Устройство для защиты оснований и фундаментов сооружений, возводимых в вечномерзлых грунтах, от грунтовых вод Советский патент 1979 года по МПК E02D31/00 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для защиты от грунтовых вод оснований и фундаментов зданий, дорог, взлетно-посадочных полос и т.п. сооружений на вечномерзлых грунтах.

Известно устройство для защиты оснований и фундаментов сооружений от грунтовых вод, представляющее собой подземный водонепроницаемый барьер, образованный путем смешения грунта с различными химическими добавками (II.

Однако при сооружении таких устройств относительно большой объем работ составляет перевалка вечномерзлого грунта, что крайне затруднительно, а в некоторых случаях практически невыполнимо. Кроме того, добайки, вводимые в грунт дороги, недостаточно морозостойки и долговечны.

Известно также устройство для защиты оснований и фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, от грунтовых вод, размещаемое со стороны притока грунтовых вод к защищаемому сооружению, включающее горизонтальнь1й слой упрочиенносо грунта и размещенный под ним . горизонтальный экра1Н из теплоизоляционноГО материала, заключенного в гидроизоляционную оболочку 2.

Последнее из указанных известных устройств является наиболее близким к предложенному изобретению.

Это устройство представляет собой слой теплоизоляции, равномерно размещенной на вечномерзлом грунте. Сверху слой теплоизоляции прикрыт слоем, выполненным из упрочненного грунта и защищающим от механических повреждений. Под слоем теплоизо-. ляции расположен барьер мерзлого грунта, образовавшийся в результате поднятия границы вечной мерзлоты. Устройство расположено со стороны притока грунтовых вод к защищаемому сооружению и снабжено сие-, темой отвода грунтовых вод. Для уменьшения толщины (высоты) теплоизоляционного слоя используют наравне с естественным материалом, например мхом, дерном, и искусственный теплоизоляционный материал,, обладающий высоким теплосопротивлением (например, пенопласт), а для исключения влагонасыщення его герметизируют гидроизоляционной оболочкой, например полиэтиленовой пленкой. 1--1едостатком известного устройства для за(диты от грунтовых вод является то, что теплоизоляционный слой имеет одинаковую толщину по всей ширине барьера из мерзлого грунта, в частности, как над вершиной, так и со стороны притока грунтовых вод. Следствием этого является образование симметричного пологого поперечного профиля барьера из мерзлого грунта, т.е. образование развитой поверхности теплообмена между барьером и грунтовыми водами при прохождеиии последних по указанной поверхности барьера на слив в дренажную систему. В результате рабочая поверхность барье.ра интенсивно вытаивает под воздействием грунтовых вод, включая и его вершину, таКИМ образом снижая его высоту и обуславливая перелив грунтовых вод к защиш,аемому от них сооружению, что значительно снижает эффективность заахнты. Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем уменьщеиия теплопритока к образующемуся под горизонтальным экраном барьеру из мерзлого грунта. Цель достигается тем, что устройство для защиты и фундаментов сооружении, возводимых на вечномерзлых грунтах, от грунтовых вод, размегцаемое со. стороны притока грунтовых вод к защищаемому сооружению, включающее горизонтальны.й слой упрочненного грунта и paзмeщeн tьш под ним горизонтальный экран из теплоизоляционного материала, заключенного в гидроизоляционную оболочку, снабжено верти-i кальным экраном из теплоизоляционного материала, заключенного в гидроизоляционную оболочку, примыкающим к горизонтальному экрану и размещенным перед образующимся под горизонтальным экраном барьером из мерзлого грунта со стороны притока грунтовых вод, причем участок горизонтального экрана от места примыкания к нему вертикального экрана до его конца, расположенного со стороны притока грунтовых вод, выполнен переменной уменьшающейся толщины. На чертеже изображено предложенное устройство, поперечньш разрез. Описываемое устройство содержит слой упрочненного, например цементом, грунта ; затем под указанным слоем расположен слой гидроизоляции 2, например, в виде полиэтиленовой пленки, а внутри гидроизоляции расположены теплоизоляционные экраны (например, в виде пенопластовых плит); горизонтальный экран 3 и вплотную к нему со стороны прлтока грунтовых вод вертикальный экран боковой теплоизоляции 4. Причем горизонтальный экран со стороны притока грунтовых вод выполнен с уменьшением толщины от боковой ИЗОЛЯЦИЙ к периферии. Далее под горизонтальным экраном 3 на глубине, допустимой для протаивадия (т.