RU26233U1 - Винтовая свая - Google Patents

Description

2002110509

|

о а г 1 14) 5 о 9

Полезная модель относится к строительству, в частности к конструкциям винтовых свай и может быть использована в качестве фундамента для онор контактной сети электрифицированных железных дорог, линий электропередач и других конструкций, работающих в суровых климатических условиях, преимущественно в вечномерзлых грунтах.

Известна винтовая свая 1, включающая полый ствол и наконечник с винтовой лопастью, а также цилиндрическое кольцо с режущей кромкой, лсестко закрепленное по периметру к нижней кромке винтовой лопасти. Режущая кромка цилиндрического кольца может быть выполнена с клиновым заходом и криволинейным сходом. Для обеспечения изменения 5тла наклона наконечника в зависимости от рельефа, он соединен со стволом посредством шарового шарнира с блокировочной муфтой. Недостатком известной винтовой сваи 1 является сложность конструкции шарового шарнирного соединения, а также обусловленная этим высокая трудоемкость и нетехнологичность ее изготовления.

Известен винтовой анкер 2, включающий цилиндрическую штангу, наконечник и винтовую лопасть, выполненную с диаметром, увеличивающимся снизу вверх. Наконечник и винтовая лопасть выполнены с тороидальным или параболическим профилем, кроме того, соотношение максимального диаметра винтовой лопасти и диаметра щтанги составляет от 1,5 до 2,5. Недостатком известного винтового анкера 2 является высокая трудоемкость изготовления винтовой лопасти сложного профиля. Кроме того, в процессе погружения в грунт винтового анкера в виде сплошного

МПК 7 Е 02 D 5/56 ВИНТОВАЯ СВАЯ

цилиндрического ствола с конусным наконечником нарушается структура грунта, что приводит к понижению несущей способности анкера.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является винтовая свая, конструкция которой описана в способе 3, предназначенном для погружения винтовой сваи в грунт, выбранная в качестве прототипа. Свая снабжена конусным наконечником, снабженным винтовой лопастью, выполненной из отдельных элементов. На верхней поверхности конусного наконечника расположена резьбовая щпилька, предназначенная для соединения конусного наконечника с цилиндрической секцией сваи, представляющей собой трубчатую оболочку, заполняемую бетоном. Недостатком винтовой сваи, известной из литературы 3, является сложное в технологическом отнощении решение винтовой лопасти, состоящей из отдельных элементов. Другим недостатком известной сваи можно считать отсутствие данных по соотношениям геометрических параметров винтовой лопасти (диаметра, шага). К недостаткам выбранной в качестве прототипа сваи следует также отнести то обстоятельство, что свая с конусом в условиях мерзлых грунтов требует увеличенной глубины бурения, что делает процесс бурения нетехнологичным.

Задачейпредлагаемой полезной модели является

обеспечение возможности завинчивания сваи в вечномерзлые грунты без дополнительного приложения пригружающей силы, а также повышение надежности работы сваи за счет увеличения ее несущей способности.

Для достижения этого технического результата предлагается винтовая свая, которая как и наиболее близкая к ней, выбранная в качестве прототипа, включает цилиндрический трубчатый ствол и винтовую лопасть, Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известной сваи 3, принятой за прототип, является то, что она дополнительно снабжена ребрами жесткости, соединяющими верхнюю часть ствола с горизонтально расположенным опорным фланцем. Отнощение диаметра

ствола к диаметру лопасти составляет 0,6 - 0,8, а шаг лопасти относится к ее диаметру как 0,5 - 0,7. Нижний конец винтовой лопасти располагается во внутренней полости ствола, образуя консоль, при этом нижний виток винтовой лопасти имеет уменьшенный диаметр, а его режущая кромка

заточена под углом 40° - 60 °. Для заведения винтовой лопасти внутрь ствола в нижней части сваи выполнена прорезь, имеюш;ая форму винтовой линии. Вылет консоли составляет 1/2 - 1/3 внутреннего диаметра ствола, а диаметр нижнего витка составляет 0,8 - 0,9 диаметра винтовой лопасти.

Технический результат, достигнутый в предлагаемой полезной модели, получен за счет следуюш его. В отличие от прототипа, предложенная винтовая свая имеет дополнительные ребра жесткости, которые обеспечивают жесткость всей конструкции, а наличие опорного фланца дает возможность быстрого соединения винтовой опоры с опорами контактной сети при помощи болтового соединения.

Важными существенными признаками заявляемой конструкции являются соотношения геометрических параметров ствола и винтовой лопасти сваи. Оптимальное соотношение этих параметров было получено по результатам испытаний. Соотношение диаметра ствола DC и диаметра винтовой лопасти Вл принято в пределах 0,6 - 0,8, а соотношение шага винтовой лопасти Ни ее диаметра Вл выбрано в пределах 0,5 - 0,7. На фиг. 4 кривая I соответствует винтовой свае с лопастью 340 мм, DC / Вл 0,64; Н / Dn 0,56. Кривая II соответствует винтовой свае с лопастью 280 мм, DC / Dn - 0,78; Н / Dn 0,69. Кривая Ш соответствует винтовой свае с лопастью 370 мм, DC/ Dл 0,6; Н / Dл 0,5. Кривые IV, V и VI соответствуют винтовым

сваям с соотношениями вне заявляемых пределов. Для оценки результатов испытаний несущей способности винтовых свай с лопастями различных размеров на фиг. 4 показано перемещение свай, равное 10 мм. Результаты испытаний показали, что сваи, соответствующие кривым IV, V и VI имеют несущую способность, в два раза меньшую, чем сваи, соответствующие

кривым I, II, III. при этом материалоемкость винтовых свай, соответствующих кривым I, II, III, меньше, чем винтовых свай, соответствующих кривым IV, V и VI.

