ЗАБИВНАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, в частности, к конструкциям забивных свай.
Известны забивные сваи, включающие голову, тело и острие. Голова сваи усилена арматурными сетками (см., например, ГОСТ 19804.1-79* «Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой», п.п.8, 9, черт.3; ГОСТ 19804.2-79* «Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой», п.16, черт.2).
Известна также свая, включающее голову, тело и острие. Голова усилена арматурными сетками (см. серию 1.011.1-10 «Сваи забивные железобетонные», выпуск 1, часть 1, «Сваи цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой», с.60, черт.1.011.1-10.1-1100).
Общим недостатком описанных выше свай является то, что в процессе их забивки головы свай могут разрушаться. Для исключения этого голову сваи усиливают арматурными сетками и повышают класс бетона по прочности на сжатие. Например, для сваи обычной ударостойкости сечением 400×400 мм и длиной 13-16 м класс бетона по прочности на сжатие должен быть В25, а для сваи повышенной ударостойкости того же сечения и длины - В30 и т.д. (см. серию 1.011.1-10 «Сваи забивные железобетонные», выпуск 1, часть 1, «Сваи цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой», с.8, п.4.2.).
Тем не менее описанные конструктивные особенности свай и технические требования, предъявляемые к классу бетона, из которого они
изготавливаются, не исключают возможности разрушения головы сваи. Указанный недостаток особенно существенен при забивки сваи в плотные (например, глинистые) грунты, когда требуется увеличение усилия забивки.
За прототип выбрана забивная свая, включающая голову, тело и острие. Голова сваи снабжена глухим отверстием, размещенным по продольной оси сваи, металлическим ползуном, который установлен в глухом отверстии с возможностью вертикального перемещения, и жесткой пружиной сжатия, один конец которой взаимодействует с дном глухого отверстия, а второй связан с одной из торцевых поверхностей металлического ползуна, при этом в исходном положении пружины сжатия вторая торцевая поверхность металлического ползуна размещена над торцевой поверхностью сваи.
Кроме того голова сваи может быть снабжена металлической пятой, которая установлена в глухом отверстии с возможностью вертикального перемещения, при этом одна торцевая поверхность металлической пяты контактирует с дном глухого отверстия, а ее вторая торцевая поверхность связана с пружиной сжатия. (см. Патент РФ на полезную модель №59084 МПК Е02Д 5/30).
Предлагаемая конструкция забивной сваи обеспечивает распределение усилия воздействия свайного молота между торцевой поверхностью и внутренними слоями материала головы сваи, в результате чего исключается разрушение головы сваи в процессе ее забивки.
Тем не менее указанный эффект возможен только в том случае, если диаметр глухого отверстия не превышает 1/3-1/4 диаметра сваи или длины ее стороны (если свая имеет квадратное сечение). При большем диаметре глухого отверстия возможно разрушение материала головы сваи вокруг этого отверстия.
Вследствие этого усилие свайного молота (которое распределяется между торцевой поверхностью головы сваи и дном глухого отверстия) можно увеличить не более чем в 1,2-1,3 раза. При дальнейшем увеличении усилия произойдет разрушение бетона в зоне дна глухого отверстия и образование трещин в материале сваи. Однако такое увеличение усилия свайного молота в ряде случаев недостаточно, например, при забивке в плотные грунты свай длиной более 10 метров.
Техническая задача полезной модели состояла в разработке конструкции забивной сваи, обеспечивающей более равномерное распределение усилия свайного молота как по глубине, так и по площади поперечного сечения головы сваи, что позволит дополнительно увеличить усилие свайного молота.
Сущность полезной модели заключается в том, что в забивной свае, включающей тело, острие и голову, содержащую глухое отверстие, размещенное по продольной оси сваи, металлический ползун и пяту, установленные в глухом отверстии с возможностью вертикального перемещения и связанные между собой жесткой пружиной сжатия, в исходном положении которой одна из торцевых поверхностей ползуна размещена над торцевой поверхностью головы сваи, а пята контактирует с дном глухого отверстия, голова сваи снабжена металлической пластиной, которая размещена в зоне дна глухого отверстия, превышает его по площади и замоноличена в материале сваи.
Кроме того, голова сваи снабжена дополнительным отверстием, которое образовано на торцевой поверхности головы сваи соосно с глухим отверстием, связано с ним и превышает его по диаметру, при этом металлический ползун размещен в упомянутом дополнительном отверстии,
имеет диаметр, который превышает диаметр глухого отверстия, и длину L≤h, где:
L - длина металлического ползуна, мм;
h - глубина дополнительного отверстия, соосного и связанного с глухим отверстием, мм.
