RU2555727C1

RU2555727C1 - Driven pile

Info

Publication number: RU2555727C1
Application number: RU2014120551/03A
Authority: RU
Inventors: Георгий Васильевич Серга; Виктор Дмитриевич Таратута
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-07-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: in a driven pile including a helical shaft, the latter is made along the perimeter in the form of a multi-turn helical surface with helical grooves inside the helical shaft in the form of pockets of a curved shape with curvature centres of pockets of curved shape of the helical surface, which are located inside the cross section of the helical shaft, and consists along the perimeter of three and more strips of trapezoid shape, which are twisted in longitudinal direction relative to longitudinal axis and bent along a helical line in transverse direction on a mandrel in the form of a rotation paraboloid, with increase of dimensions of the strips as to width, with formation along the perimeter of the helical shaft of three and more internal curved surfaces of a convex shape with curvature centres inside the helical shaft and with formation of overlaps inside the helical shaft in the form of helical blades throughout length of the helical shaft.

EFFECT: simpler shaft driving into soil; simpler manufacture and enlargement of technological capabilities.

8 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению.The invention relates to construction, namely to foundation engineering.

Известна забивная свая, (см. патент №1794134, МПК Е02D 5/56, 07.02.93., Бюл. №3), включающийся расширяющийся кверху винтовой ствол, выполненный составным из многогранных секций, боковая поверхность каждой из которых образована четным количеством, не менее шести, примыкающих друг к другу боковыми сторонами чередующихся равносторонних и равнобедренных треугольников, стороны которых в пределах каждой секции равны между собой, а основания каждого равнобедренного треугольника превышают величину стороны, причем в каждой нижележащей секции одноименные треугольники смещены относительно друг друга с расположением их боковых сторон по длине ствола, по не менее чем трем разнонаправленным винтовым линиям переменного по длине ствола шага, и образованием вдоль него разновеликих ниш ромбовидной формы.Known driven pile, (see patent No. 1794134, IPC E02D 5/56, 07.02.93., Bull. No. 3), including a screw barrel expanding upwards, made up of multi-faceted sections, the side surface of each of which is formed by an even number, not less than six adjacent to each other by the lateral sides of alternating equilateral and isosceles triangles, the sides of which within each section are equal to each other, and the bases of each isosceles triangle exceed the size of the side, and in each underlying section of the same name eugolniki offset relative to each other with their sides located along the length of the barrel, at least three differently directed pitch helical lines alternating along the length of the barrel, and the formation of different-sized niches therealong diamond shape.

Недостатком известной сваи являются ограниченные технологические возможности и необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт, а также большая сложность и трудоемкость изготовления, так как необходимо изготовить расширяющийся кверху винтовой ствол, выполненный составным из многогранных секций, боковая поверхность каждой из которых образована четным количеством, не менее шести, примыкающих друг к другу боковыми сторонами чередующихся равносторонних и равнобедренных треугольников, стороны которых в пределах каждой секции равны между собой, а основания каждого равнобедренного треугольника превышают величину стороны, причем в каждой нижележащей секции одноименные треугольники смещены относительно друг друга с расположением их боковых сторон по длине ствола, по не менее чем трем разнонаправленным винтовым линиям переменного по длине ствола шага, и образованием вдоль него разновеликих ниш ромбовидной формы.A disadvantage of the known piles is the limited technological capabilities and the need for great efforts to immerse the piles in the ground, as well as the great complexity and laboriousness of manufacturing, since it is necessary to manufacture a spiral shaft expanding upwards, made of multi-faceted sections, the side surface of each of which is formed by an even number, at least six adjacent to each other by the lateral sides of alternating equilateral and isosceles triangles, the sides of which are within each section is equal to each other, and the bases of each isosceles triangle exceed the size of the side, and in each underlying section the triangles of the same name are displaced relative to each other with the location of their sides along the length of the barrel, at least three multidirectional helical lines of a variable along the barrel length step, and the formation along it of different-sized rhomboid niches.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является забивная свая (см. патент №2431018, МПК Е02D 5/48, 10.10.2011, Бюл. №28), включающяя винтовой ствол, выполненный из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых двух пар равнобедренных треугольников, а вторая пара выполнена из равнобедренного треугольника, равного равнобедренному треугольнику первой пары, и равностороннего треугольника, стороны которого равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно последующей на 120°.The closest technical solution to this invention is a driven pile (see patent No. 2431018, IPC E02D 5/48, 10/10/2011, Bull. No. 28), including a helical barrel made of sequentially installed sections, each of which is mounted in two pairs triangles connected by the sides, while the first pair is made of the same two pairs of isosceles triangles, and the second pair is made of an isosceles triangle equal to the isosceles triangle of the first pair, and an equilateral triangle, the sides of which equal to the side of the isosceles triangle, with each subsequent section rotated relative to the next 120 °.

