Винтовая свая

Винтовая свая может быть использована для возведения свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений на техногенных грунтах различной плотности. Задачей предлагаемого технического решения является снижение необходимых осевых нагрузок и вращающих моментов при ввинчивании, а также в повышение устойчивости сваи к восприятию поперечных усилий от воздействия сооружения, расположенного на фундаменте. Это достигается тем, что на нижнем торце ствола сваи размещен профильный наконечник заострения, имеющий в продольном сечении форму треугольника. Угол конусности конического участка ствола составляет от 3 до 10°, а его длина предпочтительно равна от 250 до 500 мм. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для возведения свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений на техногенных грунтах различной плотности.

В настоящее время в строительной промышленности при возведении фундаментов широкое распространение получили свайные фундаменты с применением забивных свай, погружаемых посредством свайного молота или вибропогружателем и винтовых свай, погружаемых с применением механических вращательных устройств.

Применение винтовых свай над забивными предпочтительно в случаях, когда в стесненных условиях городской застройки применение забивных устройств может повлиять на целостность конструкций ближайших зданий и сооружений и в условиях, когда применение забивных свай при одинаковых технических характеристиках фундамента, экономически менее эффективно.

Известны винтовые сваи [1-5], содержащие полый цилиндрический ствол с коническим наконечником и винтовой лопастью, размещенной на коническом участке ствола. Винтовая лопасть таких свай содержит не более 3 витков, а величина максимального диаметра винтовой лопасти превышает значение диаметра ствола в 1,5-3 раза.

Конструкция винтовых свай обладает высокой несущей способностью при использовании ее в слабых грунтах, например, в рыхлых песках, слабых глинистых грунтах, органоминеральных и органических грунтах.

Недостатками данных конструкций являются:

- повышенные осевые нагрузки и крутящий момент при погружении сваи в грунт;

- увеличение диаметра ствола и/или толщины стенки сваи для обеспечения прочности при воздействии повышенных нагрузок при ввинчивании;

- невозможность применения свай в мерзлых и твердых грунтах;

- низкая устойчивость сваи к восприятию поперечных нагрузок вследствие размягчения и разрыхления окружающего ствол сваи грунта от воздействия винтовой лопасти;

- технологическая сложность и высокие затраты на изготовление винтовой лопасти сваи.

Известна винтовая свая [6], содержащая цилиндрический ствол с винтообразной навивной резьбой и конусообразным концом.

Недостатком известной сваи является:

- необходимость бурения лидерных скважин перед ввинчиванием;

- недостаточная несущая способность сваи в слабых грунтах.

Наиболее близким техническим решением является винтовая свая [7], содержащая полый цилиндрический ствол, наконечник с конусообразным концом и винтовую спираль, расположенную на наконечнике.

Недостатком данной решения является необходимость создания повышенного осевого усилия и вращающего момента при закручивании сваи в мерзлые грунты и грунты повышенной твердости.

Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в снижении необходимых осевых нагрузок и вращающих моментов при ввинчивании, а также в повышении устойчивости сваи к восприятию поперечных усилий от воздействия сооружения, расположенного на фундаменте.

Указанная задача достигается тем, что винтовая свая, содержащая ствол, состоящий из, по меньшей мере, одного цилиндрического и конического участков и винтовой лопасти, согласно полезной модели на нижнем торце ствола размещен профильный наконечник заострения, имеющий в продольном сечении форму треугольника, например, равнобедренного, при этом угол конусности конического участка ствола составляет от 3 до 10°, а его длина предпочтительно равна от 250 до 500 мм, причем, при выполнении ствола сваи многоступенчатым, между цилиндрическими ступенями размещен переход, максимальный диаметр которого равен диаметру ступени расположенной над переходом, а минимальный диаметр которого равен диаметру ступени, расположенной под переходом, при этом на дополнительной ступени и переходе, расположенном со стороны нижнего торца ступени, размещена дополнительная винтовая лопасть, кроме того на верхнем торце ствола размещен приварной фланец, например, коробчатой формы, а винтовая лопасть выполнена из листового проката.

