Пристрій для формування трубчастих конструкцій з бетонних сумішей

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении трубчатых свай. Известно устройство для изготовления трубчатой сваи, включающее бетонолитную трубу с проемами для подачи бетонной смеси, конусную головку, установленную с возможностью вертикального перемещения и расположенный в полости головки вибратор [1]. При возведении сваи. по мере извлечения устройства из скважины, бетонная смесь уплотняется с помощью вибратора и раздвигается конусной головкой в стороны стенок скважины. Недостатком известного устройства является низкое качество формования свай. Это обусловлено тем, что бетонная смесь, поступающая через проемы в бетонолитной трубе на конусную головку, распределяется неравномерно по окружности скважины, что приводит к неравномерности уплотнения в радиальном направлении. Поскольку смесь жесткая и быстросхватывающаяся, а вибрация начинается с одновременным поднятием конусной головки, то смесь не успевает при вибрировании одинаково уплотниться по всему поперечному сечению сваи, в связи с чем, возможны разрывы в стенках сваи. Несплошность стенок может проявиться и по высоте столба укладываемого бетона, так как формирующую конусную головку поднимают принудительно силовым устройством с постоянной скоростью. При формовании сваи известным устройством с помощью вибратора обеспечивается объемное уплотнение смеси, при котором усилия уплотняющего воздействия не носят направленного характера. Радиальное воздействие со стороны смеси на стенки скважины, в основном, обеспечивается за счет конусной головки, которая при перемещении вверх частично вдавливает бетонную смесь в стенку грунта, а частично увлекает за собой в вертикальном направлении. В результате величина радиального уплотнения и, как следствие, несущая способность сваи-оболочки, в большей степени зависит от жесткости бетонной смеси и в ряде случаев оказывается недостаточной. Наряду с этим использование вибратора приводит к появлению знакопеременных нагрузок в рабочих органах устройства и преждевременному износу и выходу из строя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству, в котором частично устранены вышеуказанные недостатки, является устройство для формования трубчатых изделий [2]. Данное устройство может быть использовано также для возведения свай. Устройство содержит цилиндрическую головку, закрепленную на приводном валу с возможностью вращения и вертикального перемещения, и расположенную на головке уплотняющую спиралевидную лопасть. Цилиндрическая головка, вращаясь, равномерно распределяет бетонную смесь по окружности формы, тем самым исключая возможность образования разрывов в стенках трубы. Спиралевидная лопасть, опираясь на укладываемый бетон, послойно его уплотняет, при этом обеспечивает самоподъем головки по мере бетонирования трубы. Так как спиралевидная лопасть расположена на цилиндрической головке таким образом, что ее рабочая поверхность и образующая головки в продольном сечении составляют угол 90°, то давление прессования направлено по оси формы, поэтому и уплотнение бетонной смеси происходит в осевом направлении. Применение устройства при возведении трубчатой сваи в гр унте осевого давления недостаточно, так как для качественного формования сваи необходимо, чтобы бетонная смесь вдавливалась в грунт. Данное устройство производит уплотнение смеси, преимущественно, в продольном направлении и обеспечивает незначительное уплотнение - в радиальном. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для формования трубчатых конструкций из бетонных смесей путем иной ориентации уплотняющего элемента к образующей цилиндрической головки, чем обеспечивается уплотнение бетонной смеси как в продольном, так и в радиальном направлениях, что повышает качество формования трубчатых конструкций. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для формования трубчатых конструкций, содержащем цилиндрическую головку, закрепленную на приводном валу с возможностью вращения и вертикального перемещения, и расположенную на головке уплотняющую спиралевидную лопасть, согласно изобретению, рабочая поверхность спиралевидной лопасти расположена под углом 100-135° к образующей цилиндрической головки в продольном сечении. Усилие прессующего давления от расположенной таким образом спиралевидной лопасти раскладывается на усилие, направленное по оси бетонируемого столба сваи и усилие, направленное на стенки скважины, где смесь вдавливается в гр унт. Свая, возведенная таким устройством, имеет более высокие прочностные характеристики. Угол между рабочей поверхностью лопасти и образующей цилиндрической головки в продольном сечении установлен в пределах 100-135°. При величине угла более 135°, бетонная смесь по мере уплотнения выдавливается между стенками скважины и спиралевидной лопастью наверх, тем самым препятствуя самоподъему цилиндрической головки. При величине угла менее 100° - не достигается плотного вдавливания смеси в грунт. Таким образом, предельные значения угла наклона рабочей поверхности лопасти к образующей цилиндрической головки, выбранные в диапазоне 100-135°, являются наиболее оптимальными для качественного формования трубчатой сваи. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено описываемое устройство в процессе бетонирования сваи, продольный разрез. Устройство для формования трубчатой сваи содержит цилиндрическую головку 1, закрепленную на приводном валу, на головке 1 расположена уплотняющая спиралевидная лопасть 3, рабочая поверхность которой и образующая цилиндрической головки 1 составляют угол a , лежащий в пределах 100o £ a < 135o . Устройство работает следующим образом. В предварительно образованную скважину 4 до упора с дном опускают устройство так, что между стенками скважины 4 и цилиндрической головкой 1 остается зазор 5. Приводят во вращение головку 1 и начинают подавать самотеком в зазор 5 бетонную смесь 6 из бункера (на чертеже не показан). При соприкосновении спиралевидной лопасти 3 с бетонной смесью 6 в зазоре 5 между цилиндрической головкой 1 и стенками скважины 4 происходит уплотнение бетона как в осевом, так и в радиальном направлениях. Процесс формования идет послойно; малая толщина слоев обеспечивает высокую степень уплотнения смеси равномерно по высоте стенки сваи, а также существенное вдавливание смеси в стенки скважины. При этом наращивание столба уплотненного бетона выталкивает цилиндрическую головку вверх, обеспечивая саморегулирование скорости подъема головки в соответствии со скоростью подачи бетонной смеси. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет значительно повысить качество формования трубчатой сваи и обеспечить ее высокую несущую способность по грунту.