Недостатком известной сваи является сложность изготовления, ограниченные технологические возможности и необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт.A disadvantage of the known piles is the complexity of manufacturing, limited technological capabilities and the need for great efforts to immerse the piles in the ground.

Техническим решением является облегчение погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей.The technical solution is to facilitate the immersion of the barrel in the ground, simplifying manufacturing and expanding technological capabilities.

Техническое решение достигается тем, что в свае забивной, включающей винтовой ствол, винтовой ствол выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри винтового ствола в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения винтового ствола, и по периметру смонтирован из трех и более скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения полос трапециевидной формы с увеличением их размеров по ширине, с образованием по периметру винтового ствола трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри винтового ствола и образованием напусков внутри винтового ствола в виде винтовых лопастей по всей длине винтового ствола.The technical solution is achieved by the fact that in a driven pile including a helical shaft, the helical shaft is made around the perimeter in the form of a multi-helical surface with helical grooves inside the helical shaft in the form of pockets of curvilinear shape with centers of curvature of the pockets of the curved shape of the screw surface located inside the cross section of the helical shaft , and mounted around the perimeter of three or more twisted in the longitudinal direction relative to the longitudinal axis and curved in a helical direction in the transverse direction and on a mandrel in the form of a paraboloid of rotation of trapezoidal stripes with an increase in their size in width, with the formation of three or more internal curved surfaces along the perimeter of the screw shaft with centers of curvature inside the screw barrel and the formation of inlets in the screw barrel in the form of screw blades along the entire length screw barrel.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой сваи забивной.According to the patent literature not found a technical solution similar to the claimed, which allows us to judge the inventive step of the proposed pile driving.

Новизна заключается в том, что винтовой ствол выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри винтового ствола в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения винтового ствола, что облегчает погружение и расширяет технологические возможности.The novelty lies in the fact that the screw barrel is made around the perimeter in the form of a multi-helical surface with screw grooves inside the screw barrel in the form of pockets of curved shape with centers of curvature of the pockets of the curved shape of the screw surface located inside the cross section of the screw barrel, which facilitates immersion and extends technological capabilities .

Новизна заключается в том, что винтовой ствол по периметру выполнен из трех и более скрученных в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении по винтовой линии на оправке в виде параболоида вращения полос трапециевидной формы, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.The novelty lies in the fact that the helical barrel along the perimeter is made of three or more twisted in the longitudinal direction and curved in the transverse direction along the helical line on the mandrel in the form of a paraboloid of rotation of trapezoidal bands, which simplifies the manufacture and extends technological capabilities.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении образованы внутри винтового ствола криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине винтового ствола, что не только облегчает погружение, но и расширяет технологические возможности.The novelty also lies in the fact that due to the twisting of trapezoidal strips in the longitudinal direction and curved in the transverse direction, curved surfaces of various curvatures are formed inside the screw shaft in each cross section along the length of the screw barrel, which not only facilitates immersion, but also extends technological capabilities.

Новизна обусловлена тем, винтовой ствол по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми линиям, шаг которых изменяется соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри винтового ствола, что облегчает погружение саи в грунт и расширяет технологические возможности.The novelty is due to the fact that the helical barrel along the perimeter is equipped with three, four, five, six, etc. helical lines, the pitch of which changes respectively by three, four, five, six, etc. helical grooves inside the helical barrel, which facilitates the immersion of sais in the ground and expands technological capabilities.

