СПОСОБ СОЗДАНИЯ УШИРЕНИЯ НА КОНЦЕ ВИНТОВОЙ СВАИ
METHOD OF CREATING BROADENING AT END OF SCREW PILE

Изобретение относится к строительству, а именно: к возведению свайных фундаментов зданий и сооружений, устраиваемых в грунтах, допускающих завинчивание.
В винтовой свае функцию нижнего уширения выполняет лопасть, выполняемая из металла. Известен способ увеличения несущей способности сваи путем увеличение диаметра ее лопасти [1]. Основные недостатки такого способа:
- резко возрастают усилия, необходимые для завинчивания сваи при погружении ее в грунт (завинчивающие усилия);
- резко возрастает объем винтового канала, который образуется в прилежащем грунте по окончанию процесса завинчивания и нарушает сплошность уже уплотненного грунта и по которому почвенная влага может добраться до металла сваи, ускорив его коррозию.
Для снижения завинчивающего усилия на месте погружения сваи предварительно пробуривается или пробивается скважина-лидер диаметром 0,4-0,7 от диаметра сваи и длиной 0,3-0,8 длины сваи [2]. Дальнейшее увеличение диаметра такой скважины, приведет к уменьшению степени уплотнения грунта вокруг сваи и сцепления сваи с окружающим грунтом.
Известен способ возведения свайного фундамента, при котором скважину-лидер предварительно заполняют закрепляющим раствором [3]. При погружении такой скважины образуется под пятой и вокруг ствола сваи закрепленная и уплотненная зоны в форме полусферы снизу и усеченного конуса над ней.
Однако, при погружении таким способом винтовой сваи в зоне усеченного конуса также формируется, образованный лопастью винтовой канал, снижающий сплошность, а следовательно, как общую прочность закрепленной и уплотненной зоны, так и сцепление ее со стволом сваи. Необходимо, чтобы уширение на конце винтовой сваи увеличивалось без образования винтового канала.
Известна конструкция буровинтовой сваи [4], в которой винтовой канал, образованный винтовой лопастью, расположенной со стороны нижнего торца, разрушается лопатками расположенными выше по стволу сваи и выполненными под углом, обратным углу наклона винтовой лопасти. При этом данные лопатки перемешивают грунт вокруг стола с сухим вяжущим материалом (образование цементогрунта).
Однако, при такой конструкции, лопатки, выполненные под углом, обратным углу наклона винтовой плоскости, резко увеличивают завинчивающее усилие. При этом полностью разрушается уже уплотненная структура грунта вокруг ствола скважины.
Необходим такой способ создания уширения на конце винтовой сваи, при котором винтовой канал ликвидировался без разрушения структуры уплотненного грунта, окружающего ствол сваи и увеличения завинчивающего усилия. То есть, для погружения сваи винтовой канал должен образовываться, а для сплошного уплотнения грунта вокруг ствола сваи он образовываться не должен.
Такое противоречие решается приемами самообслуживания и фазового перехода. То есть жидкость, предварительно вносимая в скважину лидер, должна иметь объем необходимый и достаточный не только для уплотнения грунта вокруг ствола сваи, но и для заполнения винтового канала. При этом после застывания жидкости, винтовой канал должен превращаться в спиралевидный анкер внутри уплотненного грунта.
Цель изобретения: увеличение несущей способности винтовой сваи, выполняемой с использованием скважины-лидера, предварительно заполняемой закрепляющей жидкостью, без увеличения диаметра лопасти сваи, изменения конструкции сваи, нарушения сплошности уплотненного грунта, и увеличения закручивающего усилия.
Поставленная цель достигается тем, что перед погружением винтовой сваи, скважина-лидер заполняется жидкостью, обеспечивающей закрепление грунта вокруг винтовой сваи, после погружения ее в грунт и заполнение винтового канала с последующим застыванием жидкости.
Предлагаемый способ увеличения уширения состоит из следующих стадий:
- заполнение скважины-лидера жидкостью, в количестве, необходимом и достаточном для закрепления окружающего грунта и заполнения винтового канала;
- погружение винтовой сваи в грунт, с сопутствующим увеличением давления жидкости в стволе скважины лидера;
- инъецирование прилегающих к скважине лидеру слоев грунта закрепляющей жидкостью;
- заполнение закрепляющей жидкостью винтового канала, образованного лопастью винтовой сваи;
- закрепление жидкостью грунта и отвердевание ее в винтовом канале.
Предлагаемый способ позволяет использовать вещества, увеличивающие свой объем после застывания.
Заявляемый способ с присущими ему существенными признаками может быть неоднократно и в различных вариантах, с использованием различных устройств и материалов, успешно реализован на практике с получением указанного выше результата.
Пример. Способ увеличения уширения на конце винтовой сваи поясняется чертежом на Фиг. 1. Перед погружением винтовой сваи (1) с лопастью (2), в скважину-лидер (3) закачивается бетонная смесь на базе расширяющегося цемента (4). Затем винтовая свая (1) погружается в грунт (5) завинчиванием. При этом сама свая и ее лопасть играют роль поршня, увеличивающего давление смеси в скважине лидере. Под действием такого давления смесь начинает проникать (6) в прилегающие слои грунта (7).
По окончании процесса погружения (Фиг. 2) винтовой сваи (1) вся бетонная смесь переходит в прилегающие слои грунта (7), и винтовой канал (8) где бетонная смесь на базе расширяющегося цемента:
- застывая и расширяясь, спрессовывает частицы грунта, тело (1) и лопасть сваи (2) в единое уширение;
- заполняет винтовой канал (8), образовавшийся в толще грунта и застывая дополнительно уплотняет его стенки за счет своего расширения;
- изолирует металлические части сваи (1), включая лопасть (2), от коррозионного воздействия грунтовой влаги [5].
Источники информации:
[1] Электронный ресурс: http://podomostroim.ru/svajnye-fundamenty-oblast-primeneniya/
[2] Электронный ресурс: http.//build.novosibdom.ru/book/export/html/391
[3] Патент РФ №2456408, МПК E02D 27/28
[4] Полезная модель РФ №156641, МПК E02D 5/56
[5] Патент РФ №2197668, МПК F16L 1/028