Фундамент на пучинистых грунтах

Авторы патента:

E02D27/35 - возводимые в мерзлом грунте, например в вечномерзлом грунте

Владельцы патента RU 2550169:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам линейных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах. Фундамент на пучинистых грунтах включает малозаглубленную плиту с отверстием и грунтовый анкер. Анкер пропущен между торцами продольных секций сооружения, опирающихся на плиту. На смежных торцах секций у их нижних кромок размещены зажимы анкера. Секции шарнирно соединены друг с другом в верхней части. Технический результат состоит в обеспечении равномерности перемещения фундаментов сооружения при сезонном промерзании грунтов основания, снижении материалоемкости. 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве эстакад, барьерных ограждений, заборов и других линейных сооружений в условиях сезонного промерзания пучинистых грунтов.

Известна опорная система трубопровода, включающая свайные фундаменты, ложементы, регуляторы вертикального положения ложементов, силоизмерительные элементы и исполнительный механизм (Патент РФ №2249747, МПК F16L 3/05, 2005 г. - аналог). При неравномерном перемещении одной или нескольких опор, нагрузки от трубопровода на них изменяются. Сигналы с опор передаются в блок управления, и исполнительный механизм воздействует на регулировочные винты, смещая ложементы на необходимую высоту. Опорная система отличается сложностью и высокой стоимостью.

Известна опора контактной сети, включающая одиночную бурона-бивную сваю с камуфлетным уширением на нижнем конце и надземный ростверк (Патент РФ №2317375, МПК E02D 27/35, 2008 г. - аналог). Устойчивость опоры при действии сил морозного пучения обеспечивается за счет размещения камуфлетного уширения в вечномерзлом грунте. Недостатком известной конструкции является высокая трудоемкость изготовления, большой расход металла на армирование сваи и узел стыка ее с ростверком.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является фундамент опор линии электропередачи, включающий опорную малозаглубленную плиту с отверстием, анкерный тяж регулируемой длины и пружинный компенсатор, обеспечивающий постоянное натяжение анкера (Патент №2170795, МПК E02D 27/42, 2001 г. - прототип). Недостатком прототипа являются неравномерные перемещения опорных малозаглубленных плит под сооружением. Из-за неравномерного промерзания грунтов основания и их неоднородности, подъем при пучении, а значит и осадка при оттаивании, при условии обеспечения постоянного натяжения анкеров будут существенно отличаться. Регулировка положения плиты путем различного натяжения анкеров отличается высокой трудоемкостью, так как должна выполняться вручную несколько раз во время интенсивного зимнего промерзания и весеннего оттаивания грунтов основания.

Задачей изобретения является обеспечение равномерности перемещения фундаментов сооружения при сезонном промерзании грунтов основания.

Это достигается тем, что в фундаменте, включающем малозаглубленную плиту с отверстием и грунтовый стержневой анкер, анкер пропущен между торцами продольных секций сооружения, опирающихся на плиту, на смежных торцах секций у их нижней кромки размещены зажимы, предназначенные для фиксации анкера, а секции шарнирно соединены друг с другом в верхней части. В качестве продольных секций, опирающихся на плиту, могут выступать балки или фермы эстакады, элементы барьерного ограждения, секции забора и т.п.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 дан вид спереди фундамента в исходном состоянии, на фиг.2 - вид спереди при пучении грунта основания фундамента и его опережающем подъеме относительно соседних фундаментов, на фиг.3 - разрез, выполненный по стыку смежных секций с анкером.

Фундамент содержит малозаглубленную плиту 1 с отверстием 2, в которое заведен стержневой анкер 3, с лопастью 4, заглубленной ниже глубины сезонного промерзания грунта d_f. На плиту 1 через прокладки 5 опираются продольные секции сооружения 6. У нижних кромок секций на их смежных торцах с двух сторон анкера симметрично относительно его оси в нишах, образованных П-образными пластинами 7, размещены зажимы 8. Пластины 7 закреплены на боковой поверхности продольных секций 6. В исходном состоянии зажимы 8 под действием собственного веса опускаются в нише в крайнее нижнее положение. Продольные секции 6 шарнирно соединены друг с другом петлей 9, пропущенной через отверстия 10, выполненные в их верхней части.

Работает устройство следующим образом.

При равномерном пучении грунтов основания под сооружением плиты 1 всех фундаментов равномерно перемещаются вверх относительно неподвижных анкеров 3, при этом между анкерами 3 и зажимами 8 сохраняется зазор и какого-либо усилия в анкерах не возникает.