Новизна обусловлена также тем, что винтовой ствол по периметру выполнен из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине винтового ствола винтовых полос трапециевидной формы с увеличением их размеров по ширине с образованием по периметру винтового ствола трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри винтового ствола и образованием напусков внутри винтового ствола в виде винтовых лопастей по всей длине винтового ствола, что расширяет технологические возможности и упрощает изготовление. The novelty is also due to the fact that the helical trunk along the perimeter is made of three or more vertically folded in a vertical plane and successively interconnected along the length of the helical barrel helical strips of trapezoidal shape with an increase in their size along the width with the formation of three or more internal curved surfaces around the helical shaft convex shape with centers of curvature inside the screw barrel and the formation of inlets inside the screw barrel in the form of screw blades along the entire length of the screw barrel, which extends t technological capabilities and simplifies manufacturing.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри винтового ствола криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине винтового ствола, что не только облегчает погружение сваи в грунт, но и расширяет технологические возможности.The novelty also lies in the fact that by twisting the trapezoidal bands of variable width in the transverse direction, curved surfaces of various curvatures are formed inside the screw shaft in each cross section along the length of the screw shaft, which not only facilitates the immersion of the pile into the ground, but also expands technological capabilities.

Новизна обусловлена тем, что винтовой ствол по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми линиям, шаг которых изменяется соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри винтового ствола, что увеличивает не только скорость погружения и облегчает погружение, но и расширяет технологические возможности.The novelty is due to the fact that the helical barrel along the perimeter is equipped with three, four, five, six, etc. helical lines, the pitch of which changes respectively by three, four, five, six, etc. screw grooves inside the screw barrel, which increases not only the speed of immersion and facilitates immersion, but also expands the technological capabilities.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны сопротивление грунта погружению сваи снижается, это способствует расширению технологических возможностей.The novelty lies in the fact that due to the internal helical surfaces of double curvature, the soil resistance to pile immersion is reduced, this contributes to the expansion of technological capabilities.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям облегчается погружение сваи в грунт и расширяет технологические возможности.The novelty lies in the fact that thanks to the internal helical surfaces, the immersion of the pile into the ground is facilitated and it expands the technological capabilities.

Новизна предложения заключается также в том, что винтовой ствол выполнен со сложной внутренней поверхностью, что облегчает погружение и расширяет технологические возможности.The novelty of the proposal also lies in the fact that the helical barrel is made with a complex inner surface, which facilitates immersion and expands technological capabilities.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена свая забивная, погруженная в грунт; на фиг. 2 - винтовой ствол сваи, общий вид, смонтированный из пяти полос трапециевидной формы; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 2; фиг. 5 - одна из полос с напуском; на фиг. 6 - вид полосы с напуском после скручивания ее концов относительно продольной оси; на фиг. 7 - вид полосы с напуском после сгиба ее на оправке в виде параболоида вращения; на фиг. 8 - разрез А-А на фиг. 7.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 shows a pile driven into the ground; in FIG. 2 - screw shaft piles, General view, mounted from five strips of trapezoidal shape; in FIG. 3 is a view A in FIG. 2; in FIG. 4 is a view B in FIG. 2; FIG. 5 - one of the strips with a lap; in FIG. 6 is a view of a strip with an inlet after twisting its ends relative to the longitudinal axis; in FIG. 7 is a view of a strip with an inlet after bending it on a mandrel in the form of a paraboloid of revolution; in FIG. 8 is a section AA in FIG. 7.

Свая забивная (фиг. 1) включает винтовой ствол 1, имеющий оголовок 2.Pile driven (Fig. 1) includes a helical barrel 1 having a head 2.

Винтовой ствол 1 конической формы (фиг. 3, фиг 4, фиг. 5), например, выполнен из пяти полос 3, 4, 5, 6, 7 трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине винтового ствола 1 с образованием по периметру винтового ствола 1 внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри винтового ствола 1 и образованием напусков 8, 9, 10, 11, 12 (фиг. 4) в виде винтовых лопастей по всей длине винтового ствола 1 (на фиг. 4 винтовые лопасти зачернены).A helical barrel 1 of a conical shape (Fig. 3, Fig 4, Fig. 5), for example, is made of five trapezoidal strips 3, 4, 5, 6, 7 with different sizes in width, increasing them along the length of a helical barrel 1 s the formation along the perimeter of the screw barrel 1 of the internal curved surfaces of a convex shape with centers of curvature inside the screw barrel 1 and the formation of inlets 8, 9, 10, 11, 12 (Fig. 4) in the form of screw blades along the entire length of the screw barrel 1 (in Fig. 4 screw blades blackened).

