СВАЯ ДЛЯ ФУНДАМЕНТА
PILE FOR FOUNDATION

Область техники
Устройство относится к области строительства, и более конкретно к строительству зданий на свайном основании.
Предпосылки создания изобретения
Сваи для свайных фундаментов зданий могут устанавливаться в сочетании с проведением земляных работ. На практике такие сваи устанавливают в соответствующих отверстиях, предварительно выполненных в грунте, причем установка свай осуществляется без фиксации определенного положения и без возможности его корректировки. Для фиксации и корректировки положения сваи пространство между сваей и стенками отверстия должны быть заполнены каким-то материалом, например бетоном. Недостатком такого решения является необходимость выемки грунта (бурения) для выполнения отверстия в грунте, а также заливки бетоном пространства, остающегося после установки сваи в отверстии. Поэтому такое решение не очень подходит с экономической и экологической точек зрения.
Другим способом установки свай для свайного фундамента зданий является забуривание их в грунт. Такая система установки свай способом забуривания раскрывается в документе PUV 2005-16435. В этом документе описывается свая, на нижнем конце которой расположена буровое основание со спиральным сверлом, установленным на валу, причем вал расширяется на верхнем конце бура и переходит в верхнюю трубчатую часть с использованием конической переходной части. Режущая пластина спирального сверла имеет одинаковые поверхности по всей его длине и закручивается вокруг вала только на 360°. При таком устройстве возникает проблема с установкой бурового устройства в каменистом грунте, в котором спиральное сверло может быть забито камнями. Из-за такого забивания камнями буровое основание не забуривается в глубину грунта, и спиральное сверло будет полностью разрушено под действием давления, если бурение не будет вовремя остановлено оператором.
Сущность изобретения:
Основной идеей предлагаемого технического решения является форма режущей спирали бурового основания. На таком буровом основании имеется по меньшей мере одна режущая спиральная пластина (спираль). В том случае, когда буровое основание снабжено только одной спиралью, она расположена на нижней части корпуса бурового основания. Диаметр спирали составляет от 1 до 100 диаметров корпуса и/или наименьшего размера его поперечного сечения. Диаметр спирали и, соответственно, ее поверхность, остаются постоянными по ее длине и/или могут быть переменными. Например, диаметр спирали может увеличиваться снизу вверх. Угол наклона спирали может составлять от 0,1% до 90%. В пределах объема изобретения могут быть осуществлены различные варианты буровых оснований для различных типов грунта и, возможно, для различных типов компонентов, прикрепленных к буровому основанию над поверхностью земли. Длина режущей спирали составляет по меньшей мере 5° по периметру корпуса. Чем выше твердость грунта в месте установки бурового основания, а также чем больше вес находящегося над поверхностью земли компонента и чем больше предполагаемое воздействие климатических условий, тем больше должна быть длина режущей спирали. В предпочтительном варианте режущая спираль закручивается вокруг корпуса более чем на 360°. Кроме того, корпус может быть снабжен дополнительными режущими спиралями. Угол наклона спирали может быть постоянным и/или переменным.
В другом варианте буровое основание может быть снабжено шипом (прокалывающим наконечником), расположенным в нижней части корпуса, причем шип представляет собой нижний конец бурового основания. В этом случае спираль может располагаться либо на корпусе бурового основания, либо на шипе. На нижнем конце шипа может быть срез, формирующий по меньшей мере одну поверхность, угол наклона которой относительно вертикальной оси бурового основания может составлять от 90° до 0,1°. В другом варианте нижний конец шипа может иметь полусферическую форму. Вариант формы конца шипа выбирается в соответствии с его диаметром и с типом грунта, в котором устанавливается буровое основание. Шип может быть снабжен спиралью, или же спираль на нем может отсутствовать.
При таком решении могут быть осуществлены различные варианты бурового основания, которые отличаются отношением диаметров спирали и корпуса. Соответственно, такие различные варианты бурового основания могут использоваться для различных типов грунтов (песчаные, каменистые или глинистые), причем для мягких грунтов, особенно для торфа, могут использоваться буровые основания с увеличенным диаметром спирали.
