[go: up one dir, main page]

RU2244065C1 - Method for screw pile driving in ground and screw pile driven by above method - Google Patents

Method for screw pile driving in ground and screw pile driven by above method Download PDF

Info

Publication number
RU2244065C1
RU2244065C1 RU2003115043/03A RU2003115043A RU2244065C1 RU 2244065 C1 RU2244065 C1 RU 2244065C1 RU 2003115043/03 A RU2003115043/03 A RU 2003115043/03A RU 2003115043 A RU2003115043 A RU 2003115043A RU 2244065 C1 RU2244065 C1 RU 2244065C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pile
torque
key
inventory key
shaft
Prior art date
Application number
RU2003115043/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003115043A (en
Inventor
С.В. Лобанов (RU)
С.В. Лобанов
Б.М. Куракин (RU)
Б.М. Куракин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения
Priority to RU2003115043/03A priority Critical patent/RU2244065C1/en
Publication of RU2003115043A publication Critical patent/RU2003115043A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2244065C1 publication Critical patent/RU2244065C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Abstract

FIELD: building, particularly for building load-bearing foundations and securing different mechanisms and devices in ground, including permafrost ones, for driving metal tubular piles, preferably having diameters of 168 - 219 mm.
SUBSTANCE: method involves pressing pile in ground along with simultaneous driving thereof with the use of inner inventory key. Torque is initially applied to screw blade by inventory key and then as pile driving resistance increases pile shaft is also involved in torque transfer process, wherein exceeding of predetermined torque value to inventory key or pile shaft is not allowed. Screw pile comprises cylindrical tubular shaft with guiding cone, screw blade and seat formed in lower shaft part for inner inventory key installation. Shaft is formed of metal and has means for taking torque transferred from above key.
EFFECT: reduced material consumption due to providing two-stage torque transfer scheme, increased reliability of pile driving process and pile as a whole.
7 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения несущих фундаментов и закрепления различных механизмов и устройств на грунте, в том числе в условиях мерзлых грунтов, при завинчивании металлических трубчатых свай (преимущественно, диаметром 168...219 мм).The invention relates to construction and can be used for the construction of bearing foundations and fixing various mechanisms and devices on the ground, including in frozen soils, when screwing metal tubular piles (mainly, with a diameter of 168 ... 219 mm).

Известен способ погружения винтовых свай "за верхнюю головку ствола сваи" (см. кн. Иродов М.Д. "Применение винтовых свай в строительстве", М., 1968г., с.110), при котором крутящий момент лопасти сваи передается через верхний ее конец. При этом головку (наголовник) сваи вставляют в цангу машины, вдавливают сваю в грунт и ввинчивают ее при помощи шлицев на головке. При таком способе погружения ствол сваи должен быть рассчитан на сопротивление сложному нагружению (от кручения, продольного изгиба от осевого усилия, передаваемого машиной свае, а также местного изгиба от действия на ствол направляющих роликов рабочего органа машины).There is a method of immersing screw piles "behind the upper head of the pile shaft" (see book. M. Herod, "Application of screw piles in construction", M., 1968, p. 110), in which the torque of the pile blade is transmitted through the upper its end. At the same time, the pile head (head) is inserted into the collet of the machine, the pile is pressed into the ground and screwed into it using the slots on the head. With this method of immersion, the pile shaft must be designed for resistance to complex loading (from torsion, longitudinal bending from the axial force transmitted by the pile machine, as well as local bending from the action on the barrel of the guide rollers of the working body of the machine).

Недостатком указанного способа является повышенный расход металла для обеспечения прочности ствола, достигаемой путем увеличения толщины стенок сваи или его диаметра до значения, необходимого для обеспечения прочности при погружении.The disadvantage of this method is the increased consumption of metal to ensure the strength of the trunk, achieved by increasing the wall thickness of the pile or its diameter to the value necessary to ensure strength when immersed.

Известен способ погружения винтовых свай (см. кн. Богорад Л.Я. "Винтовые сваи и анкеры в электросетевом строительстве", М., "Энергия", 1967 г., с.58-59, 78-83), выбранный в качестве прототипа, включающий вдавливание сваи с одновременным ее ввинчиванием с использованием внутреннего инвентарного ключа. При этом способе инвентарный ключ вводят во внутреннюю полость железобетонного ствола сваи и устанавливают в посадочное место винтового башмака, при этом другой конец ключа закрепляют в цанге машины. При таком погружении ствол сваи не испытывает напряжений кручения, и при его расчете учитываются только нагрузки, которые он будет воспринимать от сооружения, фундаментом которого свая будет служить. Крутящий момент и осевое усилие, необходимые для завинчивания винтовой сваи, воспринимает от машины инвентарный ключ и передает его на лопасти сваи. В связи с этим к стержню инвентарного ключа, представляющего собой стальную трубу, предъявляются также очень жесткие требования: с одной стороны, его диаметр должен быть минимальным, так как от этого зависит диаметр ствола сваи, с другой стороны, стержень должен обладать достаточной прочностью на скручивание. При проведении работ в районах Крайнего Севера погружение винтовых свай в мерзлые грунты требует большого по величине крутящего момента. В связи с этим, для передачи на лопасти требуемого крутящего момента необходимо увеличить диаметр стержня инвентарного ключа, а это приведет к увеличению указанного диаметра выше величины, обуславливаемой строительными нагрузками. Указанные мероприятия ведут к большему расходу металла, а следовательно, и к увеличению цены сваи. Кроме того, как показала практика, при установке инвентарного ключа в полый железобетонный ствол сваи возможны сколы бетона на внутренней поверхности ствола. Образовавшиеся при этом механические частицы скалываемого бетона могут попасть в посадочное место под инвентарный ключ, препятствуя установке последнего, и, в целом, всей сваи.A known method of immersion of screw piles (see the book. Bogorad L.Ya. "Screw piles and anchors in electric grid construction", M., "Energy", 1967, S. 58-59, 78-83), selected as prototype, including the indentation of a pile with its simultaneous screwing using an internal inventory key. In this method, the inventory key is introduced into the internal cavity of the reinforced concrete trunk of the pile and installed in the seat of the screw shoe, while the other end of the key is fixed in the collet of the machine. With this immersion, the pile shaft does not experience torsional stresses, and when calculating it, only the loads that it will absorb from the structure, the foundation of which the pile will serve, are taken into account. The torque and axial force necessary for screwing the screw pile receives the inventory key from the machine and transfers it to the pile blades. In this regard, very strict requirements are also imposed on the rod of the inventory key, which is a steel pipe: on the one hand, its diameter must be minimal, since the diameter of the pile shaft depends on it, on the other hand, the rod must have sufficient twisting strength . When carrying out work in the Far North, the immersion of screw piles in frozen soils requires a large amount of torque. In this regard, to transfer the required torque to the blades, it is necessary to increase the diameter of the inventory key rod, and this will lead to an increase in the specified diameter above the value determined by the building loads. These measures lead to a greater consumption of metal, and, consequently, to an increase in the price of piles. In addition, as practice has shown, when installing an inventory key in a hollow reinforced concrete trunk of a pile, concrete chips on the inner surface of the trunk are possible. The resulting mechanical particles of chipped concrete can fall into the seat under the inventory key, preventing the installation of the latter, and, in general, the entire pile.

