ВИНТОВАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для возведения свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений на техногенных грунтах различной плотности.
В настоящее время в строительной промышленности при возведении фундаментов широкое распространение получили свайные фундаменты с применением забивных свай, погружаемых посредством свайного молота или вибропогружателем и винтовых свай, погружаемых с применением механических вращательных устройств.
Применение винтовых свай над забивными предпочтительно в случаях, когда в стесненных условиях городской застройки применение забивных устройств может повлиять на целостность конструкций ближайших зданий и сооружений и в условиях, когда применение забивных свай при одинаковых технических характеристиках фундамента, экономически менее эффективно.
Известны винтовые сваи [1-5], содержащие полый цилиндрический ствол с коническим наконечником и винтовой лопастью, размещенной на коническом участке ствола. Винтовая лопасть таких свай содержит не более 3 витков, а величина максимального диаметра винтовой лопасти превышает значение диаметра ствола в 1,5-3 раза.
Конструкция винтовых свай обладает высокой несущей способностью при использовании ее в слабых грунтах, например, в рыхлых песках, слабых глинистых грунтах, органоминеральных и органических грунтах.
Недостатками данных конструкций являются:
- повышенные осевые нагрузки и крутящий момент при погружении сваи в грунт;
- увеличение диаметра ствола и/или толщины стенки сваи для обеспечения прочности при воздействии повышенных нагрузок при ввинчивании;
- невозможность применения свай в мерзлых и твердых грунтах;
- низкая устойчивость сваи к восприятию поперечных нагрузок вследствие размягчения и разрыхления окружающего ствол сваи грунта от воздействия винтовой лопасти;
- технологическая сложность и высокие затраты на изготовление винтовой лопасти сваи.
Известна винтовая свая [6], содержащая цилиндрический ствол с винтообразной навивной резьбой и конусообразным концом.
Недостатком известной сваи является:
- необходимость бурения лидерных скважин перед ввинчиванием;
- недостаточная несущая способность сваи в слабых грунтах.
Наиболее близким техническим решением является винтовая свая [7], содержащая полый цилиндрический ствол, наконечник с конусообразным концом и винтовую спираль, расположенную на наконечнике.
Недостатком данной решения является необходимость создания повышенного осевого усилия и вращающего момента при закручивании сваи в мерзлые грунты и грунты повышенной твердости.
Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в снижении необходимых осевых нагрузок и вращающих моментов при ввинчивании, а также в повышении устойчивости сваи к восприятию поперечных усилий от воздействия сооружения, расположенного на фундаменте.
Указанная задача достигается тем, что винтовая свая, содержащая ствол, состоящий из, по меньшей мере, одного цилиндрического и конического участков и винтовой лопасти, согласно полезной модели на нижнем торце ствола размещен профильный наконечник заострения, имеющий в продольном сечении форму треугольника, например, равнобедренного, при этом угол конусности конического участка ствола составляет от 3 до 10°, а его длина предпочтительно равна от 250 до 500 мм, причем, при выполнении ствола сваи многоступенчатым, между цилиндрическими ступенями размещен переход, максимальный диаметр которого равен диаметру ступени расположенной над переходом, а минимальный диаметр которого равен диаметру ступени, расположенной под переходом, при этом на дополнительной ступени и переходе, расположенном со стороны нижнего торца ступени, размещена дополнительная винтовая лопасть, кроме того на верхнем торце ствола размещен приварной фланец, например, коробчатой формы, а винтовая лопасть выполнена из листового проката.
Размещение на нижнем торце ствола профильного наконечника заострения, имеющего в продольном сечении форму треугольника, например, равнобедренного, а также выполнение конусного участка длиной предпочтительно от 250 до 500 мм и имеющего угол конусности от 3 до 10° позволяет снизить осевые нагрузки и вращающий момент на тело сваи от приводного механизма.
Выполнение ствола сваи многоступенчатым с переходом, максимальный диаметр которого равен диаметру ступени расположенной над переходом, а минимальный диаметр которого равен диаметру ступени, расположенной под переходом, и размещение дополнительной винтовой лопасти на дополнительной ступени и переходе, расположенном со стороны нижнего торца ступени позволяет обеспечить устойчивость сваи к восприятию поперечных усилий от воздействия сооружения, расположенного на фундаменте.
На фигуре 1-3 изображены различные варианты винтовых свай.
Винтовая свая содержит ствол, состоящий из, по меньшей мере, одного цилиндрического участка 1 и конического участка 2. На нижнем торце конического участка размещен профильный наконечник заострения 3. Винтовая лопасть 4 размещена в нижней зоне конического участка с переходом на цилиндрический участок.
Также винтовая свая может быть выполнена многоступенчатой. На фиг.2 изображена двухступенчатая винтовая свая с дополнительной цилиндрической ступенью 5 и переходом 6 от второго цилиндрического участка 5 ствола к первому цилиндрическому участку 1 ствола.
На фиг.3 приведена винтовая свая по варианту 2 с дополнительной винтовой лопастью 7, размещенной на втором цилиндрическом участке 5 и переходе 6 между ступенями 1 и 5 ствола.
На верхнем торце ствола также может быть размещен приварной фланец (на чертежах не показан).
Погружение винтовой сваи осуществляют следующим образом.
При завинчивании сваи в грунт происходит предварительное разрушение грунта профильным наконечником заострения 3. По мере углубления сваи происходит разрушение грунта винтовой лопастью 4 (и 7) и одновременное уплотнение грунта вокруг винтовой сваи за счет переменного сечения ствола сваи. Это обеспечивает устойчивость сваи к восприятию поперечных усилий от воздействия сооружения, расположенного на фундаменте.
Применение предложенного технического решения позволит создать винтовую сваю простой конструкции, высокой несущей способности, устойчивой к различным нагрузкам, и пониженной металлоемкости, что в свою очередь повысит ее технологичность и снизит затраты на изготовление и эксплуатацию.
Библиографические данные:
1. RU Патент №28498 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.03.2003.
2. RU Патент №57760 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.10.2006 бюл. №30.
3. RU Патент №73674 на полезную модель «Одновитковая винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.05.2008 бюл. №15.
4. RU Патент №93412 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.04.2010 бюл. №12.
5. Журнал «Строительная техника и оборудование». СПб.: «Славута», 2009. - с.20-27.
6. RU Патент №98430 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 20.10.2010, бюл. №29.
7. RU Патент №109161 на полезную модель «Винтовая свая (варианты)» E02D 5/56. Опубликовано 10.10.2011 бюл. №28.