Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)



Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)
Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты)

 


Владельцы патента RU 2515246:

Хафизов Роберт Мияссарович (RU)

Изобретение относится к строительству, в частности к способам защиты одиночных опорных элементов (например, свай и столбов) от воздействия сил морозного пучения грунтов, в том числе в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, включает расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в запроектированной зоне сезонного промерзания-оттаивания, а при необходимости и ниже нее последовательно размещены слои незамерзающего материала и защитных оболочек, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта. Защитную оболочку изготавливают из материала, прочностные и деформационные характеристики которого обеспечивают возможность подъема оболочки на величину максимального выпучивания промерзающего слоя грунта и ее обратного возврата после полного оттаивания этого слоя. При этом один из концов оболочки прикрепляют к опорному элементу. Реактивные усилия на опорный элемент должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания. Технический результат состоит в обеспечении надежности опорного устройства при воздействии сил морозного пучения грунта. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 13 ил.

 

Изобретение относится к строительству, в частности к способам защиты одиночных опорных элементов (например, свай и столбов) от воздействия сил морозного пучения грунтов, в том числе в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является фундамент на пучинистых грунтах, включающий расположенный в грунте опорный элемент. Вокруг боковой поверхности опорного элемента в зоне сезонного промерзания-оттаивания грунта последовательно размещены слои незамерзающего материала и жесткой оболочки [Вялов С.С. и др. Мерзлотоведение и опыт строительства на вечномерзлых грунтах в США и Канаде. М., Стройиздат, 1968, с.83, рис.33].

Недостатком вышеуказанного способа является то, что он не обеспечивает надежной защиты опорного устройства. После подъема оболочки от воздействия сил морозного пучения и последующего оттаивания грунта она не возвращается в исходное положение, поэтому через несколько лет вертикальные перемещения оболочки накапливаются и она будет вытеснена из грунта. Опорный элемент сначала частично, а затем полностью лишается защиты, то есть надежность защиты от сил морозного пучения грунта постепенно уменьшается до нуля и начинается активное выпучивание опорного устройства.

Известна другая конструкция защитной оболочки. Она изготовлена из пружинной стальной ленты со специальными выточками и скосами [Авторское свидетельство СССР №. 1019059, кл. Е02D 27/35, 1983].

Недостатки этого варианта:

- Прочные минеральные частицы грунта промерзающего слоя при растяжении ленты будут попадать в щели между скосами и выточками и со временем полностью заполнят их. Лента потеряет свои упругие свойства, превратившись в обычную стальную оболочку, аналогичную варианту с первым прототипом со всеми указанными для нее недостатками.

- Оболочка не имеет упора для восприятия растягивающих или сжимающих усилий. Без этого она не сможет выполнить свою функцию и постепенно без сопротивления будет вытеснена из грунта на поверхность. Надежность защиты от сил морозного пучения грунта постепенно уменьшится до нуля.

Целью изобретения является обеспечение надежности опорного устройства при воздействии сил морозного пучения грунта.

Цель достигается тем, что защитную оболочку изготавливают из материала, прочностные и деформационные характеристики которого обеспечивают возможность подъема оболочки на величину максимального выпучивания промерзающего слоя грунта и ее обратного возврата после полного оттаивания этого слоя, при этом один из концов оболочки прикрепляют к опорному элементу, а реактивные усилия на опорный элемент должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания (вариант 1).

Цель изобретения достигается также следующими способами (вариант 1):

- к опорному элементу прикрепляют верхний конец защитной оболочки, а на нижнем конце устраивают наконечник, закрывающий зазор между оболочкой и поверхностью опорного элемента и ограничивающий проникновение в указанный зазор воды и механических частиц;

- при варианте закрепления верхнего конца защитной оболочки ее нижний конец заглубляют ниже нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания для создания после первого цикла промерзания-оттаивания предварительного напряжения в упругой защитной оболочке, обеспечивающего возврат нижнего конца оболочки на уровень нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта;

- к опорному элементу прикрепляют нижний конец защитной оболочки, при этом ее верхний конец закрывают от попадания в первый слой незамерзающего материала воды и механических частиц, а максимальное перемещение верхнего конца защитной оболочки не должно ограничиваться;

