RU15350U1 - Анкерная свая - Google Patents

Abstract

1. Анкерная свая, содержащая ствол с размещенным со стороны его нижнего торца по меньшей мере одним поперечным элементом, например, винтовой лопастью или уширением, отличающаяся тем, что свая снабжена механизмом обжатия околосвайного грунта, включающим элемент уплотнения грунта и силовой элемент его перемещения, при этом механизм обжатия грунта размещен на участке ствола сваи со стороны верхнего его торца, а ствол сваи и элемент уплотнения грунта выполнены с возможностью взаимного перемещения относительно друг друга.2. Анкерная свая по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере два поперечных элемента образуют по меньшей мере одну секцию, при этом габаритный размер dвышележащего поперечного элемента меньше габаритного размера d нижележащего поперечного элемента, а расстояние между поперечными элементами не меньше двух габаритных размеров dвышележащего поперечного элемента.3. Анкерная свая по п.1 или 2, отличающаяся тем, что элемент уплотнения грунта включает один или два плоских элемента, выполненных с возможностью пропускания через них ствола сваи и объединенных наклонными или вертикальными ребрами.4. Анкерная свая по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что длина ствола сваи от верхнего его торца до нижележащего поперечного элемента такова, что расстояние между нижней частью элемента уплотнения грунта и нижележащим поперечным элементом в рабочем состоянии не меньше 1,2d, где d - габаритный размер нижележащего поперечного элемента.5. Анкерная свая по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что ствол в ее верхней части снабжен элементами крепления к анкеруемой конструкции.

Description

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в фундаментостроении при креплении к труту раздишьрс механизмов и устройств. Наиболее эффективно полезная модель может быть использована при анкеровке к грунту устройств для вдавливания свай и/или других строительных конструкций или при испытании строительных конструкций вдавливающей статической нагрузкой.

Известна анкерная свая (А.с. СССР № 1430464, МКИ Е 02 D 5/54, 5/80, 1988), включающая ствол с поворотными относительно вертикалт.ной оси лопастями на его конце и конусным клином, размещенным снизу под лопастяк1и. Ствол выполнен полым, лопасти образованы продольными прорезями на его конце, и имеют в верхней части горизонтальные уступы, причем в полости ствола установлена инерционная масса, выполненная в нижней его части с замкнутой цилиндрической камерой, в которой размещен поршень со щтоком, пропущенным через основание камеры и соединенным с клином- Погружение известной сваи осуществляют с помощью молота. Одним из основньрс недостатков такой сваи является сложность ее заглубления в грунт, а также сложность изготовления. Свая массивна, поскольку должна вмещать в себя массивную инерционную массу, требует больших погружных усилий, к тому же при подходе к проектной отметке заглубления требует множества операций по извлечению инерционной массы и разведению лопастей, повышающих несущую способность анкерной сваи. Сложность изготовления обусловлена большим количеством входящих в нее узлов и деталей. Кроме того использование механических молотов создает динамические

МКИ Е 02 D 5/56 Автор Кашка Б. 3.

Анкерная свая воздействия на близлежащие строения, что ограничивает возможности применения такой

анкерной сваи в условиях городской застройки.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является винтовой анкер, выбранный в качестве прототипа ( А. с. СССР №1649039, МКИ Е 02 D 5/56, 1991). Известный винтовой анкер включает ствол, с размещенными на нем со стороны его нижнего торца винтовыми поперечными лопастями, установленными на участке ствола со стороны его нижнего торца, каждая из которых смонтирована на отдельной подвижной ступице, имеющей винтовую нарезку, взаимодействующую с винтовой нарезкой, образованной на участках ствола в местах расположения ступиц. При этом винтовая нарезка на ступицах и на участках ствола совпадает по направлению с направлением витков лопасти, а шаг нарезки на ступицах и соответствующих им участках ствола выполнен последовательно возрастающим от нижележащих ступиц к вьщзележащим. Известный анкер - прототип обладает существенными недостатками, основным из которых является его низкая несущая способность на вьщергивающую нагрузку. Это обусловлено тем, что степень уплотнения грунта, размещенного между лопастями, является недостаточной для восприятия стволом значительных вьщергивающих нагрузок, несмотря на то, что при вращении ствола в обратном направлении после достижения винтовым анкером проектной глубины вследствие разности шагов резьбовой нарезки ступицы проходят разное расстояние и достигают сближения лопастей между собой. Перемещение лопастей происходит одновременно с перемещением массива грунта между секциями лопастей и вызывает при этом незна щтельное его уплотнение т. к. сопротивление грунта перемещению предопределяет степень его уплотнения в этом пространстве. При завинчивании винтового анкера сцепление между грунтовыми частицами в околоанкерном пространстве нарушено, и массив грунта под давлением нижележащей лопасти перемещается вверх вслед за вышележащей лопастью и пол чает при этом незначительное уплотнение.

