Патент на изобретение №2225477
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) Устройство для завинчивания винтовых пят свай
(57) Реферат: Изобретение относится к строительству свайных фундаментов для гражданских и промышленных сооружений. Технический результат изобретения – повышение производительности труда посредством механизации процесса завинчивания винтовых пят свай и повышение несущей способности свай. Технический результат достигнут тем, что устройство для завинчивания винтовых пят свай включает винтовую пяту, извлекаемую металлическую трубу, которая размещена с возможностью скольжения во внутренней муфте захвата и соединена через храповый механизм с внешней муфтой, снабженной двумя симметричными плечами. Каждое из плеч шарнирно соединено с силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом на транспортное средство. Винтовая железобетонная пята сваи армирована спиральной арматурой и снабжена многозаходными лопастями, закрепленными на ее стержне, который имеет заостренный конец с возможностью подачи на него пульпы. В верхнем торце стержня выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо, с установленным в нем стаканом. Нижний конец извлекаемой металлической трубы имеет сечение, соответствующее сечению стакана винтовой пяты, и размещен в стакане с упором в его дно. Гнездо выполнено глубиной, равной 1,5…2  , высота винтовой пяты h = 3…4 , при этом диаметр стержня пяты d = 1,5…2 , а наибольший диаметр пяты D = 2,25…4 , где – размер боковой грани стакана. 6 ил.
Предлагаемое изобретение относится к строительству свайных фундаментов для гражданских и промышленных сооружений.
Известно устройство для завинчивания свай, описанное в книге [1, с. 13].
Недостаток этого устройства – невозможность использования обычных железобетонных свай и громоздкость оборудования.
Примем за аналогом патент России № 2076173 С1, Е 02 D 7/22, 27.03.1997. В аналоге использовано устройство для завинчивания свай оснащенное силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом к направляющей стреле транспортного средства. Возвратно-поступательные воздействия гидравлических домкратов преобразованы храповым механизмом во вращение.
Устройство для завинчивания свай является сменным оборудованием, например, к экскаватору, перемещается по направляющей мачте и предназначено для изготовления шурупообразных монолитных свай. Преимуществом силовой пары гидравлических домкратов этого устройства являются значительные крутящие моменты, преодолевающие сопротивление грунтового основания.
Недостатки аналога:
– размещение устройства для завинчивания свай на макушке направляющей мачты;
– отсутствие утолщенной пяты у сваи, что снижает ее несущую способность до десяти раз и повышает материалоемкость.
– известный способ невозможно применить при реконструкции и увеличении несущей способности фундамента эксплуатируемого здания.
Технический результат изобретения – повышение производительности труда посредством механизации процесса завинчивания винтовых пят свай и повышение несущей способности свай.
Технический результат достигнут тем, что устройство для завинчивания винтовых пят свай включает винтовую пяту, извлекаемую металлическую трубу, которая размещена с возможностью скольжения во внутренней муфте захвата и соединена через храповой механизм с внешней муфтой, снабженной двумя симметричными плечами.
Каждое из плеч шарнирно соединено с силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом на транспортное средство.
Винтовая железобетонная пята сваи армирована спиральной арматурой и снабжена многозаходными лопастями, закрепленными на ее стержне.
Этот стержень имеет заостренный конец с возможностью подачи на него пульпы, при этом в верхнем торце стержня выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо с установленным в нем стаканом.
Нижний конец извлекаемой металлической трубы имеет сечение, соответствующее сечению стакана винтовой пяты, и размещен в стакане с упором в его дно. Гнездо выполнено глубиной, равной (1,5…2), высота винтовой пяты h = (3…4), при этом диаметр стержня пяты d=(1,5…2), a наибольший диаметр пяты D = (2,25.. .4) , где – размер боковой грани стакана.
Сопоставление разработанного устройства показывает существенные его отличия от аналога:
– корпус силовой пары гидродомкратов оперт выдвижными гидроопорами на поверхность земли и подвешен к транспортному средству;
– завинчивание осуществляется посредством стальной извлекаемой трубы с одновременным нагнетанием пульпы, например глиняной, чем уменьшены энергозатраты при завинчивании винтовой пяты;
– винтовая пята увеличивает площадь опоры сваи и соответственно повышает ее несущую способность в 6… 10 раз;
– при необходимости сваю и винтовую пяту легко извлекают и используют повторно;
– винтовые пяты изготавливают механизировано на заводе железобетонных конструкций;
– производительность процесса повышена.
На фиг. 1-2 показано устройство для завинчивания винтовых свай в двух проекциях; на фиг. 3 – разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 4-5 – винтовая пята с однозаходной лопастью; на фиг. 6 – с двухзаходными лопастями.
Устройство содержит квадратную или многогранную в сечении стальную трубу 1, по которой скользит внутренняя муфта 2 захвата с отверстием, соответствующим сечению трубы 1. Внутренняя муфта 2 соединена с внешней муфтой 3 храповым механизмом (не показано). Вращение одной муфты по отношению к другой по часовой стрелке или в обратную сторону обеспечено храповым механизмом.
Внешняя муфта 3 снабжена двумя плечами 4, предназначенными для шарнирного соединения с силовой парой гидродомкратов 5. Второй конец каждого из гидродомкратов 5 шарнирно соединен с их корпусом 6. Корпус 6 силовой пары гидродомкратов 5 подвешен к раме транспортного средства 7 и взаимодействует с поверхностью земли гидроопорами 8.
Железобетонная винтовая пята 9 выполнена в заводских условиях и имеет многозаходные лопасти 10.