Размещение на нижнем торце ствола профильного наконечника заострения, имеющего в продольном сечении форму треугольника, например, равнобедренного, а также выполнение конусного участка длиной предпочтительно от 250 до 500 мм и имеющего угол конусности от 3 до 10° позволяет снизить осевые нагрузки и вращающий момент на тело сваи от приводного механизма.

Выполнение ствола сваи многоступенчатым с переходом, максимальный диаметр которого равен диаметру ступени расположенной над переходом, а минимальный диаметр которого равен диаметру ступени, расположенной под переходом, и размещение дополнительной винтовой лопасти на дополнительной ступени и переходе, расположенном со стороны нижнего торца ступени позволяет обеспечить устойчивость сваи к восприятию поперечных усилий от воздействия сооружения, расположенного на фундаменте.

На фигуре 1-3 изображены различные варианты винтовых свай.

Винтовая свая содержит ствол, состоящий из, по меньшей мере, одного цилиндрического участка 1 и конического участка 2. На нижнем торце конического участка размещен профильный наконечник заострения 3. Винтовая лопасть 4 размещена в нижней зоне конического участка с переходом на цилиндрический участок.

Также винтовая свая может быть выполнена многоступенчатой. На фиг.2 изображена двухступенчатая винтовая свая с дополнительной цилиндрической ступенью 5 и переходом 6 от второго цилиндрического участка 5 ствола к первому цилиндрическому участку 1 ствола.

На фиг.3 приведена винтовая свая по варианту 2 с дополнительной винтовой лопастью 7, размещенной на втором цилиндрическом участке 5 и переходе 6 между ступенями 1 и 5 ствола.

На верхнем торце ствола также может быть размещен приварной фланец (на чертежах не показан).

Погружение винтовой сваи осуществляют следующим образом.

При завинчивании сваи в грунт происходит предварительное разрушение грунта профильным наконечником заострения 3. По мере углубления сваи происходит разрушение грунта винтовой лопастью 4 (и 7) и одновременное уплотнение грунта вокруг винтовой сваи за счет переменного сечения ствола сваи. Это обеспечивает устойчивость сваи к восприятию поперечных усилий от воздействия сооружения, расположенного на фундаменте.

Применение предложенного технического решения позволит создать винтовую сваю простой конструкции, высокой несущей способности, устойчивой к различным нагрузкам, и пониженной металлоемкости, что в свою очередь повысит ее технологичность и снизит затраты на изготовление и эксплуатацию.

Библиографические данные:

1. RU Патент 28498 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.03.2003.

2. RU Патент 57760 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.10.2006 бюл. 30.

3. RU Патент 73674 на полезную модель «Одновитковая винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.05.2008 бюл. 15.

4. RU Патент 93412 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 27.04.2010 бюл. 12.

5. Журнал «Строительная техника и оборудование». СПб.: «Славута», 2009. - с.20-27.

6. RU Патент 98430 на полезную модель «Винтовая свая» E02D 5/56. Опубликовано 20.10.2010, бюл. 29.

7. RU Патент 109161 на полезную модель «Винтовая свая (варианты)» E02D 5/56. Опубликовано 10.10.2011 бюл. 28.

1. Винтовая свая, содержащая ствол, состоящий из, по меньшей мере, одного цилиндрического и конического участков и винтовой лопасти, отличающаяся тем, что на нижнем торце ствола размещен профильный наконечник заострения, имеющий в продольном сечении форму треугольника, например, равнобедренного, при этом угол конусности конического участка ствола составляет от 3 до 10°, а его длина предпочтительно равна от 250 до 500 мм.

2. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что при выполнении ствола сваи многоступенчатым между цилиндрическими ступенями размещен переход, максимальный диаметр которого равен диаметру ступени, расположенной над переходом, а минимальный диаметр которого равен диаметру ступени, расположенной под переходом.

3. Винтовая свая по п.2, отличающаяся тем, что на дополнительной ступени и переходе, расположенном со стороны нижнего торца ступени, размещена дополнительная винтовая лопасть.

4. Винтовая свая по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что на верхнем торце ствола размещен приварной фланец, например, коробчатой формы.

5. Винтовая свая по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что винтовая лопасть выполнена из листового проката.

6. Винтовая свая по п.4, отличающаяся тем, что винтовая лопасть выполнена из листового проката.