ПЕРЕКРЕСТНОЛОПАСТНАЯ СВАЯ
CROSS-BLADED PILE

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям винтовых свай для различных типов грунтов.
В последнее время при сооружение фундаментов для закрепления в грунтах зданий и сооружений широкое распространение получили стальные винтовые сваи. Винтовые сваи, в отличии от гладких свай, имеют повышенную несущую способность как на вдавливание, так и на вырывание. В гладких сваях несущая способность обеспечивается в основном за счет трения на боковой поверхности сваи, а в винтовых за счет трения на боковой поверхности и дополнительно за счет опорной поверхности винта.
Однако, изготовление винтовых свай, применяющихся в настоящее время, требует значительных затрат на их изготовление. Так наконечники винтовых свай выполняются либо литыми, либо сварными (RU 85919, опубл. 20.08.2009; RU 80690, опубл. 20.02.2009; RU 110763, опубл. 27.11.2011).
Технология литья достаточно сложна и дорога и дополнительно присутствует проблема обеспечения качественной сварки литого наконечника со стволом сваи, т.к. наконечник и ствол сваи изготавливаются из разных марок стали в связи с тем, что они получены с применением разных технологических процессов - литья и проката.
Производство сварных винтовых свай также достаточно сложно, т.к. требует либо специальных дорогостоящих станков по навивке винта, либо винт формируется из отдельных плоских пластин, которые в последующем свариваются между собой в винт, что представляет собой достаточно трудоемкий процесс.
В связи с этим появились конструкции так называемых перекрестнолопастных свай, в которых лопасти в виде плоских полукругов привариваются к торцу трубы-ствола (JP 9324425, опубл. 16.12.1997; JP 11140871, опубл. 25.05.1999; JP 11200363, опубл. 27.07.1999; JP 2001064967, опубл. 13.03.2001). Такие сваи более технологичны и более просты в конструкции и в изготовлении.
Например, известна перекрестнолопостная свая, содержащая ствол в виде стальной трубы и две лопасти, каждая из которых представляет из себя полукруг диаметром большим диаметра ствола сваи, при этом нижний торец ствола срезан на одну половину его диаметра под углом а от линии, перпендикулярной оси ствола, и на другую половину его диаметра под углом 180°-α от линии, перпендикулярной оси ствола, а к образованным в результате среза наклонным поверхностям в торце ствола приварены лопасти (JP 2000170159, E02D 5/56, опубл. 20.06.2000).
Недостаток этой сваи заключается в том, что лопасти приварены с выходом их поверхностей за поверхность ствола-трубы. Это приводит к повышенным нагрузкам резания грунта при заглублении сваи, так как такая свая врубается в грунт достаточно широкой ножевой кромкой. Наличие такой входящей в грунт кромки приводит либо к замедленному погружению сваи, либо к необходимости высокого нагружения сваи крутящим моментом. Но в первом случае монтаж такой сваи требует большого времени и контроля за нагрузкой на сваю с целью выдерживания алгоритма ее погружения в заданный тип грунта. Во втором случае возможны поломки сваи или создающего крутящий момент оборудования.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных качеств перекрестнолопастной сваи за счет снижения нагрузок на лопасти при их врезании в грунт и надежности и долговечности за счет увеличения срока службы лопастей.
Указанный технический результат достигается тем, что перекрестнолопастная свая, содержит ствол в виде стальной трубы и две лопасти, каждая из которых представляет из себя полукруг диаметром большим диаметра ствола сваи, при этом нижний торец ствола срезан на одну половину его диаметра под углом α от линии, перпендикулярной оси ствола, и на другую половину его диаметра под углом 180°-α от линии, перпендикулярной оси ствола, а к образованным в результате среза наклонным поверхностям в торце ствола приварены лопасти, каждая лопасть приварена к соответствующему торцу ствола с расположением крайней точки на линии диаметра полукруга с одной его стороны на продолжении образующей наружной поверхности ствола, при этом указанные крайние точки полукругов расположены по разные стороны ствола и на общей линии, проходящей через ствол перпендикулярно оси ствола.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - общий вид перекрестнолопастной сваи;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку;
фиг.3 - сечение по оси перекрестнолопастной сваи;
фиг.4 - вид снизу на лопасти;
фиг.5 - лопасть в плане.
Согласно настоящего изобретения рассматривается новая конструкция перекрестнолопастной сваи (фиг.1).
1
1
2
Перекрестнолопастная свая состоит из ствола 1, выполненного из стальной трубы длиной L и диаметром D, и двух лопастей 2, каждая из которых представляет из себя плоский полукруг с радиусом R, причем диаметр лопасти 2R больше диаметра ствола сваи D, при этом нижний торец ствола сваи срезан на одну половину его диаметра под углом α (угол наклона лопасти из условия формирования винтового угла) от линии, перпендикулярной оси ствола сваи, а на другую половину под углом 180°-α, и затем к образованным в результате среза наклонным поверхностям в торце ствола сваи приварены лопасти таким образом, что со стороны нижних точек среза ствола сваи они не выступают или незначительно выступают за край ствола сваи, а со стороны верхних точек среза ствола сваи они выступают максимально. Каждая лопасть приварена к соответствующему торцу ствола с расположением крайней точки на линии диаметра полукруга с одной его стороны на продолжении образующей наружной поверхности ствола, при этом указанные крайние точки полукругов расположены по разные стороны ствола и на общей линии, проходящей через ствол перпендикулярно оси ствола. Таким образом, лопасти 2, выступая в разные друг от друга стороны, образуют внешний диметр перекрестнолопастной сваи D. При этом в нижней части сваи между поверхностями лопастей и ствола сваи образуются два отверстия, через которые в полость ствола сваи при погружении сваи проникает грунт, что делает погружение сваи более легким за счет того, что не происходит уплотнения грунта под нижнем концом сваи, как у обычных винтовых свай, что, в свою очередь позволяет погружать сваи в грунт без бурения лидерного котлована и с применением техники с меньшими крутящими моментами. В зависимости от диаметра перекрестнолопастные сваи, также как и винтовые, могут быть широколопастными или узколопастными.
Особенностью такой сваи является то, что каждая лопасть приварена к соответствующему торцу ствола с расположением крайней точки на линии диаметра полукруга с одной его стороны на продолжении образующей наружной поверхности ствола. В результате в такой свае отсутствует как таковая входящая в грунт режущая кромка лопасти. Лопасть входит в грунт с плавным наращиванием лопасти от нулевой отметки (на образующей) до максимальной отметки (на противоположном конце лопасти). Это позволяет лопасти плавно войти в грунт при минимальном сопротивлении, а затем ввести саму лопасть. По мере износа входящей части лопасти ее начальная точка смещается по кругу сваи, сохраняя эксплуатационную пригодность сваи в целом. Это позволяет существенно повысить срок службы сваи.
Предлагаемая перекрестнолопастная свая отличается тем, что при несущей способности не хуже винтовых, процесс ее изготовления существенно проще, т.к. не требует никакого специального оборудования и сложных технологических процессов.