На фиг. 4-5 показана винтовая пята с однозаходной лопастью. На фиг. 6 – с двухзаходными лопастями. Стержень 11 винтовой пяты 9 имеет заостренный конец 12, в верхнем торце стержня 11 выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо 13. Каждая из лопастей 10 имеет не менее одного витка. Винтовая пята 9 армирована и выполнена из бетона не ниже М400. В винтовой пяте имеется, например, квадратное в сечении гнездо глубиной, равной (1,5…2) , где – размер боковой грани стакана.
От низа сваи до дна стакана винтовой пяты должно быть не менее (1,5.. .2) , то есть высота h винтовой пяты должна быть h = (3.. .4). Диаметр стержня пяты должен быть равен d = (1,5.. .2) , а наибольший диаметр должен быть равен D = (2,25.. .4).
Так, например, при сечении сваи  = 40 40 см получим:
глубина гнезда 60… 80 см;
высота винтовой пяты h = 120… 160 см;
диаметр стержня d = 60… 80 см;
наибольший диаметр D = 100… 160 см.
Дно винтовой пяты проверяют на продавливание сваей. Армирование винтовой пяты производят спиральной арматурой, наклоненной к радиальному направлению под углом 30…45° и ориентированной по направлению главных растягивающих напряжений при завинчивании.
Устройство работает следующим образом.
Заранее в проектной точке укладывают винтовую пяту 9 с квадратным (или многогранным) в сечении гнездом для размещения в нем сначала трубы 1, затем сваи 14.
Транспортное средство 7 с подвешенным к нему устройством для завинчивания винтовых пят свай подъезжает к винтовой пяте 9, и оператор совмещает конец четырехгранной (многогранной) трубы 1 с таким же отверстием в винтовой пяте и фиксирует трубу 1 вместе с винтовой пятой 9 вертикально или под углом  к вертикали. Регулировка угла производится гидроопорами 8.
Затем оператор включает подачу пульпы под заостренный конец 12 винтовой пяты 9 и включает возвратно-поступательные движения гидравлических домкратов в противофазе, сообщая ими возвратно-вращательное движение внешней муфте 3.
Внешняя муфта 3, в свою очередь, вращает через храповый механизм внутреннюю муфту 2 и трубу 1 по часовой стрелке, завинчивая винтовую пяту 9 до проектной отметки, или в обратную сторону, вывинчивая ее. Причем труба 1 опускается вниз вместе с винтовой пятой 9 или поднимается вверх, а захват скользит по трубе 1. Нагнетание глиняной пульпы под заостренный конец 12 винтовой пяты 9 уменьшает усилия при завинчивании и, следовательно, энергозатраты.
После завинчивания винтовой пяты 9 до проектной отметки в полость трубы 1 опускают сваю 14 до упора в винтовую пяту 9, а стальную трубу 1 извлекают и цикл повторяют со следующей винтовой пятой.
Для увеличения несущей способности сваи 14 за счет сил трения о грунт полость между сваей и грунтом заполняют песчаной пульпой, закачивая ее по шлангу бетононасосом под нижний конец сваи 14 до выхода пульпы наружу. В случае достаточной прочности сваи при скручивании металлическая труба 1 может не применяться, и завинчивание пяты производится непосредственно через сваю 9.
Если же грунты слабые, то диаметр пяты для повышения ее несущей способности приходится увеличивать и в этом случае мы вынуждены для завинчивания пяты применять стальную трубу 1, так как значительный крутящий момент может разрушить железобетонную сваю 14.
Винтовые пяты 9 свай 14 могут быть применены и как самостоятельные фундаменты мелкого заложения. Необходимость в производстве земляных работ в этом случае отпадает. Несущая способность грунта повышается, так как грунт при завинчивании винтовой пяты уплотняется.
Экономический эффект по сравнению с аналогом достигнут из-за следующего:
– удобного опирания корпуса устройства для завинчивания винтовых пят свай гидроопорами на поверхность земли и создание за счет этого контрмомента, уравновешивающего активный момент, возникающий при завинчивании винтовой пяты;
– увеличения площади опирания железобетонной сваи на грунт и соответствующего увеличения в 6… 10 раз ее несущей способности и снижения материалоемкости;
– повышения производительности процесса устройства свайного фундамента;
– устранения разрушения железобетонных свай при завинчивании;
– уменьшения энергозатрат при завинчивании винтовой пяты посредством нагнетания пульпы, например глиняной, под ее заостренный конец;
– повторного использования свай и винтовых пят при необходимости.
Литература
1. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой России. – М.:
ГУПЦПП,1988.-48с.
2. Патент России № 2076173 С1, Е 02 D 7/22, 27.03.1997.
Формула изобретения Устройство для завинчивания винтовых пят свай, включающее винтовую пяту, извлекаемую металлическую трубу, которая размещена с возможностью скольжения во внутренней муфте захвата, которая соединена через храповой механизм с внешней муфтой, снабженной двумя симметричными плечами, а каждое из плеч шарнирно соединено с силовой парой гидравлических домкратов возвратно-поступательного действия, шарнирно установленных на корпусе, подвешиваемом на транспортное средство, отличающееся тем, что винтовая пята сваи выполнена железобетонной, армирована спиральной арматурой и снабжена многозаходными лопастями, закрепленными на ее стержне, имеющим заостренный конец с возможностью подачи на него пульпы, при этом в верхнем торце стержня выполнено квадратное или многогранное в сечении гнездо, с установленным в нем стаканом, причем нижний конец извлекаемой металлической трубы имеет сечение, соответствующее сечению стакана винтовой пяты, и размещен в стакане с упором в его дно, а гнездо выполнено глубиной, равной 1,5…2 , высота винтовой пяты h = 3…4 , при этом диаметр стержня пяты d = 1,5…2 , а наибольший диаметр пяты D = 2,25…4 , где – размер боковой грани стакана.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 07.07.2003
Извещение опубликовано: 27.08.2006 БИ: 24/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