Еще одним сз цественным признаком заявляемой полезной модели является наличие консоли, расположенной во внутренней полости ствола. Консоль обеспечивает заполнение внутренней полости ствола грунтом осыпи, возникшей в процессе бурения, и его последующее смерзание, что существенно повышает несущую способность винтовой сваи. Наличие консоли обеспечивает прохождение осыпи в скважине до проектной отметки без увеличения глубины бурения по сравнению с конструкцией прототипа, снабженной конусным наконечником. Таким образом, обеспечивается снижение трудоемкости и стоимости бурильных работ. В предложенной полезной модели (см. п. 2 формулы) предусмотрена прорезь для заведения винтовой лопасти внутрь ствола. Этот дополнительный признак существенно Зшрощает технологию изготовления сваи. Такие признаки, как заточка режущей кромки под углом, а также соотнощение геометрических размеров консоли (см. н. 3 формулы), полученные экспериментальным путем, обеспечивают дополнительную эффективность при завинчивании сваи в грунт, снижая величину требуемого крутящего момента. В предлагаемой полезной модели нижний виток винтовой лопасти имеет уменьшенный диаметр и может составлять 0,8 - 0,9 диаметра винтовой лопасти (см. п. 4 формулы). Этот признак также способствует уменьшению величины крутящего момента без нарушения структуры мерзлого грунта между витками лопасти, что также способствует достижению поставленной задачи, а именно, способствует возможности завинчивания сваи в вечномерзлые грунты без дополнительного приложения пригружающей силы.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет рещить поставленные задачи.

. Ь

Ниже описан один из конкретных примеров реализации предлагаемой полезной модели.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - предлагаемая винтовая свая (общий вид);

на фиг.2 - вид А на фиг. 1;

на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2;

на фиг.4 - графики результатов испытаний несущей способности винтовых свай с лопастями, имеющими различные соотношения размеров.

Винтовая свая состоит из полого тонкостенного цилиндрического ствола 1 с винтовой лопастью 2 на его наружной поверхности. В верхней части ствола 1 для передачи крутящего момента от механизма завинчивания (например, гидравлического кабестана, на фиг. не показан) установлен опорный фланец 3, снабженный четырьмя отверстиями 4 (см. фиг. 2) для крепления механизма завинчивания. Для повыщения жесткости и надежности констрз кции свая снабжена четырьмя ребрами жесткости 5, которые соединяют верхнюю часть ствола 1 с опорным фланцем 3. Отнощение диаметра ствола DC к диаметру винтовой лопасти Вл составляет 0,6 - 0,8, а щаг винтовой лопасти Н относится к ее диаметру Вл как 0,5 0,7. Нижний конец винтовой лопасти 2 располагается во внутренней полости ствола 1, образуя консоль 6. Вылет R консоли 6 в конкретном примере составляет /4 внутреннего диаметра d ствола 1. В нижней части ствола 1 выполнена прорезь, имеющая форму винтовой линии, образ тющей лопасть 2. Через эту прорезь во внутреннюю полость ствола 1 заводится нижний конец винтовой лопасти 2. Нижний виток 7 винтовой лопасти 2 имеет диаметр, равный 0,8 - 0,9 диаметра винтовой лопасти Вл. Режущая кромка нижнего витка 7 затачивается под углом а, равным 40° - 60°(см. фиг, 3).

. у

Погружение винтовой сваи осуществляется следующим образом.

Свая путем завинчивания погружается в лидерн тю скважину, диаметр которой равен диаметру DC ствола 1. Достигнув осыпи в скважине, свая с помощью режущей кромки консоли 6, заведенной внутрь ствола 1, перемещает грунт осыпи вверх ствола 1. Это позволяет свае погрузиться на всю глубину лидерной скважины, не требуя увеличения глубины бурения.

Таким образом, предлагаемая винтовая свая, имеющая описанную выше конструкцию, без дополнительного пригружающего усилия обеспечивает возможность ее завинчивания в вечномерзлые грунты при одновременном повышении надежности работы и увеличении несущей способности.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ НСТОЧНИКН:

1.Авт.свид. № 767281 кл. Е 02 D 5/56, опубл. 30.09.80.

2.Свид-во на полезную модель № 12419, кл. Е 02 D 5/56, Е 02 F 5/30, опубл. 10.01.2000.

3.Заявка Японии № 60-57943, кл. Е 02 D 5/56, опубл. 03.08.94 - прототип.

Claims (4)

1. Винтовая свая, включающая цилиндрический трубчатый ствол и винтовую лопасть, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена ребрами жесткости, соединяющими верхнюю часть ствола с горизонтально расположенным опорным фланцем, при этом отношение диаметра ствола к диаметру лопасти составляет 0,6-0,8, а шаг лопасти относится к ее диаметру как 0,5-0,7, нижний конец винтовой лопасти располагается во внутренней полости ствола, образуя консоль, при этом нижний виток винтовой лопасти имеет уменьшенный диаметр, а его режущая кромка заточена под углом 40-60^o.

2. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части сваи для заведения винтовой лопасти внутрь ствола выполнена прорезь, имеющая форму винтовой линии.

3. Винтовая свая по п.1 или 2, отличающаяся тем, что вылет консоли составляет 1/2-1/3 внутреннего диаметра ствола.

4. Винтовая свая по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что диаметр нижнего витка составляет 0,8-0,9 диаметра винтовой лопасти.