- возврат верхнего конца защитной оболочки после оттаивания сезонно-промерзающего слоя грунта может быть неполным, при этом накопившаяся за проектный срок службы сооружения величина невозврата не должна отрицательно повлиять на эксплуатационные параметры надземных конструкций этого сооружения;

- если прочностные и деформационные характеристики материала защитной оболочки не отвечают заданным исходным требованиям, то на ее верхний конец устанавливают одну или несколько пружин сжатия, параметры которых указанным требованиям соответствуют, при этом пружины в верхней части прикрепляют к опорному элементу, а в нижней части - к защитной оболочке, на нижнем конце устраивают наконечник, закрывающий зазор между оболочкой и поверхностью опорного элемента и ограничивающий проникновение в указанный зазор воды и минеральных частиц;

- при верхнем закреплении первой защитной оболочки ее нижний конец устанавливают ниже подошвы сезонно-промерзающего слоя, как и нижний конец второй защитной оболочки, а верхний конец второй оболочки устанавливают на уровне подошвы сезонно-промерзающего слоя грунта.

Цель достигается тем, что нижний конец каждой оболочки, кроме последней оболочки, посредством промежуточного связующего элемента прикрепляют к боковой поверхности опорного элемента, при этом разрывное усилие каждого связующего элемента должно быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания (вариант 2).

Цель изобретения достигается также следующими способами (вариант 2):

- под нижними концами оболочек устанавливают монтажные ограничители, прикрепленные к опорному элементу;

- длина последней защитной оболочки равна толщине слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта, а остальные оболочки могут иметь меньшую длину от уровня подошвы этого слоя в зависимости от максимальной величины подъема при пучении каждой из оболочек за плановый период эксплуатации надземного сооружения;

- на уровне поверхности грунта при монтаже вставляется два диаметрально расположенных ножа, прикрепленных к опорному элементу и предназначенных для разрезания защитных оболочек в процессе их подъема под воздействием сил морозного пучения грунта;

- последняя защитная оболочка является составной, разделенной по длине на несколько отдельных кольцевых секций, шарнирно соединенных между собой на стыках секций в двух точках с противоположных сторон опорного элемента, а каждая секция оболочки состоит из двух продольных половинок, соединенных между собой в двух точках по линиям соединения связующими элементами, при этом в стык между продольными половинками на уровне поверхности грунта при монтаже вставляется нож, прикрепленный к опорному элементу, предназначенный для разрезания этих связующих элементов в процессе подъема защитных оболочек, при этом точки шарнирных соединений секций располагают ортогонально к линиям стыка половинок секций;

- первая защитная оболочка является составной, разделенной по длине на несколько отдельных кольцевых секций, шарнирно соединенных между собой на стыках секций в двух точках с противоположных сторон опорного элемента, а каждая секция оболочки состоит из двух продольных половинок, соединенных между собой в двух точках по линиям соединения связующими элементами, при этом в стык между продольными половинками на уровне поверхности грунта при монтаже вставляется нож, прикрепленный к опорному элементу, предназначенный для разрезания этих связующих элементов первой оболочки и следующих оболочек при пучении слоя промерзания-оттаивания грунта, при этом точки шарнирных соединений секций первой оболочки располагают ортогонально к линиям стыка половинок секций.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается всей совокупностью изложенных признаков. Это позволяет сделать вывод о соответствии признаку "новизна".

Сравнение не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Ниже приведено описание способов достижения поставленной цели.

По способу 1: На фиг.1 и 2 показаны варианты достижения поставленной цели.

По способу 2: На фиг.1 изображена защитная оболочка 7 (показана сплошной линией) с вариантом закрепления его верхнего конца. Опорный элемент 1 расположен в грунте 4, выше которого находится слой сезонного промерзания-оттаивания 2 (фиг.1,а). В этом слое вокруг опорного элемента 1 находится защитный незамерзающий слой 6, служащий для уменьшения сил трения между опорным элементом и единственной защитной оболочкой 7, способной воспринимать без разрушения силы бокового давления промерзающего слоя грунта 2.

