ВИНТОВАЯ СВАЯ В ГРУНТЕ СО СЪЕМНЫМ НАКОНЕЧНИКОМ
SCREW PILE IN SOIL WITH DETACHABLE TIP

Настоящее изобретение относится к строительству, в частности, к конструкциям винтовых свай, и может быть использовано в различных грунтовых условиях.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является винтовая свая (патент РФ №82719, опубл. 10.05.2009), которая конструктивно представляет собой полый цилиндрический ствол с полым наконечником, заостренным в нижней его части и снабженным в этой части винтовой лопастью, при этом сам наконечник выполняется съемным. Известную винтовую сваю, исходя из описания патента, с помощью завинчивающего механизма вводят в грунт на заданную глубину, по сути это известное решение представляет собой винтовую сваю в грунте со съемным наконечником.
Данная конструкция достаточно проста и при изготовлении не требует большого расхода материала. Однако при простоте конструкции в процессе применения свая имеет недостаточную несущую способность и низкую эффективность при работе на непрочных, особенно в рыхлых сжимаемых грунтах, т.к. не имеет конструктивных особенностей, способствующих равномерному распределению и уплотнению грунта и, следовательно, укреплению и повышению прочности при использовании ее в качестве свайной опоры при сооружении соответствующего фундамента.
Это техническое решение содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения, и является наиболее близким по технической сущности.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в создании новой винтовой сваи в грунте со съемным наконечником 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 обеспечивается за счет того, что в известно винтовой свае в грунте со съемным наконечником, содержащей полый ствол и грунт с ее внешней стороны, причем ствол оснащен полым съемным наконечником, имеющим верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части и оснащенным в конической части по крайней мере одной винтовой лопастью, согласно настоящему изобретению в теле конической части наконечника выполнены отверстия, которые расположены в торце указанной части, а также вдоль винтовой линии сопряжения боковой поверхности конической части наконечника с винтовой лопастью, и размещены над лопастью и/или под ней, а прилегающий к свае грунт равномерно перемешан с грунтоукрепляющей смесью по траектории прохода винтовых лопастей ствола сваи при его завинчивании и связан с укрепленным слоем грунта, расположенным ниже лопасти.
Заявленная совокупность признаков позволяет повысить технологичность конструкции винтовой сваи в грунте со съемным наконечником с одновременным повышением прочности и несущей способности 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 со съемным наконечником в процессе эксплуатации неравномерно упрочняют грунт. В частности, по прототипу, упрочнение происходит после изъятия ствола сваи из грунта. В результате под наконечником грунт упрочнен и является для сваи опорой, а по бокам ствола остается разрыхленный не упрочненный грунт. 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.
В заявляемом же изобретении ситуация иная. Грунтоукрепляющая смесь в грунте расположена по ходу вкручивания ствола сваи. При этом, например, через отверстия, выполненные под лопастью равномерно по спирали, 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 технического решения поясняется чертежом, где позициями обозначены:
1 - полый ствол,
2 - грунт,
3 - съемный наконечник,
4 - цилиндрическая часть съемного наконечника,
5 - коническая часть съемного наконечника 2,
6 - боковая поверхность конической части 4 съемного наконечника 2,
7 - винтовая лопасть,
8 - отверстие,
9 - средство крепления,
10 - линия сопряжения поверхности 6 с лопастью 7.
Винтовая свая содержит полый ствол 1 и грунт с ее внешней стороны 2, причем полый ствол снабжен съемным наконечником 3, который включает цилиндрическую 4 и коническую 5 части. На поверхности 6 конической части 5 выполнена винтовая лопасть 7. В теле конической части 5 наконечника 3 с постоянным шагом выполнены отверстия 8. Отверстия расположены вдоль винтовой линии 9 сопряжения поверхности 6 с винтовой лопастью 7 над верхней плоскостью лопасти и/или под нижней плоскостью указанной лопасти. Такие же отверстия выполнены и в торце части 5. Отверстия могут быть размещены в торце части 5 и вдоль линии сопряжения 10 над и/или под винтовой линией 9. Для обеспечения равномерной плотности грунта отверстия в торцевой части и вдоль линии сопряжения размещены на одинаковом расстоянии относительно друг друга.
Для завинчивания сваи конусный наконечник 3 устанавливают в нужную точку и вращают ствол 1. Наконечник, ввинчиваясь в грунт, образует в нем скважину диаметром, равным диаметру ствола сваи. Одновременно с завинчиванием ствола 1, грунтоукрепляющая смесь или бетон 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, кроме того, грунт перемешивается и с грунтоукрепленным слоем грунта, расположенным ниже лопасти, там 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.
После установки наконечника 3 полый ствол 1 вынимается, а образовавшаяся полость заполняется, например, бетоном.
По мере заполнения полости бетон под давлением проникает через равномерно размещенные отверстия 8 в грунт 2, образуя упрочненную смесь бетона с грунтом в нижней части сваи, включая лопасти наконечника 3.
Таким образом, использование предлагаемой конструкции винтовой сваи в грунте со съемным наконечником позволит значительно увеличить ее несущую способность за счет увеличения сцепления ствола сваи с грунтом.