ВИНТОВАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, в частности, к фундаментостроению и может быть использована в качестве опорных конструкций для закрепления сооружений к грунту, например, опор линий электропередач и связи, трубопроводов, мостов, а также в промышленном и гражданском строительстве, для устройства свайных оснований зданий и сооружений.
Применение винтовых свай обеспечивает эффективное и надежное закрепление оттяжек без нарушения естественной структуры грунта при полном исключении земляных работ и сохранении окружающей среды. Однако, применение одновитковых винтовых свай сопряжено со значительным усилием при их завинчивании в грунт. Кроме того, при этом требуется повышенная точность при центрировании.
Известна одновитковая винтовая свая (патент RU №93412, МПК E02D 5/56), опубл. 27.04.2010, включающая цилиндрическую трубу, выполненную в металлическом корпусе с антикоррозионным покрытием и заполненную высокопрочным цементным составом с арматурой, с конической нижней частью, металлическую навивку в виде лопасти и опорный элемент в верхней части трубы. Металлическая навивка выполнена в виде одного витка лопасти, расположенного на конической части трубы, шириной не менее 0,5 наружного диаметра трубы и шагом лопасти, который рассчитывается в зависимости от наружного диаметра корпуса трубы. На верхней части сваи жестко закреплен металлический опорный элемент с площадкой из стальной пластины с отверстиями (не менее двух) со стальной цилиндрической обоймой, имеющей высоту не менее половины диаметра сваи и внутренним диаметром, который на 1-2 мм больше наружного диаметра стального корпуса сваи, и ребрами жесткости. В верхней части сваи установлен анкер, расположенный по центру поперечного сечения сваи, нижний конец которого находится в затвердевшем цементном составе трубы, а верхний - выходит за опорную площадку, не менее чем на 40 мм.
Недостатком винтовой сваи является сложность конструкции и обусловленная этим высокая трудоемкость, и технологическая сложность изготовления.
Известна винтовая свая (патент RU №28498, МПК E02D 5/56, опубл. 27.03.2003), содержащая трубчатый ствол, конусный наконечник и две лопасти, расположенные на трубчатом стволе и конусном наконечнике, при этом, винтовые лопасти снабжены усиливающими накладками, расположенными с одной или с двух сторон.
Известной свае присущи те же недостатки - сложность конструкции и обусловленная этим высокая трудоемкость, и технологическая сложность изготовления.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является винтовая свая (патент RU №73674, МПК E02D 5/56, опубл. 27.05.2008), выбранная в качестве прототипа, содержащая ствол с наконечником, содержащим конический и цилиндрический участки, выполненные из стали, к которым жестко прикреплена одновитковая лопасть, при этом конический участок снабжен двумя режущими кромками.
Недостаток одновитковой винтовой сваи состоит в сложности конструкции и обусловленной этим высокой трудоемкости и технологической сложности ее изготовления.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание винтовой сваи, лишенной отмеченных выше недостатков, характеризующейся сведенным к минимуму усилием завинчивания в грунт при хорошей направленности сваи и предотвращением стопорения сваи в процессе внедрения в твердый грунт.
Поставленная задача достигается за счет того, что в винтовой свае, включающей цилиндрическую трубу с конической нижней частью, выполненных из стали, к которым жестко прикреплена металлическая навивка, согласно заявляемому объекту, цилиндрическая труба с конической нижней частью выполнена в металлическом корпусе с антикоррозионным покрытием, а металлическая навивка имеет не более полутора витков винтовой лопасти, при этом, на верхней и нижней поверхностях части витка лопасти переменного радиуса выполнены фаски, расположенные скосами друг к другу, а острые кромки их притуплены.
Полезную модель дополняет частный признак, способствующий достижению поставленной задачи.
Фаски части витка винтовой лопасти выполнены под углом 55-75°.
