Пустотелая винтовая свая

Полезная модель относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и предназначена для использования в грунтах в качестве устройств, работающих на вдавливающие или выдергивающие нагрузки, например, для крепления трубопроводов, опор, мачт линий электропередач и других сооружений, при строительстве причалов, фундаментов под легкие строения, временных и постоянных заборов, ограждающих конструкций и т.д.
Известна винтовая свая [SU 366248, Е02D 5/56, 16.01.1973], включающая ствол с винтовой нарезкой.
Недостатком такой сваи является большая металлоемкость, а также необходимость применения для погружения мощных завинчивающих установок, обладающих значительными крутящими моментами. Кроме того, для погашения реакции отпора грунта на винт необходима пригрузка сваи осевой вдавливающей нагрузкой.
Известна винтовая свая, включающая ствол с винтовой нарезкой [SU 727750, Е02D 5/56, 15.04.1980], снабженная расположенной и закрепленной на поверхности грунта гайкой, через которую пропущен ствол.
Однако такие сваи сложны и трудоемки в изготовлении. Недостатком известной сваи является недостаточная жесткость и виброустойчивость, особенно для больших по длине и малых по диаметру винтовых свай.
Кроме того, известна винтовая свая, включающая винтовой пустотелый ствол из полос, снабженный режущими кромками и закрепленный на поверхности грунта гайкой [RU 2172373 С2, 7Е02D 5/56, 20.08.2001].
Недостатком известной сваи является большая сложность и трудоемкость изготовления, так как необходимо после скручивания полос относительно продольной оси и соединения этих полос по продольным сторонам изогнуть их в поперечном направлении. Затем скрепленные между собой полосы вращают и поступательно перемещают с одинаковой скоростью, одновременно изгибая по винтовым линиям. Эти операции можно выполнять с помощью специального оборудования и станков.
Недостатком известной сваи является также недостаточная жесткость и виброустойчивость, особенно для больших по длине и малых по диаметру винтовых свай.
Известна винтовая свая [RU 2228402 С2, 7 Е02D 5/56, 10.05.2004], включающая винтовой пустотелый ствол из полос, снабженный режущими кромками и закрепленный на поверхности грунта гайкой, каждая из полос согнута попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос, с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70° с образованием по периметру направляющих трех ломаных винтовых линий, в точках излома которых - вершинах, расположены места схождения четырех равносторонних треугольников - ребер жесткости.
Недостатками известной сваи являются большая сложность и трудоемкость изготовления, так как необходимо на полосе выполнять сначала надрезы под углом 60° друг к другу и продольным кромкам полос, с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны. При этом необходимо соединять эти полосы под строго определенным углом 70°.
Практика применения таких свай показала, что основным недостатком их конструкции является большой момент завинчивания сваи, что ограничивает диаметр ствола, глубину погружения и как следствие несущую способность сваи, особенно в рыхлых, сжимаемых грунтах.
Задачей полезной модели является минимальная себестоимость производства винтовой сваи, при этом должна быть обеспечена возможность ее демонтажа с последующим монтажом в другом месте при возведении временных ограждающих конструкций. При этом количество составных частей винтовой сваи должно быть минимальным.
Винтовая свая состоит из пустотелого ствола 1, отверстия или выреза 2, лопастей 3 и направляющих 4.
Для уменьшения количества составных элементов пустотелой винтовой сваи предложена ее конструкция, состоящая из пустотелого ствола 1, в котором с верхней стороны выполнено отверстие (или вырез) 2, предназначенное для завинчивания сваи в грунт, при этом в нижней части ствола расположены две лопасти 3 и направляющая ствола 4 винтовой сваи. Форма лопастей 3 может быть различной. Причем лопасти 3 прикреплены к наружной части пкстотелого ствола 1 любым известным способом, например, приварены. Нижние кромки лопастей 3 выступают за нижний торец ствола 1 винтовой сваи на некоторый размер «а», который зависит от диаметра ствола 1 и размеров и формы лопастей, а также материала, в который предполагается завинчивание сваи. Примерное соотношение диаметров ствола и диаметра лопастей составляет 1:3.
При монтаже винтовой сваи размером «а» обеспечивают легкое заглубление винтовой сваи в грунт.
Направляющая 4 обеспечивает подготовку почвы к заглублению, и обеспечивает завинчивание винтовой сваи при монтаже, при этом часть разрыхленной почвы при завинчивании поступает вовнутрь ствола 1, что дополнительно снижает лобовое сопротивление при завинчивании сваи. При возведении постоянных конструкций, для предотвращения коррозии винтовой сваи после ее монтажа и для придания дополнительной устойчивости винтовую сваю заполняют составом, предотващающим коррозию, например, бетоном.
Направляющую 4 выполняют в виде равнобедренного треугольника, плоского или изогнутого вдоль его биссектрисы АВ, размер CD у направляющей 4 равен или незначительно превышает диаметр ствола 1 винтовой сваи.
Поступление почвы при монтаже винтовой сваи вовнутрь пустотелого ствола 1 уменьшает сопротивление завинчиванию винтовой сваи.
Для облегчения завинчивания используют специальную технику, предназначенную для бурения скважин или бензобур, при этом приобретают или изготавливают специальное устройство, обеспечивающее завинчивание винтовой сваи через вырез 2 или непосредственно через пустотелый ствол 1. При необходимости монтаж винтовых свай выполняют в предварительно выполненные отверстия с диаметром меньшим или равным диаметру пустотелого ствола 1. При малом диаметре пустотелого ствола 1 монтаж пустотелых винтовых свай выполняют вручную, без предварительного выполнения отверстий под них.
При возведении фундаментов после монтажа подрезают все сваи на необходимую высоту и устанавливают на подрезанные части специальные оголовки. После монтажа для предотвращения коррозии и придания дополнительной жесткости пустотелой винтовой свае ее заполняют бетоном.
Достоинством предлагаемой пустотелой винтовой сваи является низкая себестоимость ее производства, а также возможность ее демонтажа с последующим монтажом в другом месте при возведении временных ограждающих конструкций. Пустотелые винтовые сваи получат применение в грунтах в качестве устройств, работающих на вдавливающие или выдергивающие нагрузки, например, для крепления трубопроводов, опор, мачт линий электропередач и других сооружений, могут быть использованы при строительстве причалов, фундаментов под легкие строения, временных и постоянных заборов и ограждающих конструкций и т.д.
Источники информации
1. Винтовая свая SU 366248, Е02D 5/56, 16.01.1973.
2. Винтовая свая SU 727750, Е02D 5/56, 15.04.1980.
3. Винтовая свая RU 2172373 С2, 7Е02D 5/56, 20.08.2001
4. Винтовая свая RU 2228402 С2, 7 Е02D 5/56, 10.05.2004