Известны сваи, устанавливаемые описанными выше способами.Piles are known to be installed by the methods described above.

Так, известна винтовая свая, содержащая ствол из стальной бесшовной трубы, лопасть из литой стали и направляющий конус (см. кн. Иродов М.Д. "Применение винтовых свай в строительстве", М., 1968 г., с.10-12, рис.5). В известной свае крутящий момент от машины при завинчивании передается на лопасть через верхнюю головку (наголовник) ствола сваи. При этом в зависимости от состояния грунта (повышенная плотность, мерзлый грунт) воспринимаемый стволом сваи крутящий момент должен быть увеличен в сравнении с обычными условиями установки. Поэтому для обеспечения погружения сваи в таких условиях применяют сваи (для обеспечения прочности) с повышенным диаметром ствола либо с увеличенной толщиной стенки, что неизменно ведет к большому расходу металла и явно является недостатком.For example, a screw pile is known, containing a barrel made of seamless steel pipe, a cast steel blade and a guide cone (see Prince M. Irodov, “The Use of Screw Piles in Construction,” Moscow, 1968, pp. 10-12 , fig. 5). In a known pile, the torque from the machine, when screwed, is transmitted to the blade through the upper head (head) of the pile shaft. Moreover, depending on the state of the soil (increased density, frozen soil), the torque perceived by the pile shaft should be increased in comparison with normal installation conditions. Therefore, to ensure the immersion of piles in such conditions, piles are used (to ensure strength) with an increased trunk diameter or with an increased wall thickness, which invariably leads to a large consumption of metal and is clearly a drawback.

Известна винтовая свая, погружаемая с помощью внутреннего инвентарного ключа (см. кн. Богорад Л.Я. "Винтовые сваи и анкеры в электросетевом строительстве", М., "Энергия", 1967 г., с.25), принятая за прототип, содержащая трубчатый ствол из железобетона, металлический винтовой башмак с лопастью и направляющим конусом. По оси металлического винтового башмака выполнено посадочное отверстие под установку профилированной головки нижнего конца инвентарного ключа.Known screw pile, immersed using an internal inventory key (see book. Bogorad L.Ya. "Screw piles and anchors in electric grid construction", M., "Energy", 1967, p.25), adopted as a prototype, containing a tubular barrel of reinforced concrete, a metal screw shoe with a blade and a guide cone. Along the axis of the metal screw shoe, a landing hole is made for installing a profiled head of the lower end of the inventory key.

Инвентарный ключ, используемый для погружения указанной сваи, состоит из наголовника, стержня и профилированной головки. Наголовник служит для соединения ключа с цангой каретки рабочего органа машины. Стержень инвентарного ключа представляет собой стальную трубу. Профилированная головка является той частью инвентарного ключа, которая входит в соответствующее посадочное место винтового башмака сваи и непосредственно через которую передается крутящий момент и осевая нагрузка на ствол сваи.The inventory key used to immerse said pile consists of a headgear, a shaft and a profiled head. The cap serves to connect the key to the collet of the carriage of the working body of the machine. The inventory key shaft is a steel pipe. The profiled head is that part of the inventory key that enters the corresponding seat of the screw shoe of the pile and directly through which torque and axial load are transmitted to the pile shaft.

При погружении указанной сваи крутящий момент, необходимый для завинчивания, передается на винтовую лопасть только через инвентарный ключ, а ствол сваи не воспринимает напряжений кручения.When immersing said pile, the torque necessary for screwing is transmitted to the screw blade only through an inventory key, and the pile shaft does not accept torsional stresses.

Использование указанной сваи по причинам, изложенным ранее при описании известного способа погружения винтовой сваи (прототипа), ведет к увеличению материалоемкости.The use of this pile for the reasons stated earlier in the description of the known method of immersion of a screw pile (prototype), leads to an increase in material consumption.

Предлагаемыми изобретениями решается задача снижения материалоемкости винтовой сваи за счет применения двухпоточной схемы передачи крутящего момента на лопасть сваи при ее погружении и обеспечение реализации указанной схемы передачи крутящего момента.The proposed inventions solve the problem of reducing the material consumption of a screw pile due to the use of a two-stream transmission circuit of torque to the blade of the pile when it is immersed and ensuring the implementation of the specified transmission circuit of torque.

Поставленная задача решается тем, что в способе погружения винтовой сваи в грунт, включающем вдавливание сваи с одновременным ее ввинчиванием с использованием внутреннего инвентарного ключа, согласно изобретению, при ввинчивании сваи крутящий момент на винтовую лопасть первоначально передают посредством инвентарного ключа, затем по мере нарастания сопротивления ввинчиванию сваи включают в работу по передаче крутящего момента ствол сваи, не допуская при этом превышения установленного значения крутящего момента как на ключе, так и на стволе сваи.The problem is solved in that in the method of immersion of a screw pile into the soil, including pressing the pile together with screwing it using an internal inventory key, according to the invention, when screwing the pile, the torque on the screw blade is initially transmitted using the inventory key, then as the screwing resistance increases the piles include the pile shaft in the work of transmitting torque, while not allowing the set torque to be exceeded both on the key and on tvole piles.

