Сборная забивная свая и модульный фундамент
PREFABRICATED DRIVEN PILE AND MODULAR FOUNDATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сборной забивной свае, обладающей регулируемой высотой в зависимости от конкретных требований и условий и являющейся ввиду этого крайне удобной для применения. Заявленная сборная забивная 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 модульному фундаменту, содержащему группу сборных забивных свай и установленный на них ростверк. Модульный фундамент согласно настоящему изобретению обладает регулируемой высотой в зависимости от конкретных требований и условий и является ввиду этого крайне удобным при строительстве. Модульный фундамент согласно настоящему изобретению может быть применен при строительстве любого вида зданий и сооружений, ЛЭП и прочих конструкций, особенно на болотистых местностях, неустойчивых или обводненных грунтах (например, набережные, пирсы, причалы, мосты), а также при строительстве временных или легких сооружений (например, заборы).
Уровень техники
В настоящее время повсеместно используют цельнолитые неразъемные 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 (забивки) 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 заглублению 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 забивки вышеуказанных цельнолитых свай является крайне неудобным и трудозатратым 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 забивные сваи, позволяющие устранить вышеуказанные недостатки и обладающие при этом высокой степенью надежности.
В настоящее время повсеместно используют свайные фундаменты из цельнолитных неразъемных свай, высота которых обычно достигает нескольких метров. В этой связи возникает множество проблем и неудобств, связанных с установкой указанных фундаментов. Во-первых, для транспортировки вышеуказанных цельнолитных свай в большинстве случаев необходимы длинномерные грузовые автомобили, что усложняет транспортировку и повышает стоимость фундамента. Во-вторых, весьма сложно заранее, еще до заглубления (забивки) свай, точно определить необходимую высоту (т.е. длину, при расположении сваи в горизонтальном положении) вышеуказанных цельнолитных свай фундамента, в связи с чем зачастую возникает необходимость срезания частей свай, неподдающихся дальнейшему заглублению и выступающих над поверхностью земли. В-третьих, стоимость фундамента из вышеуказанных цельнолитных свай является довольно дорогой в связи с необходимостью использования для их изготовления специального оборудования для длинномерных изделий. В-четвертых, процесс заглубления вышеуказанных цельнолитных свай является крайне неудобным и трудозатратным в связи с необходимостью использования специальной техники, позволяющей воздействовать на сваи с большой высоты. В-пятых, фундамент из вышеуказанных цельнолитных свай имеет существенную массу, что также затрудняют процесс его установки и, по этой же причине, не безопасен для рабочих.
В качестве ближайшего аналога настоящего изобретения выбран фундамент, содержащий группу цельнолитных неразъемных свай и установленный на них ростверк, раскрытый в патенте Российской Федерации №2547196 С на изобретение, дата публикации - 10.04.2015 года. При этом фундаменту по ближайшему аналогу присущи все вышеперечисленныенедостатки.
Раскрытие изобретения
Первая задача настоящего изобретения заключается в создании надежной, легкой, невысокой, безопасной, эффективной, универсальной, удобной, недорогой, легко транспортируемой, легко собираемой и легко забиваемой сборной забивной сваи с варьируемой высотой.
Вторая задача настоящего изобретения заключается в создании надежного, универсального, удобного в эксплуатации, недорогого, легко транспортируемого и легко собираемого фундамента варьируемой высоты.
Технический результат настоящего изобретения заключается в облегчении изготовления и транспортировки сваи и фундамента, увеличении скорости забивки сваи и установки фундамента, повышении эффективности, безопасности, удобства, универсальности процесса заглубления сваи и установки фундамента с одновременным повышением надежности сцепления сваи и фундамента с грунтом.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет сборной забивной сваи, включающей ствол и наконечник, 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 подэлементов разного размера, а каждый концевой элемент содержит ответную промежуточному элементу часть, выполненную в виде вертикального подэлемента, причем каждый подэлемент с меньшим диаметром установлен внутри соответствующего подэлемента с большим диаметром посредством средств крепления, расположенных в группе стыковочных отверстий.
