Свая, возведенная в вечномерзлом грунте
Владельцы патента RU 2709579:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах. Технический результат - повышение несущей способности сваи, повышение сопротивляемости сваи крутящему моменту, а также сохранение устойчивости и при внезапном оттаивании. Свая, возведенная в вечномерзлом грунте, содержит трубчатый свайный ствол, установленный в скважине, разработанной с диаметром, превышающим сечение трубчатого свайного ствола. Причем сформированное пространство между трубчатым свайным стволом и стенками скважины заполнено смерзающимся после монтажа раствором. Трубчатый свайный ствол выполнен в виде армокаменной конструкции, содержащей трубчатый арматурный каркас с крупным заполнителем в виде камня, образованный внешним и внутренним соосно расположенными цилиндрическими каркасами из арматурных стержней, объединенных в каждом каркасе поперечными кольцами и центраторами, связывающими каркасы между собой. Снаружи и внутри трубчатый арматурный каркас обтянут металлической сеткой, скрепленной с арматурными стержнями внешнего и внутреннего каркасов и удерживающей заполнитель в трубчатом пространстве между каркасами. Центральная полость трубчатого свайного ствола, пустоты между крупным заполнителем армокаменной конструкции и пространство между ней и стенками скважины заполнены раствором глины с цементом. 2 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах.
Для устройства фундаментов зданий и сооружений, возводимых в условиях вечной мерзлоты или других специфических условий, лучше всего подходят буроопускные сваи: металлические, железобетонные, сплошные или полые, в виде свай-оболочек, трубчатых свай, - вмораживаемые в мерзлый грунт. Из уровня техники также известны технологии возведения таких свай, основанные на использовании буроопускной технологии монтажа (http://kakfundament.ru/svai/buroopusknye-svai, дата просмотра 20.02.2019).
Известна, например, свая, вмораживаемая в вечномерзлый грунт, содержащая ствол, имеющий выступы на боковой поверхности, которая изготавливается на основании расчета для оптимизации расходов при строительстве, а способ ее возведения включает бурение скважины, помещение сваи в скважину, заполнение пазухи между стенками скважины и сваей грунтовым или известково-песчаным раствором и выдержку до промерзания раствора (Патент РФ №2469150 С1, дата приоритета 03.05.2011, дата публикации 10.12.2012, авторы: Кузьмин Г.П. и др., RU).
В качестве прототипа принята свая-оболочка, возведенная в вечномерзлом грунте по буроопускной технологии монтажа, суть которой заключается в установке железобетонной конструкции сваи-оболочки внутрь предварительно разработанной скважины, диаметр которой превышает сечение сваи-оболочки на 50-100 мм. Между сваей-оболочкой и стенками скважины формируется пространство, заполняемое песчано-глинистым, известковым или цементным раствором, который после монтажа смерзается со стенками сваи-оболочки и грунтом, а внутреннюю полость сваи-оболочки бетонируют (https://kommtex.ru/buroopusknye-svai.html. дата просмотра 20.02.2019, прототип).
Общим недостатком известных аналогов и прототипа является низкая сопротивляемость свай крутящему моменту при оттаивании, а также вероятность потери устойчивости при внезапном оттаивании.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является повышение несущей способности сваи, возводимой в вечномерзлом грунте, путем обеспечения сопротивляемости сваи крутящему моменту при оттаивании.
Для решения технической проблемы предложена свая, возведенная в вечномерзлом грунте, содержащая трубчатый свайный ствол, установленный в скважине, разработанной с диаметром, превышающим сечение трубчатого свайного ствола, причем сформированное пространство между трубчатым свайным стволом и стенками скважины заполнено смерзающимся после монтажа раствором. Новым является то, что трубчатый свайный ствол выполнен в виде армокаменной конструкции, содержащей трубчатый арматурный каркас с крупным заполнителем в виде камня, образованный внешним и внутренним соосно расположенными цилиндрическими каркасами из арматурных стержней, объединенных в каждом каркасе поперечными кольцами и центраторами, связывающими каркасы между собой, снаружи и внутри трубчатый арматурный каркас обтянут металлической сеткой, скрепленной с арматурными стержнями внешнего и внутреннего каркасов и удерживающей заполнитель в трубчатом пространстве между каркасами, а центральная полость трубчатого свайного ствола, пустоты между крупным заполнителем армокаменной конструкции и пространство между ней и стенками скважины заполнены раствором глины с цементом.
На фиг. 1 схематично изображена свая, возведенная в вечномерзлом грунте, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.
