ВИНТОВАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использована при строительстве на структурно-неустойчивых грунтах.
Известна например, винтовая свая, представляющая собой металлическую трубу с размещенной на ней металлической винтовой навивкой (см. патент RU №2305729 C1 E02D 5/56 от 10.09.2007). Винтовая навивка выполнена по всей длине трубы в виде винтовой лопасти, ширина которой составляет от 0,5 до 15 диаметров трубы, а в нижней части сваи, составляющей не менее 1/8 ее длины, навивка выполнена конусообразной.
Известна винтовая свая (см. патент RU №2288326 C1 E02D 5/56 от 27.11.2006) включающая металлическую трубу с размещенной на ней винтовой навивкой. На трубе установлена бетонная насадка толщиной от 1/4 до 5 диаметров трубы, в которой размещены металлические штыри, длина которых равна длине насадки. Винтовая навивка выполнена по всей длине ствола в виде винтовой лопасти, ширина которой составляет от 0,5 до 5 диаметров наружной бетонной насадки, в нижней части сваи, составляющей не более 1/3 ее длины, навивка выполнена конусообразной. Указанный технический результат достигается тем, что в способе установки винтовой сваи, включающем погружение сваи в грунт, согласно изобретению в грунте сверлят отверстие, диаметр которого не меньше наружного диаметра ствола сваи, но не больше 1/4 диаметра лопасти в широкой ее части, сваю подтягивают крюком и насаживают ключ приспособления для завинчивания сваи на болт, затем конец сваи размещают в отверстии и производят погружение сваи в грунт путем одновременного приложения завинчивающего и вдавливающего усилий при помощи приспособления для завинчивания сваи.
Известна винтовая свая (см. патент RU №98430 U1 E02D 5/56 от 20.10.2010), включающая цилиндрический ствол с винтообразной навивной резьбой и с конусообразным концом, при этом, выполнена полнотелой, а навивка в виде резьбы выполнена из металлического профиля соответствующего сечения и в оголовке ствола устроены выпуски рабочей арматуры, диаметр которых рассчитывается из условия среза.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является винтовая свая (см. патент RU №102631 U1 E02D 5/34 от 10.03.2011) включающая ствол, выполненный полым металлическим, состоящая из рабочей части и прикрепляемого к ее верхнему торцу хвостовика, при этом на рабочей части устроена резьба с профилем в виде равнобедренного треугольника, трапеции или полукруга, а на ее нижнем торце установлен стальной оставляемый в грунте наконечник, в верхней части хвостовика устроен замок для фиксации наращиваемых инвентарных труб, сам хвостовик выполнен меньшим диаметром, чем рабочая часть.
Недостатком такой сваи является невозможность изготовления сваи, у которой резьба будет только на определенном ее участке.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение несущей способности сваи и снижение трудоемкости изготовления.
Сущность полезной модели заключается в том, что винтовая свая, включающая рабочую часть с резьбой и прикрепляемый к ее верхнему торцу хвостовик, рабочая часть выполнена сплошной, при этом резьба может быть выполнена так же и прямоугольной, а хвостовик дополнительно содержит обсадную трубу, диаметром меньшим, чем рабочая часть.
Стальной полый вал используют для завинчивания сваи в качестве элемента, передающего крутящий момент и продольную нагрузку с привода на рабочую часть. Обсадную трубу используют для предотвращения обрушения стенок скважины и формирования габаритов части ствола сваи, на которой нет резьбы.
В процессе монтажа на устройство передают совместно крутящий момент и продольную нагрузку. Величина крутящего момента не должна превышать значения, при котором может произойти срыв уже образовавшейся в грунте резьбы. Величину продольной нагрузки подбирают из условия, чтобы при каждом полном обороте сваи ее вертикальное перемещение было равно шагу резьбы. Возможно предварительное устройство лидерной скважины.
Рабочую часть сваи изготавливают из бетона такого класса по прочности, который отвечает условию неразрушения в процессе монтажа и эксплуатации. Профиль резьбы может быть изготовлен как из навитого стального профиля соответствующего сечения, так и из бетона или железобетона. Полый вал изготавливают из стали либо другого материала, отвечающего условию неразрушения в процессе монтажа. После достижения устройством проектной отметки заглубления стальной полый вал отделяется от рабочей части и через отверстие в валу подается бетонная смесь. Бетонная смесь заполняет полость обсадной трубы. Бетон, образующийся после набора прочности бетонной смеси в хвостовике может быть как обыкновенный тяжелый, так и расширяющийся и других видов. Рабочая часть сваи остается в грунте на проектной отметке.
Технический результат заключается в повышении несущей способности сваи и возможности монтажа сваи в районах с плотной городской застройкой и в районах со структурно-неустойчивыми грунтами. Повышение несущей способности происходит за счет того, что рабочая часть сваи монтируется в инженерно-геологический элемент с высокими физико-механическими характеристиками, а в той части, где свая проходит сквозь структурно-неустойчивые грунты, площадь соприкосновения ствола с грунтом минимизирована за счет того, что наружный диаметр хвостовика меньше диаметра рабочей части. Так же площадь соприкосновения ствола с грунтом уменьшена за счет борозды, оставленной резьбой рабочей части. Поскольку рабочая часть винтовой сваи выполнена сплошной, то она способна выдерживать больший крутящий момент и продольное усилие.
Сущность полезной модели поясняется чертежами
На фиг.1 изображен общий вид винтовой сваи.
На фиг.2 изображены варианты профиля резьбы.
На фиг.3 изображен продольный разрез сваи.
На фиг.4 изображена схема устройства винтовой сваи в структурно-неустойчивых грунтах.
Винтовая свая выполнена из рабочей части 1, на которой устроена резьба 2. Верхним торцом рабочая часть крепится к хвостовику 3, который, в свою очередь, состоит из обсадной трубы 4 и полого вала 5. Крутящий момент и осевая нагрузка передается с полого вала 5 на рабочую часть 1 через закладную деталь 6, которая закреплена к полому валу 5. В полом валу 5 устроен канал 7 для подачи бетонной смеси.
Монтаж сваи осуществляют последовательно. Устанавливают в вертикальное проектное положение. На полый вал 5 хвостовика 3 передают продольное усилие, а затем крутящий момент. Устройство начнет погружаться в грунт. После того как устройство заглублено до проектной отметки по каналу 7 в полом валу 5 хвостовика 3 под избыточным давлением подается бетонная смесь, отчего рабочая часть 1 остается в грунте, а подвижная бетонная смесь заполняет полость внутри обсадной трубы 4. Обсадная труба 4 и полый вал 5 хвостовика 3 может быть изготовлена из стали, полимерных материалов, стеклопластиков, бетона, железобетона и прочих материалов, удовлетворяющих условию неразрушения.
При завинчивании устройства происходит смятие грунта в зоне резьбы 2. Практически сразу будет проходить пластическая деформация прилегающего к резьбе 2 грунта. Протекающие локальные пластические деформации позволяют уплотнить грунт в околосвайном пространстве, таким образом, будут частично устранены негативные свойства структурно-неустойчивых грунтов. Для облегчения монтажа сваи можно применять водяную или иную смазывающую прослойку. В случае крайней необходимости для лучшего заполнения пустот бетонной смесью допускается прикладывать к устройству вибрационное воздействие. При этом необходимо обоснование, что вибрационное воздействие не будет содействовать разрушению существующих сооружений.