Для наилучшей реализации способа включение в работу ствола сваи при достижении установленного значения крутящего момента на инвентарном ключе обеспечивают автоматически, посредством обеспечения взаимодействия элементов инвентарного ключа, передающих крутящиий момент, и устройства для восприятия крутящего момента, расположенного на свае, при этом упомянутый ключ устанавливают в подготовленную для завинчивания сваю таким образом, чтобы передающие крутящий момент элементы инвентарного ключа в исходном состоянии располагались относительно устройства для восприятия крутящего момента сваи с угловым зазором

Figure 00000002
, величина которого определяется из соотношения:For the best implementation of the method, the inclusion of piles in the shaft when the set torque value on the inventory key is reached is automatically ensured by means of the interaction of the elements of the inventory key transmitting the torque and the device for sensing the torque located on the pile, the said key being installed in the prepared for screwing, pile in such a way that the torque transmitting elements of the inventory key in the initial state are located tion device for sensing the torque of the pile with an angular gap
Figure 00000002
, the value of which is determined from the ratio:

Figure 00000003
Figure 00000003

Мкр - установленное значение крутящего момента;M cr - the set value of the torque;

G - модуль упругости сдвига материала стержня внутреннего инвентарного ключа;G is the shear modulus of the material of the core of the internal inventory key;

Ip - полярный момент инерции сечения стержня внутреннего инвентарного ключа;I p is the polar moment of inertia of the cross section of the rod of the internal inventory key;

L - длина стержня внутреннего инвентарного ключа.L is the length of the core of the internal inventory key.

Для решения поставленной задачи предлагается металлическая винтовая свая, погружаемая заявляемым способом, включающая цилиндрический трубчатый ствол с направляющим конусом, винтовую лопасть, и посадочное место в нижней части ствола под внутренний инвентарный ключ, в которой согласно изобретению ствол сваи в верхней ее части снабжен устройством для восприятия крутящего момента от вышеуказанного ключа.To solve this problem, a metal screw pile is proposed, immersed by the claimed method, including a cylindrical tubular barrel with a guide cone, a screw blade, and a seat in the lower part of the barrel for an internal inventory key, in which according to the invention the pile shaft in its upper part is equipped with a device for perception torque from the above wrench.

При этом устройство для восприятия крутящего момента выполнено с возможностью взаимодействия с передающими крутящий момент элементами инвентарного ключа при достижении установленного значения крутящего момента.At the same time, the device for sensing torque is configured to interact with transmitting torque elements of the inventory key when the specified value of torque is reached.

При реализации заявляемого способа вышеуказанное устройство для восприятия крутящего момента может быть выполнено в виде упоров, установленных на стволе сваи с выступанием во внутреннюю полость, либо в виде сквозных скругленных по концам пазов, диаметрально расположенных на стволе, взаимодействующих с вышеупомянутыми элементами в зонах округления.When implementing the proposed method, the above device for receiving torque can be made in the form of stops installed on the pile shaft with a protrusion in the internal cavity, or in the form of through rounded grooves at the ends diametrically located on the shaft, interacting with the aforementioned elements in the rounding zones.

Кроме того, для достижения наилучшего результата свая содержит указатели, например в виде рисок или меток, для ориентированного расположения инвентарного ключа в его посадочном месте.In addition, to achieve the best result, the pile contains pointers, for example in the form of pictures or marks, for the oriented location of the inventory key in its seat.

Анализ отличительных признаков заявляемых технических решений показал:Analysis of the distinguishing features of the claimed technical solutions showed:

- в заявляемом способе погружения винтовой сваи по сравнению с прототипом изменена схема передачи крутящего момента от машины на лопасть сваи, а именно крутящий момент передают через внутренний инвентарный ключ и через ствол сваи. При такой схеме крутящий момент воспринимается первоначально ключом, а затем по мере нарастания нагрузки и увеличения угла закрутки ключа в работу по передаче крутящего момента подключается ствол, что позволяет снизить нагрузку на ствол и в то же время "не перегрузить" инвентарный ключ, позволяя тем самым использовать сваи со значительно сниженной толщиной стенки ствола (с 20 до 10 мм при диаметре ствола сваи 168...219 мм), не ухудшая при этом прочностных свойств сваи. Это, в целом, способствует уменьшению материалоемкости, а следовательно, и стоимости винтовой сваи;- in the inventive method of immersion of a screw pile compared to the prototype, the torque transmission scheme from the machine to the pile blade is changed, namely, the torque is transmitted through an internal inventory key and through the pile shaft. With this scheme, the torque is initially perceived by the key, and then, as the load increases and the angle of twist of the key increases, the trunk is connected to the torque transmission operation, which reduces the load on the barrel and at the same time “does not overload” the inventory key, thereby allowing use piles with significantly reduced trunk wall thickness (from 20 to 10 mm with pile bore diameters of 168 ... 219 mm) without compromising the strength properties of piles. This, in general, helps to reduce material consumption, and hence the cost of a screw pile;

- автоматическое включение в работу ствола сваи при достижении установленного значения крутящего момента на внутреннем инвентарном ключе обеспечивается за счет упругого закручивания стержня инвентарного ключа до взаимодействия с устройством для восприятия крутящего момента, расположенного на свае, позволяя при завинчивании по мере возрастания нагрузки на инвентарном ключе осуществлять перераспределение крутящего момента с инвентарного ключа на ствол, тем самым разделяя его передачу на две составляющие;- automatic inclusion of the pile shaft into operation when the set torque value on the internal inventory key is reached is ensured by elastic twisting of the inventory key rod until it interacts with the torque sensing device located on the pile, allowing redistribution when tightening with increasing load on the inventory key torque from the inventory key to the trunk, thereby dividing its transmission into two components;

