способ усиления свайного фундамента опоры лэп

Формула изобретения

1. Способ усиления свайного фундамента опоры ЛЭП, включающий заглубление в грунт анкерных стержней и соединение их со сваями фундамента с помощью тяг, отличающийся тем, что возле каждой сваи заглубляют не менее двух анкерных стержней на расстоянии от оси каждой сваи, составляющем 2-5 наибольшего размера поперечного сечения сваи, причем стержни заглубляют под углом к продольной оси сваи, составляющим 3-5°, а величину заглубления стержней в грунт определяют из соотношения

где Тк - величина вдавливающей силы или выдергивающей касательной силы морозного пучения, воздействующая на сваю, тс;

Рсв - несущая способность сваи до усиления, тс;

С - несущая способность одного погонного метра соответствующего анкерного стержня, тс/м;

n - количество стержней, размещаемых вокруг соответствующей сваи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение анкерных стержней с соответствующей сваей осуществляют с помощью гибких тяг, а между верхними концами стержней и оголовком сваи устанавливают съемные распорные элементы для обеспечения через них дополнительного взаимодействия стержней со сваей.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что используют стержни с развитой боковой поверхностью, или периодическим продольным профилем, или с поперечным сечением в виде уголка, или швеллера, или тавра, или двутавра, или треугольника, или прямоугольника, или квадрата, или кольца, или в виде многоугольника с центральным отверстием, причем наибольший размер поперечного сечения стержня составляет 0,15-0,20 наибольшего поперечного сечения сваи.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что после заглубления в грунт анкерные стержни вмораживают в грунт с помощью охлаждающих устройств, которые погружают в грунт рядом с соответствующими стержнями, или сами охлаждающие устройства используют непосредственно в качестве анкерных стержней-криоанкеров.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что после заглубления анкерных стержней в грунт осуществляют их закрепление электрохимическим способом с использованием самих стержней в качестве анода.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что при выполнении свай фундамента металлическими и закреплении анкерных стержней электрохимическим способом сваи используют в качестве катода.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что закрепление анкерных стержней в грунте осуществляют путем их погружения в предварительно пробуренные скважины, заполненные составом, твердеющим с увеличением объема.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии усиления свайных фундаментов опор линий электропередачи (ЛЭП), испытывающих вдавливающие и выдергивающие нагрузки, в частности силы морозного пучения.

Наиболее близким к предлагаемому по своей сущности и достигаемому результату является способ усиления свайного фундамента опоры ЛЭП, испытывающего выдергивающие нагрузки, в частности, при морозном пучении, включающий заглубление в грунт анкерных свай и соединение их со сваями фундамента с помощью тяг (см. RU 2114249 C1, 27.06.1998).

Недостатком способа является техническая сложность, выражающаяся в необходимости применения сваебойной техники и транспортировки по трассе длинномерных грузов большого веса в условиях отдаленности, бездорожья и неблагоприятного полярного климата, а также высокая трудоемкость и низкая производительность заглубления свай в мерзлый грунт и их низкая устойчивость против морозного пучения.

Задачей изобретения является упрощение техники и технологии выполнения способа при повышении прочности и надежности закрепления усиливаемого фундамента в слабых и пучинистых грунтах.

Задача решается за счет того, что в способе усиления свайного фундамента опоры ЛЭП, включающем заглубление в грунт анкерных стержней и соединение их со сваями фундамента с помощью тяг, согласно изобретению возле каждой сваи заглубляют не менее двух анкерных стержней на расстоянии от оси каждой сваи, составляющем 2-5 величин наибольшего размера поперечного сечения сваи, причем стержни заглубляют под углом к продольной оси сваи, составляющим 3-5, а величину заглубления стержней в грунт определяют из соотношения

где Тк - величина вдавливающей силы или выдергивающей касательной силы морозного пучения, воздействующей на сваю, тс;

Pсв - несущая способность сваи до усиления, тс;

С - несущая способность одного погонного метра соответствующего анкерного стержня, тс/м;

n - количество стержней, размещаемых вокруг соответствующей сваи.

При этом соединение анкерных стержней с соответствующей сваей могут осуществлять с помощью гибких тяг, а между верхними концами стержней и оголовком сваи устанавливают съемные распорные элементы. Могут использовать стержни с развитой боковой поверхностью, или периодическим продольным профилем, или с поперечным сечением в виде уголка или швеллера, или тавра, или двутавра, или треугольника, или прямоугольника, или квадрата, или кольца, или в виде многоугольника с центральным отверстием, причем наибольший размер поперечного сечения стержня составляет 0,15-0,20 наибольшего поперечного сечения сваи.

После заглубления в грунт стержни могут вмораживать в грунт с помощью охлаждающих устройств, которые погружают в грунт рядом с соответствующими стержнями, или в качестве анкерных стержней могут использовать непосредственно сами охлаждающие устройства, образующие криоанкеры. Закрепление анкерных стержней в грунте после заглубления может осуществляться электрохимическим способом с использованием самих стержней в качестве анода, а при выполнении свай фундамента металлическими их могут использовать в качестве катода.

