Винтовая свая

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для устройства свайных оснований немассивных малоэтажных зданий и сооружений (например, каркасных и бревенчатых домов). Задачей полезной модели является увеличение срока службы и несущей способности винтовой сваи, а также надежность ее соединения с вышележащей конструкцией.

Поставленная задача решается винтовой сваей, включающей 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, отличающейся тем, что металлическая навивка выполнена в виде одного витка лопасти, расположенного на конической части трубы, шириной не менее 0,5 наружного диаметра трубы и шагом лопасти Н, который рассчитывается в зависимости от наружного диаметра корпуса трубы (D_H) по формуле H=1,33D _H., 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, а 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.

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для устройства свайных оснований немассивных малоэтажных зданий и сооружений (например, каркасных и бревенчатых домов).

Известна винтовая свая (1), включающая полый ствол с опорным элементом на его верхнем конце и винтовой лопастью на нижней части.

Недостатком данной модели винтовой сваи является отсутствие антикоррозийного покрытия на наружной и внутренней поверхности полого ствола, что способствует быстрому разрушению сваи в агрессивных грунтах.

В качестве прототипа выбрана винтовая свая (2), включающая полый корпус с антикоррозийным покрытием его наружной и внутренней поверхности и снабженный винтовой навивкой в виде лопасти, проходящей по всей длине корпуса.

Первым недостатком данной модели винтовой сваи является излишняя длина винтовой навивки при закручивании ее в слабые грунты; несущий грунт обычно располагается под слоем слабого грунта, что делает лишней навивку в верхней части сваи, так как такой грунт практически не имеет несущей способности, а дополнительная навивка увеличивает стоимость сваи. Вторым недостатком данной винтовой сваи является отсутствие опорного элемента на верхнем конце сваи, что не обеспечивает устойчивое и надежное соединение сваи с вышележащей конструкцией.

Задачей полезной модели является увеличение срока службы и несущей способности винтовой сваи, а также надежность ее соединения с вышележащей конструкцией.

Поставленная задача решается винтовой сваей, включающей 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, отличающейся тем, что металлическая навивка выполнена в виде одного витка лопасти, расположенного на конической части трубы, шириной не менее 0,5 наружного диаметра трубы и шагом лопасти Н, который рассчитывается в зависимости от наружного диаметра корпуса трубы (D_H) по формуле H=1,33D _H., 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, а 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.

Конструкция винтовой сваи представлена на фиг.1 (вид сбоку), 2 (вид сверху) и 3 (опорная площадка).

Винтовая свая (фиг.1, 2) имеет цилиндрический стальной корпус 1, в нижней части которого находится замкнутая коническая часть 2 с винтовой лопастью 3 шириной не менее половины диаметра корпуса 1, а в верхней части к корпусу жестко прикреплен опорный элемент, включающий опорную площадку из стальной пластины 4 с отверстиями 5 для крепежных болтов или винтов (не менее двух отверстий), стальной цилиндрической обоймой 6 и ребрами жесткости 7.

Шаг (H) винтовой лопасти сваи назначается в зависимости от наружного диаметра (D_H) корпуса сваи по формуле: H=1,33D_H.

Стальная цилиндрическая обойма 6 опорного элемента имеет толщину стенки не менее толщины стального корпуса сваи; высота (Н_о) обоймы - не менее ¹/₂ ее диаметра (D_о), а внутренний диаметр этой обоймы на 1-2 мм больше наружного диаметра стального корпуса сваи.

Отверстия 5 для крепежных болтов или винтов расположены на стальной пластине 4 диаметрально и симметрично относительно центра поперечного сечения корпуса сваи.

При изготовлении сваи в заводских условиях на ее наружную поверхность и поверхность опорной площадки наносят не менее двух слоев износостойкого, морозостойкого и стойкого к агрессивным грунтовым водам состава, например, состав «Уреплен» на основе полиуретановых эластомеров.

Внутри сваи находится стержневая арматура или арматурный каркас 10 и затвердевший высокопрочный цементный раствор или мелкозернистый бетон 9, которые помещают внутрь стального корпуса 1 после погружения сваи на проектную отметку.

Помимо опорной площадки вверху сваи строго по центру ее поперечного сечения находится анкерный стержень 8 с резьбой, нижний конец которого (без резьбы) располагается в цементном растворе или бетоне, а верхний (с резьбой) выступает за опорную площадку минимум на 40 мм.

Установку сваи производят следующим образом.

На участке погружения винтовых свай с помощью геодезических приборов производят разметку рядов и мест погружения винтовых свай. После этого выполняют зондирование грунта на проектную отметку в точке погружения каждой сваи путем бурения лидирующей сваи малого диаметра.

Если при зондировании обнаруживают крупные камни-валуны, строительный мусор или иные предметы, препятствующие погружению сваи, то точку погружения сваи смещают по оси ряда свай на 200-300 мм и вновь зондируют почву.

При отсутствии препятствий в лидирующей скважине в нее закручивают предлагаемую винтовую сваю; сваи диаметром корпуса 133 мм и менее длиной до 3 метров закручивают вручную.

Аналогичным образом погружают все сваи ряда и всего свайного поля. Затем верх всех свай размечают по нивелиру и обрезают под проектную отметку. После этого к верху каждой сваи приваривают опорный элемент, имеющий стальную пластину с отверстиями, внутрь каждой сваи заливают до верха опорной площадки высокопрочный цементный состав и в него опускают, в зависимости от внутреннего диаметра сваи, либо арматурный стержень (стержни), либо арматурный каркас.

Арматура должна располагаться ниже верха раствора на 25-50 мм (в зависимости от ее диаметра).

На верхнем конце сваи в свежий раствор на расчетную глубину опускают анкерный стержень и располагают его строго по центру сечения сваи.

Стержень должен выступать за опорную площадку сваи минимум на 40 мм.

Винтовая свая поступает на объект с наружной поверхностью, обработанной специальным антикоррозийным, морозостойким, износостойким составом и стойким к агрессивным грунтам.

При использовании труб большого диаметра (более 150 мм) вместо цементного раствора может использоваться высокопрочный мелкозернистый бетон. При использовании труб малого диаметра (до 100 мм) армирование может выполняться стальной фиброй.

В цементный раствор или мелкозернистый бетон могут вноситься специальные добавки, улучшающие их свойства, например, добавки-суперпластификаторы,

Для защиты от коррозии и агрессивных грунтовых вод наружная поверхность сваи покрыта не менее чем двумя слоями антикоррозийного износостойкого, морозостойкого и химически стойкого состава, например, состав «Уреплен» на основе полиуретановых эластомеров.

Предложенная конструкция сваи долговечна, надежна в использовании, технологична в производстве и наилучшим образом применима на слабых водонасыщенных и заторфованных грунтах, когда несущий грунт (песок, супесь или суглинок) находится под слоем торфа более 1 м и не имеет включений из крупных камней и строительного мусора, а также при устройстве опор легких мостов, виадуков и причалов.

Использованная литература:

1. Заявка РФ на ИЗ 2005121054/22, 2005 г.

2. Заявка РФ на ИЗ 2006105674/03, 2006 г.

Винтовая свая, 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, отличающаяся тем, что металлическая навивка выполнена в виде одного витка лопасти, расположенного на конической части трубы, имеющей ширину не менее 0,5 наружного диаметра трубы и шагом лопасти Н, который рассчитывается в зависимости от наружного диаметра корпуса трубы (D_H) по формуле H=1,33D _H, 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, а 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.