- установка внутреннего инвентарного ключа в приготовленную для завинчивания сваю таким образом, чтобы его элементы, передающие крутящий момент, в исходном состоянии располагались относительно устройства для восприятия крутящего момента сваи с угловым зазором,

Figure 00000004
величина которого определяется, формулой- installation of the internal inventory key in the pile prepared for screwing so that its torque transmitting elements are in the initial state relative to the device for sensing the torque of the pile with an angular clearance,
Figure 00000004
whose value is determined by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

позволяет сначала использовать прочностные возможности стержня инвентарного ключа по передаче крутящего момента, а затем передачу остальной части необходимого для завинчивания сваи крутящего момента осуществлять через ствол сваи и через инвентарный ключ одновременно.allows you to first use the strength capabilities of the rod of the inventory key for transmitting torque, and then transfer the rest of the necessary torque for screwing the pile through the shaft of the pile and through the inventory key at the same time.

Для разных конструктивных параметров инвентарного ключа (длины, диаметра стержня, используемого материала и т.п.) значения угла

Figure 00000006
будут отличаться друг от друга и должны определяться расчетным путем, но обязательно с учетом обеспечения прочности стержня ключа на скручивание при достижении угла
Figure 00000007
по известной зависимости (см., например, кн. Феодосьев В.И. "Сопротивление материалов". М., Наука 1972 г., с. 84, 86):For different design parameters of the inventory key (length, diameter of the rod, material used, etc.), the angle
Figure 00000006
will differ from each other and should be determined by calculation, but be sure to take into account the strength of the key rod to twist when the angle is reached
Figure 00000007
according to a known dependence (see, for example, Prince Feodosiev V.I. “Resistance of materials.” M., Nauka 1972, p. 84, 86):

Figure 00000008
Figure 00000008

τmах - максимальное допустимые касательные напряжения материала ключа;τ max - maximum allowable tangential stresses of the key material;

Wp - полярный момент сопротивления;W p is the polar moment of resistance;

- снабжение ствола сваи в верхней его части устройством для восприятия крутящего момента от инвентарного ключа обеспечивает при завинчивании сваи по мере закручивания инвентарного ключа на определенный угол (в зависимости от жесткости ключа) передачу крутящего момента на винтовые лопасти через ствол. При этом соотношение геометрических размеров сваи и ключа, а также механические характеристики материалов должны быть такими, чтобы обеспечить при расчетном крутящем моменте нагрузки на ключе одновременное достижение предельно допустимых напряжений как в инвентарном ключе, так и в стволе сваи. Это позволяет полностью использовать прочностные свойства материалов и тем самым минимизировать их расход, что способствует решению поставленной задачи;- supplying the pile shaft in its upper part with a device for receiving torque from the inventory key ensures that when the pile is screwed as the inventory key is twisted to a certain angle (depending on the rigidity of the key), torque is transmitted to the screw blades through the barrel. In this case, the ratio of the geometrical dimensions of the pile and the key, as well as the mechanical characteristics of the materials, must be such as to ensure that at the rated torque of the load on the key, the maximum permissible stresses are simultaneously reached both in the inventory key and in the pile shaft. This allows you to fully use the strength properties of materials and thereby minimize their consumption, which helps to solve the problem;

- выполнение устройства для восприятия крутящего момента в виде упоров, установленных на стволе сваи с выступанием во внутреннюю полость либо в виде сквозных скругленных по концам пазов, диаметрально расположенных на стволе, является наиболее приемлемым по материальным затратам и технологии изготовления;- the implementation of the device for the perception of torque in the form of stops installed on the pile shaft with a protrusion into the internal cavity or in the form of through rounded grooves at the ends diametrically located on the shaft, is the most acceptable in terms of material costs and manufacturing technology;

- выполнение указателей для ориентированного расположения инвентарного ключа в посадочном месте позволяет сократить время на его установку;- the implementation of pointers for the oriented location of the inventory key in the seat allows you to reduce the time to install it;

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - схема способа погружения винтовой сваи;figure 1 - diagram of a method of immersion of a screw pile;

на фиг.2 - вид А (увеличено) на фиг.1, где изображена винтовая свая с установленным внутренним инвентарным ключом;figure 2 is a view A (enlarged) in figure 1, which shows a screw pile with an installed internal inventory key;

на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2, где показано выполнение устройства для восприятия крутящего момента в виде упоров;figure 3 is a section bB in figure 2, which shows the implementation of the device for the perception of torque in the form of stops;

на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2, где показано выполнение устройства для восприятия крутящего момента в виде пазов;figure 4 is a section bB in figure 2, which shows the implementation of the device for the perception of torque in the form of grooves;

на.фиг.5 - эпюра напряжений в стволе сваи и инвентарном ключе при погружении заявляемым способом;on Fig.5 - stress diagram in the pile shaft and inventory key when immersed by the claimed method;

на фиг.6 - винтовая свая, погружаемая без использования внутреннего инвентарного ключа;figure 6 - screw pile, immersed without the use of an internal inventory key;

на фиг.7 - сечение В-В на фиг.6 с изображением эпюры напряжений в стволе сваи;in Fig.7 is a section bb in Fig.6 with the image of the stress diagram in the pile shaft;

на фиг.8 - сечение Б-Б на фиг.2 с эпюрой напряжений в стволе сваи и инвентарном ключе, соединенных между собой без возможности взаимного углового перемещения;in Fig.8 is a section bB in Fig.2 with a plot of stresses in the pile shaft and inventory key, interconnected without the possibility of mutual angular movement;

Погружение (завинчивание) винтовой сваи 1 в грунт осуществляют рабочим органом 2 машины для завинчивания свай (фиг.1, 2) путем приложения осевого усилия Р и крутящего момента Мкр. Необходимый для завинчивания крутящий момент Мкр первоначально передают от рабочего органа 2 машины на винтовую лопасть 3 посредством инвентарного ключа 4, затем, по мере нарастания сопротивления, а следовательно, увеличения угла закрутки ключа 4, в передачу крутящего момента подключают ствол 5 сваи, образуя тем самым второй поток крутящего момента на лопасть 3, действующий одновременно с крутящим моментом, передаваемым через инвентарный ключ 4.Immersion (screwing) of the screw pile 1 into the soil is carried out by the working body 2 of the machine for screwing the piles (Fig.1, 2) by applying the axial force P and torque M cr . The torque M cr necessary for screwing is initially transferred from the working body 2 of the machine to the screw blade 3 by means of an inventory key 4, then, as the resistance increases and, consequently, the twist angle of the key 4 increases, the shaft 5 of the pile is connected to the torque transmission, forming the second stream of torque to the blade 3, acting simultaneously with the torque transmitted through the inventory key 4.