Корпус может иметь в поперечном сечении замкнутый или открытый профиль. Выбор формы профиля, его диаметра и толщины стенки во многом определяется типом грунта, в котором устанавливается буровое основание. В некоторых случаях поперечное сечение корпуса может иметь форму многоугольника. Хотя буровое основание, корпус которого имеет форму многоугольника, труднее установить в нужное положение, однако в этом случае улучшается опора в грунте в отношении влияния климатических условий. Равным образом, корпус может быть составлен из различных профилей, соединенных между собой, причем части с открытым профилем могут соединяться частями с замкнутым профилем, и части, имеющие круглое сечение, могут соединяться с частями, имеющими в сечении форму многоугольника, и т.п.
В некоторых случаях диаметр корпуса бурового основания в его нижней части может быть меньше его диаметра в верхней части. При этом корпус может расширяться равномерно и/или ступенчато в направлении его верхней части. При ступенчатом расширении корпуса на переходной части между частями корпуса, имеющими разные диаметры, располагается дополнительная спираль. Эта дополнительная спираль обеспечивает забуривание в грунт бурового основания, корпус которого имеет увеличенный диаметр в верхней части. Если есть основания полагать, что на буровое основание будут действовать повышенные боковые нагрузки, то корпус может быть снабжен вспомогательным кольцом. Такое вспомогательное кольцо устанавливается в таком месте корпуса, которое будет расположено ниже поверхности земли, когда буровое основание забуривается в грунт. Вспомогательное кольцо прикрепляется к корпусу бурового основания с помощью проволочных спиц и служит для использования в мягком нижнем слое грунта. Для использования в твердых и каменистых грунтах вспомогательное кольцо прикрепляется к корпусу бурового основания с помощью наклонных пластин-укосин. Вместо заполнения вынутым грунтом пространство во вспомогательном кольце может быть позднее забетонировано.
Другой возможностью улучшения сопротивления забуренного бурового основания боковым нагрузкам является использование проволочной спирали, приваренной к поверхности корпуса, для увеличения трения между корпусом бурового основания и грунтом, в котором устанавливается буровое основание.
В другом варианте хвостовик корпуса может содержать корректировочный элемент, позволяющий изменять положение колонны или какого-либо компонента (например, панели солнечных элементов) относительно бурового основания, на котором они установлены. На практике в качестве таких корректировочных элементов используются несколько винтов, проходящих в гайках, закрепленных сваркой в отверстиях оболочки корпуса. Корректировочный элемент применяется в тех случаях, когда буровое основание не может быть забурено в нужном месте в строго вертикальном положении, особенно в каменистом грунте.
В одном из вариантов хвостовик может представлять собой фланец, плоскость которого перпендикулярна оси корпуса бурового основания. При необходимости во фланце могут быть выполнены отверстия для винтов, обеспечивающих крепление компонента, который устанавливается на буровом основании.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылками на следующие чертежи:
фигура 1 - вид основного варианта бурового основания;
фигура 2 - вид другого варианта с вспомогательным кольцом, прикрепленным с помощью пластин-укосин, и с дополнительной спиралью;
фигура 3 - вид еще одного варианта с вспомогательным кольцом, прикрепленным с помощью проволочных спиц, и с дополнительной спиралью;
фигура 4 - вид еще одного варианта бурового основания малого диаметра с корректировочным устройством;
фигура 5 - вид еще одного варианта бурового основания с хвостовиком, имеющим форму фланца;
фигура 6 - вид бурового основания, составленного из нескольких профилей и спиралей на корпусе и на шипе;
фигура 7 - буровое основание без шипа и с несколькими спиралями разной длины на корпусе.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
Буровое основание, выполненное в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, состоит из длинного корпуса 1 длиной 1650 мм и диаметром 114 мм. Нижний конец корпуса 1 снабжен спиралью 3. Спираль 3 расположена над шипом 2, который является нижней частью бурового основания. Поверхность режущей спирали 3 расширяется от шипа 2 в направлении хвостовика 4, который формирует верхнюю часть бурового основания. В этом варианте поверхность спирали 3 имеет ширину 25 мм возле шипа 2 и 90 мм у верхнего конца спирали 3. Спираль 3 закручивается вокруг корпуса 1 на 450°. Рассмотренный вариант осуществления изобретения представлен на фигуре 1.
