шпунтовая свая

Формула изобретения

1. Шпунтовая свая, содержащая корпус и соединительные элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса, отличающаяся тем, что корпус выполнен по меньшей мере из двух цилиндрических секторов, вырезанных из труб, причем цилиндрические секторы жестко скреплены между собой своими боковыми кромками, при этом свая содержит усилительный элемент, установленный между цилиндрическими секторами или наложенный на их смежные кромки.

2. Шпунтовая свая по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит фиксирующие элементы, жестко связывающие боковые кромки цилиндрического сектора между собой.

3. Шпунтовая свая по п. 2, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде пластин, установленных параллельно оси цилиндрического сектора.

4. Шпунтовая свая по п. 3, отличающаяся тем, что пластины имеют разную ширину в направлении оси цилиндрического сектора, причем ширина пластин уменьшается от концов цилиндрического сектора к его середине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлическим шпунтовым сваям, предназначенным для возведения шпунтовых стенок в грунте.

Известна шпунтовая свая, содержащая желобообразный корпус с соединительными элементами, расположенными на боковых кромках корпуса (авт. свид. СССР 1477842, E 02 D 5/00, E 02 D 5/02, опубл. 1989). Корпус включает стенку и примыкающие к ней полки. Стенка выполнена переменной толщины с усиленными боковыми участками и средним участком малой толщины. Соединительные элементы выполнены в виде крючков.

Недостаток шпунтовой сваи состоит в ее конструктивной сложности, поскольку она выполнена монолитной и имеет сложную форму поперечного сечения. Для изготовления такой шпунтовой сваи требуется сложное оборудование - прокатный стан с валками специальной фигурной формы, что усложняет ее изготовление. Кроме того, шпунтовая свая имеет малую ширину, вследствие чего на изготовление шпунтовой стенки требуется их большое количество, что повышает трудоемкость строительных работ и увеличивает сроки строительства. Плотность шпунтовой стенки, построенной из таких шпунтовых свай, недостаточна из-за большого количества стыковых соединений, приходящихся на погонный метр шпунтовой стенки.

Известна также горячекатаная шпунтовая свая с двумя желобообразными выемками, расположенными с противоположных сторон от стенки (авт. свид. СССР 755945, E 02 D 5/04, опубл. 1980). Она включает изогнутую стенку равной толщины, имеющую центральный и два краевых участка, расположенные под тупым углом к центральному участку. К краевым участкам стенки примыкают массивные полки, направленные в противоположные стороны от стенки перпендикулярно ее центральному участку. Обе полки имеют разную форму поперечного сечения. С полками сопряжены охватывающий и охватываемый замковые элементы.

Горячекатаная шпунтовая свая имеет увеличенную ширину за счет того, что выполнена с двумя желобообразными выемками. Использование таких шпунтовых свай позволяет уменьшить их количество в расчете на погонный метр шпунтовой стенки, в результате чего снижается трудоемкость строительных работ и сокращаются сроки строительства, особенно на протяженных шпунтовых стенках, повышается плотность шпунтовой стенки за счет уменьшения количества стыковых соединений, приходящихся на погонный метр шпунтовой стенки.

Недостаток горячекатаной шпунтовой сваи, так же как и вышеописанной шпунтовой сваи, состоит в ее конструктивной сложности и сложности изготовления. Поскольку она выполнена монолитной при сложной форме своего поперечного сечения, то для изготовления требуется сложное оборудование - прокатный стан с валками специальной фигурной формы.

Наиболее близкой является принятая в качестве наиболее близкого аналога известная шпунтовая свая, содержащая корпус и соединительные элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса (патент США 5333971, E 02 D 5/00, 7/20, опубл. 1994). Корпус выполнен из листа одинаковой толщины, имеет стенку и примыкающие к ней изогнутые полки с участками, близкими по направлению к плоскости стенки. Соединительные элементы выполнены в виде отдельных деталей, прикрепленных к боковым кромкам полок. Соединительными элементами являются разрезная муфта, изготовленная из трубы с продольной прорезью в ее стенке, и головка цилиндрической формы, изготовленная из стержня круглого сечения.

Известная шпунтовая свая имеет увеличенную ширину за счет участков полок, близких по направлению к плоскости стенки. Она может быть изготовлена из таких готовых прокатных материалов, как лист, труба и кругляк, на более простом оборудовании, чем вышеописанные шпунтовые сваи.

Недостаток известной шпунтовой сваи состоит в ее малой прочности на изгиб вследствие наличия протяженных в поперечном сечении шпунтовой сваи участков полок, близких по направлению к плоскости стенки. Кроме того, известная шпунтовая свая сложна в изготовлении, поскольку для изготовления корпуса, изогнутого из цельного листового материала по сложному профилю, требуется сложное оборудование, например прокатный стан.

Задача изобретения состоит в повышении прочности шпунтовой сваи на изгиб при упрощении ее изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в шпунтовой свае, содержащей корпус и соединительные элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса, согласно изобретению корпус выполнен по меньшей мере из двух цилиндрических секторов, вырезанных из труб, причем цилиндрические секторы жестко скреплены между собой своими боковыми кромками, при этом свая содержит усилительный элемент, установленный между цилиндрическими секторами или наложенный на их смежные кромки.