В случае опережающего подъема какого либо фундамента секции 6 получают перекос, в результате чего зажимами 8 осуществляется захват анкера 3, который начинает препятствовать подъему плиты 1. При этом зазор между зажимами выбирается таким, чтобы захват ими анкера происходил при достижении предельно допустимого значения разности перемещений соседних фундаментов. При выравнивании подъема секции 6 принимают горизонтальное положение, в результате чего зажимы 8 раздвигаются, освобождая анкер 3.

Заметим, что при морозном пучении грунта основания опасность представляет, как правило, не сама величина подъема фундаментов, а их неравномерность. При неравномерном подъеме фундаментов в наземных конструкциях возникают непроектные усилия, раскрываются трещины. Предлагаемая конструкция обеспечивает равномерные перемещения фундаментов линейных сооружений.

Кроме того известно, что силы пучения достигают максимального значения при нулевых перемещениях штампа или фундамента на поверхности (Абжалимов Р.Ш. Лабораторные исследования морозного пучения// Основания, фундаменты и механика грунтов, - 1982. - №5. - с.20-22; Penner Е., Ueda Т. The dependence of frost heaving on load application - preliminary results // Int. symp. on frost action in soils. V.1. - Lulea, Sweden, 1977, p.92-101; Konrad J.M. Frost heave mechanics: Ph.D.Thesis, Edmonton Alberta. - 1980). Допущение даже незначительного их подъема позволяет существенно снизить силы пучения. Из этого следует, что максимальные силы пучения, а значит и усилие в анкере, будут возникать при стремлении обеспечить неподвижное положение плиты фундамента. В предлагаемой конструкции допускается ограниченное перемещение плиты, что существенно снижает усилие, которое должен воспринимать анкер.

Для исключения «зависания» секций 6 на анкерах 3 при неравномерном оттаивании грунта под смежными фундаментами сооружения в устройстве предусмотрена возможность взаимного перемещения зажимов 8 и секций 6. Если зажимами 8 осуществлен захват анкера 3, а плита 1 перемещается вниз, то вслед за ней перемещаются и секции 6, скользя относительно зажимов 8, расположенных в нишах. Зазор между секциями 6 увеличивается и зажимы 8 возвращаются в исходное положение у нижней кромки секции 6.

Предлагаемая конструкция обеспечивает равномерный подъем фундаментов сооружения при сезонном промерзании пучинистого грунта под их подошвой. Обеспечение возможности ограниченного подъема плиты приводит к существенному снижению сил, обусловленных пучением. Тем самым снижается стоимость и материалоемкость фундамента. Также фундамент отличается простотой конструкции.

Фундамент на пучинистых грунтах, включающий малозаглубленную плиту с отверстием и грунтовый анкер, отличающийся тем, что анкер пропущен между торцами продольных секций сооружения, опирающихся на плиту, на смежных торцах секций у их нижних кромок размещены зажимы анкера, а секции шарнирно соединены друг с другом в верхней части.

Изобретение относится к строительству, а именно к сооружению оснований и фундаментов резервуаров в вечномерзлых грунтах. Способ устройства плитного фундамента резервуара с охлажденным продуктом в слабом вечномерзлом грунте, с дополнительным промораживанием массива вечномерзлого грунта, осуществляемым методом принудительной регулируемой подачи хладагента или теплоносителя в скважины посредством проточных термоэлементов с заданной температурой от источника его охлаждения или подогрева по замкнутым распределительным магистралям с формированием грунтовой плиты, превышающей в плане размеры основного плитного фундамента, толщина и форма грунтовой плиты обеспечивают ее прочность при эксплутационных нагрузках и уменьшение напряжений в вечномерзлом грунте под грунтовой плитой до расчетных величин.

Фундамент // 2547196

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве фундаментов малоэтажных зданий на сезоннопромерзающих грунтах. Фундамент включает ленточный ростверк с отверстиями, пропущенные через отверстия винтовые сваи и стаканы, вмещающие головы свай.

Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта // 2538006

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий, конкретно к защите от выпучивания дорожных покрытий, входных крылец, пандусов и бетонных отмосток, окружающих здания.

Способ укрепления грунтов основания зданий и земляного полотна линейных сооружений на вечномерзлых грунтах // 2537437

Изобретение относится к строительству сооружений, преимущественно на вечномерзлых грунтах и может быть применено для защиты основания на сильнольдистых вечномерзлых грунтах на слабом просадочном при оттаивании основании.

