RU2204653C2 - Pile - Google Patents

Abstract

FIELD: civil engineering, pile foundations. SUBSTANCE: pile presents body of revolution extended in length with tip in lower part on which outer surface screw is mounted. Novelty of proposal consists in manufacture of screw from metal rolled product of constant section with preset pitch and angle of coiling. Coiling of screw is continuous or sectional along length of pile comprising individual interjoined helical links, attachment members are anchored on outer surface over length of body of revolution. Attachment members are intended for rigged anchoring of helical links of screw. EFFECT: increased density of compacted ground in zone of wall of ground hole accommodating pile over length of pile, provision for change of coiling parameters at place of formation of foundation. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам. The invention relates to the construction, in particular to pile foundations.

Известна свая, представляющая собой обсадную трубу с закрытым нижним концом и на ее наружной поверхности которой выполнены винтовые выступы, причем 3-5 нижних винтовых выступов выполняют в 1,5-2,0 раза больше, чем последующие верхние, а каждый винтовой выступ располагают относительно вертикали под углом α, тангенс которого равен 0,50-0,66 (RU, патент 2073084, E 02 D 5/38, 5/56, опубл. 10.02.1997). Known pile, which is a casing with a closed lower end and on its outer surface which is made of screw protrusions, with 3-5 lower screw protrusions perform 1.5-2.0 times more than the subsequent upper ones, and each screw protrusion is relatively vertical angle α, the tangent of which is 0.50-0.66 (RU, patent 2073084, E 02 D 5/38, 5/56, publ. 02/10/1997).

Недостатком данной сваи является то, что процесс уплотнения грунта при погружении сваи производится только на участке нижних винтовых витков. Так как верхние винтовые витки примерно в два раза меньше по высоте, чем нижние, то уплотнение грунта в зоне стенки отверстия производится на половинную глубину выбранного грунта. Однако такой степени уплотнения недостаточно для формирования позиционно устойчивых свай в слабонесущих и обводненных грунтах. The disadvantage of this pile is that the process of compaction of the soil when immersing the pile is carried out only in the area of the lower helical turns. Since the upper screw turns are approximately two times smaller in height than the lower ones, soil compaction in the hole wall zone is performed at half the depth of the selected soil. However, this degree of compaction is not sufficient for the formation of positionally stable piles in weakly bearing and flooded soils.

Известна свая, представляющая собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек, при этом верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создания осевой нагрузки, указанное тело выполнено полым металлическим с постоянным сечением по длине, а смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек выполнен металлическим постоянного сечения с заданными постоянными шагом и углом навивки (US, патент 4405262, E 02 D 5/56, опубл. 20.09.1983). Known pile, which is an elongated body of revolution with a tip in the lower part and on the outer surface of which is mounted a screw auger along the body, the upper end of the specified body is made with communication elements with a device that provides uniform transmission of torque to the pile and the creation of axial load , said body is made of hollow metal with a constant cross section along the length, and a screw screw mounted on the outer surface is made of metal of constant cross section with specified constant E-step and the winding angle (US, Patent 4405262, E 02 D 5/56, publ. 09.20.1983).