Винтовой ствол 1 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) выполнен из полос, например, 3, 4, 5, 6, 7 трапециевидной формы с боковыми кромками 13 и 14, включая напуск 15 с одной стороны полос, как, например, напуск 15 полосы 3 (фиг. 6). Напуск 15 показан на фиг. 5 отделенным от полосы, например 3, штриховой линией 16. Полоса, например 3, изготовлена с разными размерами по ширине полос, с напуском 15 и с боковыми кромками 13 и 14 трапециевидной формы, скручена по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 6) относительно продольной оси O₁-O₁ и изогнута по винтовой линии в поперечном направлении на оправке 17 в виде параболоида вращения.The helical barrel 1 (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4) is made of strips, for example, 3, 4, 5, 6, 7 of a trapezoidal shape with side edges 13 and 14, including an inlet 15 on one side of the strips, such as for example, lap 15 of strip 3 (FIG. 6). The inlet 15 is shown in FIG. 5 separated from the strip, for example 3, by a dashed line 16. The strip, for example 3, is made with different sizes along the width of the strips, with an inlet 15 and with trapezoidal side edges 13 and 14, twisted along a helical line in the longitudinal direction (Fig. 6) relative to the longitudinal axis O ₁ -O ₁ and curved in a helical line in the transverse direction on the mandrel 17 in the form of a paraboloid of revolution.

Полосы 3, 4, 5, 6, 7 с напусками после сгиба снимают с оправки 17 и соединяют друг с другом боковой стороной 14 одной полосы со штриховой линией 16 другой полосы известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелого винтового ствола 1 конической формы винтовых линий и винтовых поверхностей в виде винтовых канавок 18, с переменным, увеличивающимся по длине винтового ствола конической формы 1 шагом S₁. Одна из винтовых линий 19-20 показана на фиг. 2 и фиг. 3 утолщенной линией. Например, полоса 3 своей винтовой кромкой 13 (фиг. 4) соединена с полосой 4 по штриховой линии 16 с выпуклой ее стороны, например сваркой, в свою очередь полоса 4 соединена своей винтовой кромкой 13 с полосой 5 по ее штриховой линии 16 и т.д., с образованием пустотелого винтового ствола конической формы 1 с напусками внутри пустотелого винтового ствола конической формы 1 в виде винтовых лопастей 8, 9, 10, 11, 12 (фиг. 5, 4) по всей длине пустотелого винтового ствола конической формы 1. Далее пять и более деформированных таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности пустотелого винтового ствола конической формы 1, благодаря чему облегчается погружении винтового ствола в грунт.Strips 3, 4, 5, 6, 7 with flaps after bending are removed from the mandrel 17 and connected to each other by the lateral side 14 of one strip with a dashed line 16 of another strip by known methods, for example, by welding, with the formation of a conical hollow helical barrel 1 around the perimeter helical lines and helical surfaces in the form of helical grooves 18, with a variable, increasing along the length of the helical barrel of a conical shape in 1 step S ₁ . One of the helical lines 19-20 is shown in FIG. 2 and FIG. 3 thickened line. For example, a strip 3 with its helical edge 13 (Fig. 4) is connected to a strip 4 along a dashed line 16 with its convex side, for example by welding, in turn, a strip 4 is connected with its helical edge 13 with a strip 5 along its dashed line 16, etc. d., with the formation of a hollow helical barrel of a conical shape 1 with inlets inside the hollow helical barrel of a conical shape 1 in the form of screw blades 8, 9, 10, 11, 12 (Fig. 5, 4) along the entire length of the hollow helical barrel of a conical shape 1. Next, five or more deformed in this way stripes are connected known METHODS screw on the side edges. The twisting of each strip provides an additional curvature of the surface of the hollow helical barrel of a conical shape 1, which makes it easier to immerse the helical barrel in the ground.