Дно дополнительного отверстия снабжено металлической пластиной, которая замоноличена в материале сваи и снабжена отверстием соостным и конгруэнтным глухому отверстию. Площадь этой металлической пластины превышает площадь дополнительного отверстия.
Предлагаемая конструкция забивной сваи обеспечивает более равномерное распределение усилия свайного молота как по глубине (между торцевой поверхностью сваи и слоями материала головы сваи, размещенными в зонах металлических пластин), так и по площади поперечного сечения головы сваи (за счет металлических пластин, площади которых превышают площади, соответственно, глухого и дополнительного отверстий).
Это позволяет увеличить усилие свайного молота в 1,4-1,7 раза в зависимости от конструкции сваи, ее длины и класса бетона из которого она изготовлена.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 изображена конструкция головы забивной сваи в продольном разрезе.
Забивная свая включает голову 1, тело и острие (на черт. не показаны). Голова 1 сваи снабжена глухим отверстием 2, размещенным по продольной оси сваи, металлическим ползуном 3 и металлической пятой 4, которые установлены в глухом отверстии 2 с возможностью вертикального перемещения и связаны между собой жесткой пружиной сжатия 5. В исходном (не сжатом) положении пружины сжатия 5 торцевая
поверхность 6 металлического ползуна 3 размещена над торцевой поверхностью 7 головы сваи 1, а торцевая поверхность 8 металлической пяты 4 контактирует с дном глухого отверстия 2. В зоне дна глухого отверстия 2 размещена металлическая пластина 9, которая превышает по площади указанное дно глухого отверстия 2 и замоноличена в материале сваи.
Голова 1 сваи может быть снабжена дополнительным отверстием 10, которое образовано на торцевой поверхности 7 головы 1 сваи соосно с глухим отверстием 2, связано с ним и превышает его по диаметру. В этом случае металлический ползун 3 размещен в дополнительном отверстии 10 и имеет диаметр, который превышает диаметр глухого отверстия 2. При этом металлический ползун 3 имеет длину L≤h, где L - длина металлического ползуна 3 в мм, a h - глубина дополнительного отверстия 10 соосного и связанного с глухим отверстием 2 в мм.
Дно 11 дополнительного отверстия 10 может быть снабжено металлической пластиной 12, которая замоноличена в материале сваи и снабжена отверстием 13 соосным и конгруэнтным глухому отверстию 2.
При опускании свайного молота (на черт. не показан) на забивную сваю он сначала ударяет по торцевой поверхности 6 металлического ползуна 3, перемещая его вниз и сжимая жесткую пружину сжатия 5, которая в свою очередь воздействует на металлическую пяту 4. Таким образом усилие, развиваемое свайным молотом, передается через металлический ползун 3, жесткую пружину сжатия 5, металлическую пяту 4 на дно глухого отверстия 2 и металлическую пластину 9, а следовательно, на глубокие слои материала головы 1 сваи. Благодаря металлической пластине 9 усилие, передаваемое на глубокие слои материала головы 1 сваи, равномерно распределяется практически по всему поперечному сечению сваи. В процессе дальнейшего опускания
свайного молота он ударяет по торцевой поверхности 7 сваи, передавая ей дополнительное усилие, при этом металлический ползун 3 полностью утапливается в глухом отверстии 2 (см. фиг.1). В результате этого усилие воздействия свайного молота распределяется между торцевой поверхностью 7 сваи и внутренними глубокими слоями материала головы 1 сваи.
Если металлический ползун 3 размещен в дополнительном отверстии 10 (см. фиг.2), то его перемещение вниз ограничено дном 11 отверстия 10. В результате этого металлический ползун 3 передает усилие от свайного молота не только через пружину сжатия 5 и металлическую пяту 4 на дно глухого отверстия 2 и металлическую пластину 9, но и на дно 11 дополнительного отверстия 10 и металлическую пластину 12. В этом случае усилие воздействия свайного молота на сваю распределяется между торцевой поверхностью 7 сваи и слоями материала головы 1 сваи, находящимися в зонах размещения металлических пластин 9 и 12.
Узел, включающий металлический ползун 3, пружину сжатия 4 и металлическую пяту 8, может быть выполнен съемным, что обеспечивает его повторное использование.