СВАЯ, ВМОРАЖИВАЕМАЯ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫЙ ГРУНТ, И СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ВМОРАЖИВАЕМОЙ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫЙ ГРУНТ СВАИ Российский патент 1997 года по МПК E02D27/35 E02D5/32 

Описание патента на изобретение RU2089706C1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свайных фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах.

Известны сваи, включающие ствол с металлическими выпусками в нижней части либо в виде отдельных стержней, либо в виде профильного элемента /1-6/.

Однако эти конструкции не предназначены для использования в вечномерзлых грунтах.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой свае является свая, вмороженная в вечномерзлый грунт, включающая ствол с нижним плоским торцом и выступами в виде заделанных в ствол арматурных стержней /7/.

В известной конструкции выступы расположены на боковой поверхности ствола и, улучшая сцепление ствола с окружающим грунтом, способствуют повышению несущей способности сваи на выдергивающие и вдавливающие нагрузки. Однако недостатком известной конструкции является недостаточная несущая способность на горизонтальные нагрузки и прочность, а также технологические сложности при изготовлении.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу возведения вмораживаемой в вечномерзлый грунт сваи является способ возведения вмороженной в вечномерзлый грунт сваи, включающий бурение в вечномерзлом грунте скважины, установку в скважину ствола сваи и заполнение околоствольного пространства материалом заполнения с последующим смерзанием поверхности ствола, материала заполнения и грунта стенок скважины /8/.

Недостатком такого способа является недостаточная прочность сваи, а также ее несущая способность на горизонтальные нагрузки, трудоемкость операции по заполнению околоствольного пространства, невозможность контроля качества смерзания ствола с материалом заполнения и стенками скважины, а также длительность процесса смерзания вследствие того, что при заполнении околоствольного пространства может иметь место значительное оттаивание грунта стенок скважины, что приводит к затягиванию сроков смерзания сваи с грунтом.

Задачей изобретения является повышение несущей способности сваи на горизонтальные нагрузки, а также снижение трудоемкости и сроков возведения при одновременном повышении качества возводимой конструкции, ускорении смерзания ее с окружающим грунтом и обеспечении возможности контроля заполнения околоствольного пространства.

Указанная задача решается за счет того, что в свае, вмораживаемой в вечномерзлый грунт, включающей ствол с нижним плоским торцом и выступами в виде заделанных в ствол арматурных стержней, арматурные стержни заделаны в нижний плоский торец ствола или прикреплены к нему и объединены по высоте поперечной арматурой в пространственный каркас, причем свая снабжена лидирующим наконечником в виде конуса с основанием, диаметр которого не меньше диаметра ствола, а арматурные стержни свободными концами заделаны в основание конуса, при этом нижний плоский торец ствола расположен ниже слоя сезонного оттаивания вечномерзлого грунта не менее, чем на три размера поперечного сечения ствола. При этом стержни пространственного каркаса могут быть размещены друг от друга на расстоянии, не превышающем 6 диаметров каждого стержня; расстояние между смежными элементами поперечной арматуры может не превышать 10 см.

В способе возведения вмораживаемой в вечномерзлый грунт сваи, включающем бурение в вечномерзлом грунте скважины, установку в скважину ствола сваи и заполнение околоствольного пространства материалом заполнения с последующим смерзанием поверхности ствола, материала заполнения и грунта стенок скважины, используют ствол с прикрепленным к нижнему плоскому его торцу пространственным каркасом из продольных стержней и поперечной арматуры, другой конец которого заделан в лидирующий наконечник в виде конуса, причем заполнение околоствольного пространства образуют на самом стволе перед установкой ствола в скважину путем размещения ствола в цилиндрической опалубке диаметром, соответствующим диаметру скважины, заполнения опалубки материалом заполнения и его замораживания, а перед установкой ствола в скважину его распалубливают.

При этом перед установкой ствола в скважину стенки ее могут оплавлять паром. В качестве материала заполнения могут использовать буровой шлам, водопесчаный раствор или грунт, улучшенный цементом или другими добавками.

На фиг. 1 изображена свая, продольный разрез; на фиг.2 свая в опалубке, продольный разрез; на фиг.3 свая в скважине, продольный разрез; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3, вариант выполнения ствола трубчатым; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.3.

Свая включает ствол 1 с нижним плоским торцом 2, имеющим выступы в виде арматурных стержней 3, объединенных по высоте поперечной арматурой 4 в пространственный каркас 5. Свая снабжена лидирующим наконечником 6 в виде конуса, в основание 7 которого заделаны свободные концы арматурных стержней 3. Стержни 3 пространственного каркаса могут быть размещены друг от друга на расстоянии, не превышающем 6 диаметров каждого стержня. Расстояние между смежными элементами поперечной арматуры может не превышать 10 см.

