ВИНТОВАЯ СВАЯ В ГРУНТЕ
SCREW PILE IN SOIL

Настоящее изобретение относится к строительству, в частности, к конструкциям винтовых свай, и может быть использовано в различных грунтовых условиях.
Известен патент на полезную модель RU 116512, опубл. 25.07.2012. В описании к указанному патенту и на его фигурах представлена винтовая свая в грунте. По одному из описываемых в описании этого патента известных вариантов винтовая свая в грунте содержит полый ствол и прилегающий к ее наружным стенам грунт, при этом ствол оснащен винтовыми лопастями по наружной поверхности, а в нижней части ствола выполнено, по меньшей мере, два отверстия, расположенных перпендикулярно ее оси, и, по меньшей мере, одно отверстие у основания сваи, при этом ствол выполнен в виде полой трубы, а прилегающий к отверстиям на стволе грунт насыщен грунтоукрепляющей смесью, которая формирует горизонтально направленные лучи, удерживающие ствол сваи в вертикальном положении.
Эта известная винтовая свая в грунте выбирается в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.
Однако прототип имеет существенный недостаток, а именно низкая надежность при эксплуатации из-за ее малой устойчивости в грунте после установки, обусловленной неравномерным упрочнением грунта под сваей и по бокам.
Это вызвано тем, что отверстия выполнены таким образом, что они создают малую площадь опоры сваи, так как грунтоукрепляющая смесь подается через боковые отверстия строго в горизонтальном направлении (по бокам от ствола сваи) и через нижнее отверстие в вертикальном направлении (снизу ствола сваи), следовательно, образовываются части ствола сваи, находящиеся без опоры. Кроме того, так как грунтоукрепляющая смесь подается через ствол сваи в грунт уже после завинчивания сваи на расчетную глубину, то не происходит равномерное распределение грунтоукрепляющей смеси в грунте вокруг ствола сваи, соответственно участки грунта вокруг ствола сваи остаются разрыхленными и незадействованными.
Задачей настоящего изобретения является создание новой винтовой сваи в грунте с достижением следующего технического результата, а именно повышение ее надежности при эксплуатации, в частности, за счет упрочнения окружающего сваю грунта и, как следствие, повышения ее несущей способности и устойчивости от различных внешних разнонаправленных силовых, в том числе и импульсных воздействий.
Поставленная задача решена за счет того, что в известной винтовой свае в грунте, содержащей полый ствол и грунт с ее внешней стороны, причем ствол оснащен винтовыми лопастями и в нижней части ствола сваи выполнены отверстия, а прилегающий к свае грунт выполнен разрыхленным, согласно настоящему изобретению отверстия расположены под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти, а прилегающий к свае грунт равномерно перемешан с грунтоукрепляющей смесью по траектории прохода винтовых лопастей сваи при ее завинчивании и связан с укрепленным слоем грунта, расположенным ниже нижней лопасти.
Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить надежность винтовой сваи при эксплуатации.
Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым.
Соответствие данного изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень» обосновывается следующим.
Данное изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники.
Так, например, все известные винтовые сваи в грунте, в стволе которых выполнены отверстия перпендикулярно оси ствола или на нижнем торце ствола сваи, в процессе эксплуатации неравномерно упрочняют грунт. В частности, по прототипу, упрочнение происходит под концом сваи или по ее бокам через отверстия, расположенные над лопастями. В результате под нижним торцом ствола сваи грунт упрочнен и является для нее опорой. А по бокам ствола образуются отдельные горизонтально направленные лучи, фиксирующие ее положение. Это приводит к тому, что при внешнем вертикальном силовом воздействии свая упирается на укрепленный грунт под ней, а при любом другом силовом воздействии из-за малой площади опоры в боковом грунте возможны смещение и наклон ствола сваи. Грунтоукрепляющая смесь или бетон в известных винтовых сваях подается через ствол сваи в грунт уже после завинчивания сваи на расчетную глубину, таким образом, исключено перемешивание грунтоукрепляющей смеси с грунтом вокруг сваи, что также приводит к возможным смещениям ствола сваи.
В заявляемом же изобретении ситуация иная. Грунтоукрепляющая смесь в грунте расположена по ходу вкручивания ствола сваи или его выкручивания из скважины. При этом, например, через отверстия, выполненные под нижней лопастью равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти, производят выброс этой смеси, которая идет по спиральной траектории, поэтому происходит обжатие смесью ствола сваи, при этом образуются «лепестки-шипы», являющиеся дополнительной опорной пятой для упрочнения грунта вокруг сваи, и, следовательно, достигается повышение фиксации ее вертикального положения, т.к. свая опирается на них.
Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняются приведенным ниже описанием и чертежами.
На фигуре представлена винтовая свая, где:
1 - ствол;
2 - грунт;
3 - винтовая лопасть;
4 - отверстия, расположенные под нижней лопастью;
5 - отверстия, расположенные над нижней лопастью.
В наилучшем варианте исполнения винтовая свая в грунте  содержит полый ствол 1 и грунт 2. Полый ствол 1 оснащен по внешней поверхности, по меньшей мере, одной винтовой лопастью 3, причем в нижней части ствола 1 сваи выполнены 6-8 отверстий 4, расположенных под нижней лопастью 3 равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти 3.
Дополнительно могут быть выполнены еще примерно столько же отверстий 5, расположенных над нижней лопастью 3 равномерно по спирали, угол закрутки которой совпадает с углом закрутки нижней лопасти. Причем отверстия 5, расположенные над нижней лопастью 3, могут быть смещены относительно отверстий 4, расположенных под нижней лопастью 3.
Отверстия 4 и 5 могут быть выполнены разного диаметра.
Одновременно с закручиванием (или выкручиванием) полого ствола 1 сваи, грунтоукрепляющая смесь (на фиг. не показана) подается под давлением непосредственно через ствол 1 сваи и насыщает грунт 2 через отверстия 4 и 5, равномерно перемешиваясь с ним по траектории прохода винтовых лопастей сваи при завинчивании сваи, кроме того, грунт перемешивается и с грунтоукрепленным слоем грунта, расположенным ниже нижней лопасти, тем самым повышая несущую способность сваи.
Грунтоукрепляющая смесь проникает в грунт, и под лопастью формируется лучеобразное упрочнение грунта, которое становится как бы дополнительной опорой в виде лопасти из грунта, пропитанного грунтоукрепляющей смесью, обхватывающей и подпирающей лопасть сваи и охватывающей ствол в нижней части сваи.
Таким образом, вокруг сваи формируется фиксирующая ее положение направленная структура прилегающего к ней грунта и грунтоукрепляющей смеси, усиливающая облегание грунтом сваи в соответствии с траекторией прохода лопастей сваи, повышая тем самым надежность сцепления околосвайного грунта между собой и сваей, тем самым достигается технический результат заявляемого изобретения, а именно повышение надежности винтовой сваи в процессе ее эксплуатации.