Оболочку 7 изготавливают из материала, прочностные и деформационные характеристики которого обеспечивают возможность подъема оболочки на величину максимального выпучивания промерзающего слоя грунта δ (фиг.1,б) и ее обратного возврата за счет упругих сил материала после полного оттаивания слоя 2 (фиг.1,а).

Верхний конец оболочки 7 при помощи упора 8 прикрепляют к опорному элементу 1. Реактивные усилия на верхний конец опорного элемента 1 должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте 4 ниже границы 3 слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания. В противном случае опорный элемент будет выдергиваться из грунта 4. На нижнем конце защитной оболочки 7 устраивают наконечник 5, закрывающий зазор между оболочкой 7 и поверхностью опорного элемента 1, заполненный первым слоем 6 из незамерзающего материала и ограничивающий проникновение в указанный зазор воды и механических частиц. Желательно, чтобы наконечник 5 имел заострение, уменьшающее сопротивление грунта обратному погружению защитной оболочки 1 в слой грунта 2 после его оттаивания.

По способу 3: В нижнем положении по способу 2 усилие вдавливания нижнего конца защитной оболочки 7 (оболочка на фиг.1,а показана сплошной линией) равно нулю. При достаточно плотном грунте слоя грунта сезонного оттаивания-промерзания 2 нижний конец оболочки, сжатой при пучении, в конце цикла оттаивания грунта зависнет и не сможет вернуться в исходное положение на уровень 3.

Способ 3 отличается тем, что защитную оболочку 7 делают длиннее, чем при способе 2 (изображена пунктирной линией на фиг.1,а). Ее нижний конец заглубляют ниже нижней границы 3 слоя сезонного промерзания-оттаивания 2. Этот слой обладает высокой влажностью. После упругого сжатия оболочки 7 под воздействием сил пучения грунта 2 (фиг.1,а) пустота 9, освободившаяся в грунте 4, заполнится незамерзшим влажным грунтом слоя 2 до уровня 3 и замерзнет. После первого цикла промерзания-оттаивания нижний конец оболочки 7 вернется на уровень нижней границы слоя 3 сезонного промерзания-оттаивания грунта 2. Оболочка 7 останется при этом в необходимом предварительно напряженном состоянии.

По способу 4: К опорному элементу 1 прикрепляют нижний конец защитной оболочки 7 каким-либо фиксирующим устройством 5, например кольцевой стяжкой и т.п. (фиг.2). Ее верхний конец закрывают от попадания в первый слой незамерзающего материала воды и механических частиц любым приемлемым способом, например козырьком 9, устанавливаемым на опорном элементе 1, или кольцевой пластиной 8, прикрепленной к верхнему торцу защитной оболочки и т.п. Максимальное упругое перемещение δ верхнего конца защитной оболочки 7 не должно ограничиваться, чтобы не создавались дополнительные выдергивающие нагрузки на опорный элемент 1. На фиг.2,а показано исходное положение защитной оболочки 1 и положение после полного оттаивания слоя сезонного оттаивания-промерзания грунта 2. На фиг.2,б показано положение защитной оболочки 1 при максимальном выпучивании слоя грунта сезонного оттаивания-промерзания 2 на величину δ. При этом реактивные усилия на опорный элемент 1 должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте 4 ниже нижней границы 3 слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания.

По способу 5: По способам 1-3 возврат верхнего конца защитной оболочки после оттаивания сезонно-промерзающего слоя грунта может быть неполным. Это может быть вызвано различными причинами, например неоднородностью грунта или накоплением остаточных деформаций в материале защитной оболочки. При этом накопившаяся за проектный срок службы сооружения величина невозврата не должна отрицательно повлиять на эксплуатационные параметры надземных конструкций этого сооружения.

По способу 6: Прочностные и деформационные характеристики материала защитной оболочки могут не соответствовать заданным исходным требованиям по способу 1, и оболочка окажется жестче, чем требуется. В этом случае на ее верхний конец устанавливают пружину сжатия 8, параметры которой соответствуют указанным требованиям (фиг.3). Можно установить и несколько пружин, равномерно распределенных по периметру верхнего конца оболочки 6.