Нижний плоский торец 2 ствола 1 расположен ниже границы 8 слоя 9 сезонного оттаивания вечномерзлого грунта 10.

Ствол 1 может быть изготовлен любого поперечного сечения в виде железобетонного элемента с выпусками арматуры, к которым на стройплощадке может привариваться пространственный каркас с лидирующим наконечником, либо сразу ствол изготавливается с пространственным каркасом и лидирующим наконечником.

Ствол может быть выполнен трубчатым.

Возведение сваи осуществляют заявленным способом, согласно которому в вечномерзлом грунте образуют бурением скважину 11. Перед погружением в скважину 11 ствол 1 с пространственным каркасом 5 и лидирующим наконечником 6 помещают в цилиндрическую опалубку 12, которую заливают материалом заполнения околоствольного пространства 13, в качестве которого можно использовать буровой шлам, водопесчаный раствор или грунт, улучшенный за счет цемента или других добавок и наполнителей.

Учитывая, что заполнение производят не в стесненных условиях скважины, а в опалубке, возможно использовать растворы с меньшим содержанием воды (не слишком пластичные), что положительно сказывается на качестве получаемого изделия, при этом при необходимости возможно осуществить вибрирование уложенного материала. Затем опалубку с изделием помещают в условия низких температур (при производстве работ в условиях вечномерзлых грунтов в зимнее время возможно замораживание в естественных условиях) и производят замораживание сваи, после чего ее распалубливают и устанавливают в скважину, стенки которой предварительно оплавлены.

После смерзания сваи с грунтом стенок скважины в грунте образуется экономичная по расходу материала опорная конструкция, имеющая в нижней части анкерный участок, образованный замерзшим материалом заполнения, пронизанным арматурными стержнями, концы которых объединены лидирующим наконечником.

Использование предлагаемой конструкции и способа ее изготовления позволяет повысить надежность свайных оснований при действии вертикальных вдавливающих и выдергивающих нагрузок, а также существенно уменьшить их материалоемкость. При этом значительно повышается качество сваи, ее несущая способность на горизонтальные нагрузки, а также снижаются технологические затраты, связанные с возведением сваи, сокращением сроков возведения и появлением возможности контроля за качеством заполнения околоствольного пространства.

Похожие патенты RU2089706C1

название год авторы номер документа
СВАЯ, ВОЗВЕДЕННАЯ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ 2019
  • Преснов Олег Михайлович
  • Мажанская Елизавета Владимировна
RU2709579C1
СВАЯ И СПОСОБ ЕЕ УСТАНОВКИ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫЙ ГРУНТ 2010
  • Попов Александр Петрович
RU2441116C1
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНЫХ И СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ЗОНЕ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ 2023
  • Мазур Евгений Витальевич
  • Панченко Александр Иванович
  • Пестрякова Екатерина Алексеевна
  • Сонин Александр Николаевич
  • Телятникова Наталья Александровна
  • Харченко Алексей Игоревич
  • Харченко Игорь Яковлевич
  • Харин Юрий Иванович
  • Пискунов Александр Алексеевич
RU2813086C1
БУРООПУСКНОЙ СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ 2006
  • Минкин Марк Абрамович
  • Дашков Александр Григорьевич
  • Филиппов Олег Григорьевич
  • Суворин Алексей Васильевич
  • Василенко Сергей Иванович
  • Колчанов Игорь Витальевич
  • Осокин Алексей Борисович
  • Попов Александр Петрович
RU2320821C1
СВАЯ И СПОСОБ ЕЕ ВОЗВЕДЕНИЯ 2012
  • Токарев Алексей Александрович
  • Веселов Александр Васильевич
  • Пермяков Михаил Борисович
RU2499100C1
СВАЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ С НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ 2018
  • Пулькин Константин Валерьевич
RU2686739C1
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ 2018
  • Преснов Олег Михайлович
  • Левченко Алла Николаевна
RU2692394C1
СВАЯ 1999
  • Шилин Н.А.
  • Минкин М.А.
  • Шилин А.Н.
  • Дмитриев Г.Ю.
RU2166027C1
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ 1993
  • Хафизов Роберт Мияссарович
RU2039158C1
Способ возведения свайного фундамента под отапливаемые здания на оттаивающих вечномерзлых грунтах 1978
  • Колесов Александр Александрович
  • Струбцов Юрий Александрович
  • Дубов Виталий Николаевич
  • Катанов Михаил Дмитриевич
  • Анцыферова Татьяна Михайловна
SU688557A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 089 706 C1