Согласно настоящему изобретению наконечник расположен на одном из концевых элементов.
Согласно настоящему изобретению другой из концевых элементов содержит группу ребер жесткости и соединительный фланец, снабженный группой соединительных отверстий, при этом группа ребер жесткости и соединительный фланец установлены на ответной промежуточному элементу части.
Согласно настоящему изобретению в каждом промежуточном элементе высота подэлемента с большим размером превышает высоту подэлемента с меньшим размером.
Также вышеуказанный технический результат достигается за счет модульного фундамента, включающего ростверк, причем он содержит группу сборных забивных свай, на которых установлен ростверк, при этом каждая сборная забивная свая содержит ствол и наконечник, причем ствол состоит из группы последовательно установленных друг на друга элементов, содержащей концевые элементы и промежуточные элементы, при этом каждый концевой элемент содержит ответную промежуточному элементу часть, причем элементы ствола соединены посредством средств крепления.
Согласно настоящему изобретению концевые и промежуточные элементы снабжены группой стыковочных отверстий, при этом ответная часть каждого концевого элемента выполнена в виде вертикального подэлемента, а промежуточный элемент выполнен из двух установленных друг на друга вертикальных подэлементов разного размера, причем каждый подэлемент с меньшим размером установлен внутри соответствующего подэлемента с большим размером, а средства крепления рсположены в группе стыковочных отверстий.
Согласно настоящему изобретению наконечник расположен на одном из концевых элементов.
Согласно настоящему изобретению другой из концевых элементов содержит группу ребер жесткости и соединительный фланец, при этом группа ребер жесткости и соединительный фланец установлены на ответной промежуточному элементу части концевого элемента.
Согласно настоящему изобретению в каждом промежуточном элементе высота подэлемента с большим диаметром превышает высоту подэлемента с меньшим диаметром.
Согласно настоящему изобретению ростверк выполнен из металлических и/или деревянных элементов и соединен с группой сборных забивных свай сваркой или посредством болтовых соединений.
Осуществление изобретения
Сборная забивная свая согласно настоящему изобретению включает в себя ствол и наконечник. Сборная забивная свая выполняется из стали или любого другого подходящего материала. Ствол состоит из группы последовательно установленных друг на друга элементов, которая содержит концевые элементы и промежуточные элементы. Как правило, используется два концевых элемента: нижний и верхний. При этом количество промежуточных элементов не ограничено каким-либо конкретным числом и выбирается исходя из конкретных требований и условий, а также исходя из удобства осуществления процесса заглубления сборной забивной сваи в грунт или любую иную поверхность.
Диаметр каждого промежуточного элемента, предпочтительно лежит в диапазоне от 38 мм до 114 мм, однако может и выходить за его пределы. Высота каждого промежуточного элемента (длина при его горизонтальном расположении) для удобства транспортировки, сборки и заглубления сборной забивной сваи предпочтительно равна 1000 мм (1 м), однако может иметь и другое значение. Диаметры ответных промежуточным элементам частей нижнего и верхнего концевых элементов также предпочтительно лежат в диапазоне от 38 мм до 114 мм, однако должны обеспечивать возможность стыковки промежуточных элементов с соответствующими ответными частями концевых элементов. Диаметры ответных промежуточным элементам частей нижнего и верхнего концевых элементов могут выходить за пределы вышеуказанного интервала. Нижний концевой элемент на большей части своей высоты может быть выполнен в виде вертикального цилиндра и может содержать заостренный и/или срезанный под острым углом наконечник для лучшего заглубления сборной забивной сваи в грунт.
