УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВИНТОВОГО ПРОФИЛЯ НА СТЕНКАХ СКВАЖИНЫ ПОД БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ
DEVICE FOR FORMING HELICAL PROFILE ON WELL WALLS FOR BORED PILES

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, повышающим несущую способность буронабивных свай, и найдет применение при строительстве фундаментов под здания и сооружения.
Известно устройство для повышения несущей способности буронабивных свай путем протаскивания в пробуренной скважине расширителей различной формы, в результате чего несущая способность буронабивных свай увеличивается за счет уплотнения грунта в стенках скважины и увеличения площади контакта боковой поверхности сваи с грунтом [1].
Наиболее близким по технической сущности является устройство для расширения глухих скважин, которое содержит рабочий наконечник, выполненный из секторных плит, верхний конец которых шарнирно закреплен на корпусе, вибратор круговых колебаний с механизмом раздвижения секторных плит в виде кольца и привода возвратно-поступательного движения, установленных в рабочем наконечнике, и механизм подачи рабочего наконечника [2].
Недостатком известного устройства является то, что гладкая поверхность стенок скважины вдоль ее оси незначительно повышает сцепление сваи с грунтом, что в конечном счете не оказывает существенного влияния на повышение несущей способности буронабивной сваи.
Цель изобретения - повышение несущей способности буронабивных свай за счет увеличения сцепления боковой поверхности сваи со стенками скважины.
Указанная цель достигается тем, что нижняя часть секторных плит загнута вовнутрь рабочего наконечника, а к наружным секторным плитам под углом к оси наконечника закреплены конические профили, при этом кольцо механизма раздвижения секторных плит жестко закреплено на корпусе вибратора, который соединен приводом возвратно-поступательного движения с корпусом рабочего наконечника.
На рис.1 представлен разрез рабочего наконечника в сложенном виде; на рис.2 - сечение А-А по рис.1; на рис.3 разрез рабочего наконечника в рабочем состоянии; на рис.4 - общий вид устройства.
Устройство для образования винтового профиля на стенках скважины под буронабивные сваи содержит рабочий наконечник (рис.1), выполненный из секторных плит 1, верхний конец которых шарниром 2 крепится к корпусу 3, а к нижнему, загнутому вовнутрь рабочего наконечника, концу наружных секторных плит под углом к оси рабочего наконечника закреплены конические профили 4, механизм раздвижения секторных плит, выполненный в виде кольца 5, жестко закрепленного на корпусе вибратора круговых колебаний 6, который соединен приводом возвратно-поступательного движения 7 с корпусом рабочего наконечника, который подвешен на канате 8 механизма подачи 9, установленного на транспортном средстве 10.
Устройство работает следующим образом. Транспортное средство 10 вместе с подвешенным на канате 8 рабочим наконечником в сложенном виде устанавливают над пробуренной под сваю скважиной. Включают механизм подачи 9 и опускают рабочий наконечник на дно пробуренной скважины, после чего одновременно включают вибратор круговых колебаний 6 и привод возвратно-поступательного движения 7, который перемещает корпус вибратора 6 в нижнее положение. Кольцо 5, жестко закрепленное на корпусе вибратора, воздействует на ребра секторных плит 1, раздвигает их, вводя в контакт со стенками скважины конические профили 4. Колебания наконечника в плоскости, перпендикулярной оси скважины, обеспечивают снижение усилия внедрения секторных плит с закрепленными на них коническими профилями в грунт. При раскрытии секторных плит до нужного диаметра привод 7 отключается и включается привод механизма подачи наконечника 9, который канатом 8 перемещает рабочий наконечник вверх к устью скважины. Круговая возмущающая сила вибратора вызывает обкатку рабочего наконечника по стенкам скважины, в результате чего он вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению дебалансов, с угловой скоростью
,
В
0
где ω, ω - соответственно угловые скорости рабочего наконечника и вибратора; D, D - соответственно диаметры скважины и наконечника.
Разность диаметров возникает за счет упругих и пластических деформаций грунта в стенке скважины в результате воздействия на него возмущающей силы вибратора круговых колебаний, установленных в корпусе расширителя.
В результате наличия осевой подачи и вращения рабочего наконечника внедренные в грунт конические профили 4 будут оставлять на уплотненных стенках скважины винтовые профили 11, шаг которых будет равен расстоянию по образующей между коническими профилями 4, закрепленными на секторных плитах 1 рабочего наконечника, а угол подъема - углу установки профилей к оси наконечника.
При обкатке на корпусе рабочего наконечника возникает момент вращения
,
где m - масса дебалансов; е - эксцентриситет; ω - угловая скорость; φ - угол сдвига фрез, град.
Наличие вращающего момента на корпусе рабочего наконечника и внедренных в грунт конических профилей, установленных под углом к образующей скважины, создает условия для самовыдвижения рабочего наконечника в скважине, в результате чего осевое усилие подачи незначительное и необходимо для преодоления силы тяжести рабочего наконечника и увеличения скорости проходки скважины.
Применение предлагаемого устройства позволит не только увеличить плотность стенок скважины, пробуренной под буронабивную сваю, но и получить на ее поверхности отштампованные винтовые профили, которые при формовании сваи будут заполнены бетоном, в результате чего боковое сцепление сваи со стенками скважины значительно увеличится и приблизится к величине удельной силы сдвига грунта, что значительно увеличит несущую способность буронабивных свай.
Источники информации
1. Патент 2126072 РФ, МПК E02D 5/36. Устройство для формирования в грунте набивных свай / Сбоев В.М., Ткач Х.Б., Федоров В.К., Аннаматов A.M.; заявитель и патенотообладатель: Новосибирская государственная академия строительства. - №96117171/03; заявл. 23.08.1996; опубл. 10.02.1999.
2. Заявка №2009129279/03(040772), МПК E21B 7/28. Устройство для расширения глухих скважин / Ромакин Н.Е., Губатенко М.С.; заявитель: Саратовский государственный технический университет, заявл. 29.07.2009.