Недостатком данной сваи является сложность ее конструкции, обусловленная тем, что свая выполнена составной и включает дополнительную секцию, предназначенную для окончательной подгонки сваи по высоте выступающей части после достижения проектной отметки. Для регулирования высоты выступающей части сваи в верхнюю ее часть подается закрепной раствор, обеспечивающий выдвижение дополнительной секции. При этом свая выполнена полой и вся нагрузка приходится только на стенки сваи. Кроме того, свая выполнена с винтовым шнеком с постоянными шагом и углом навивки, что подразумевает ее изготовление в заводских условиях. Так как параметры винтовой навивки (шаг, угол, высота винтового ребра) выбираются исходя из свойств грунта, то для каждого типа грунта необходимо заранее изготавливать в заводских условиях сваю. Однако в процессе изготовления фундамента возникают ситуации, когда выясняется, что грунт на отдельных участках отличен от общего грунта зоны и для него требуется свая с иными параметрами навивки. В этом случае происходит временная задержка процесса формирования фундамента. The disadvantage of this pile is the complexity of its design, due to the fact that the pile is made integral and includes an additional section designed for the final adjustment of the pile to the height of the protruding part after reaching the design level. To adjust the height of the protruding part of the pile, a fixing solution is supplied to its upper part, which ensures the extension of the additional section. In this case, the pile is hollow and the entire load falls only on the pile walls. In addition, the pile is made with a screw auger with constant pitch and angle of winding, which implies its manufacture in the factory. Since the parameters of screw winding (pitch, angle, height of the screw rib) are selected based on the properties of the soil, then for each type of soil it is necessary to make piles in advance in the factory. However, in the process of making the foundation, situations arise when it turns out that the soil in some areas is different from the general soil of the zone and it requires a pile with other winding parameters. In this case, there is a temporary delay in the process of foundation formation.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению повышенной плотности утрамбованного грунта в зоне стенок грунтового отверстия под сваю по всей длине стенки и обеспечении изменения параметров навивки по месту изготовления фундамента. The present invention is directed to solving the technical problem of providing an increased density of compacted soil in the area of the walls of the soil hole under the pile along the entire length of the wall and ensuring changes in the parameters of winding at the place of manufacture of the foundation.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении несущей способности сваи за счет обеспечения ее позиционной устойчивости в грунте, возможности организации свайного фундамента в стесненных городских условиях в слабонесущих и обводненных грунтах и изменении параметров винтового шнека в зависимости от параметров грунта в зоне постановки сваи в грунт. The technical result achieved in this case is to increase the bearing capacity of the pile by ensuring its positional stability in the soil, the possibility of organizing a pile foundation in cramped urban conditions in weakly bearing and flooded soils, and changing the parameters of the screw auger depending on the soil parameters in the zone of setting the pile into the soil.

Указанный технический результат достигается тем, что в свае, представляющей собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек, при этом верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создания осевой нагрузки, указанное тело выполнено металлическим или из железобетона с постоянным или переменным сечением по длине, а смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек выполнен из металлического проката постоянного сечения с заданными постоянными или переменными шагом и углом навивки, при этом шнек выполнен составным по длине из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев, а указанное тело по длине выполнено с продольно расположенным и закрепленными на внешней поверхности в теле элементами крепления, предназначенными для жесткого прикрепления винтовых звеньев шнека. The specified technical result is achieved by the fact that in the pile, which is an elongated body of revolution with a tip in the lower part and on the outer surface of which a screw auger is mounted along the body, the upper end of this body is made with communication elements with a device that ensures uniform transmission pile torque and create axial load, the specified body is made of metal or reinforced concrete with a constant or variable cross-section along the length, and a screw mounted on the outer surface the new screw is made of rolled metal of constant cross-section with predetermined constant or variable pitch and angle of winding, while the screw is made integral along the length of separate screw links joined together, and the specified body along the length is made with elements longitudinally located and fixed on the external surface in the body fasteners designed for rigid attachment of screw auger links.

При этом свая может быть выполнена составной по длине из стыкуемых между собой секций, каждая или часть которых выполнена полой или монолитной. In this case, the pile can be made integral along the length of the sections joined together, each or part of which is hollow or monolithic.

Целесообразно сваю выполнять с продольной полостью или каналом в ее теле для подачи закрепного раствора к пяте сваи для увеличения несущей способности последней. It is advisable to perform a pile with a longitudinal cavity or channel in its body for supplying a fixing solution to the heel of the pile to increase the bearing capacity of the latter.

Указанные признаки взаимосвязаны и являются существенными с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are interrelated and are essential with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственным возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого результата. The present invention is illustrated by specific examples, which, however, are not the only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve a given set of features of the desired result.

На фиг.1 - свая в виде цилиндрического тела;
на фиг.2 - свая в виде конического тела;
на фиг.3 - составная свая из стыкуемых между собой секций;
на фиг.4 - показано закрепление винтовых звеньев шнека на наружной поверхности сваи.Figure 1 - pile in the form of a cylindrical body;
figure 2 - pile in the form of a conical body;
figure 3 is a composite pile of sections joined together;
figure 4 - shows the fastening of the screw links of the screw on the outer surface of the piles.

