конструкция для предотвращения морозного пучения грунта

Формула изобретения

Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта, включающая систему скважин, в том числе демпфирующих скважин, пробуренных вблизи или наклонно под фундамент в подстилающем слое грунта на глубину его промерзания и заполненных рабочим телом, отличающаяся тем, что каждая демпфирующая скважина содержит гирлянду из взаимосвязанных емкостей, причем в нижней части скважины расположены преимущественно перфорированные емкости, заполненные сухой смесью «соль-песок» в соотношении 1:2, а в верхней части скважины размещена одна или несколько емкостей, заполненных солевым раствором составом не менее 0,5 кг соли на 10 л воды, при этом емкости снабжены диаметрально расположенными выпусками, сообщающимися с внутренним пространством скважин, закрытых съемными оголовками.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение 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 здания. Подстилающие грунты указанных конструкций вследствие повышенного увлажнения подвержены интенсивному промораживанию и деформациям пучения.

Эффективным мероприятием, устраняющим указанный недостаток является засоление грунта (см., например, кн. Долматов Б.И., Ласточкин B.C. «Искусственное засоление грунтов в строительстве». Л. - М., 1966).

С этой целью пробуренные на участке отмостки или крыльца скважины заполняют рабочим телом в виде солевого раствора, который обеспечивает понижение точки температуры замерзания грунта до -21°С в зависимости от концентрации раствора.

Недостатком указанного мероприятия является снижение прочности грунтов основания сооружений, так как скважины с раствором образуют грязевые полости в грунте. Поэтому постоянно приходится проводить дополнительные операции по уплотнению грунтового основания для восстановления требуемой прочности грунтов.

Известно техническое решение, устраняющее указанный недостаток (см., например, патент на полезную модель № 98432 U1 от 04/05/2010).

Недостатком данного технического решения является недолговечность конструкции в части устройства демпфирующих свай, потеря со временем ее демпфирующих свойств, вследствие остаточных деформаций, накапливающихся ежегодно при морозном пучении грунта.

Целью изобретения является повышение долговечности и эффективности демпфирующих свай.

В конструкции для предотвращения морозного пучения грунта, включающей систему скважин, в том числе и демпфирующих скважин, пробуренных вблизи или наклонно под фундамент в подстилающем слое грунта на глубину его промерзания и заполненных рабочим телом, каждая демпфирующая скважина содержит гирлянду из взаимосвязанных емкостей, причем в нижней части скважин расположены преимущественно перфорированные емкости, заполненные сухой смесью «соль-песок» в соотношении 1:2, а в верхней части скважины размещена одна или несколько емкостей, заполненных солевым раствором составом не менее 0,5 кг соли на 10 л воды, при этом емкости снабжены диаметрально расположенными выпусками, сообщающимися с внутренним пространством скважин, закрытых съемными оголовками.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом (рис.1), где изображена демпфирующая скважина, которая расположена в комплексе мероприятий по устранению воздействий сил морозного пучения. Демпфирующая скважина 1 в грунте 2 представляет собой полость 3, заполненную емкостями. В нижней части полости 3 скважины 1 размещена емкость 4, имеющая на боковой поверхности отверстия 5 и заполненная сухой смесью 6 «соль-песок» в соотношении 1:2. Выше емкости 4 размещена емкость 7 с диаметрально расположенными в верхней части выпусками 8, сообщающимися с полостью 3 скважины 1, при этом емкость 7 заполнена солевым раствором 9, приготовленным составом не менее 0,5 кг соли на 10 л воды. Для защиты от механических повреждений и ревизии скважина 1 снабжена съемным оголовком 10.

Данное техническое решение работает следующим образом.

При промерзании грунта с наступлением отрицательных температур наружного воздуха происходит миграция влаги к фронту промерзания или при проявлении грунтовых вод типа «верховодки», вода попадет в полость 3 скважины 1, где размещены емкости 4 и 7. Влага, попадая в емкость 4 с солевой смесью, растворяет соль, которая постепенно инфильтруется в окружающий скважину 1 грунт 2 и тем самым уменьшает температуру замерзания грунта 2, так как при этом происходит понижение точки температурного замерзания грунта.

При дальнейшем охлаждении грунта 2 образуется льдогрунтовый массив, который, увеличиваясь в объеме, воздействует на емкость 7, наполненную солевым раствором 9. На начальной стадии увеличение объема грунта 2 компенсируется деформацией емкости 7. При длительном воздействии емкость деформируется настолько, что солевой раствор 9 изливается через выпуски 8 в полость 3 скважины 1 и замачивает окружающий грунт 2. Солевой раствор 9, проникая в грунт 2, понижает точку температуры его замерзания, так как грунт 2 становится влажным, а присутствие во влажном грунте растворенного солевого вещества понижает точку его замерзания. При этом чем больше концентрация раствора, тем ниже точка его замерзания. Для этой цели можно применить, например, соль хлористого натрия, температура замерзания которого может составлять -21,2°С. В более суровых климатических условиях можно применять, например, хлористый магний с температурой замерзания до -33,6°С.

Скважина 1 бурится на максимальную глубину промерзания грунта, а емкости 4 и 7, помещаемые в полость 3 скважины 1, собираются в гирлянду, при этом они могут устраиваться и попеременно по отношению друг к другу.

Устье скважины 1 закрывают съемным оголовком 10. При длительной эксплуатации демпфирующих скважин 1 для контроля их работоспособности можно снять оголовок и вскрыть полость 3 скважины 1 и, при необходимости, произвести замену емкостей, собранных в гирлянду.

Технический эффект от применения предлагаемой конструкции заключается в устранении сил морозного пучения благодаря дозированному засолению грунта, производящемуся в автономном и автоматическом режиме, надежности и долговечности малозаглубленных фундаментов, длительное время эксплуатируемых в суровых климатических условиях и повышенной влажности грунта без потери их устойчивости.