Шпунтовая свая может содержать фиксирующие элементы, жестко связывающие боковые кромки цилиндрического сектора между собой.

Фиксирующие элементы могут быть выполнены в виде пластин, установленных параллельно оси цилиндрического сектора.

Пластины могут иметь разную ширину в направлении оси цилиндрического сектора, причем ширина пластин уменьшается от концов цилиндрического сектора к его середине.

Шпунтовая свая может содержать перемычку, прикрепленную к цилиндрическому сектору с образованием линзообразной полости, простирающейся по длине цилиндрического сектора.

Использование цилиндрических секторов, вырезанных из труб, позволяет увеличить ширину шпунтовой сваи при обеспечении необходимой прочности. При этом для изготовления шпунтовой сваи не требуется прокатный стан или иное сложное оборудование. Корпус предлагаемой шпунтовой сваи может быть изготовлен из готовой трубы посредством вырезания из нее цилиндрических секторов и жесткого скрепления вырезанных секторов между собой, например сваркой. Возможность изготовления корпуса с помощью простого оборудования для резки и сварки металла устраняет необходимость в использовании прокатного стана и другого сложного оборудования, позволяет изготавливать шпунтовые сваи в условиях малого производства.

Усилительный элемент не только повышает прочность и жесткость соединения цилиндрических секторов между собой, но и повышает прочность всего корпуса на изгиб, в результате чего повышается надежность работы шпунтовой сваи в условиях высоких изгибающих нагрузок.

Фиксирующие элементы повышают жесткость корпуса и предотвращают его деформирование под действием случайных боковых нагрузок.

Выполнением фиксирующих элементов в виде пластин, ширина которых уменьшается от концов цилиндрического сектора к его середине, дополнительно повышена прочность наиболее нагружаемых концевых участков шпунтовой сваи и прочность всего корпуса в целом при минимальной металлоемкости и минимальном сопротивлении погружению шпунтовой сваи.

Перемычки обеспечивают необходимую прочность корпуса шпунтовой сваи для работы в тяжелых грунтовых условиях.

Примеры осуществления изобретения представлены на чертежах, где изображены на фиг.1 - поперечное сечение шпунтовой сваи в первом примере конструктивного исполнения; фиг.2 - то же, во втором примере конструктивного исполнения; фиг.3 - то же, в третьем примере конструктивного исполнения; фиг.4 - то же, в четвертом примере конструктивного исполнения; фиг.5 - то же, в пятом примере конструктивного исполнения; фиг.6 - то же, в шестом примере конструктивного исполнения; фиг.7 - то же, в седьмом примере конструктивного исполнения; фиг. 8 - то же, в восьмом примере конструктивного исполнения; фиг.9 - то же, в девятом примере конструктивного исполнения; фиг.10 - то же, в десятом варианте конструктивного исполнения; фиг.11 - вид сверху на шпунтовую сваю в десятом примере конструктивного исполнения; фиг.12 - вид снизу на шпунтовую сваю в десятом примере конструктивного исполнения.

Шпунтовая свая содержит корпус 1, охватывающий 2 и охватываемые 3 элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса 2. Корпус 1 выполнен из цилиндрических секторов 4, жестко скрепленных между собой своими боковыми кромками. В примерах 1, 2, 3, 7, 8, 9, 10 смежные цилиндрические секторы 4 обращены своими выпуклыми поверхностями в противоположные стороны. В примерах 4, 5, 6 смежные цилиндрические секторы 4 обращены своими выпуклыми поверхностями в одну сторону. В примере 5 усилительный элемент 5 установлен между цилиндрическими секторами 4. В примере 6 усилительный элемент 5 наложен на смежные кромки цилиндрических секторов 4. В примерах 7, 8, 10 боковые кромки цилиндрических секторов 4 жестко связаны между собой фиксирующими элементами 6. В примерах 9, 10 на вогнутой поверхности каждого цилиндрического сектора 4 закреплена перемычка 7, образующая с вогнутой поверхностью цилиндрического сектора 4 линзообразную полость 8, простирающуюся по длине цилиндрического сектора 4.

Работает шпунтовая свая следующим образом.

Для изготовления шпунтовой сваи вырезают из готовой трубы вдоль ее оси цилиндрические секторы с радиальным углом не более 180^o. Усилительный элемент 5 устанавливают между вырезанными цилиндрическими секторами 4 или накладывают на их смежные боковые кромки, после чего цилиндрические секторы 4 и усилительный элемент 5 сваривают между собой, получая таким образом корпус 1. Для дополнительного усиления корпуса 1 приваривают фиксирующие элементы 6 или перемычки 7, либо то и другое совместно. К боковым кромкам корпуса 1 приваривают охватывающий элемент 2 и охватываемый элемент 3. В зависимости от условий погружения шпунтовой свай и условий ее работы в шпунтовой стенке выбирают шпунтовые сваи соответствующего конструктивного исполнения. При строительстве шпунтовой стенки погружают каждую следующую шпунтовую сваю, предварительно насадив охватывающий элемент 2 на охватываемый элемент 3. Готовая шпунтовая стенка обладает повышенной водонепроницаемостью за счет малого числа стыковых соединений, приходящихся на погонный метр ее длины.