СБОРНАЯ ВИНТОВАЯ СВАЯ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЗАВИНЧИВАНИЯ СБОРНОЙ ВИНТОВОЙ СВАИ
COMPOSITE SCREW PILE, DEVICE AND METHOD OF SCREWING COMPOSITE SCREW PILE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сборной винтовой свае, обладающей регулируемой высотой в зависимости от конкретных требований и условий и являющейся ввиду этого крайне удобной для применения. Заявленная сборная винтовая свая может быть применена для закрепления фундаментов любого вида зданий и сооружений, ЛЭП и прочих конструкций, особенно на болотистых местностях, неустойчивых или обводненных грунтах (набережные, пирсы, причалы, мосты), а также при строительстве временных или легких сооружений (заборы).
Также настоящее изобретение относится к устройству завинчивания сборной винтовой сваи, обладающему малой высотой и являющемуся ввиду этого крайне удобным для эксплуатации.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу завинчивания сборной винтовой сваи, в ходе выполнения которого в полной мере используются преимущества вышеуказанных сборной винтовой сваи и устройства завинчивания сборной винтовой сваи.
Уровень техники
В настоящее время повсеместно используют цельнолитые неразъемные винтовые сваи, высота которых обычно достигает нескольких метров. В этой связи возникает множество проблем и неудобств, связанных с их применением. Во-первых, для транспортировки вышеуказанных цельнолитых свай в большинстве случаев необходимы длинномерные грузовые автомобили, что усложняет транспортировку и повышает ее стоимость. Во-вторых, весьма сложно заранее, еще до заглубления (завинчивания) свай, точно определить необходимую высоту (т.е. длину, при расположении сваи в горизонтальном положении) вышеуказанных цельнолитых свай, в связи с чем зачастую возникает необходимость срезания частей свай, неподдающихся дальнейшему завинчиванию и выступающих над поверхностью земли. В-третьих, стоимость вышеуказанных цельнолитых свай является довольно дорогой в связи с необходимостью использования для их изготовления специального оборудования для длинномерных изделий. В-четвертых, процесс ввинчивания вышеуказанных цельнолитых свай является крайне неудобным и трудозатраты м в связи с необходимостью использования специальной техники, позволяющей воздействовать на сваи с большой высоты. В-пятых, вышеуказанные цельнолитые сваи имеют существенную массу, что также затрудняет процесс их установки и, по этой же причине, не безопасны для рабочих.
Заявителю не известны патенты Российской Федерации на изобретение или полезную модель, в которых были бы раскрыты сборные винтовые сваи, позволяющие устранить вышеуказанные недостатки и обладающие при этом высокой степенью надежности.
В связи с выполнением винтовых свай цельнолитыми и неразъемными, для их заглубления в грунт в настоящее время повсеместно используют разнообразную специальную технику, в том числе, установленную на базе грузовых автомобилей. При этом возможность завинчивания вышеуказанных цельнолитых свай вручную или с использованием простых, невысоких приспособлений практически исключено уже указанным выше причинам: в первую очередь из-за большой высоты и массы свай.
Заявителю не известны патенты Российской Федерации на изобретение или полезную модель, в которых были бы раскрыты удобные и невысокие (или не требующие поднятия на большую высоту) устройства завинчивания винтовых свай, значительно облегчающих процесс заглубления свай любой высоты.
В связи с выполнением винтовых свай цельнолитыми и неразъемными, способы их заглубления в грунт подразумевают завинчивание сразу всей сваи в грунт, даже если высота сваи является чрезвычайно большой, что вызывает множество неудобств и является неэффективным, небезопасным и занимает много времени.
Заявителю не известны патенты Российской Федерации на изобретение или полезную модель, в которых были бы раскрыты быстрые, удобные и безопасные способы завинчивания винтовых свай любой высоты.
Раскрытие изобретения
Первая задача настоящего изобретения заключается в создании надежной, легкой, невысокой, безопасной, эффективной, универсальной, удобной, недорогой, легко транспортируемой, легко собираемой и легко завинчиваемой сборной винтовой сваи с варьируемой высотой.