Таким образом, каждая из трапециевидных полос 3, 4, 5, 6, 7 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как трапециевидная полоса 3 с напуском 15 на фиг. 5, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении (фиг. 6). Скрученную таким образом полосу 3 размещают на оправке 17 в виде параболоида вращения (фиг. 7, фиг. 8) и изгибают так, чтобы кромки полосы разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом полоса деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы, образующие винтовой ствол 1. Далее три, четыре, пять и более деформированных таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы трапециевидной формы обеспечивает дополнительное искривление поверхности винтового ствола, благодаря чему облегчается погружение сваи в грунт.Thus, each of the trapezoidal strips 3, 4, 5, 6, 7 is twisted in the longitudinal direction relative to its own axis of symmetry, for example, as a trapezoidal strip 3 with an inlet 15 in FIG. 5, in which one of its ends is fixed in hot or cold state and the other end of the strip is turned in a predetermined direction (Fig. 6). Thus twisted strip 3 is placed on the mandrel 17 in the form of a paraboloid of revolution (Fig. 7, Fig. 8) and bent so that the edges of the strip are placed in the transverse direction along a helical line. In this case, the strip is deformed and it is either removed from the mandrel or fixed on it in a deformed position. Similarly, the remaining strips forming the helical barrel 1 are deformed. Next, three, four, five or more strips thus deformed are connected by known methods along the lateral helical edges. Twisting each strip of trapezoidal shape provides an additional curvature of the surface of the helical trunk, which makes it easier to immerse piles in the ground.

Для облегчения погружения с противоположной оголовку 2 торцевой части винтового ствола образованы режущие кромки (на чертежах не показаны).To facilitate immersion from the opposite end 2 of the end part of the helical barrel, cutting edges are formed (not shown in the drawings).

Погружение сваи осуществляется забивкой и вдавливанием по оголовку 2 сваи. При этом свая поворачивается и погружается в грунт. Наличие режущих кромок и винтовых лопастей 8, 9, 10, 11, 12 облегчает погружение в грунт сваи забивной, причем внутренняя поверхность обеспечивает заполнение внутренней полости грунтом, который не выдавливается в прилегающие слои грунта, а направляюеся внутрь сваи забивной. По мере погружения забивной сваи верхние слои грунта, находящиеся внутри забивной сваи, уплотняются, что приводит к повышению несущей способности сваи забивной.Pile immersion is carried out by driving and pressing 2 piles along the head. In this case, the pile turns and sinks into the ground. The presence of cutting edges and screw blades 8, 9, 10, 11, 12 facilitates immersion of the driven pile into the soil, the inner surface filling the internal cavity with soil that is not squeezed into the adjacent soil layers, but is driven into the pile by driving. As the driven pile is immersed, the upper soil layers inside the driven pile are compacted, which leads to an increase in the bearing capacity of the driven pile.

Из-за наличия на наружной поверхности сваи винтовых линий и винтовых поверхностей и винтовых лопастей внутри винтовой сваи винтовая свая погружается в грунт без приложения крутящего момента, так как происходит самозавинчивание сваи забивной по мере погружения ее в грунт.Due to the presence on the outer surface of the pile of helical lines and helical surfaces and screw blades inside the screw pile, the screw pile is immersed in the ground without the application of torque, since the pile self-tightens as it is driven into the ground.

Предложенная конструкция сваи может быть использована в любых грунтовых условиях производства работ - в слабых, водонасыщенных, пластичных, песчаных, пластино-мерзлых и мерзлых грунтах, обеспечивает повышение несущей способности и облегчение погружения.The proposed design of piles can be used in any soil conditions for the production of work - in weak, water-saturated, plastic, sandy, plate-frozen and frozen soils, provides increased load-bearing capacity and easier immersion.

Claims

Pile driven, including a helical shaft, characterized in that the helical barrel is made around the perimeter in the form of a multiple helical surface with helical grooves inside the helical barrel in the form of pockets of curvilinear shape with centers of curvature of the pockets of the curved shape of the helical surface located inside the cross section of the helical barrel, and along the perimeter is mounted from three or more twisted in the longitudinal direction relative to the longitudinal axis and curved along the helical line in the transverse direction on the mandrel in the form of the rotation bands raboloida trapezoidal with increasing width sizes to form on the screw barrel perimeter of three or more curved internal surfaces of convex shape with the curvature centers of the screw within the barrel and forming an overlap within the screw barrel in the form of helical blades along the entire length of the screw stem.