Винтовая свая 1, погружаемая заявляемым способом, включает стальной трубчатый ствол 5 (фиг.2) с направляющим конусом 6 и винтовой лопастью 3. Для снижения трудоемкости изготовления винтовая лопасть 3 выполнена навивкой из стальной полосы и приварена к стволу 5. В нижней части ствола 5 в направляющем конусе 6 выполнено посадочное место 7, например по форме шестиугольного углубления, для установки внутреннего инвентарного ключа 4. В верхней части ствол 5 снабжен устройством 8 для восприятия крутящего момента с ключа 4.Screw pile 1, immersed by the claimed method, includes a steel tubular barrel 5 (figure 2) with a guide cone 6 and a screw blade 3. To reduce the complexity of manufacturing, the screw blade 3 is made by winding from a steel strip and is welded to the barrel 5. In the lower part of the barrel 5 in the guide cone 6, a seat 7 is made, for example in the shape of a hexagonal recess, for installing the internal inventory key 4. In the upper part, the barrel 5 is equipped with a device 8 for receiving torque from the key 4.

Внутренний инвентарный ключ 4, используемый при погружении сваи, выполнен в виде металлического трубчатого стержня 9, с наголовником 10 в верхней его части. В нижней части ключа выполнена профилированная головка 11, причем форма ее выполнения соответствует форме посадочного места 7 ствола сваи, например, в виде шестигранника. На ключе 4 выполнены элементы 12 для передачи крутящего момента. В процессе погружения сваи они взаимодействуют с устройством 8 для восприятия крутящего момента.The internal inventory key 4, used when immersing piles, is made in the form of a metal tubular rod 9, with a cap 10 in its upper part. In the lower part of the key, a profiled head 11 is made, and the form of its execution corresponds to the shape of the seat 7 of the pile shaft, for example, in the form of a hexagon. On the key 4, elements 12 are made for transmitting torque. In the process of immersion piles, they interact with the device 8 for the perception of torque.

В качестве примера конкретного исполнения сваи устройство 8 выполнено в виде упоров 13 (фиг.3), установленных на стволе сваи с выступанием их во внутреннюю полость ствола, при этом элементы 12 ключа 4 выполнены в виде диаметрально расположенных выступов 14. Выступы 14 расположены относительно вершин "а" и "b" шестигранника профилированной головки 11 под углом

Figure 00000009
1. При этом контактирующие поверхности выступов 14 расположены относительно упоров 13 сваи с угловым смещением (угол
Figure 00000011
1 за вычетом половины угловых размеров ширины выступов 14 и упоров 13).As an example of a specific design of the piles, the device 8 is made in the form of stops 13 (Fig. 3) mounted on the pile shaft with their protrusion in the inner cavity of the shaft, while the elements 12 of the key 4 are made in the form of diametrically located protrusions 14. The protrusions 14 are located relative to the vertices "a" and "b" of the hexagon of the profiled head 11 at an angle
Figure 00000009
1 . When this contacting surface of the protrusions 14 are located relative to the stops 13 piles with angular displacement (angle
Figure 00000011
1 minus half the angular dimensions of the width of the protrusions 14 and stops 13).

В другом примере устройство 8 для восприятия крутящего момента выполнено в виде сквозных овальных пазов 15, диаметрально расположенных на стволе 5 сваи (фиг.4). В этом случае в верхней части стержня 9 ключа 4 выполнены два диаметрально расположенных отверстия 16, а элементы 12 ключа, передающие крутящий момент, представляют собой съемный металлический стержень 17, устанавливаемый в совмещенные (при установке ключа 4 в полость сваи) отверстия 16 и пазы 15, а угол

Figure 00000012
задан центральным углом
Figure 00000013
1 у паза 15 за вычетом центрального угла
Figure 00000014
2 у диаметра стержня 17.In another example, the device 8 for receiving torque is made in the form of through oval grooves 15, diametrically located on the shaft 5 of the pile (figure 4). In this case, two diametrically located holes 16 are made in the upper part of the rod 9 of the key 4, and the torque transmitting elements 12 are a removable metal rod 17 installed in the combined (when the key 4 is installed in the pile cavity) holes 16 and grooves 15 , and the angle
Figure 00000012
defined by the central angle
Figure 00000013
1 at groove 15 minus the center angle
Figure 00000014
2 at the diameter of the rod 17.

Для уменьшения трудоемкости изготовления пазов 15, они выполнены в обечайке 18, приваренной в верхней части ствола 5.To reduce the complexity of manufacturing the grooves 15, they are made in the shell 18, welded in the upper part of the barrel 5.

При заведении внутреннего инвентарного ключа 4 в полость сваи, его устанавливают таким образом, чтобы элементы 12 для передачи крутящего момента в исходном состоянии располагались относительно устройства 8 восприятия крутящего момента сваи с угловым зазором

Figure 00000015
(фиг.3-4).When you insert the internal inventory key 4 into the cavity of the pile, it is installed so that the elements 12 for transmitting torque in the initial state are located relative to the device 8 of the torque sensing of the pile with an angular gap
Figure 00000015
(Figs. 3-4).