Вторая задача настоящего изобретения заключается в создании удобного, легкого, невысокого (или не требующего поднятия на большую высоту), эффективного и универсального устройства завинчивания сборной винтовой сваи без необходимости применения специальной тяжелой техники.
Третья задача настоящего изобретения заключается в создании быстрого, эффективного, удобного, безопасного, универсального, надежного способа завинчивания сборной винтовой сваи без необходимости поднятия устройства завинчивания сборной винтовой сваи на большую высоту.
Технический результат настоящего изобретения заключается в облегчении изготовления и транспортировки сваи, увеличении скорости завинчивания сваи, повышении эффективности, безопасности, удобства, универсальности процесса завинчивания сваи с одновременным повышением надежности сцепления сваи с грунтом.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет сборной винтовой сваи, включающей ствол и по меньшей мере одну лопасть, причем ствол состоит из группы последовательно установленных друг на друга элементов, содержащей концевые элементы и промежуточные элементы, снабженные группой стыковочных отверстий, при этом каждый промежуточный элемент выполнен из двух установленных друг на друга вертикальных цилиндров разного диаметра, а каждый концевой элемент содержит ответную промежуточному элементу часть, выполненную в виде вертикального цилиндра, причем каждый цилиндр с меньшим диаметром установлен внутри соответствующего цилиндра с большим диаметром посредством средств крепления, расположенных в группе стыковочных отверстий.
Согласно настоящему изобретению один из концевых элементов может содержать заостренный и/или срезанный под острым углом наконечник.
Согласно настоящему изобретению другой из концевых элементов может содержать группу ребер жесткости и соединительный фланец, снабженный группой соединительных отверстий, при этом группа ребер жесткости и соединительный фланец могут быть установлены на ответной промежуточному элементу части, выполненной в виде вертикального цилиндра.
Согласно настоящему изобретению в каждом промежуточном элементе высота цилиндра с большим диаметром может превышать высоту цилиндра с меньшим диаметром.
Согласно настоящему изобретению один из концевых элементов и каждый промежуточный элемент может быть снабжен по меньшей мере одной лопастью.
Также вышеуказанный технический результат достигается за счет устройства завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи, включающего корпус, механизм фиксации сваи, механизм завинчивания сваи и группу рукояток, причем механизм фиксации сваи, механизм завинчивания сваи и группа рукояток соединены с корпусом, при этом механизм завинчивания сваи содержит червячный редуктор.
Также вышеуказанный технический результат достигается за счет способа завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи, включающего завинчивание сборной винтовой сваи посредством вышеуказанного устройства завинчивания сборной винтовой сваи, причем осуществляют корректировку высоты сборной винтовой сваи посредством последовательной установки друг на друга необходимого количества элементов ствола сваи до завинчивания сборной винтовой сваи или после частичного завинчивания сборной винтовой сваи.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен общий вид сборной винтовой сваи в разобранном состоянии (со специально уменьшенной высотой отдельных элементов) согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 2 представлен вид спереди в полную высоту одного из концевых элементов сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 3 представлен вид спереди в полную высоту одного из промежуточных элементов сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 4 представлен общий вид другого из концевых элементов сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 5 представлен вид спереди показанного на Фиг. 4 другого из концевых элементов сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 6 представлен общий вид устройства завинчивания сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 7 представлен вид сбоку устройства завинчивания сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 8 представлен вид сверху устройства завинчивания сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Сборная винтовая свая согласно настоящему изобретению включает в себя ствол 1 и по меньшей мере одну лопасть 2. Сборная винтовая свая выполняется из стали или любого другого подходящего материала. Ствол 1 состоит из группы последовательно установленных друг на друга элементов, которая содержит концевые элементы 3 и промежуточные элементы 4. Как правило, используется два концевых элемента 3: нижний и верхний. При этом количество промежуточных элементов 4 не ограничено каким-либо конкретным числом и выбирается исходя из конкретных требований и условий, а также исходя из удобства осуществления процесса завинчивания сборной винтовой сваи в грунт или любую иную поверхность.