Выполнение металлической навивки в виде не более полутора витков винтовой лопасти и фасок на части витка лопасти переменного радиуса, позволяют значительно уменьшить усилие при закрутке винтовой сваи в грунт. Винтовые лопасти могут быть выполнены толщиной от 3,5 до 12 мм, и чем больше толщина, тем сложнее врезание винтовой лопасти без фаски в грунт. При использовании заявляемой полезной модели сопротивление грунта будет минимальным, также происходит предотвращение стопорения винтовой сваи при попадании разных мелких камней на торец лопасти. Выполнение фасок способствует смещению камней вниз либо вверх. Фаски уменьшают сопротивление грунта, что в свою очередь снижает усилие при монтаже сваи.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - винтовая свая (общий вид);
на фиг.2 - вид снизу на фиг.1.
Винтовая свая (фиг.1, 2) имеет цилиндрический стальной корпус 1, в нижней части которого находится замкнутая коническая часть 2. Винтовая лопасть 3 выполнена шириной не менее половины диаметра корпуса 1 и установлена в нижней части корпуса 1. В верхней части корпуса 1 выполнено сквозное монтажное отверстие 4. Монтажное отверстие 4 выполнено для установки приспособления при закручивании винтовой сваи.
Винтовая лопасть сваи изготавливается на аппарате плазменной резки, что позволяет сделать идеально ровную лопасть. Винтовая лопасть 3 закреплена на стальном корпусе посредством сварки.
При изготовлении сваи в заводских условиях на ее наружную поверхность наносят не менее двух слоев износостойкого, морозостойкого и стойкого к агрессивным грунтовым водам состава, например, двухкомпонентное эпоксидное покрытие.
Погружение винтовой сваи ручным, либо механизированным способом осуществляется следующим образом:
На участке погружения винтовых свай с помощью геодезических приборов производят разбивку осей погружения винтовых свай, путем установки в нужной точке метки. Перед закруткой винтовой сваи, буровой установкой (ручной, моторизованной) выполняют зондирование грунта на проектную отметку в точке погружения каждой сваи путем бурения лидерной скважины на глубину 1-1,5 метра и диаметром равным диаметру лопасти винтовой сваи.
При отсутствии препятствий в лидерной скважине в нее закручивают предлагаемую винтовую сваю. Винтовую сваю ставят в лидерную скважину винтовой лопастью вниз, точно выставляют по вертикали, вокруг сваи обратно засыпают грунт и утрамбовывают, далее проверяют по уровню вертикаль. Потом начинается закрутка сваи с постоянным контролем по вертикали, монтаж идет до нужной глубины.
Аналогичным образом погружают все винтовые сваи ряда и всего свайного поля. Затем верх всех свай размечают по нивелиру и обрезают по высоте, в один уровень, отрезается лишнее вместе с монтажным отверстием. После, вовнутрь каждой винтовой сваи, по необходимости, могут залить до верха раствор бетона для защиты от коррозии. А, к верху каждой сваи приваривают оголовок для последующей обвязки свай брусом, либо вместо оголовка приваривается нужный швеллер для обвязки всех свай швеллером.
Делая на винтовой лопасти фаску, значительно облегчаем закрутку винтовой сваи, она плавнее заходит в грунт и ровнее идет закрутка. Одна часть винтовой лопасти нарезает грунт, другая уплотняет его за собой. При выполнении металлической навивки в виде не более полутора витков лопасти, происходит повышение плавности при заходе в грунт и точности монтажа. Таким образом, винтовая свая не рыхлит грунт, она обжимается уплотненным грунтом и погружается строго вертикально, тем самым обеспечивая высокую несущую способность винтовых свай. При использовании, например, двухвитковой сваи, не происходит улучшение технического результата.
Винтовая свая поступает на объект с наружной поверхностью, обработанной специальным антикоррозийным, морозостойким, износостойким составом и стойким к агрессивным грунтам. Двухкомпонентное покрытие обеспечивает долговечность винтового фундамента в агрессивных средах. Срок службы составляет не менее 100 лет
Предложенная конструкция винтовой сваи долговечна, надежна в использовании, технологична в производстве и наилучшим образом применима на глинистых и земляных породах.