Закрепление анкерных стержней в грунте может осуществляться путем их погружения в предварительно пробуренные скважины, заполненные составом, твердеющим с увеличением объема.

Технический результат, обеспечиваемый за счет указанной совокупности признаков, состоит в упрощении технологии ремонтно-восстановительных работ, а также в повышении прочности и надежности укрепления свайного фундамента опоры ЛЭП от осадки и усилении его анкерных свойств против действия выдергивающих нагрузок и, в частности, морозного пучения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид фрагмента свайного фундамента опоры ЛЭП, усиленного анкерными стержнями, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Фундамент состоит из сваи 1, анкерных стержней 2, гибких тяг 3, распорных элементов 4, ноги опоры 5.

Усиление свайного фундамента опоры ЛЭП согласно предлагаемому способу осуществляют в следующей последовательности. Вокруг укрепляемой сваи 1 на расстоянии 2-5 наибольшего размера поперечного сечения сваи от оси сваи заглубляют анкерные стержни 2 под углом 3-5 к оси сваи и соединяют их со сваей с помощью гибких тяг 3. Между оголовком сваи 1 и верхними концами анкерных стержней 2 устанавливают съемные распорные элементы 4.

Расположение анкерных стержней с соблюдением указанных параметров по расстоянию и углу наклона согласно опытным данным создают наиболее благоприятные условия работы гибких тяг и распорных элементов, а также анкерной системы в целом, обеспечивая ее максимальную несущую способность.

Анкерные стержни могут быть выполнены с развитой боковой поверхностью (на чертежах не показано), или периодическим продольным профилем (на чертежах не показано), или с поперечным сечением в виде уголка (на чертежах не показано), или швеллера (на чертежах не показано), или тавра, или двутавра, или треугольника, или прямоугольника, или квадрата, или кольца, или в виде многоугольника с центральным отверстием (на чертежах не показано), причем наибольший размер поперечного сечения стержня составляет 0,15-0,20 наибольшего поперечного сечения сваи.

Размер поперечного сечения анкерных стержней соответствует оптимальным параметрам их поперечной жесткости и деформируемости как элементов единой системы в условиях совместной работы с распорными элементами и гибкими тягами.

Анкерные стержни после заглубления могут вмораживаться в грунт с помощью охлаждающих устройств, заглубляемых рядом с ними, или сами охлаждающие устройства могут использоваться непосредственно в качестве анкерных стержней (криоанкеров). В другом варианте выполнения способа анкерные стержни могут закрепляться в грунте электрохимическим способом с использованием самих стержней в качестве анода, а при металлических сваях фундамента последние могут использоваться в качестве катода.

В слабых и неустойчивых грунтах анкерные стержни могут закрепляться путем их погружения в предварительно пробуренные скважины, заполненные твердеющим с увеличением объема составом.

Величину заглубления анкерных стержней в грунт определяют в зависимости от величины вдавливающей или выдергивающей нагрузки, в частности от величины касательной силы морозного пучения Тк, воздействующей на сваю, несущей способности сваи до усиления Рсв, несущей способности одного погонного метра соответствующего анкерного стержня С и количества анкерных стержней n, принимаемого согласно монтажной схеме.

Пример расчета величины заглубления анкерных стержней.

Тк=45 т, Рcв=30 т, С=0,5 т/м, n=3, тогда

В процессе эксплуатации опоры ЛЭП действующие на сваю 1 фундамента вдавливающие или выдергивающие усилия, в частности силы морозного пучения, через тяги 3 частично передаются на анкерные стержни 2, предохраняя сваю фундамента от перегрузки. Распорные элементы 4, установленные между оголовками сваи 1 и верхними концами анкерных стержней 2, препятствуют их горизонтальным деформациям под действием усилий, возникающих в тягах 3, а также за счет обжатия оголовка сваи обеспечивают ее дополнительную фиксацию от осевого перемещения, вызванного действием вдавливающих или выдергивающих нагрузок или морозного пучения. Вследствие распределения усилий между распорными элементами и гибкими тягами происходит их частичная разгрузка, что улучшает условия работы всей анкерной системы в целом.

Наклонное заглубление анкерных стержней при воздействии на них вдавливающих или выдергивающих усилий обеспечивает повышение несущей способности анкерной системы за счет возникновения поперечных сил, защемляющих стержни в грунте и противодействующих их продольному перемещению. Таким образом, при воздействии на сваю осевого выдергивающего усилия вся систем работает как единая жесткая пространственная анкерная конструкция, исключающая возможность относительного перемещения отдельных составляющих элементов и обладающая повышенным противодействием вдавливающим или выдергивающим нагрузкам.

Усиление фундамента опоры ЛЭП описанным способом упрощает технологические операции, не требуя трудоемких земляных работ и применения специальной техники, а также обеспечивает высокую надежность консервации функционального состояния фундаментов при дальнейшей эксплуатации ЛЭП.

Предлагаемое техническое решение может быть эффективно использовано при ремонтно-восстановительных и профилактических работах на аварийных линиях электропередачи, в частности, в сложных географических, геотехнических и геокриологических условиях северных районов.