Диаметр каждого промежуточного элемента 4 предпочтительно лежит в диапазоне от 38 мм до 114 мм, однако может и выходить за его пределы. Высота каждого промежуточного элемента 4 (длина при его горизонтальном расположении) для удобства транспортировки, сборки и заглубления сборной винтовой сваи предпочтительно равна 1000 мм (1 м), однако может иметь и другое значение. Диаметры ответных промежуточным элементам 4 частей 7 нижнего и верхнего концевых элементов 3 также предпочтительно лежат в диапазоне от 38 мм до 114 мм, однако должны обеспечивать возможность стыковки промежуточных элементов 4 с соответствующими ответными частями 7 концевых элементов 3. Диаметры ответных промежуточным элементам 4 частей 7 нижнего и верхнего концевых элементов 3 могут выходить за пределы вышеуказанного интервала. Диаметр лопасти 2 в наиболее широкой ее части предпочтительно лежит в диапазоне от 120 мм до 300 мм, однако может и выходить за его пределы. Сборная винтовая свая может содержать по меньшей мере одну лопасть 2, например, на нижнем концевом элементе 3, однако в частном случае по меньшей мере одной лопастью 2 может быть снабжен еще и каждый промежуточный элемент 4. Нижний концевой элемент 3 на большей части своей высоты выполнен в виде вертикального цилиндра и содержит заостренный и/или срезанный под острым углом наконечник 8 для лучшего ввинчивания сборной винтовой сваи в грунт.
Верхний концевой элемент 3 содержит ответную промежуточному элементу часть 7, выполненную в виде вертикального цилиндра. Кроме того, верхний концевой элемент 3 содержит группу ребер 9 жесткости для повышения прочности конструкции и соединительный фланец 10, снабженный группой соединительных отверстий 11 для соединения с поддерживаемым сваями объектом. Ребра 9 жесткости предпочтительно выполнены в виде плоских трапециевидных или треугольных пластин (или пластин схожей формы) и установлены вертикально и равномерно по всему диаметру цилиндра. Соединительный фланец 10, представляющий собой плоскую прямоугольную пластину, установлен горизонтально и сверху цилиндра. Общая высота верхнего концевого элемента 3 предпочтительно равна 103 мм, однако может иметь и другое значение. Длина соединительного фланца 10 (являющаяся шириной верхнего концевого элемента 3) предпочтительно равна 200 мм, однако может иметь и другое значение.
Каждый из концевых элементов 3 и каждый из промежуточных элементов 4 снабжен группой стыковочных отверстий 5. Стыковочные отверстия 5 в промежуточных элементах 4 предпочтительно выполнены в количестве двух штук с каждого из концов и с каждой из сторон (с двух сторон) промежуточного элемента 4. Таким образом, предпочтительно количество стыковочных отверстий 5 в одном промежуточном элементе 4 равняется восьми. Стыковочные отверстия 5 в концевых элементах 4 предпочтительно выполнены в количестве двух штук с одного конца, но с каждой из сторон (с двух сторон) концевого элемента 3. Таким образом, предпочтительно количество стыковочных отверстий 5 в одном концевом элементе 3 равняется четырем. Фиксация концевых элементов 3 относительно промежуточных элементов 4 происходит посредством средств крепления, которые размещают в стыковочных отверстиях 5. В качестве средств крепления могут быть использованы любые подходящий средства: винты, болты, шурупы, гайки, шайбы и т.д.
Каждый промежуточный элемент 4 выполнен из двух установленных друг на друга вертикальных цилиндров 6 разного диаметра. Это необходимо для легкой установки цилиндра 6 с меньшим диаметром в цилиндр 6 с большим диаметром с получением надежного соединения цилиндров 6 между собой. Стыковочные отверстия 5 в промежуточных элементах 4 предпочтительно расположены в одинаковом количестве на цилиндре 6 с меньшим диаметром и на цилиндре 6 с большим диаметром. В каждом промежуточном элементе 4 высота цилиндра 6 с большим диаметров предпочтительно существенно (в несколько раз, например в 5-15 раз) превышает высоту цилиндра 6 с меньшим диаметром.