Пружину 8 с помощью верхней опоры 9 прикрепляют к опорному элементу 1. Нижний конец пружины 8 устанавливают на нижний опорный элемент 7. На нижнем конце устраивают заостренный наконечник 5. Этот наконечник закрывает зазор между защитной оболочкой 7 и поверхностью опорного элемента 1 с первым защитным слоем 10 от проникновения воды и минеральных частиц.

На фиг.3,а показано положение защитной оболочки 7 в исходном положении, а также при ежегодном возврате в исходное положение после оттаивания слоя 2 сезонного промерзания-оттаивания грунта. В этом положении защитная оболочка 7 упирается в нижний слой грунта 4, не подвергающийся пучению.

На рис.3,б показано положение защитной оболочки 6 после морозного выпучивания поверхности слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта 2 на величину δ. Жесткая защитная оболочка 6 при этом перемещается вверх, а пружина 8 сжимается. При этом реактивные усилия на опорный элемент 1 должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте 4 ниже нижней границы 3 слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания.

По способу 7: Глубина слоя промерзания-оттаивания грунта 2 в процессе эксплуатации фундамента может ежегодно увеличиваться от начального уровня 3 до конечного уровня 6, заложенного в проектной документации (фиг.4). Указанный способ предназначен для этого случая.

По этому способу вокруг опорного элемента 1 последовательно размещены слои незамерзающего материала и защитных оболочек. Первая оболочка 9 - основная. Вторая оболочка 8 выполняет вспомогательные функции. При верхнем закреплении 10 первой защитной оболочки 9 ее нижний конец 5 устанавливают на проектном уровне 6, как и нижний конец второй (вспомогательной) защитной оболочки 8. Верхний конец второй оболочки 8 устанавливают на исходном уровне 3 подошвы сезонно-промерзающего слоя грунта 2.

На фиг.4,б показано положение защитной оболочек после первого морозного выпучивания слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта 2 на величину δ. Нижний конец первой оболочки не поднимается выше начального исходного уровня 3 подошвы сезонно-промерзающего слоя грунта 2. Вторая оболочка 8 не подвергается воздействию пучения, поэтому ее вертикальные перемещения отсутствуют.

В последующие годы глубина слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта 2 будет увеличиваться. После увеличения толщины этого слоя с начального уровня 3 до некоторого промежуточного уровня 10 перемещения вспомогательной оболочки 8 не будет (фиг.5,а).

Однако после того как подошва слой сезонного промерзания-оттаивания грунта опустится до нового уровня 4, то начнется выпучивание и оболочки 8 (фиг.5,б). Величина этих перемещений в нижней части слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта 2 будут меньше, чем перемещения основной защитной оболочки 11.

После достижения подошвой слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта проектного уровня 5 основная оболочка 7 с верхним закрепленным концом 8 в период оттаивания грунта занимает положение, указанное на фиг.6,а, а при промерзании слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта ее длина будет уменьшаться фиг.6,б. Этот процесс будет продолжаться до окончания проектного срока эксплуатации сооружения. Вспомогательная оболочка 4, постепенно поднимаясь, в итоге займет в слое сезонного промерзания-оттаивания окончательное промежуточное положение (фиг.6,б). Основная защитная оболочка на фиг.5 и 6,б показана в сжатом состоянии.

Способ 7 может применяться и для уменьшения сопротивления погружению в оттаянный грунт нижнего наконечника первой (основной) защитной оболочки при постоянной глубине слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта.

По способу 8: На примере первого прототипа было показано, что единственная защитная жесткая оболочка не обеспечивает надежности опорного элемента. С каждым годом надежность его защиты уменьшается и в итоге становится нулевой. Поэтому по способу 8 предлагается устанавливать не одну, а две или более защитных оболочек, способных гарантировать полную надежность защиты опорных элементов в течение проектного срока эксплуатации опирающихся на них сооружений. По мере подъема первой оболочки и уменьшения ее защитных свойств в работу включается вторая оболочка, затем следующая и т.д., полностью гарантируя надежность работы опорного элемента.