Пример 2
Буровое основание в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения имеет общую длину 4800 мм, причем нижняя часть 1a корпуса имеет длину 2600 мм и диаметр 219 мм. Верхняя часть 1b корпуса имеет длину 1800 мм и диаметр 360 мм. В этом варианте имеется переходная часть 9, длина которой равна 200 мм. На нижнем конце корпуса 1 имеется спираль 3. Спираль 3 расположена выше шипа 2, который является нижней частью бурового основания. Поверхность режущей спирали 3 расширяется от шипа 2 в направлении хвостовика 4, который формирует верхнюю часть бурового основания. В этом варианте поверхность спирали 3 имеет ширину 50 мм возле шипа 2 и 120 мм у верхнего конца спирали 3. Спираль 3 закручивается вокруг корпуса 1 на 450°. На переходной части 9 расположена дополнительная спираль 7. Над переходной часть 9 имеется вспомогательное кольцо 5, прикрепленное к верхней части 1b корпуса с помощью проволочных спиц 11. Вспомогательное кольцо 5 установлено на верхней части 1b корпуса на такой высоте, что оно будет находиться под поверхностью грунта, когда основание забуривается. На поверхности части корпуса 1, расположенной под поверхностью грунта после установки основания, имеется проволока 8, формирующая витки спирали на поверхности корпуса 1 бурового основания. В этом варианте хвостовик 4 обеспечивает с помощью корректирующих держателей в форме винтов и гаек 12 присоединение отслеживающего устройства, которое используется для опоры панели солнечных элементов.
Рассмотренный вариант осуществления изобретения представлен на фигуре 3.
Пример 3
Буровое основание в соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения состоит из корпуса 1, нижний конец которого снабжен шипом 2. В этом варианте корпус 1 состоит из нескольких профилей с разными диаметрами, и нижняя часть шипа 2 срезана косо под углом 45° к вертикальной оси бурового основания. Шип 2 соединяется с конической частью корпуса 1, с которой соединена цилиндрическая часть корпуса 1, представляющая собой стальную трубу. На шипе 2 и на конической части располагается спираль 3. Продолжение спирали 3 на шип 2 и форма шипа 2 способствуют забуриванию бурового основания в очень твердый грунт. В рассматриваемом варианте спираль 3 проходит с наклоном 15%, причем площадь ее поверхности и ее диаметр увеличиваются от нижней части в направлении хвостовика 4. Первая спираль закручивается вокруг корпуса на 540°, и ее максимальный диаметр в 1,9 раза превышает диаметр данной части корпуса 1. К цилиндрической части корпуса 1 присоединена еще одна коническая или переходная часть 9. На переходной части 9 располагается дополнительная спираль 7. Эта дополнительная спираль 7 закручивается вокруг корпуса на 360°, и площадь поверхности режущей спирали не изменяется по ее длине. Диаметр дополнительной спирали 7 в 1,3 раза превышает диаметр данной части корпуса 1. К переходной части 9 пристыкована верхняя часть 1b корпуса, которая имеет шестигранный профиль, выполненный из стали.
Рассмотренный вариант осуществления изобретения представлен на фигуре 6.
Пример 4
Буровое основание в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения содержит корпус 1, форма профиля которого не меняется по его длине. В нижней части корпуса 1 находится конус со скругленным нижним концом. В этом варианте на конусе располагается спираль 3 с углом наклона 25%, которая закручивается вокруг корпуса 1 на 360°. В этом варианте площадь поверхности режущей спирали 3 и ее диаметр увеличиваются от нижней части бурового основания в направлении хвостовика 4. При этом максимальный диаметр спирали 3 в 2,8 раза превышает диаметр данной части корпуса 1. На цилиндрической части корпуса 1 расположены несколько других спиралей 3. Эти дополнительные спирали 3 имеют угол наклона 25%, и их протяженность по окружности корпуса 1 составляет 50°. Такое буровое основание пригодно для использования в очень мягких грунтах в качестве опор легких устройств, находящихся над поверхностью земли.
Рассмотренный вариант осуществления изобретения представлен на фигуре 7.
Перечень ссылочных обозначений
1 - корпус
1a - нижняя часть корпуса
1b - верхняя часть корпуса
2 - шип
3 - спираль
4 - хвостовик
5 - вспомогательное кольцо
6 - корректировочный держатель
7 - дополнительная спираль
8 - проволока
9 - переходная часть
10 - пластины-укосины
11 - проволочные спицы
12 - гайка
13 - фланец