Фундамент сооружения // 2531155

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении фундаментов с применением винтовых свай в мерзлых грунтах. Винтовые сваи оснащаются соосно размещенными в них трубами с открытым нижним и заглушенным верхним торцами.

Плитный фундамент в слабом вечномерзлом грунте // 2529976

Изобретение относится к сооружению оснований и фундаментов в вечномерзлых грунтах. Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости по сооружению фундаментов.

Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты) // 2515246

Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта // 2513078

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений, конкретно к защите от морозного выпучивания малозаглубленных фундаментов, дорожных покрытий и конструкций зданий, в частности крылец, пандусов и отмосток, окружающих здания.

Способ строительства фундамента в зимнее время // 2473742

Изобретение относится к строительству ленточных фундаментов под здания и сооружения различного назначения и может быть использовано при возведении мало- и многоэтажных зданий из монолитного бетона в зимнее время.

Способ изготовления свайного фундамента для вечномерзлого грунта // 2469150

Изобретение относится к строительству, к способам расчетов оснований сооружений, в частности к расчету нагрузки свай, погружаемых в вечномерзлый грунт. .

Способ защиты бетонного фундамента от воздействий сил вспучивания замерзшего грунта // 2574643

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам, возводимым в грунте, подверженном сезонным промерзаниям, и может быть использовано не только при возведении бетонных фундаментов, но также и при ремонтно-восстановительных работах в качестве мер защиты бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта, находящегося в условиях интенсивного обводнения. Способ защиты бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта включает укладку теплоизоляционного материала. В качестве теплоизоляционного материала используют текучий композиционный морозостойкий гидроизоляционный материал, смешанный с рассыпным теплоизоляционным материалом, обеспечивающим в результате образования смеси необходимую высокую степень тепло-гидроизоляции бетонного фундамента. Укладку текучей композиционной смеси тепло-гидроизоляционного материала производят в подготовленную в грунте траншею, расположенную по периметру фундамента, превышающего периметр нижнего основания фундамента, с последующим технологическим преобразованием текучей композиционной смеси тепло-гидроизоляционного материала в единый твердый монолитный массив. Технический результат состоит в повышении надежности бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта. 1 ил.

Свая стальная заполненная со встроенным сезонным охлаждающим устройством (варианты) // 2575381

Изобретение относится к области строительства свайных фундаментов. Свая стальная заполненная со встроенным сезонным охлаждающим устройством представляет собой вытянутое по длине трубчатой формы тело вращения постоянного или переменного сечения, полость которого по всей высоте сваи заполнена пенным наполнителем или твердым наполнителем из вспененных материалов. Свая оснащена сезонным охлаждающим устройством, выполненным в виде заполненной хладагентом стальной трубы диаметром, меньшим внутреннего диаметра трубчатой формы тела вращения. Стальная труба размещена в полости трубчатой формы тела вращения у ее внутренней стенки и отделена от наполнителя по всей длине стальной трубы защитным элементом с образованием между этим элементом и самой стальной трубой зазора. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной долговечности за счет исключения возможности повреждения СОУ и упрощении конструкции стальной сваи с наполнителем при использовании СОУ без радиатора. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Свая стальная со встроенным сезонным охлаждающим устройством (варианты) // 2575383

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям свай для грунтов, характеризующихся наличием процесса морозного пучения грунта. Свая стальная со встроенным сезонным охлаждающим устройством представляет собой вытянутое по длине трубчатой формы тело вращения постоянного или переменного сечения. Свая оснащена сезонным охлаждающим устройством, выполненным в виде заполненной хладагентом стальной трубы диаметром меньшим внутреннего диаметра трубчатой формы тела вращения. Указанная стальная труба размещена в полости трубчатой формы тела вращения с плотным примыканием ее частей, относящихся к зонам испарения и конденсации, к внутренней стенке трубчатой формы тела вращения. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной долговечности за счет исключения возможности повреждения СОУ, упрощения конструкции стальной сваи без наполнителя и с наполнителем при использовании СОУ без радиатора охлаждения. 3 н.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для защиты от пучения грунта // 2582600