По этому способу вокруг опорного элемента 1 устанавливают несколько незамерзающих слоев и такое же количество защитных оболочек, например 7 и 8 (фиг.7,а). Под нижними концами оболочек устанавливают монтажные ограничители 6, прикрепленные к опорному элементу 1, нижний конец или верхний конец первой оболочки 8 посредством промежуточного связующего элемента 5 прикрепляют к боковой поверхности опорного элемента 1, при этом разрывное усилие связующего элемента 5 должно быть меньше несущей способности опорного элемента 1 на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы 3 слоя сезонного промерзания-оттаивания 2.

Исходное монтажное положение защитных оболочек 7 и 8 указано на фиг.7,а.

На фиг.7,б показано взаимное положение защитных оболочек 7 и 8 в первый год морозного пучения, при промерзании слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта 2 на величину δ. Первая (внутренняя) оболочка 8, удерживаемая связующим элементом 5, остается в исходном положении, а вторая (внешняя) незакрепленная оболочка 7 под воздействием сил морозного пучения перемещается вверх. Второй непромерзающий слой является смазкой между оболочками 7 и 8. Он уменьшает трение между ними и благодаря этому способствует значительному уменьшению усилий, передаваемых внутренней оболочке 8, а через связующий элемент 5 и опорному элементу 1.

В последующие годы внешняя оболочка 7 будет подниматься выше, оголяя внешнюю боковую поверхность внутренней оболочки 8 (фиг.8,а). На эту поверхность начнут воздействовать касательные силы морозного пучения грунта, стремясь поднять внутреннюю оболочку 8, удерживаемую связующим элементом 5.

После разрушения связующего элемента 5 при морозном выпучивании грунта 2 будет продолжаться подъем внешней защитной оболочки 7 и начнется подъем внутренней защитной оболочки 8 (фиг.8,б). В дальнейшем внешняя защитная оболочка 7 может быть полностью вытеснена на поверхность грунта, а защиту опорного элемента будет осуществлять только внутренняя оболочка 8. При этом в работу включится и оголенная нижняя часть опорного элемента 1, но суммарная выдергивающая нагрузка на нее не должна превышать ее несущей способности ниже подошвы 3 слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта 2.

Исходное монтажное положение при варианте с тремя оболочками показано на фиг.9,а. При пучении слоя промерзания-оттаивания грунта 2 сначала начинается подъем внешней (третьей) оболочки 7, остальные две оболочки, удерживаемые связующими элементами 5 и 6, не перемещаются (фиг.9,б). Через несколько зимних сезонов после разрушения связующего элемента 5 продолжится подъем третьей оболочки 7 и начнется перемещение второй оболочки 8 (фиг.10,а). В дальнейшем разрушится следующий связующий элемент 6, произойдет сдвиг первой оболочки 9 и в дальнейшем будут перемещаться все три защитные оболочки.

По способу 9: Под нижними концами оболочек устанавливают монтажные ограничители 10, прикрепленные к опорному элементу (фиг.9). Это необходимо для удобства монтажных работ и фиксирования положения оболочек в исходном проектном положении.

По способу 10: На фиг.10,а видно, что внешняя оболочка 7 поднимается на максимальную величину по сравнению со второй оболочкой. Максимальное перемещение второй оболочки 8 больше, чем максимальный сдвиг внутренней оболочки 9. То есть оболочки можно изготавливать разной длины в соответствии с предварительным расчетом. Это позволит уменьшить расход материалов при изготовлении оболочек.

Длину внешней (последней) защитной оболочки можно сделать равной толщине слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта, а остальные оболочки могут иметь меньшую длину от уровня подошвы этого слоя в зависимости от максимальной величины подъема при пучении каждой из оболочек за плановый период эксплуатации надземного сооружения. Исходная схема монтажа такой системы оболочек показана на фиг.10,б.

