поверхности сваи со стенками скважины.

Указанная цель достигается тем, что нижняя часть секторных плит загнута вовнутрь рабочего наконечника, а к наружным секторным плитам под углом к оси наконечника закреплены конические профили, при этом кольцо механизма раздвижения секторных плит жестко закреплено на корпусе вибратора, который соединен приводом возвратно-поступательного движения с корпусом рабочего наконечника.

На рис.1 представлен разрез рабочего наконечника в сложенном виде; на рис.2 - сечение А-А по рис.1; на рис.3 разрез рабочего наконечника в рабочем состоянии; на рис.4 - общий вид устройства.

Устройство для образования винтового профиля на стенках скважины под буронабивные сваи содержит рабочий наконечник (рис.1), выполненный из секторных плит 1, верхний конец которых шарниром 2 крепится к корпусу 3, а к нижнему, загнутому вовнутрь рабочего наконечника, концу наружных секторных плит под углом к оси рабочего наконечника закреплены конические профили 4, механизм раздвижения секторных плит, выполненный в виде кольца 5, жестко закрепленного на корпусе вибратора круговых колебаний 6, который соединен приводом возвратно-поступательного движения 7 с корпусом рабочего наконечника, который подвешен на канате 8 механизма подачи 9, установленного на транспортном средстве 10.

Устройство работает следующим образом. Транспортное средство 10 вместе с подвешенным на канате 8 рабочим наконечником в сложенном виде устанавливают над пробуренной под сваю скважиной. Включают механизм подачи 9 и опускают рабочий наконечник на дно пробуренной скважины, после чего одновременно включают вибратор круговых колебаний 6 и привод возвратно-поступательного движения 7, который перемещает корпус вибратора 6 в нижнее положение. Кольцо 5, жестко закрепленное на корпусе вибратора, воздействует на ребра секторных плит 1, раздвигает их, вводя в контакт со стенками скважины конические профили 4. Колебания наконечника в плоскости, перпендикулярной оси скважины, обеспечивают снижение усилия внедрения секторных плит с закрепленными на них коническими профилями в грунт. При раскрытии секторных плит до нужного диаметра привод 7 отключается и включается привод механизма подачи наконечника 9, который канатом 8 перемещает рабочий наконечник вверх к устью скважины. Круговая возмущающая сила вибратора вызывает обкатку рабочего наконечника по стенкам скважины, в результате чего он вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению дебалансов, с угловой скоростью

,

где , _В - соответственно угловые скорости рабочего наконечника и вибратора; D, D₀ - соответственно диаметры скважины и наконечника.

Разность диаметров возникает за счет упругих и пластических деформаций грунта в стенке скважины в результате воздействия на него возмущающей силы вибратора круговых колебаний, установленных в корпусе расширителя.

В результате наличия осевой подачи и вращения рабочего наконечника внедренные в грунт конические профили 4 будут оставлять на уплотненных стенках скважины винтовые профили 11, шаг которых будет равен расстоянию по образующей между коническими профилями 4, закрепленными на секторных плитах 1 рабочего наконечника, а угол подъема - углу установки профилей к оси наконечника.

При обкатке на корпусе рабочего наконечника возникает момент вращения

,

где m - масса дебалансов; е - эксцентриситет; - угловая скорость; - угол сдвига фрез, град.

Наличие вращающего момента на корпусе рабочего наконечника и внедренных в грунт конических профилей, установленных под углом к образующей скважины, создает условия для самовыдвижения рабочего наконечника в скважине, в результате чего осевое усилие подачи незначительное и необходимо для преодоления силы тяжести рабочего наконечника и увеличения скорости проходки скважины.

Применение предлагаемого устройства позволит не только увеличить плотность стенок скважины, пробуренной под буронабивную сваю, но и получить на ее поверхности отштампованные винтовые профили, которые при формовании сваи будут заполнены бетоном, в результате чего боковое сцепление сваи со стенками скважины значительно увеличится и приблизится к величине удельной силы сдвига грунта, что значительно увеличит несущую способность буронабивных свай.

Источники информации

1. Патент 2126072 РФ, МПК E02D 5/36. Устройство для формирования в грунте набивных свай / Сбоев В.М., Ткач Х.Б., Федоров В.К., Аннаматов A.M.; заявитель и патенотообладатель: Новосибирская государственная академия строительства. - № 96117171/03; заявл. 23.08.1996; опубл. 10.02.1999.

2. Заявка № 2009129279/03(040772), МПК E21B 7/28. Устройство для расширения глухих скважин / Ромакин Н.Е., Губатенко М.С.; заявитель: Саратовский государственный технический университет, заявл. 29.07.2009.