Недостаточная плотность грунта в околоанкериом пространстве не обеспечивает высокой несущей способности ствола анкера на выдергивающую нагрузку. Еще более низкой несущей способностью известней винтовой анкер обладает в слабых обводненных грунтах. Восстановление нарушенных связей между частицами монолитного грунта, которые нарушаются при завинчивании анкера, в слабых обводненных грунтах происходит очень медленно. Они остаются разорванными к моменту перемещения лопаст й вверх при вращении ствола. При перемещении лопастей вверх такой грунт почти не уплотняется, а распространяется в стороны за пределы проекции лопастей, или, не оказывая значительного сопротивления, перемещается вверх вслед за перемещением вышележащей лопасти, освобождая пространство для перемещения винтового анкера вверх под воздействием вьщергивающей нагрузки. Еще одним недостатком известного винтового анкера является отсутствие контроля несущей способности массива грунта, размещенного между секциями лопастей, а, следовательно, и контроля несущей способности известного винтового анкера. В этом случае для оценки несущей способности анкера необходимо предварительно испьттывать его на выдергивающую нагрузку, что приводит к излишним затратам времени и средств.

В основу полезной модели поставлена задача создать анкерную сваю, обладающую высокой несущей способностью на выдергивающую нагрузку, работающую в любых грунтовых условиях, в том числе в слабых обводненных грунтах, с обеспечением во время его установки контроля несущей способности анкерной сваи на вьщергивающую нагрузку, благодаря оснащению его обжимным механизмом, уплотняющим грунт.

Поставленная задача рещена тем, что анкерная свая, содержащая ствол с размещенным со стороны его нижнего торца по меньшей мере одним поперечным элементом.

например, винтовой лопастью или уширением, согласно полезной модели, снабжена механизмом обжатия околосвайного грунта, включающим элемент уплотнения грунта и силовой элемент его перемещения, при этом механизм обжати грунта размещен на участке ствола сваи со стороны верхнего его торца, а ствол сваи и элемент уплотнения вьщоднены с возможностью взаимного перемещения относительно друг друга. Преимущественно анкерная свая, согласно полезной модели, может бьггь выполнена таким образом, что по меньщей мере два поперечных элемента в ней образуют по меньщей мере одну секцию, цри этом габаритный размер di вышележащего поперечного элемента меньще габаритного размера d нижележащего поперечного элемента, а расстояние между поперечными элементами не меньше двух габаритных размеров di вышележащего поперечного элемента. В заявленной анкерной свае, согласно полезной модели, элемент уплотнения может содержать один или два плоских элемента, выполненных с возможностью пропускания через них ствола сваи и объединенных наклонными или вертикальными ребрами. При этом, согласно полезной модели, длина ствола сваи от ее верхнего торца до нижележащего поперечного элемента такова, что расстояние между нижней частью элемента уплотнения грунта и нижележащим поперечньтм элементом в рабочем состоянии не меньще 1,2 d, где d - габаритный размер нижележащего поперечного элемента. Кроме того, ствол в верхней части анкерной сваи, согласно полезной модели, снабжен элементами крепления к анкеруемой конструкции.

Повышение несущей способности анкерной сваи достигается за счет того, что в процессе перемещения ствола с поперечньщи элементами, например, лопастями, пластинами или просто уширениями вверх, а элемента уплотнения грунта вниз происходит обжатие массива грунта, размещенного между элементом уплотнения грунта и поперечными элементами ствола. Массив грунта, размещенный между поперечными элементам-га ствола и/или между поперечным