По способу 11: Если защитные оболочки из мягкого материала 7 и 8 (фиг.10,а) в процессе пучения поднимаются выше поверхности грунта, то они могут нанести повреждения конструкциям надземного сооружения. В этом случае к опорному элементу можно прикрепить два диаметрально расположенных ножа 11 (фиг.11,б), которые будут разрезать мягкие оболочки на две половины, с изгибом падающие на поверхность грунта.

По способу 12: Последняя защитная жесткая оболочка при пучении грунта может вытесняться на большую величину, нанося повреждения конструкциям надземного сооружения. Чтобы воспрепятствовать этому, указанную оболочку можно сделать составной, разделенной по длине на две или более отдельных секций 16 и 9 (фиг.11), шарнирно соединенных между собой на стыках секций в двух точках с противоположных сторон опорного элемента (шарнир 3 на фиг.11, шарниры 13 на фиг.12 и 13). Каждая разделяющаяся секция состоит из двух продольных половинок 2, соединенных между собой в нескольких точках (на фиг. показаны две точки) по линиям соединения связующими элементами 14 (фиг.12), при этом в стык 15 (фиг.12) между продольными половинками 2 на уровне поверхности грунта при монтаже вставляется нож 11 (фиг.11-13), прикрепленный к опорному элементу 1 (фиг.11 и 13). Нож предназначен для разрезания связующих элементов 14 в процессе подъема последней защитной оболочки, при этом точки шарнирных соединений секций располагают ортогонально к линиям стыка половинок секций (фиг.12). На фиг.11-б и 13 показано положение продольных половинок 2 верхней секции крайней защитной оболочки. В этом положении они лежат на поверхности грунта, не нанося повреждения конструкциям надземного сооружения.

Внутренние защитные оболочки 8 (если они неразъемные) должны быть короче последней оболочки 9 по способу 10 и в предельном состоянии в конце срока эксплуатации сооружения не должны достигать уровня ножа 11 (фиг.11-б и 13).

По способу 13: Этот способ применим для случая, когда первая защитная оболочка является жесткой, а следующие защитные оболочки изготовлены из мягкого материала и могут легко разрезаться ножом 11 (фиг.12).

1. Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, включающий расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в запроектированной зоне сезонного промерзания-оттаивания, а при необходимости и ниже нее, последовательно размещены слои незамерзающего материала и защитных оболочек, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, отличающийся тем, что защитную оболочку изготавливают из материала, прочностные и деформационные характеристики которого обеспечивают возможность подъема оболочки на величину максимального выпучивания промерзающего слоя грунта и ее обратного возврата после полного оттаивания этого слоя, при этом один из концов оболочки прикрепляют к опорному элементу, а реактивные усилия на опорный элемент должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к опорному элементу прикрепляют верхний конец защитной оболочки, а на нижнем конце устраивают наконечник, закрывающий зазор между оболочкой и поверхностью опорного элемента и ограничивающий проникновение в указанный зазор воды и механических частиц.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при варианте закрепления верхнего конца защитной оболочки ее нижний конец заглубляют ниже нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания для создания после первого цикла промерзания-оттаивания предварительного напряжения в упругой защитной оболочке, обеспечивающего возврат нижнего конца оболочки на уровень нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что к опорному элементу прикрепляют нижний конец защитной оболочки, при этом ее верхний конец закрывают от попадания в первый слой незамерзающего материала воды и механических частиц, а максимальное перемещение верхнего конца защитной оболочки не должно ограничиваться.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что возврат верхнего конца защитной оболочки после оттаивания сезонно-промерзающего слоя грунта может быть неполным, при этом накопившаяся за проектный срок службы сооружения величина невозврата не должна отрицательно повлиять на эксплуатационные параметры надземных конструкций этого сооружения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что если прочностные и деформационные характеристики материала защитной оболочки не отвечают заданным исходным требованиям, то на ее верхний конец устанавливают одну или несколько пружин сжатия, параметры которых указанным требованиям соответствуют, при этом пружины в верхней части прикрепляют к опорному элементу, а в нижней части - к защитной оболочке, на нижнем конце устраивают наконечник, закрывающий зазор между оболочкой и поверхностью опорного элемента и ограничивающий проникновение в указанный зазор воды и минеральных частиц.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при верхнем закреплении первой защитной оболочки ее нижний конец устанавливают ниже подошвы сезонно-промерзающего слоя, как и нижний конец второй защитной оболочки, а верхний конец второй оболочки устанавливают на уровне подошвы сезонно-промерзающего слоя грунта.

8. Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, включающем расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в запроектированной зоне сезонного промерзания-оттаивания, а при необходимости и ниже нее последовательно размещены слои незамерзающего материала и защитных оболочек, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, отличающийся тем, что нижний конец каждой оболочки, кроме последней оболочки, посредством промежуточного связующего элемента прикрепляют к боковой поверхности опорного элемента, при этом разрывное усилие каждого связующего элемента должно быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что под нижними концами оболочек устанавливают монтажные ограничители, прикрепленные к опорному элементу.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что длина последней защитной оболочки равна толщине слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта, а остальные оболочки могут иметь меньшую длину от уровня подошвы этого слоя в зависимости от максимальной величины подъема при пучении каждой из оболочек за плановый период эксплуатации надземного сооружения.

11. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что на уровне поверхности грунта при монтаже устанавливаются два диаметрально расположенных ножа, прикрепленные к опорному элементу и предназначенные для разрезания защитных оболочек в процессе их подъема под воздействием сил морозного пучения грунта.

12. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что последняя защитная оболочка является составной, разделенной по длине на несколько отдельных кольцевых секций, шарнирно соединенных между собой на стыках секций в двух точках с противоположных сторон опорного элемента, а каждая секция состоит из двух продольных половинок, соединенных между собой в двух точках по линиям соединения связующими элементами, при этом в стык между продольными половинками на уровне поверхности грунта при монтаже вставляется нож, прикрепленный к опорному элементу, предназначенный для разрезания этих связующих элементов в процессе подъема последней защитной оболочки, при этом точки шарнирных соединений секций располагают ортогонально к линиям стыка половинок секций.

13. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что первая защитная оболочка является составной, разделенной по длине на несколько отдельных кольцевых секций, шарнирно соединенных между собой на стыках секций в двух точках с противоположных сторон опорного элемента, а каждая секция оболочки состоит из двух продольных половинок, соединенных между собой в двух точках по линиям соединения связующими элементами, при этом в стык между продольными половинками на уровне поверхности грунта при монтаже вставляется нож, прикрепленный к опорному элементу, предназначенный для разрезания этих связующих элементов первой оболочки и следующих оболочек при пучении слоя промерзания-оттаивания грунта, при этом точки шарнирных соединений секций первой оболочки располагают ортогонально к линиям стыка половинок секций.



 

Похожие патенты:

Изобретение 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, окружающих здания.

Изобретение относится к строительству ленточных фундаментов под здания и сооружения различного назначения и может быть использовано при возведении мало- и многоэтажных зданий из монолитного бетона в зимнее время.

Изобретение относится к строительству, к способам расчетов оснований сооружений, в частности к расчету нагрузки свай, погружаемых в вечномерзлый грунт. .

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению малозаглубленных и поверхностных фундаментов в условиях вечномерзлых грунтов. .

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству малоэтажных зданий с подвалом, возводимых на пучинистых грунтах в районах с глубоким сезонным промерзанием, где глубина промерзания может достигать 4 м и более.

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении свайных фундаментов преимущественно малоэтажных домов, мачт, рекламных щитов на промерзающих пучинистых грунтах.

Изобретение относится к области строительства сооружений в районах широкого распространения пластично-мерзлых грунтов, в том числе засоленных грунтов. .

Изобретение относится к строительству, а именно к способам установки свай открытого профиля при возведении свайных фундаментов зданий и сооружений. .

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при сооружении опорных конструкций надземных трубопроводов обвязки газо- и нефтедобывающих скважин на многолетнемерзлых грунтах.

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению зданий и сооружений на промерзающих пучинистых грунтах. .