Сборная винтовая свая собирается следующим образом. Уже на месте заглубления сваи на нижний концевой элемент 3 посредством средств крепления устанавливают необходимое количество промежуточных элементов 4 в зависимости от конкретных требований и условий произведения работ, а также в зависимости от удобства завинчивания сваи в грунт. После окончательного завинчивания сваи на промежуточный элемент, оказавшийся верхним, устанавливается верхний концевой элемент 3. Для транспортировки сборных винтовых свай подойдет обычный грузовик малой или особо малой грузоподъемности, а в некоторых случаях и легковой автомобиль. Это обусловлено тем, что сваи с момента производства и вплоть до заглубления в грунт последнего элемента находятся в разобранном состоянии.
Устройство завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению включает в себя корпус 12, механизм 13 фиксации сваи, механизм 14 завинчивания сваи и группу рукояток 15. Устройство завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи характеризуется удобством, легкостью и эффективность заглубления сваи за счет малой высоты самого устройства и за счет отсутствия необходимости его поднятия на большую высоту в связи со сборной конструкцией винтовой сваи. Корпус 12 является связующим звеном остальных элементов устройства. А именно, снизу к корпусу 12 присоединен механизм 13 фиксации сваи, который может быть выполнен в виде втулки, муфты, патрона или любого другого пригодного для удержания сваи механизма, в том числе зажимного механизма. Механизм 13 фиксации сваи содержит отверстие, которое может быть использовано для фиксации сборной винтовой сваи с помощью средств крепления. Верхняя часть механизма 13 фиксации сваи может быть выполнена в виде вращающейся оси, вала, шпинделя, неразъемно соединенного с корпусом 12. Механизм 13 фиксации сваи снабжен всеми необходимыми для удержания сваи элементами. На корпусе 12 или частично в корпусе 12 расположен механизм 14 завинчивания сваи, который содержит легкий, но прочный червячный редуктор (с передаточным числом, например, 1×100), использующий червячную передачу, и все необходимые для завинчивания сваи элементы, например, привод (например, гидропривод), двигатель (мотор), дрель, перфоратор, лебедка, трансмиссия, каретка, блок управления и любое другое вспомогательное оборудование. По бокам корпуса 12 установлены горизонтально ориентированные рукоятки 15, предназначенные для создания крутящего момента путем воздействия на них рабочими. Устройство завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи можно крутить вручную, а также завинчивать существующие сваи. Как устройство с червячным редуктором на сегодняшний день это устройство является единственным в мире ручным компактным устройством для дрели, перфоратора или другого ручного вращательного инструмента для заворачивания свай. По технологичности и стоимости заявляемое устройство должно стать самым доступным в мире. Устройство имеет маленькую массу и доступно по цене.
Устройство завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи согласно настоящему изобретению работает следующим образом. Установленные друг на друга несколько или один элемент 3, 4 ствола 1 сборной винтовой сваи вставляется в механизм 13 фиксации сваи. Рабочие создают крутящий момент посредством вращения рукояток 15 и устройство завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи посредством червячного редуктора осуществляет процесс завинчивания сваи. Устройство завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи является универсальным, т.к. и позволяет завинчивать сваи любой итоговой высоты любым способом: посредством механизма завинчивания сваи или вручную.
Способ завинчивания вышеуказанной сборной винтовой сваи согласно настоящему характеризуется быстротой, удобством и безопасностью завинчивания сборной винтовой сваи. Это достигается за счет возможности корректировки высоты сборной винтовой сваи посредством последовательной установки друг на друга необходимого количества элементов 3, 4 ствола 1 сваи. Причем корректировка высоты сваи может быть произведена до завинчивания сборной винтовой сваи. Например, изначально для ввинчивания выбирают один нижний концевой элемент 3 ствола 1 сваи, имеющий длину всего 1 м, и практически полностью заглубляют его в грунт, после чего устанавливают на него промежуточный элемент 4, имеющий также длину всего 1 м) и практически полностью заглубляют его в грунт, после чего необходимое число раз повторяют данный этап и, наконец, устанавливают верхний концевой элемент 3 и заглубляют его в грунт. При этом корректировка высоты сваи может быть произведена после частичного завинчивания сборной винтовой сваи. Например, в том случае, если изначальный выбор количества элементов 3, 4 для ввинчивания оказался неудобным, неэффективным можно либо добавить, либо снять одни или большее количество промежуточных элементов 4.