элементом и элементом уплотнения грунта, за счет обжатия уплотняется, чем обеспечивается повышение несущей способности анкерной сваи. Наиболее благоприятно, чтобы расстояние между нижележащим поперечным элементом и элементом уплотнения было не менее l,2d для обеспечения оптимальной площади боковой поверхности развертки среза грунта по наружному периметру нижележащего поперечного элемента. Усилие сцепления частиц интенсивно уплотненного грунта по линии его среза будет достаточньгм, если срез будет иметь площадь, равную произведению периметра поперечного элемента на расстояние L l,2d. При L l,2d площадь среза грунта недостаточна для восприятия им усилия вьщергивающей нагрузки, поскольку со стороны верхнего торца элемента уплотнения грунт практически отсутствует, а нагрузку воспринимает только грунт, размещенный между поперечными элементами и элементом уплотнения. Чем больще его объем и плотность, тем больщее усилие он воспримет. При необходимости восприятия анкерной сваей более значгггельных усилий, на стволе образуют несколько секций, каждая секция может включать два и более поперечных элемента, при этом габаритный размер dj вышележащего поперечного элемента меньше габаритного размера d нижележащего поперечного элемента, а расстояние между поперечными элементами должно бьггь не меньше величины двух габаритных размеров di вышележащего поперечного элемента. Поскольку в этом случае диаметр скважины больше габаритного размера верхнего поперечного элемента, часть вытесняемого элементом уплотнения грунта внедряется в пространство между верхнележащим и нижележащим поперечными элементами, так как объем скважины между ними является постоянным, а объем грунта в этом пространстве увеличивается, происходит его уплотнение. Так как уплотнение грунта между попереч11ыми элементами меньше, чем уплотнение между элементом уплотнения грунта и верхним поперечным элементом, для обеспечения достаточного усилия сцепления между частицами грунта естественного сложения в боковой поверхности скважины и частицами уплотненного грунта необходимо образовать

большую боковую поверхность. Только при этом условии можно повысить несущую способность анкерной сваи на выдергиваюшую нагрузку. Усилие, которое может воспринять ствол при работе анкерной сваи на выдергивающ ю нагрузку, контролируют по величине усилия, при котором осуществляется перемещение ствола вверх, т.е. по показаниям манометра, измеряющего давление жидкости в гидроцилиндрах.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично представлен общий вид анкерной сваи с одним поперечным элементом в виде винтовой лопасти и элементом уплотнения, состоящего из двух плоских элементов; на фиг.2 - анкерная свая с поперечным элементом в виде лопасти в рабочем состоянии после перемещения элемента уплотнения вниз, а ствола сваи вверх, и размещение при этом уплотненной зоны грунта; на фиг.З - общий вид анкерной сваи с поперечным элементом в виде нескольких пластин, закрепленных на свае перпендикулярно оси сваи, и элементом уплотнения грунта, содержащим один плоский элемент, после погружения сваи в грунт; на фиг. 4 - общий вид анкерной сваи с двумя секциями, включающими по две винтовые лопасти, и элементом уплотнения, с двумя плоскими элементами; на фиг.5 - крепление анкерной сваи к анкеруемой конструкции.

Анкерная свая включает ствол 1 и поперечный элемент 2, который может иметь любую форму, может быть сплощным или с отверстиями, или может бьпъ выполнен в виде винтовой лопасти 2, как представлено на фигЛ, или состоять из отдельных пластин 2, закрепленных на свае перпендикулярно ее оси, как представлено на фиг. 3 или просто в виде уширений ствола сваи. Поперечный элемент 2 анкерной сваи установлен на участке ствола со стороны нижнего его торца. Анкерная свая может иметь один поперечный элемент, как на фиг. 1 - 3 или несколько элементов 2 и 3, образующих секцию, как показано на фиг.4, или несколько

секций. Расстояние между поперечнымн элементами в секции должно быть не менее двух габаритных размеров di вышележащего поперечного элемента 3. При этом габаритный размер di вышележащего поперечного элемента 3, предпочтительно, должен быть меньше габаритного размера d нижележащего поперечного элемента 2. Анкерная свая снабжена механизмом 4 обжатия околосвайного грунта, включающим подвижный вдоль продольной оси ствола элемент 5 уплотнения грунта и силовой элемент 6 перемещения элемента 5 уплотнения. Механизм 4 обжатия грунта размещен на участке ствола сваи со стороны верхнего его торца. Элемент 5 уплотнения может быть выполнен преимущественно из металлического листа и включать один плоский элемент 7, или два плоских элемента 7 и 8. Элемент или элементы выполненны с возможностью пропускания через них ствола I сваи. Если элементов два, они размещенны на разной высоте относительно друг друга И объединенны наклонными или вертикальными ребрами 9. Длина сваи от верхнего торца до нижележащего поперечного элемента 2 такова, что расстояние L между нижней частью элемента 5 уплотнения грунта и нижележащим поперечным элементом 2 в рабочем состоянии не меньше I,2d, габаритного размера нижележащего поперечного элемента 2. Ствол 1 и элемент 5 уплотнения грунта выполнены с элементом фиксации, ограничивающим их перемещение относительно друг друга, например, с помощью шплинта (на фиг. не показан). Ствол 1 в зоне оголовка имеет крепежный элемент 10 для прикрепления к анкеруемой конструкции. При установке анкерной сваи в слабых грунтах между поперечным элементом 2 и элементом 5 уплотнения (или между поперечными элементами 2 и 3 секции и элементом 5 уплотнения, есЛи анкерная свая содержит секцию) укладывают жесткий материал, имеющий влажность, меньшую влажности обводненного грунта, например, грунт со щебнем. Силовой элемент 6 преимущественно выполняют в виде гидроцилиндров, которые в преш существенном варианте устанавливают таким образом, чтобы

ИХ штоки упирались в плоский элемент 5 уплотнения грунта, а корпуса были закреплены неподвижно.