Согласно изобретению свая (фиг.1) представляет собой вытянутое по длине цилиндрическое тело, выполненное, например, в виде полой металлической трубы или полого или монолитного стержня 1 из железобетона. Свая может быть выполнена из металлической трубы, полость которой заполняется или заполнена соответствующим материалом. Свая в общем случае представляет собой тело вращения. В нижней части сваи расположен наконечник 2 (например, крестообразный нетеряемый), а на внешней поверхности сваи смонтирован по длине тела винтовой шнек 3. Верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи, например армокаркас сваи, с устройством 4, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создания осевой нагрузки (устройство не показано), не сконцентрированной в голове сваи. Свая выполнена с постоянным или переменным поперечным сечением по длине. На фиг.2 показана свая, тело вращения которой выполнено конусным. According to the invention, the pile (Fig. 1) is a cylindrical body elongated in length, made, for example, in the form of a hollow metal pipe or a hollow or monolithic rod 1 of reinforced concrete. The pile can be made of a metal pipe, the cavity of which is filled or filled with appropriate material. A pile is generally a body of revolution. In the lower part of the pile, there is a tip 2 (for example, a cruciform, undefeated), and on the outer surface of the pile, a screw screw 3 is mounted along the body. The upper end of the said body is made with communication elements, for example, the arm frame of the pile, with a device 4 that ensures uniform transmission of torque to the pile and creating an axial load (device not shown) not concentrated in the head of the pile. The pile is made with a constant or variable cross-section along the length. Figure 2 shows a pile, the body of rotation of which is made conical.

Смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек 3 выполнен из металлического проката постоянного сплошного сечения с заданными постоянными или переменными шагом и углом навивки, с образованием шнекообразной навивки, у которой ее сечение по длине трубы выполнено постоянным и равным 0,02-0,1 диаметра трубы по внешней ее поверхности. Mounted on the outer surface of the screw screw 3 is made of rolled metal of constant continuous cross section with predetermined constant or variable pitch and angle of winding, with the formation of a screw-shaped winding, in which its cross section along the length of the pipe is made constant and equal to 0.02-0.1 pipe diameters its outer surface.

Винтовой шнек может быть выполнен сплошным по длине или составным по длине из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев 5. Указанное тело сваи по длине выполнено с продольно расположенными и закрепленными на внешней поверхности в теле элементами крепления 6, предназначенными для жесткого прикрепления винтовых звеньев 5 шнека. Каждое винтовое звено 5, например, может быть выполнено из арматуры круглого сечения в виде дугообразных частей навивки и приварено к жестко заанкеренным в теле элементам крепления 6 (фиг. 5). Элементы крепления 6 выполняются симметрично друг к другу относительно продольной оси сваи на ее наружной поверхности (фиг.4). The screw auger can be made continuous along the length or compound along the length of the separate screw links 5 joined together. The specified pile body along the length is made with fastening elements 6 longitudinally mounted and fixed on the external surface in the body, intended for rigid attachment of the screw links 5 of the screw. Each screw link 5, for example, can be made of round reinforcement in the form of arched parts of the winding and welded to the fastening elements 6 rigidly anchored in the body (Fig. 5). The fastening elements 6 are performed symmetrically to each other with respect to the longitudinal axis of the pile on its outer surface (figure 4).

Так как свая выполнена с закрепленными в ее теле по длине заанкеренными элементами, а винтовые звенья из арматуры круглого сечения являются участками винтовой линии, то при таком исполнении имеется возможность изготавливать сваю по месту изготовления фундамента. Изготовление производится за счет размещения каждого винтового звена 5 под заданным углом и шагом (в зависимости от параметров грунта) на внешней поверхности тела сваи и сварки звена с рядом расположенным элементом крепления 6. Затем стыкуемые концы смежно расположенных винтовых звеньев свариваются между собой, образуя неразрывную винтовую линию. В зависимости от размеров сваи и типа грунта приваривание может производиться только в местах вывода на наружную поверхность элементов крепления. А для металлической трубы сварка может производиться не только в местах расположения элементов крепления, но и в любом месте по длине винтового звена, что обеспечивает повышенную позиционную жесткость для навивки винтового шнека. Since the pile is made with anchored elements fixed in its body along the length, and the screw links from the round reinforcement are sections of the helical line, with this design it is possible to produce the pile at the place of manufacture of the foundation. The manufacture is carried out by placing each screw link 5 at a given angle and pitch (depending on the soil parameters) on the outer surface of the pile body and welding the link with the fastening element adjacent to it 6. Then, the abutting ends of adjacent screw links are welded together, forming an indissoluble screw line. Depending on the size of the pile and the type of soil, welding can only be done at the places where the fastening elements are brought to the outer surface. And for a metal pipe, welding can be performed not only at the locations of the fasteners, but also anywhere along the length of the screw link, which provides increased positional rigidity for winding the screw auger.