е. выше подпорного уровня грунтовых вод для данных условий), и за вертикальным экраном 4 со стороны притока грунтовых вод формирован барьер 5 из мерзлого грунта, а другой стороны вертикального экрана 4 доль него расположена система отвода груновых вод (на чертеже не показана). Исходная толн1ина слоя теплоизоляционого материала в горизонтальном экране опеделяется в результате моделирования на идроинтеграторе процесса создания и экслуатации барьера из мерзлого грунта и назначается из соотношения (. + }, где б - толщина слоя теплоизоляционного материала в см, при коэффициенте теплопроводимости ее в пределах 0,035-0,045 ккал/м, час- град. В и С - коэффициенты пропорциональности, изменяющиеся соответственно в пределах от 20 до 40 и от 0,4 до 3,6 при глубине заложения горизонтального экрана, изменяющейся в пределах от 0,3 до 0,5 м, и при допускаемой глубине оттаивания под экраном, изменяющейся в пределах от О до 0,6 м; А климатический фактор, {„ -й/бО величина которого изменяется в пределах от О до 2,5, здесь tj - Средняя температура поверхности грунта за период, в течение которого она больше 0°С, °С; Сд - период, в течение которого U больше 0°С, в часах; to - температура грунта на глубине в зоне нулевой годовой амплитуды, в°С. Используют устройство следующим образом . Прежде всего в подготовленную в грунте траншею укладывают герметично упакованный, например в полиэтиленовую пленку, вертикальный экран 4, затем, укладывают горизонтальный экран 3, также герметично упакованный в гидроизоляцию 2, сверху укладывают укрепленный грунт I, в основном выполняющий роль защиты от механических повреждений как несущий нагрузку, например, от перемещающегося по нему транспорта. Технико-экономическая эффективность изобретения состоит в том, что благодаря боковой теплоизоляции и уменьшению толщины части горизонтальной теплоизоляции со стороны притока грунтовых вод, а также благодаря выявленной зависимости для толщины изоляции, оно позволяет: сохранить высоту барьер а из мерзлого грунта и т-ем самым значительно уменьшить вероятность перелива грунтовых вод к защищаемому сооружению; уменьшить поверхность контакта в основании барьера из мерзлого грунта с теплонесущими грунтовыми водами за счет получения крутого профиля барьера со стороны притока грунтовых вод; увеличить емкость для грунтовых вод перед барьером за счет получения крутого профиля в основания барьера; изготовить боковую теплоизоляцию практически из материала.

полученного от уменьшения толщины горнзонтальной теплоизоляции, тем самым не увеличивая стоимости изоляции.

Все это позволяет значительно повысить эффективность зашиты оснований и фундаментов сооружений от грунтовых вод.

Формула изобретения

Устройство для защиты оснований и фундамеитов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, от грунтовых вод, размещаемое со стороны притока грунтовых вод к защищаемому сооружению, включающее горизонтальный слой упрочненного грунта и размещенный под ним горизонтальный экран из теплоизоляционного материала, заключенного в гидроизоляционную оболочку, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем уменьшения

теплопритока к образующемуся под горизонтальным экраном барьеру из мерзлого груита, устройство снабже о вертикальным экраном из теплоизоляционного материала, заключенного в гидроизоляционную оболочку, примыкающим к горизонтальному экрану и размещенным перед образующимся барьером из мерзлого грунта со стороны притока грунтовых вод, причем участок горизоитальиого экрана от места примыкания к нему вертикального экрана до его конца..расположенного со стороны притока грунтовых вод, выполнен переменной уменьшающейся толщины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии J 7363-34. кл. 86 АО, 1959.

2.Велли Ю. А. и др. Здания и сооружения на Крайнем Севере, Стройнздат, М--Л, 1964, с. 50-58.