Анкерная свая работает следующим образом. Осуществляют погружение ствола 1 на заданную отметку завинчиванием с помощью бурильного агрегата, если поперечные элементы 2 сваи представляют собой винтовые лопасти, или любым другим способом, например, установкой в пробуренную предварительно скважину, вдавливанием или забивкой, при выполнении поперечных элементов сваи в виде отдельньрс пластин или уширений. Затем элемент 5 уплотнения одевают на верхнюю часть ствола 1, устанавливают на поверхность грунта в плане скважины, образованной погружением ствола I с поперечными элементами 2 (или секциями поперечных элементов, включающими элементы 2 и 3). После этого монтируют и устанавливают на стволе 1 силовой элемент 6, гидроцилиндры, симметрично относительно ствола 1 над плоским элементом 7 элемента 5 уплотнения грунта. Силовым элементом 6 создают распор между элементом 5 уплотнения и стволом 1. За счет воздействия взаимно противоположных по направлению усилий осуществляют перемещение ствола 1 с его поперечными элементами 2 вверх, а элемент 5 уплотнения перемещают вниз, сжимая таким образом грунт, размещенный между элементом 5 и поперевдыми элементами. Результат может достигаться также при перемещении только ствола сваи вверх относительно элемента обжатия при большом заглублении анкерной сваи и глубоком заложении поперечного элемента относительно «дневной поверхностид.е. поверхности грунта. По величине давления масла в гидроцилиндрах, которое измеряют с помощью манометра, определяют величину давления поперечных элементов 2 и элемента 5 на грунт, а по величине перемещения ствола 1 вверх и заглубления элемента 5 вниз определяют расстояние между нижележаищм поперечным элементом и элементом уплотнения грунта. Если грунт слабый и усилия, которым перемещают ствол вверх, не яостаточно для восприятия анкерной сваей проектной нагрузки, элемент 5

уплотнения грунта поднимают вверх, а образовавшуюся от его перемещения скважину заполняют жестким материалом и, повторно увеличивая силу распора, ствол 1 и элемент 5 уплотнения грунта перемещают в противоположном направлении относительно друг друга до достижения заданного усилия выдергивающей нагрузки. Затем фиксируют элемент 5 и ствол анкерной сваи от взаимного перемещения.

Извлекают анкерную сваю из грунта следующим образом. Демонтируют силовой элемент 6, затем снимают со ствола элемент 5 уплотнения, после чего с помощью бурильного агрегата производят извлечение анкерной сваи из грунта путем его вращения в направлении, обратном завинчиванию, если анкерная свая имеет поперечный элемент в виде лопастей, или любым известным способом. Если анкерная свая содержит поперечные элементы в виде пластин, ее извлекают, например, с помощью силовых элементов.

Заявитель/лБ.З, Кащка

Claims (5)

1. Анкерная свая, содержащая ствол с размещенным со стороны его нижнего торца по меньшей мере одним поперечным элементом, например, винтовой лопастью или уширением, отличающаяся тем, что свая снабжена механизмом обжатия околосвайного грунта, включающим элемент уплотнения грунта и силовой элемент его перемещения, при этом механизм обжатия грунта размещен на участке ствола сваи со стороны верхнего его торца, а ствол сваи и элемент уплотнения грунта выполнены с возможностью взаимного перемещения относительно друг друга.

2. Анкерная свая по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере два поперечных элемента образуют по меньшей мере одну секцию, при этом габаритный размер d₁ вышележащего поперечного элемента меньше габаритного размера d нижележащего поперечного элемента, а расстояние между поперечными элементами не меньше двух габаритных размеров d₁ вышележащего поперечного элемента.

3. Анкерная свая по п.1 или 2, отличающаяся тем, что элемент уплотнения грунта включает один или два плоских элемента, выполненных с возможностью пропускания через них ствола сваи и объединенных наклонными или вертикальными ребрами.

4. Анкерная свая по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что длина ствола сваи от верхнего его торца до нижележащего поперечного элемента такова, что расстояние между нижней частью элемента уплотнения грунта и нижележащим поперечным элементом в рабочем состоянии не меньше 1,2d, где d - габаритный размер нижележащего поперечного элемента.

5. Анкерная свая по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что ствол в ее верхней части снабжен элементами крепления к анкеруемой конструкции.