Для ориентированного размещения инвентарного ключа 4 в посадочном месте 7 на свае и на ключе 4 установлены соответственно указатели 19 и 19', выполненные в виде рисок или меток.For the oriented placement of the inventory key 4 in the seat 7 on the pile and on the key 4, pointers 19 and 19 'are installed, made in the form of marks or marks.

Предлагаемый способ погружения винтовой сваи осуществляют следующим образом.The proposed method of immersion of a screw pile is as follows.

Процесс погружения начинают с зарядки рабочего органа машины инвентарным ключом 4. Наголовник 10 заводят в рабочий органа 2 машины. Затем, используя указатели 19, устанавливают инвентарный ключ 4 в полость сваи 1 до положения, при котором его профилированная головка 11 входит в посадочное место 7, а элементы 12 ключа 4 в исходном состоянии располагаются относительно устройств 8 с угловым зазором

Figure 00000016
.The process of immersion begins with charging the working body of the machine with an inventory key 4. Head 10 is brought into the working body 2 of the machine. Then, using the pointers 19, install the inventory key 4 in the cavity of the pile 1 to a position where its profiled head 11 enters the seat 7, and the elements 12 of the key 4 are in the initial state relative to the devices 8 with an angular gap
Figure 00000016
.

По первому варианту исполнения винтовой сваи (фиг.3) указатели 19 расположены на одной оси с упорами 13. Для обеспечения выставки необходимого угла

Figure 00000017
риски 19 на стволе 5 сваи совмещают с рисками 19' на ключе 4, шестигранные посадочные поверхности ключа и сваи при этом совпадают и тем самым обеспечивается установка внутреннего инвентарного ключа относительно сваи на заданный угол
Figure 00000018
.According to the first embodiment of a screw pile (figure 3), the pointers 19 are located on the same axis with the stops 13. To provide the necessary angle of exhibition
Figure 00000017
the risks 19 on the shaft 5 of the pile are combined with the risks 19 'on the key 4, the hexagonal seating surfaces of the key and the piles are the same and this ensures the installation of an internal inventory key relative to the pile at a given angle
Figure 00000018
.

По другому варианту выполнения сваи (фиг.4) при заведении внутреннего инвентарного ключа 4 в полость сваи, профилированную головку 11 размещают в посадочном месте 7 с совмещением пазов 15, выполненных на столе сваи, и отверстий 16, выполненных на ключе 4, после чего устанавливают стержень 17. Для обеспечения как завинчивания сваи, так и ее вывинчивания с максимально возможным крутящим моментом, стержень 17 устанавливают симметрично относительно скругленных кромок овального паза 15.According to another embodiment of the pile (Fig. 4), when the internal inventory key 4 is inserted into the pile cavity, the shaped head 11 is placed in the seat 7 with the grooves 15 made on the pile table and the holes 16 made on the key 4 aligned, and then installed rod 17. To ensure both screwing the piles and unscrewing them with the maximum possible torque, the rod 17 is installed symmetrically with respect to the rounded edges of the oval groove 15.

Погружение сваи 1 начинают с заглубления направляющего конуса в грунт под воздействием осевого усилия Р рабочего органа 2 машины с одновременным ее завинчиванием путем передачи крутящего момента на лопасть 3 сваи через внутренний инвентарный ключ 4.The immersion of the pile 1 begins with the penetration of the guide cone into the soil under the influence of the axial force P of the working body 2 of the machine with its simultaneous screwing by transmitting torque to the blade 3 of the pile through the internal inventory key 4.

При дальнейшем погружении сваи в процессе ее завинчивания с момента приложения нагрузки к внутреннему инвентарному ключу 4 до взаимодействия элементов 12 для передачи крутящего момента (выступов 14 либо стержня 17) с устройством 8 для восприятия крутящего момента (упорами 13 либо пазами 15) стержень 9 инвентарного ключа испытывает кручение, при этом связь между углом закрутки

Figure 00000019
и прилагаемым моментом кручения, геометрическими размерами инвентарного ключа (диаметр и длина его стержня), определена как для торсиона по известной зависимости
Figure 00000020
увязывающей величину крутящего момента и угловую деформацию торсиона, в нашем случае стержня 9 ключа 4 (см., например, проектировочный расчет торсионов из кн. "Расчет и конструирование гусеничных машин" под ред. Н.А.Носова, Л., Машиностроение, 1970 г., формула (XII.5), с.457-459).With further immersion of the pile in the process of screwing it from the moment the load is applied to the internal inventory key 4 to the interaction of the elements 12 for transmitting torque (protrusions 14 or the rod 17) with the device 8 for receiving torque (stops 13 or grooves 15), the rod 9 of the inventory key experiencing torsion, while the relationship between the angle of twist
Figure 00000019
and the attached torsion moment, the geometric dimensions of the inventory key (diameter and length of its rod), is defined as for a torsion by a known dependence
Figure 00000020
linking the magnitude of the torque and the angular deformation of the torsion bar, in our case, rod 9 of key 4 (see, for example, the design calculation of torsion bars from the book "Calculation and construction of tracked vehicles" edited by N.A. Nosov, L., Mechanical Engineering, 1970 g., formula (XII.5), p. 457-459).

Эпюра распределения напряжений кручения (τ), возникающих в стволе сваи и в инвентарном ключе при погружении заявляемым способом, приведена на фиг.5.The plot of the distribution of torsion stresses (τ) arising in the pile shaft and in the inventory key when immersed by the claimed method is shown in Fig.5.

Как видно из эпюры, максимальные напряжения кручения (τmах) от передачи всего крутящего момента ни в свае, ни во внутреннем инвентарном ключе не превышают допустимые напряжения кручения [τ].As can be seen from the diagram, the maximum torsional stresses (τ max ) from the transmission of all the torque neither in the pile nor in the internal inventory key exceed the permissible torsional stresses [τ].