Реферат патента 1997 года СВАЯ, ВМОРАЖИВАЕМАЯ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫЙ ГРУНТ, И СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ВМОРАЖИВАЕМОЙ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫЙ ГРУНТ СВАИ

Свая, вмораживаемая в вечномерзлый грунт, включающая ствол с нижним плоским торцом, в который заделаны или к которому прикреплены арматурные стержни, снабжена лидирующим наконечником. Лидирующий наконечник выполнен в виде конуса с основанием, диаметр которого не меньше диаметра ствола. Арматурные стержни свободными концами заделаны в основание конуса. Плоский торец ствола расположен ниже границы сезонного оттаивания вечномерзлого грунта. При возведении сваи бурят скважину, устанавливают в нее ствол и заполняют околоствольное пространство. Заполнение околоствольного пространства образует на самом стволе перед установкой его в скважину путем размещения ствола в цилиндрической опалубке диаметром, соответствующим диаметру скважины, заполнения опалубки материалом заполнения и его замораживания. Перед установкой ствола в скважину его распалубливают. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения RU 2 089 706 C1

1. Свая, вмораживаемая в вечномерзлый грунт, включающая ствол с нижним плоским торцом и выступами в виде арматурных стержней, отличающаяся тем, что арматурные стержни заделаны в нижний плоский торец ствола или прикреплены к нему и объединены по высоте поперечной арматурой в пространственный каркас, причем свая снабжена лидирующим наконечником в виде конуса с основанием, диаметр которого не меньше диаметра ствола, а арматурные стержни свободными концами заделаны в основание конуса, при этом нижний плоский торец ствола расположен ниже границы слоя сезонного оттаивания вечномерзлого грунта. 2. Свая по п.1, отличающаяся тем, что стержни пространственного каркаса размещены друг от друга на расстоянии, не превышающем 6 диаметров каждого стержня. 3. Свая по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что расстояние между смежными элементами поперечной арматуры не превышает 10 см. 4. Способ возведения вмораживаемой в вечномерзлый грунт сваи, включающий бурение в вечномерзлом грунте скважины, установку в скважину ствола сваи и заполнение околоствольного пространства материалом заполнения с последующим смерзанием поверхности ствола, материала заполнения и грунта стенок скважины, отличающийся тем, что используют ствол с прикрепленным к нижнему плоскому его торцу пространственным каркасом из продольных стержней и поперечной арматуры, другой конец которого заделан в лидирующий наконечник в виде конуса, причем заполнение околоствольного пространства осуществляют перед установкой в скважину ствола путем размещения его в цилиндрической опалубке диаметром, соответствующим диаметру скважины, заполнения опалубки материалом заполнения и его замораживания, а перед установкой ствола в скважину его распалубливают. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что перед установкой ствола в скважину стенки ее оплавляют паром. 6. Способ по пп.4 и 5, отличающийся тем, что в качестве материала заполнения используют водопесчаный раствор, или буровой шлам, или грунт, улучшенный добавками цемента или других наполнителей.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2089706C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Контактный смеситель 1981
  • Неврюев Владимир Яковлевич
SU1009499A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Патент США N 4040260, кл
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
КАТАЛИЗАТОР ОЧИСТКИ ДЛЯ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ, СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА И УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ КАТАЛИЗАТОРА ОЧИСТКИ ДЛЯ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ 2004
  • Мацуо Юити
  • Кигути Казунори
  • Сузуки Норихико
RU2315657C1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОСКИХ МОРСКИХ ЕЖЕЙ 2006
  • Герасименко Наталья Ивановна
RU2305548C1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
Патент США N 4038827, кл
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
Авторское свидетельство СССР N 739912, кл
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Способ изготовленния струйных турбулентных усилителей 1976
  • Лебедев Геннадий Федорович
  • Гаврилюк Евгений Карпович
  • Добров Геннадий Сергеевич
SU609926A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Топка с несколькими решетками для твердого топлива 1918
  • Арбатский И.В.
SU8A1
Свая для вечномерзлых грунтов 1975
  • Гончаров Юрий Михайлович
  • Коновалов Александр Александрович
  • Пальцевич Лев Петрович
  • Гайдаенко Евгений Исидорович
SU670679A2
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1

RU 2 089 706 C1

Авторы

Колесов Александр Александрович

Колесов Илья Александрович

Григорян Рубен Гургенович

Даты

1997-09-10Публикация

1993-06-17Подача