Использование в качестве проката арматуры круглого сечения позволяет максимально упростить процесс создания винтового шнека и закрепления его звеньев на наружной поверхности сваи. The use of round-section reinforcement as a rental allows you to simplify the process of creating a screw auger and fixing its links on the outer surface of the pile as much as possible.

Свая может быть выполнена составной по длине из стыкуемых между собой секций 7 и 8 (фиг.3), каждая или часть которых выполнена полой или монолитной. Секции могут стыковаться между собой сваркой (для металлической трубы) или с помощью закладных элементов 9, размещаемых в полостях стыкуемых секций. The pile can be made integral along the length of the sections 7 and 8 joined together (Fig. 3), each or part of which is hollow or monolithic. Sections can be joined together by welding (for a metal pipe) or using embedded elements 9 placed in the cavities of the joined sections.

Свая может быть выполнена с продольной полостью или каналом 10 в ее теле для подачи закрепного раствора к пяте сваи для увеличения несущей способности последней. The pile can be made with a longitudinal cavity or channel 10 in its body for supplying a fixing solution to the heel of the pile to increase the bearing capacity of the latter.

Свая эксплуатируется следующим образом. The pile is operated as follows.

Для возведения свайного фундамента сваю с наконечником в нижней части и с винтовым шнеком на наружной поверхности погружают в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность. To erect a pile foundation, a pile with a tip in the lower part and with a screw screw on the outer surface is immersed in soil to the design elevation with the withdrawal of the selected soil on the day surface.

Особенностью погружения сваи как технологического процесса является то, что сваю погружают в грунт за счет одновременного вращения и вдавливания ее в грунт под внешним усилием или за счет вращения с погружением под собственным весом. The peculiarity of pile immersion as a technological process is that the pile is immersed in the soil due to the simultaneous rotation and pressing it into the soil under external force or due to rotation with immersion under its own weight.

Такие особенности погружения обеспечивают повышенную плотность трамбуемого грунта, что особенно важно при возведении свай в слабых грунтах и вблизи уже существующих фундаментов. В результате использования данного способа при погружении сваи с винтовой навивкой на внешней поверхности образуется грунтовая скважина с уплотненной грунтовой стенкой. Such immersion features provide increased density of rammed soil, which is especially important when building piles in soft soils and near existing foundations. As a result of using this method, when a pile with helical winding is immersed, an earth well with a compacted earth wall is formed on the outer surface.

Предложенный способ образования грунтовой полости для сваи позволяет уплотнить грунт в зоне вокруг сваи на 75-80% от объема самой сваи, что существенно увеличивает устойчивость от горизонтальных статических и динамических воздействий на ограждающую конструкцию, отсекая эти воздействия от фундаментов рядом расположенных зданий. При завинчивании сваи отсутствуют удары и вибрация, не происходит нарушения и ослабления окружающего сваю грунта, особенно песчаного и обводненного. При завинчивании сваи на дневную поверхность уходит через шнек примерно 15-25% грунта, так как на внешней поверхности сваи высота спирали винтовой навивки существенно меньше диаметра тела вращения. При таком исполнении при ввинчивании сваи выбираемый грунт практически не подается на дневную поверхность, а, уплотняясь, уходит в стенки скважины. The proposed method for the formation of a soil cavity for a pile allows to compact the soil in the area around the pile by 75-80% of the volume of the pile itself, which significantly increases resistance to horizontal static and dynamic effects on the building envelope, cutting off these effects from the foundations of adjacent buildings. When screwing the pile, there are no shocks and vibration, there is no disturbance and weakening of the soil surrounding the pile, especially sandy and flooded. When screwing the piles to the day surface, about 15-25% of the soil leaves through the screw, since on the outer surface of the pile the height of the spiral winding spiral is significantly less than the diameter of the body of revolution. With this design, when screwing the piles, the selected soil is practically not supplied to the day surface, but, being compressed, goes into the walls of the well.