Для сравнения приведены эпюра напряжений в стволе винтовой сваи, погружаемой без применения внутреннего инвентарного ключа (фиг.6, 7), и эпюра напряжений, возникающих в стволе сваи и внутреннем инвентарном ключе при их совместном погружении (фиг.8), но взаимодействующих между собой без возможности взаимного углового перемещения (при таком варианте выполнения винтовой сваи устройство для восприятия крутящего момента выполнено не в виде овальных пазов, а в виде отверстий, диаметр которых равен диаметрам отверстий 16 и стержня 17), при этом в обоих случаях прилагаемый к стволу сваи крутящий момент имеет то же значение, что и в заявляемом способе.For comparison, the plot of stresses in the shaft of a screw pile, immersed without the use of an internal inventory key (Fig.6, 7), and the plot of stresses that occur in the pile shaft and internal inventory key when they are jointly immersed (Fig.8), but interacting with each other without the possibility of mutual angular movement (with this embodiment of the screw pile, the device for receiving torque is made not in the form of oval grooves, but in the form of holes whose diameter is equal to the diameters of the holes 16 and the rod 17), while in both in their cases, the torque applied to the pile shaft has the same meaning as in the claimed method.

В обоих случаях, показанных на фиг.7 и фиг.8, имеет место превышение максимальных напряжений кручения. Так τmах (в стволе сваи), см. фиг.7, существенно превышает [τ]. Это явление имеет место и во втором случае, см. фиг.8, где τmax1 (в стволе сваи) превышает [τmax] хотя τmах2 (в стержне внутреннего инвентарного ключа) существенно меньше [τ].In both cases, shown in Fig.7 and Fig.8, there is an excess of the maximum torsional stresses. So τ max (in the pile shaft), see Fig. 7, significantly exceeds [τ]. This phenomenon also occurs in the second case, see Fig. 8, where τ max1 (in the pile shaft) exceeds [τ max ] although τ max2 (in the core of the internal inventory key) is significantly less than [τ].

После погружения винтовой сваи на заданную глубину, прекращают передачу крутящего момента на лопасть сваи, внутренний инвентарный ключ 4 извлекают из ствола 5 путем втягивания его в рабочий орган 2 машины для завинчивания свай.After immersion of the screw piles to a predetermined depth, the transmission of torque to the pile blade is stopped, the internal inventory key 4 is removed from the barrel 5 by drawing it into the working body 2 of the machine for screwing the piles.

Таким образом, заявляемый способ погружения винтовой сваи в грунт совместно с заявляемым устройством сваи обеспечивают распределение передаваемого от машины крутящего момента, необходимого для завинчивания сваи, на две составляющие (сначала через внутренний инвентарный ключ - как первая составляющая, затем, при достижении установленного значения крутящего момента, и через ствол сваи - как вторая составляющая). Тем самым заявляемые способ погружения и конструкция винтовой сваи позволяют осуществить вышеуказанную схему передачи крутящего момента и обеспечить меньшую по сравнению с прототипом материалоемкость, что является и решением поставленной задачи.Thus, the inventive method of immersing a screw pile into the ground together with the inventive device piles ensure the distribution of the torque transmitted from the machine, necessary for screwing the piles, into two components (first through the internal inventory key - as the first component, then, when the set torque value is reached , and through the pile shaft - as the second component). Thus, the claimed method of immersion and the design of the screw piles allow the implementation of the above torque transmission scheme and provide less material consumption in comparison with the prototype, which is a solution to the problem.

Claims (7)

1. Способ погружения винтовой сваи в грунт, включающий вдавливание сваи с одновременным ее ввинчиванием с использованием внутреннего инвентарного ключа, отличающийся тем, что при ввинчивании сваи крутящий момент на винтовую лопасть первоначально передают посредством инвентарного ключа, затем по мере нарастания сопротивления ввинчиванию сваи включают в работу по передаче крутящего момента ствол сваи, не допуская при этом превышения установленного значения крутящего момента как на ключе, так и на стволе сваи.1. A method of immersing a screw pile into the ground, including pressing the pile together with screwing it using an internal inventory key, characterized in that when screwing the pile the torque to the screw blade is initially transmitted using the inventory key, then as the resistance to screwing the pile increases, they are put into operation for transmitting torque to the pile shaft, while avoiding exceeding the set torque value both on the key and on the pile shaft. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включение в работу ствола сваи при достижении установленного значения крутящего момента на инвентарном ключе обеспечивают автоматически посредством обеспечения взаимодействия элементов инвентарного ключа, передающих крутящий момент, и устройства для восприятия крутящего момента, расположенного на свае, при этом упомянутый ключ устанавливают в подготовленную для завинчивания сваю таким образом, чтобы передающие крутящий момент элементы инвентарного ключа в исходном состоянии располагались относительно вышеупомянутого устройства для восприятия крутящего момента с угловым зазором Θ, величина которого определяется из соотношения2. The method according to claim 1, characterized in that the inclusion in the work of the shaft of the pile when the specified value of the torque on the inventory key is achieved is automatically ensured by the interaction of the elements of the inventory key transmitting torque and a device for sensing torque located on the pile, wherein said wrench is installed in a pile prepared for screwing in such a way that the torque transmitting elements of the inventory key in the initial state are located relative to itelno aforementioned device for sensing torque at an angular clearance Θ, which is determined from the relation
Figure 00000021
Figure 00000021
где Мкр – установленное значение крутящего момента;where MKR is the set value of the torque; G – модуль упругости сдвига материала стержня внутреннего инвентарного ключа;G is the shear modulus of the material of the core of the internal inventory key; Iр – полярный момент инерции сечения стержня внутреннего инвентарного ключа;Iр - polar moment of inertia of the cross section of the rod of the internal inventory key; L – длина стержня внутреннего инвентарного ключа.L is the length of the core of the internal inventory key.
3. Винтовая свая, включающая цилиндрический трубчатый ствол с направляющим конусом, винтовую лопасть и посадочное место в нижней части ствола под внутренний инвентарный ключ, отличающаяся тем, что ствол сваи выполнен металлическим и в верхней его части снабжен устройством для восприятия крутящего момента с вышеуказанного ключа.3. A screw pile, including a cylindrical tubular barrel with a guide cone, a screw blade and a seat in the lower part of the barrel for an internal inventory key, characterized in that the pile shaft is made of metal and is equipped with a device for receiving torque from the above key in its upper part. 4. Свая по п.3, отличающаяся тем, что устройство для восприятия крутящего момента выполнено с возможностью взаимодействия с передающими крутящий момент элементами инвентарного ключа при достижении установленного значения крутящего момента.4. The pile according to claim 3, characterized in that the device for sensing torque is made with the possibility of interaction with transmitting torque elements of the inventory key upon reaching the set value of torque. 5. Свая по любому из пп.3 и 4, отличающаяся тем, что элементы для восприятия крутящего момента выполнены в виде упоров, установленных на ее стволе с выступанием во внутреннюю полость.5. Pile according to any one of paragraphs.3 and 4, characterized in that the elements for the perception of torque are made in the form of stops mounted on its trunk with a protrusion into the internal cavity. 6. Свая по любому из пп.3 и 4, отличающаяся тем, что элементы для восприятия крутящего момента выполнены в виде сквозных скругленных по концам пазов, диаметрально расположенных на стволе.6. Pile according to any one of paragraphs.3 and 4, characterized in that the elements for the perception of torque are made in the form of through rounded grooves at the ends of the diametrically located on the trunk. 7. Свая по любому из пп.3-6, отличающаяся тем, что она содержит указатели, например, в виде рисок или меток для ориентированного расположения инвентарного ключа в его посадочном месте.7. Pile according to any one of claims 3 to 6, characterized in that it contains pointers, for example, in the form of pictures or marks for the oriented location of the inventory key in its seat.
RU2003115043/03A 2003-05-20 2003-05-20 Method for screw pile driving in ground and screw pile driven by above method RU2244065C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115043/03A RU2244065C1 (en) 2003-05-20 2003-05-20 Method for screw pile driving in ground and screw pile driven by above method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115043/03A RU2244065C1 (en) 2003-05-20 2003-05-20 Method for screw pile driving in ground and screw pile driven by above method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003115043A RU2003115043A (en) 2004-11-20
RU2244065C1 true RU2244065C1 (en) 2005-01-10