Изобретение относится к строительству, в частности к способам защиты одиночных опорных элементов (например, свай и столбов) от воздействия сил морозного пучения грунтов, в том числе в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Устройство для защиты от пучения грунта в фундаменте зданий и сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, включает расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в зоне сезонного промерзания-оттаивания последовательно размещены слои незамерзающих материалов и защитной оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта. Нижний конец внешней защитной оболочки прикреплен к опорному элементу; реактивные усилия на опорный элемент меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания. Внешняя защитная оболочка изготовлена из упругопластического материала, растягивающегося при пучении грунта и не возвращающегося после его оттаивания в исходное первоначальное положение. Максимальное относительное удлинение защитной оболочки за период полного проектного срока эксплуатации внешней защитной оболочки не превышает допустимое максимальное пластическое относительное удлинение материала этой оболочки. Перемещение верхнего конца внешней защитной оболочки не достигнет надфундаментных конструкций. Технический результат состоит в повышении надежности и экономичности защитного устройства при воздействии сил морозного пучения грунта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Фундамент резервуара с улучшенными теплоизоляционными свойствами // 2592929

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устройства фундаментов резервуаров для хранения нефти и продуктов ее переработки в условиях сезоннопромерзающих и вечномерзлых грунтов крайнего севера. Фундамент резервуара представляет собой подготовленный грунт в виде подушки из среднезернистого песка и искусственной добавки. Искусственная добавка представляет собой дисперсный теплоизолирующий материал в виде гранулированного вспененного полистирола в количестве до 10% по объему подушки фундамента. Технический результат состоит в снижении теплообмена непосредственно между днищем резервуара и сезоннопромерзающими и вечномерзлыми грунтами основания в условиях крайнего севера, обеспечении предотвращения или уменьшения растепления последних и потери ими устойчивости.

Грунтовый модуль (варианты) // 2600426

Группа изобретений относится к строительству и может быть использована при строительстве магистральных трубопроводов на болотах, в зоне распространения вечномерзлых грунтов, при быстром возведении дорог, аэродромов и других объектов инженерной инфраструктуры. Грунтовый модуль состоит из не менее пяти расположенных Х-образно ячеек, выполненных из гибких элементов и снабженных защитными стенками и пришивным дном, которое скреплено с гранями или ребрами ячеек. Ячейки заполняют насыпным грунтом. Расширяет арсенал технических средств, позволяет повысить несущую способность оснований магистральных трубопроводов, дорог, и прочих сооружений, а также позволяет увеличить сроки эксплуатации, сократить расходы и время на содержание сооружаемых промышленных площадок. Позволяет исключить использование привозного минерального грунта за счет использования местного грунта. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ снижения воздействия сил морозного пучения и повышения устойчивости свайных фундаментов в криолитозоне // 2602538

Изобретение относится к проектированию, строительству и эксплуатации сооружений в условиях криолитозоны, а именно к защите зданий и сооружений от морозного пучения в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах. Способ снижения воздействия сил морозного пучения и повышения устойчивости свайных фундаментов в криолитозоне включает погружение свай в многолетнемерзлые породы. Определяют по результатам предварительных геотемпературных наблюдений потенциальные участки возникновения избыточных криогенных напоров вблизи свайного фундамента и в верховодках надмерзлотного водоносного горизонта, в ограниченных гидродинамических зонах размещают в этих участках водопонижающие колодцы с перфорированной стенкой в нижней части ее образующей, погруженные на глубину не выше кровли многолетнемерзлых пород. В указанные колодцы устанавливают гидрогеологические разгрузочные трубки, в каждый до четырех штук. Внутреннее пространство каждой из указанных гидрогеологических разгрузочных трубок в начале периода промерзания сезонно-талого слоя оставляют свободным и герметично закупоренным с нижнего конца пакером, а сверху герметичной крышкой. Внутреннее пространство каждой гидрогеологической разгрузочной трубки в начале периода промерзания сезонно-талого слоя остается свободным и герметично закупоренным, а в период формирования ограниченных гидродинамических зон в надмерзлотном водоносном горизонте, в том числе в верховодках, и роста криогенных напоров в условиях прохождения вглубь грунтового массива фронта промерзания производят поэтапную разгрузку криогенных напоров, изменяя гидродинамические параметры системы «грунт-фундамент» путем последовательного вскрытия разгрузочных гидрогеологических трубок в моменты, определяемые по результатам анализа текущих геотемпературных данных, получаемых в процессе проведения геотемпературного контроля и мониторинга состояния грунтового массива с начала периода перехода среднесуточных температур атмосферного воздуха ниже 0°C. Технический результат состоит в обеспечении снижения воздействия сил морозного пучения на свайные фундаменты, повышении их устойчивости и снижении рисков образования вблизи них бугров пучения в криолитозоне. 4 ил., 1 табл.