Свая, возведенная в вечномерзлом грунте, содержит трубчатый свайный ствол 1, установленный в скважине 2, разработанной с диаметром, превышающим сечение трубчатого свайного ствола на 100-200 мм. Трубчатый свайный ствол 1 выполнен в виде армокаменной конструкции, которая содержит трубчатый арматурный каркас 3, заполненный крупным заполнителем в виде камня 4. Трубчатый арматурный каркас 3 образован внешним 5 и внутренним 6 соосно расположенными цилиндрическими каркасами из арматурных стержней 7, объединенных в каждом каркасе поперечными кольцами 8 и центраторами 9, связывающими каркасы 5 и 6 между собой. В качестве центраторов могут быть применены, например, радиальные диафрагмы. Снаружи и внутри трубчатый арматурный каркас 3 обтянут металлической сеткой 10, скрепленной с арматурными стержнями 7 внешнего и внутреннего каркасов, например, с помощью вязальной проволоки (условно не показано). Металлическая сетка 10, удерживающая заполнитель 4 в трубчатом пространстве между каркасами 4 и 5 и охватывающая трубчатый арматурный каркас 3 снаружи, может быть выполнена из металлической проволоки с диаметром 0,5-1 мм, а внутренняя сетка может быть выполнена из проволоки с диаметром 0,3-0,8 мм. Центральная полость трубчатого свайного ствола 1, полости между крупным заполнителем 4 армокаменной конструкции и пространство между трубчатым свайным стволом 1 и стенками скважины 2 заполнены раствором глины с цементом 11, подаваемым через центральную полость трубчатого свайного ствола 1 под давлением.
Монтаж сваи при возведении в вечномерзлом грунте может быть выполнен, например, по буроопускной технологии, которую осуществляют следующим образом. В вечномерзлом грунте пробуривают скважину 2 с диаметром, превышающим сечение трубчатого свайного ствола 1 на 100-200 мм. Предварительно или параллельно выполняют сборку трубчатого свайного ствола 1 в виде армокаменной конструкции, содержащей трубчатый арматурный каркас 3 с крупным заполнителем в виде камня 4. Трубчатый арматурный каркас 3 формируют из внешнего 5 и внутреннего 6 соосно расположенных цилиндрических каркасов из арматурных стержней 7, объединенных в каждом каркасе поперечными кольцами 8 и центраторами 9, например, диафрагмами, связывающими каркасы между собой. Снаружи и внутри трубчатый арматурный каркас 3 обтягивают металлической сеткой 10, используя снаружи более прочную сетку из проволоки с диаметром 0,5-1 мм. Металлическую сетку 10 скрепляют с арматурными стержнями 7 внешнего 5 и внутреннего 6 каркасов, например, с помощью вязальной проволоки, а трубчатое пространство между каркасами с охватывающими их металлическими сетками 10 заполняют крупными камнями 4 большего размера, чем ячейки металлической сетки 10. В разработанную скважину 2 опускают армокаменную конструкцию, установка которой в скважине может производиться с помощью лебедочного блока мобильной буровой установки. При установке армокаменной конструкции в скважине формируется пространство между трубчатым свайным стволом 1 и стенками скважины 2. Затем после установки трубчатого свайного ствола 1 в виде армокаменной конструкции в его центральную полость заливают горячий раствор глины с цементом, который послойно трамбуют или подают инъекциями под давлением. При этом указанный раствор 4 заполняет также пустоты между крупным заполнителем 4 армокаменной конструкции и пространство между ней и стенками скважины, после чего осуществляют выдержку конструкции сваи до смерзания.
После окончания всех этапов монтажа заявляемая свая приобретает большую устойчивость в вечномерзлом грунте за счет смерзания с грунтом по всему сечению конструкции, что способствует повышению сопротивляемости сваи крутящему моменту и сохранению устойчивости и при внезапном оттаивании.
Таким образом, технический результат, достигаемый при реализации изобретения заключается в повышении несущей способности сваи, возведенной в вечномерзлом грунте, в повышении сопротивляемости сваи крутящему моменту, а также в сохранении устойчивости и при внезапном оттаивании.
Свая, возведенная в вечномерзлом грунте, содержащая трубчатый свайный ствол, установленный в скважине, разработанной с диаметром, превышающим сечение трубчатого свайного ствола, причем сформированное пространство между трубчатым свайным стволом и стенками скважины заполнено смерзающимся после монтажа раствором, отличающаяся тем, что трубчатый свайный ствол выполнен в виде армокаменной конструкции, содержащей трубчатый арматурный каркас с крупным заполнителем в виде камня, образованный внешним и внутренним соосно расположенными цилиндрическими каркасами из арматурных стержней, объединенных в каждом каркасе поперечными кольцами и центраторами, связывающими каркасы между собой, снаружи и внутри трубчатый арматурный каркас обтянут металлической сеткой, скрепленной с арматурными стержнями внешнего и внутреннего каркасов и удерживающей заполнитель в трубчатом пространстве между каркасами, а центральная полость трубчатого свайного ствола, пустоты между крупным заполнителем армокаменной конструкции и пространство между ней и стенками скважины заполнены раствором глины с цементом.