Верхний концевой элемент может содержать ответную промежуточному элементу часть, выполненную в виде вертикального цилиндра. Кроме того, верхний концевой элемент содержит группу ребер жесткости для повышения прочности конструкции и соединительный фланец, снабженный группой соединительных отверстий для соединения с поддерживаемым сваями объектом. Ребра жесткости предпочтительно выполнены в виде плоских трапециевидных или треугольных пластин (или пластин схожей формы) и установлены вертикально и равномерно по всему диаметру подэлемента. Соединительный фланец, представляющий собой плоскую прямоугольную пластину, установлен горизонтально и сверху цилиндра. Общая высота верхнего концевого элемента предпочтительно равна 103 мм, однако может иметь и другое значение. Длина соединительного фланца (являющаяся шириной верхнего концевого элемента) предпочтительно равна 200 мм, однако может иметь и другое значение.
Каждый из концевых элементов и каждый из промежуточных элементов снабжен группой стыковочных отверстий. Стыковочные отверстия в промежуточных элементах предпочтительно выполнены в количестве двух штук с каждого из концов и с каждой из сторон (с двух сторон) промежуточного элемента. Таким образом, предпочтительно количество стыковочных отверстий в одном промежуточном элементе равняется восьми. Стыковочные отверстия в концевых элементах предпочтительно выполнены в количестве двух штук с одного конца, но с каждой из сторон (с двух сторон) концевого элемента. Таким образом, предпочтительно количество стыковочных отверстий в одном концевом элементе равняется четырем. Фиксация концевых элементов относительно промежуточных элементов происходит посредством средств крепления, которые размещают в стыковочных отверстиях. В качестве средств крепления могут быть использованы любые подходящий средства: винты, болты, шурупы, гайки, шайбы и т.д.
Каждый промежуточный элемент выполнен из двух установленных друг на друга вертикальных подэлементов разного размера. Форма подэлементов может быть цилиндрическая, квадратного, прямоугольного или треугольного сечения. Это необходимо для легкой установки подэлемента с меньшим размером в подэлемент с большим размером с получением надежного соединения подэлементов между собой. Стыковочные отверстия в промежуточных элементах предпочтительно расположены в одинаковом количестве на подэлементе с меньшим размером и на подэлементе с большим размером. В каждом промежуточном элементе высота подэлемента с большим размером предпочтительно существенно (в несколько раз, например в 5-15 раз) превышает высоту подэлемента с меньшим размером.
Наконечник может быть выполнен заостренным и/или срезанным под острым углом и/или с полностью или частично заглушенным отверстием и/или иметь конусную форму для более удобного заглубления.
Сборная забивная свая собирается следующим образом. Уже на месте заглубления сваи на нижний концевой элемент посредством средств крепления устанавливают необходимое количество промежуточных элементов в зависимости от конкретных требований и условий произведения работ, а также в зависимости от удобства заглубления сваи в грунт. После окончательного заглубления сваи на промежуточный элемент, оказавшийся верхним, устанавливается верхний концевой элемент. Для транспортировки сборных забивных 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 заглубленияв грунт последнего элемента находятся в разобранном состоянии.
Модульный фундамент согласно настоящему изобретению включает в себя ростверк, в частности наборный ростверк или обвязку. Элементы ростверка состоят из металлических профилей или деревянных балок. Также модульный фундамент содержит группу сборных забивных свай. Каждая сборная забивная свая содержит ствол и наконечник.
Модульный фундамент собирается следующим образом. Уже на месте заглубления сборной забивной сваи на нижний концевой элемент посредством средств крепления устанавливают необходимое количество промежуточных элементов в зависимости от конкретных требований и условий произведения работ, а также в зависимости от удобства заглубления сваи в грунт. После окончательного заглубления сваи на промежуточный элемент, оказавшийся верхним, устанавливается верхний концевой элемент. Далее аналогичным образом осуществляют заглубление всех остальных предусмотренных проектом сборных забивных свай. После чего на группу сборных забивных свай устанавливают ростверк посредством сварки или болтовых соединений.