Family

ID=34881196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003115043/03A RU2244065C1 (en) 2003-05-20 2003-05-20 Method for screw pile driving in ground and screw pile driven by above method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2244065C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2288326C1 (en) * 2005-05-24 2006-11-27 Аркадий Викторович Козлович Screw pile, screw pile installation method, screw pile driving means and open-cut tunneling method with the use of screw pile
RU2288325C1 (en) * 2005-05-24 2006-11-27 Аркадий Викторович Козлович Screw pile
RU170986U1 (en) * 2016-12-14 2017-05-17 Антон Вячеславович Тяпугин CONCRETE SCREW PILED

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU584069A1 (en) * 1973-04-27 1977-12-15 Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" Screw pile
SU1035134A1 (en) * 1982-02-19 1983-08-15 Брестский инженерно-строительный институт Screw pile
SU1794996A1 (en) * 1991-01-08 1993-02-15 Proektno Izyskatelskoe Ni Ob G Method for erecting screw-type supporting structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU584069A1 (en) * 1973-04-27 1977-12-15 Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" Screw pile
SU1035134A1 (en) * 1982-02-19 1983-08-15 Брестский инженерно-строительный институт Screw pile
SU1794996A1 (en) * 1991-01-08 1993-02-15 Proektno Izyskatelskoe Ni Ob G Method for erecting screw-type supporting structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОГОРАД Л.Я. Винтовые сваи и анкеры в электросетевом строительстве. – М.: Энергия, 1967, с. 25. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2288326C1 (en) * 2005-05-24 2006-11-27 Аркадий Викторович Козлович Screw pile, screw pile installation method, screw pile driving means and open-cut tunneling method with the use of screw pile
RU2288325C1 (en) * 2005-05-24 2006-11-27 Аркадий Викторович Козлович Screw pile
WO2006126915A3 (en) * 2005-05-24 2007-01-18 Arkady Viktorovich Kozlovich Screw pile and method for inserting it
RU170986U1 (en) * 2016-12-14 2017-05-17 Антон Вячеславович Тяпугин CONCRETE SCREW PILED

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230340786A1 (en) Coupling device, associated parts and a method of use thereof
CA2158664C (en) Device for connecting two tool sections
JPH083238B2 (en) Method for forming joint structure of concrete reinforcing bar, its bar and mechanical joint structure for the bar
RU2005141565A (en) ANCHOR BOLT
CN110234893A (en) For engaging or the system of strengthening part
CA2438136C (en) A splicing for interconnected thin-walled metal structures
RU2244065C1 (en) Method for screw pile driving in ground and screw pile driven by above method
EP1898017A1 (en) Device for connecting bars end-to-end
EP0171965A2 (en) Method of providing connections for reinforcing bars and joint and connections for such bars
EP1738083B1 (en) Method of fastening a guard rail by means of a guard rail bolt, the guard rail bolt and the tool for fastening the guard rail bolt
EP2256251B1 (en) Pile and pile joint
RU2305729C1 (en) Screw pile and pile driving method
GB2435286A (en) Investigating ground strength by measuring the rate of penetration of a pile
US12234851B2 (en) System for securing an anchor in a mineral substrate
CN110439186A (en) A kind of Building class connection member
KR102118120B1 (en) Anchorage apparatus for retensioning and anchorage method using the same
AU2021310327A1 (en) Hybrid screw, with thread reaching further back than wedge
JP2586341Y2 (en) Anchor bolt with reinforcement pipe
CN113404645B (en) A prefabricated wind power tower connected by bolt U ring and its construction method
CN106930472B (en) Short sleeve grouting steel bar connecting joint
CN208578257U (en) A kind of Building class connection member
CN208917829U (en) Concrete component connects sleeve
CN117702997A (en) CFRP cable bonding type anchoring node system with knife edge steel bar and construction mode
CN110043292A (en) Parallel rebar spacing checking device and parallel rebar spacing check method

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150521

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180608

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200521