свая

Формула изобретения

1. Свая для зданий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, включающая размещенные в скважине, заполненной замерзающим жидким составом, ствол и анкерные элементы, отличающаяся тем, что анкерные элементы гибкими связями соединены друг с другом и с концами сваи.

2. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что гибкие связи выполнены в форме цилиндрической оболочки.

3. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что ствол выполнен в форме трубы с днищем, приподнятой над поверхностью грунта и заполненной хладоносителем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в фундаментах зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах.

Известна свая, включающая ствол и прикрепленные к нему анкерные элементы в форме колец [1]. Недостаток этой сваи состоит в относительной сложности изготовления, складирования, транспортировки.

Известна свая для зданий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, включающая размещенные в скважине, заполненной замерзающим жидким составом, ствол и анкерные элементы. Эта свая наиболее близка к изобретению и принята в качестве наиболее близкого аналога [2].

Недостатки известной конструкции сваи заключаются в усложнении технологии изготовления сваи, а также в относительно невысоком увеличении сопротивления нормальному давлению и силам морозного пучения, направленного снизу вверх. Это увеличение лимитируется размерами сквозных отверстий на свае. Кроме того, на известную сваю расходуется много металла и бетона.

К недостатку известной сваи можно отнести также неэффективность использования в засоленных мерзлых грунтах, имеющих широкое распространение в северных районах России. Соли диффундируют в жидкий наполнитель, уменьшая силы его смерзания со стволом. Недостатком является также медленное промерзание жидкого наполнителя скважины.

В предлагаемом изобретении устранены эти недостатки. Это достигается тем, что в свае для зданий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, включающей размещенные в скважине, заполненной замерзающим жидким составом, ствол и анкерные элементы, последние вертикальными гибкими связями соединены друг с другом и с концами сваи.

Гибкие связи могут быть выполнены также в форме цилиндрических оболочек.

Кроме того, ствол может быть выполнен в форме трубы с днищем, приподнятой над поверхностью грунта и заполненной хладоносителем.

На фиг. 1 изображен общий вид сваи при выполнении анкерных элементов в форме опоясывающих ствол анкерных площадок; на фиг. 2 - то же, при выполнении анкерных элементов в форме отдельных элементов.

Свая включает ствол 1 (например, в форме металлической трубы с дном), анкерные площадки 2 или отдельные элементы 3, соединенные друг с другом гибкими связями 4 (канатами или гибкой цилиндрической оболочкой, например, из брезента). Анкерные площадки 2 представляют собой рамы или кольца, опоясывающие ствол, выполненные из материала, плотность которого меньше плотности жидкого наполнителя скважины. Отдельные анкерные элементы 3 представляют собой различные геометрические фигуры с развитой площадью поперечного сечения (шарообразные, многоугольные и т. д.). Нижний анкер выполнен в форме сплошной вогнутой площадки-наконечника 5. Верхняя площадка оборудована вертикальными штырями 6. В пределах сезонно оттаивающего слоя и выше расположена бетонная часть 7 сваи.

Сваи монтируют в холодный период года следующим образом. Бурят скважину. Заливают в нее замерзающий жидкий состав-воду, слабый цементный или грунтовый раствор в количестве, достаточном для полного заполнения скважины при опускании в нее ствола и анкерных площадок. Анкерное устройство, выполненное из всплывающего в жидком наполнителе скважины материала (дерева и т.п.), в сложенном состоянии располагают над скважиной наконечником 5 вниз. Ствол 1 вертикально устанавливают над скважиной, уперев в наконечник 5. Ствол, погружаясь в скважину (в жидкий наполнитель), тянет за собой анкеры 2 или 3. Уровень жидкости поднимается до полного заполнения скважины. Архимедовы силы и гибкие связи 4 обеспечивают заданное расположение анкерных площадок по длине ствола 1. При этом не связанные между собой в горизонтальной плоскости анкеры 3 всплывают вдоль ствола легче, чем опоясывающие ствол анкеры площадки 2, так как этому не препятствует трение. В то же время общая площадь опирания у последних всегда несколько больше. Поэтому выбор анкеров 2 или 3 зависит в основном от того, какой из них легче (дешевле) изготовить (приобрести) в данных условиях.

Под воздействием отрицательных температур окружающего мерзлого грунта жидкий наполнитель скважины промерзает, но недостаточно быстро. Для ускорения замерзания жидкого раствора в качестве ствола используют трубу с днищем, длиной больше глубины скважины, заполненную, например, керосином. Вследствие того, что зимой в надземной части трубы керосин всегда холоднее, а плотность его выше, чем в подаваемой, в трубе возникает конвективная циркуляция керосина, в процессе которой происходит дополнительное охлаждение жидкого наполнителя скважины. После промерзания жидкого наполнителя в скважину в пределах сезонно-оттаивающего слоя и выше погружают обсадную трубу и заполняют ее бетонным раствором. При твердении последнего происходит закрепление в этой части сваи арматурных стержней 6 и концов гибких связей 4, предварительно вытянутых из жидкого заполнителя до начала его замерзания. Таким образом, анкерная система оказывается связанной со стволом сваи с обоих концов.

За счет скрепления гибких связей с верхним концом сваи увеличивается сопротивление сваи вертикальным нагрузкам, направленным снизу вверх, ежегодно возникающим при промерзании сезонно-оттаивающего слоя (так называемые силы морозного пучения).

В засоленных грунтах соль будет проникать в наполняющую скважину воду и препятствовать ее полному промерзанию. Это приведет к понижению несущей способности системы ствол-лед-анкерные площадки. Для устранения этой опасности гибкие связи выполняют в форме сплошной гибкой оболочки, например, из брезента, прикрепленной к торцам анкерных площадок 2. Эта оболочка препятствует проникновению соли в замерзший раствор.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в простоте изготовления, сокращения материалоемкости сваи (нижней ее части), обеспечении сопротивления как нормальному давлению, так и силам морозного пучения, предохранении ледяного материала фундамента от засоления, а также в ускорении промерзания жидкого наполнителя.