СВАЯ, ВОЗВЕДЕННАЯ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ

Название	СВАЯ, ВОЗВЕДЕННАЯ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ
Разработчик (Авторы)	Преснов Олег Михайлович, Мажанская Елизавета Владимировна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2709579
Дата регистрации	18.12.2019
Правообладатель	Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Область применения (класс МПК)	E02D 5/36 (2006.01) E02D 27/35 (2006.01)

Описание изобретения

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.

Формула изобретения

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.

Изобретение "СВАЯ, ВОЗВЕДЕННАЯ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ" (Преснов Олег Михайлович, Мажанская Елизавета Владимировна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога