СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА И СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ Российский патент 2009 года по МПК E02D27/35 

Описание патента на изобретение RU2348759C2

Изобретение относится к области фундаментостроения и может быть использовано при устройстве свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах.

Известен способ возведения фундамента при отрицательной температуре наружного воздуха на вечномерзлом основании, состоящий в разработке котлована, возведении тела фундамента и обратную засыпку котлована грунтом с одновременной подачей воды до полного насыщения грунта засыпки и последующего промораживания водонасыщенного грунта при температуре окружающего воздуха /1/.

Недостатком этого способа является необходимость выполнения работ только в зимнее время при отрицательной температуре окружающего воздуха и неоднородный состав грунта засыпки, не позволяющий получить монолит смерзшегося грунта высокой прочности с необходимой силой сцепления с боковой поверхностью тела фундамента.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению по замыслу и техническому исполнению является способ возведения свайного фундамента в вечномерзлом грунте, состоящем в образовании скважины, установке в нее сваи, заливке в околосвайное пространство горячей воды и последующей засыпке сухого песка с одновременным его вибрированием, после чего осуществляют промораживание водонасыщенного песка при температуре окружающего воздуха /2/.

Там же дано описание свайного фундамента в вечномерзлом грунте, состоящем из скважины, размещенной в ней с зазором сваи сплошного сечения и смерзшегося монолита водонасыщенного песка в зазоре между стенками скважины и сваи /2/.

Недостатком известного способа и сваи является также сезонность выполнения работ, что снижает темпы возведения строительных объектов, а также большой расход железобетона на выполнение сплошного тела сваи, значительный расход энергии на подогрев воды до 60°С, а также незащищенность устья скважины от проникновения в летнее время тепла и влаги, что может привести к размораживанию скважины и монолита замороженного водонасыщенного песка и снижению несущей способности свайного фундамента.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание такой технологии возведения свайного основания, которую можно было бы осуществлять в любое время года и, в особенности в летнее время, при низкой себестоимости применяемых строительных материалов и обеспечении высокой долговечности свайного фундамента за счет исключения его размораживания в летнее время. Кроме того, ставится задача значительного повышения несущей способности фундамента за счет включения дополнительных сил трения и распора монолитного блока замороженного водонасыщенного песка внутри пустотелой сваи-оболочки.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе возведения свайного фундамента в вечномерзлом грунте, состоящем в образовании скважины, установке в скважине сваи с зазором относительно ее боковых стенок, заполнении зазора между боковыми стенками сваи и скважины песком и подачи в песок воды до полного его насыщения водой с последующим замораживанием, сваю выполняют пустотелой в виде сваи-оболочки, опирают ее на дно скважины и размещают в ее полости трубы охлаждающей установки, после чего в полость сваи-оболочки и в зазор между боковыми стенками сваи-оболочки и скважины послойно укладывают песок и заполняют водой, причем каждый слой насыщенного водой песка замораживают путем подачи в трубы охлаждающей установки холодного воздуха, а заполнение зазора и полости сваи-оболочки песком и водой осуществляют до уровня верхней границы вечной мерзлоты, затем по верхней границе песчаной засыпки в полости сваи-оболочки устраивают нижний бетонный замок, удаляют в зоне свайного фундамента грунт выше верхней границы вечной мерзлоты, устраивают теплоизоляцию верхней части свайного фундамента и выполняют по верхней границе теплоизоляции верхний бетонный замок. Температура воздуха, подаваемого по трубам замораживающей установки в полости сваи-оболочки, находится в пределах от -30°С до -45°С.

Поставленная задача решается также за счет того, что в свайном фундаменте в вечно-мерзлом грунте, включающем скважину, установленную в ней сваю и замороженный водонасыщенный песок, расположенный между стенками сваи и скважины, свая выполнена пустотелой в виде сваи-оболочки, в полости которой размещены трубы охлаждающей установки и водонасыщенный песок до уровня верхней границы вечной мерзлоты, причем внутри сваи-оболочки по верхней границе водонасыщенного песка имеется нижний бетонный замок, а свайный фундамент в уровне верхней границы вечной мерзлоты снабжен утеплителем и опирающимся на него верхним бетонным замком. Утеплитель может быть размещен в водонепроницаемом коробе. В качестве утеплителя применяют пенополистерол, минеральную вату и водоотталкивающие композиционные плиты.

На чертеже изображен свайный фундамент в вечномерзлом грунте, вид сбоку.

Свайный фундамент состоит из скважины 1, выполненной в вечномерзлом грунте 2, сваи-оболочки 3, установленной в скважине 1 с зазором 4 относительно ее боковых стенок. В зазоре 4 и полости 5 сваи оболочки расположен водонасыщенный песок 6 до уровня верхней границы вечной мерзлоты 7. В полости 5 сваи-оболочки 3 расположены трубы 8 охлаждающей установки (на чертеже не показана). Внутри сваи-оболочки 3 для предотвращения размораживания при проникновении в нее талой воды и теплого воздуха на верхней границе замороженного водонасыщенного песка имеется нижний бетонный замок 9. Свайный фундамент в уровне верхней границы вечной мерзлоты 7 снабжен утеплителем 10, размещенном в водонепроницаемом коробе 11. На верхнюю поверхность утеплителя 10 опирается верхний бетонный замок 12.

Способ возведения свайного фундамента состоит в следующем. Предварительно в вечномерзлом грунте 2 образуют скважину 1, затем устанавливают в нее с зазором 4 пустотелую сваю, выполненную в виде сваи-оболочки 3. Сваю-оболочку 3 опирают на дно скважины 1 и размещают в ее полости 5 трубы 8 охлаждающей установки. В полость 5 сваи-оболочки 3 и в зазор 4 между стенками скважины 1 и сваи-оболочки 3 послойно укладывают и уплотняют песок 6 и заполняют его водой до полного водонасыщения, после чего каждый слой водонасыщенного и уплотненного песка замораживают путем подачи в трубы 8 холодного воздуха температурой от -30°С до -45°С. Водонасыщенный песок 6 послойно укладывают до уровня верхней границы вечной мерзлоты 7. Для предотвращения размораживания песчаного грунта 6 внутри сваи-оболочки 3 по верхней границе песчаной засыпки 6 устраивают нижний бетонный замок 9 и удаляют в зоне свайного фундамента грунт 13 выше верхней границы вечной мерзлоты 7. Затем устраивают теплоизоляцию 10 верхней части свайного фундамента. Теплоизоляцию 10 размещают в водонепроницаемом коробе 11 и выполняют из пенополистерола или минеральной ваты. На верхней границе теплоизоляции 10 устраивают верхний бетонный замок 12. Трубы 8 могут оставаться в теле свайного фундамента и использоваться в процессе его эксплуатации для нагнетания охлажденного воздуха для поддержания требуемого температурного режима свайного фундамента.

Данная технология позволяет получать в фундаменте висячие сваи высокой несущей способности за счет повышения сил сцепления стенок песчаного монолита с внутренними стенками сваи-оболочки 3 от дополнительного распора, создаваемого расширяющейся водой при ее замораживании.

Источники информации

1. А.С. СССР №487206, кл. Е02D 27/34, «Способ возведения фундамента», приоритет от 24.09.73.

2. А.С. СССР №522306, кл. Е02D 7/00, «Способ возведения свайного фундамента в вечно-мерзлом грунте», приоритет от 28.07.72.

Похожие патенты RU2348759C2

название год авторы номер документа
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
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА В ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ 1984
  • Воловик А.М.
  • Высоцкий Д.П.
  • Подкользин В.П.
  • Таргулян Ю.О.
  • Федорович Д.И.
  • Харионовский В.В.
SU1144439A1
Способ устройства забивной сваи 2017
  • Крутов Владимир Иванович
  • Ковалёв Александр Семёнович
  • Ковалёв Владимир Александрович
RU2640467C1
СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА И УСТРОЙСТВА СВАЙ В ЗОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИОННЫХ МУФТ 2023
  • Евсеев Илья Антонович
  • Крупников Антон Владимирович
  • Шалай Виктор Владимирович
RU2818341C1
Комбинированный способ устройства свайных фундаментов в многолетнемерзлых грунтах 2019
  • Местников Владимир Владимирович
  • Местникова Ия Владимировна
  • Местников Владимир Владимирович
RU2712976C1
СПОСОБ УСТРОЙСТВА ЗАБИВНОЙ СВАИ В ПРОБИТОЙ СКВАЖИНЕ С УШИРЕННЫМ ОСНОВАНИЕМ 2018
  • Крутов Владимир Иванович
  • Ковалёв Александр Семёнович
  • Ковалёв Владимир Александрович
RU2678172C1
СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ 1991
  • Шадунц К.Ш.
  • Киричков Е.В.
RU2026922C1
СПОСОБ УСТРОЙСТВА ЗАБИВНОЙ СВАИ 2014
  • Крутов Владимир Иванович
  • Ковалёв Александр Семёнович
  • Ковалёв Владимир Александрович
RU2601630C2
МНОГОСВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ НА МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ 2015
  • Шустов Эфир Иванович
  • Щербинко Александр Васильевич
  • Козлов Максим Анатольевич
  • Момот Олег Николаевич
RU2584019C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА И СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Изобретение относится к фундаментостроению и может быть использовано в способах возведения свайного фундамента в вечномерзлых грунтах. Способ возведения свайного фундамента включает образование скважины, установку в скважине сваи с зазором относительно ее боковых стенок, заполнении зазора между боковыми стенками сваи и скважины песком и подачи в песок воды до полного его насыщения водой с последующим замораживанием. Сваю выполняют пустотелой в виде сваи-оболочки. Опирают сваю на дно скважины и размещают в ее полости трубы охлаждающей установки, после чего в полость сваи-оболочки и в зазор между боковыми стенками сваи-оболочки и скважины послойно укладывают и уплотняют песок и заполняют водой. Каждый слой водонасыщенного уплотненного песка замораживают путем подачи в трубы охлаждающей установки холодного воздуха. Заполнение зазора и полости сваи-оболочки песком и водой осуществляют до уровня верхней границы вечной мерзлоты. Затем по верхней границе песчаной засыпки в полости сваи-оболочки устраивают нижний бетонный замок, удаляют в зоне свайного фундамента грунт выше верхней границы вечной мерзлоты, устраивают теплоизоляцию верхней части свайного фундамента и выполняют по верхней границе теплоизоляции верхний бетонный замок. Технический результат состоит в обеспечении долговечности свайного фундамента, повышении несущей способности, снижении материалоемкости. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 348 759 C2

1. Способ возведения свайного фундамента, состоящий в образовании скважины, установке в скважине сваи с зазором относительно ее боковых стенок, заполнении зазора между боковыми стенками сваи и скважины песком и подачи в песок воды до полного его насыщения водой с последующим замораживанием, отличающийся тем, что сваю выполняют пустотелой в виде сваи-оболочки, опирают ее на дно скважины и размещают в ее полости трубы охлаждающей установки, после чего в полость сваи-оболочки и в зазор между боковыми стенками сваи-оболочки и скважины послойно укладывают и уплотняют песок и заполняют водой, причем каждый слой водонасыщенного уплотненного песка замораживают путем подачи в трубы охлаждающей установки холодного воздуха, а заполнение зазора и полости сваи-оболочки песком и водой осуществляют до уровня верхней границы вечной мерзлоты, затем по верхней границе песчаной засыпки в полости сваи-оболочки устраивают нижний бетонный замок, удаляют в зоне свайного фундамента грунт выше верхней границы вечной мерзлоты, устраивают теплоизоляцию верхней части свайного фундамента и выполняют по верхней границе теплоизоляции верхний бетонный замок.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура воздуха, подаваемого по трубам замораживающей установки в полости сваи-оболочки, находится в пределах от -30 до -45°С.3. Свайный фундамент, включающий скважину, установленную в ней сваю и замороженный водонасыщенный уплотненный песок, расположенный между стенками сваи и скважины, отличающийся тем, что свая выполнена пустотелой в виде сваи-оболочки, в полости которой размещены трубы охлаждающей установки и замороженный водонасыщенный уплотненный песок до уровня верхней границы вечной мерзлоты, причем внутри сваи-оболочки по верхней границе водонасыщенного уплотненного песка имеется нижний бетонный замок, а свайный фундамент в уровне верхней границы вечной мерзлоты снабжен утеплителем и опирающимся на него верхним бетонным замком.4. Свайный фундамент по п.3, отличающийся тем, что утеплитель размещен в водонепроницаемом коробе.5. Свайный фундамент по п.3 или 4, отличающийся тем, что в качестве утеплителя применен пенополистерол.6. Свайный фундамент по п.3 или 4, отличающийся тем, что в качестве утеплителя применена минеральная вата.7. Свайный фундамент по п.3 или 4, отличающийся тем, что в качестве утеплителя применены композиционные плиты с малым водопоглащением.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2348759C2

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ 1993
  • Хафизов Роберт Мияссарович
RU2039158C1
Способ возведения свайного фундамента в вечномерзлом грунте 1972
  • Порхаев Георгий Владимирович
  • Микерин Леонид Иванович
  • Рассказов Юрий Михайлович
  • Таргулян Юрий Оганесович
SU522306A1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ОТ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ 2002
  • Лязгин А.Л.
  • Остробородов С.В.
  • Шевцов К.П.
  • Чеверев В.Г.
RU2230854C1
СПОСОБ ПОГРУЖЕНИЯ ТРУБЧАТОЙ СВАИ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЙ ГРУНТ 1997
  • Чугунов Л.С.
  • Михайлов Н.В.
  • Березняков А.И.
  • Попов А.П.
  • Осокин А.Б.
  • Таргулян Ю.О.
  • Гохман М.Р.
  • Федорович Д.И.
  • Дацковский А.Х.
  • Ненахов Е.А.
  • Печеркин А.Н.
  • Решетников Л.Н.
RU2128270C1
US 3630037 A, 28.12.1971
ВЕЛЛИ Ю.Я
и др
Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах
- Ленинград: Стройиздат, 1977, с.268-288.

RU 2 348 759 C2

Авторы

Круглов Валерий Михайлович

Зенин Александр Викторович

Вылиток Александр Васильевич

Даты

2009-03-10Публикация

2007-02-16Подача