Варьированием шага и угла навивки, а также сечением сваи и высотой винтового ребра (применительно к типу грунта) можно добиться высокой практически однородной по площади стенки отверстия плотности окружающего сваю грунта, что оказывает серьезное влияние на статическую и динамическую позиционную устойчивость сваи в грунте. By varying the pitch and angle of the winding, as well as the cross-section of the pile and the height of the screw rib (as applied to the type of soil), it is possible to achieve a high density of the soil surrounding the pile that is almost uniform in surface area of the hole, which has a serious effect on the static and dynamic positional stability of the pile in the soil.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Эффективность способа подтверждена проведенными строительными работами по формированию свайного фундамента и устройства ограждающих и ограждающе несущих конструкций котлованов более чем на 100 объектах в Москве, в том числе в песчаном обводненном грунте в непосредственной близости с рядом расположенными зданиями. The present invention is industrially applicable. The effectiveness of the method is confirmed by the construction work on the formation of the pile foundation and the device of the enclosing and enclosing bearing structures of foundation pits at more than 100 objects in Moscow, including in sandy flooded soil in the immediate vicinity of adjacent buildings.

Claims (5)

1. Свая, представляющая собой вытянутое по длине тело вращения с наконечником в нижней части и на внешней поверхности которого смонтирован по длине тела винтовой шнек, при этом верхний конец указанного тела выполнен с элементами связи с устройством, обеспечивающим равномерную передачу крутящего момента свае и создание осевой нагрузки, отличающаяся тем, что смонтированный на внешней поверхности винтовой шнек выполнен из металлического проката постоянного сечения с заданными шагом и углом навивки, при этом навивка шнека выполнена сплошной или составной по длине сваи из отдельных стыкуемых между собой винтовых звеньев, а указанное тело по длине выполнено с продольно расположенными и закрепленными на внешней поверхности в теле элементами крепления, предназначенными для жесткого прикрепления винтовых звеньев шнека. 1. A pile, which is an elongated body of revolution with a tip in the lower part and on the outer surface of which a screw auger is mounted along the body, while the upper end of this body is made with communication elements with a device that provides uniform transmission of torque to the pile and creates axial load, characterized in that the screw auger mounted on the outer surface is made of rolled metal of constant cross-section with predetermined pitch and angle of winding, while the screw is continuously wound th or a composite of a pile length of the individual screw abutting each other units, and said body is adapted to the length and fixed longitudinally disposed on an outer surface of the body fixing member for rigid attachment screw auger units. 2. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что тело вращения выполнено составным по длине из стыкуемых между собой секций, каждая или часть которых выполнена полой или монолитной. 2. A pile according to claim 1, characterized in that the rotation body is made integral along the length of the sections joined together, each or part of which is hollow or monolithic. 3. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с продольной полостью или каналом в ее теле для подачи закрепного раствора к пяте сваи для увеличения несущей способности последней. 3. The pile according to claim 1, characterized in that it is made with a longitudinal cavity or channel in its body for supplying a fixative solution to the heel of the pile to increase the bearing capacity of the latter. 4. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что каждое винтовое звено выполнено из арматуры круглого сечения и прикреплено сваркой к жестко закрепленным в теле элементам крепления. 4. A pile according to claim 1, characterized in that each screw link is made of reinforcement of circular cross section and is attached by welding to fastening elements rigidly fixed in the body. 5. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что каждое винтовое звено выполнено из арматуры круглого сечения и дополнительно прикреплено сваркой к наружной поверхности тела вращения. 5. A pile according to claim 1, characterized in that each screw link is made of round reinforcement and is additionally attached by welding to the outer surface of the body of revolution.

Images