Изобретение относится к сооружению оснований и фундаментов в вечномерзлых грунтах. Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости по сооружению фундаментов. Способ устройства плитного фундамента в слабом вечномерзлом грунте с дополнительным изменением температуры массива вечномерзлого грунта, осуществляемым методом принудительной регулируемой подачи термоагента от внешних источников по закольцованным распределительным магистралям с формированием грунтовой плиты, превышающей в плане размеры основного плитного фундамента, при этом подачу термоагента осуществляют по вертикальным термоэлементам, равным проектной толщине грунтовой плиты и изготовленным в форме петель, устанавливаемых в предварительно пробуренные скважины, соединенные с закольцованными магистралями, при этом скважины и траншеи, после установки в грунт вертикальных термоэлементов и магистралей, засыпают. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении фундаментов с применением винтовых свай в мерзлых грунтах. Винтовые сваи оснащаются соосно размещенными в них трубами с открытым нижним и заглушенным верхним торцами. Трубы выполняют роль испарителя холодильной машины (ХМ) и присоединены через коллектор к нагнетательному патрубку компрессора ХМ, а стволы свай через другой коллектор присоединены к теплообменнику, выполненному из оребренных трубок и присоединенному к всасывающему патрубку компрессора. Теплообменник охлаждается атмосферным воздухом и выполняет роль конденсатора ХМ. В качестве двигателя компрессора используется роторный ветродвигатель с вертикальным валом, который осуществляет кинематическую связь с компрессором с помощью электромагнитной тормозной муфты (ЭТМ) и редуктора. ЭТМ электрически связана с термореле, чувствительный элемент которого расположен в грунте вблизи свай фундамента. При повышении температуры грунта выше 0°C термореле посылает сигнал в цепь питания ЭТМ, что приводит к включению последнего и запуску компрессора ХМ, нагнетающей пары хладагента в испаритель (трубы). В результате происходит охлаждение свай и грунта вокруг них, повышая при этом несущую способность винтовых свай фундамента. При понижении температуры грунта ниже 0°C термореле подает сигнал ЭТМ и последняя разрывает кинематическую связь ветродвигателя с редуктором, в результате ХМ прекращает работу. Охлаждение грунта осуществляется за счет энергии ветра без потребления электроэнергии от электрической сети, что обеспечивает ее экономию. 1 ил.
Изобретение относится к строительству сооружений, преимущественно на вечномерзлых грунтах и может быть применено для защиты основания на сильнольдистых вечномерзлых грунтах на слабом просадочном при оттаивании основании. Способ заключается в бурении скважин, разрушении через пробуренные скважины сильнольдистых фрагментов с последующим формированием в основании под сооружением армирующих элементов в виде свай путем заполнения образующихся полостей грунтоцементной пульпой. Формирование свай производят посредством образования грунтоцементного тела одновременно с бурением скважин путем нагнетания цементного раствора под высоким давлением с перемешиванием грунта при обратном движении бурового инструмента. Одновременно с формированием грунтоцементного тела производят оттаивание вечномерзлого грунта посредством добавления в нагнетаемый цементный раствор ускорителя набора прочности бетона для активизации гидратации бетона и увеличения экзотермии процесса. В качестве ускорителя набора прочности бетона в нагнетаемый цементный раствор добавляют негашеную известь-кипелку в количестве 10-15% и соляную кислоту в количестве 1-2%. Технический результат заключается в сокращении времени сооружения укрепляющих свай и ускорении набора прочности сооруженными сваями. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий, конкретно к защите от выпучивания дорожных покрытий, входных крылец, пандусов и бетонных отмосток, окружающих здания. Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта включает бетонную отмостку, уложенную вокруг здания и расположенную под ней засыпку. Засыпка выполнена в виде слоя керамзитного гравия, обернутого пленкой, при этом толщина слоя гравия определяется по приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении долговечности и срока эксплуатации отмостки. 1 ил.

Фундамент // 2547196
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве фундаментов малоэтажных зданий на сезоннопромерзающих грунтах. Фундамент включает ленточный ростверк с отверстиями, пропущенные через отверстия винтовые сваи и стаканы, вмещающие головы свай. Стаканы имеют резьбовое соединение с гильзами, закрепленными на стенках отверстий. Штанги свай снабжены упорными гайками, размещенными внутри стаканов. Технический результат состоит в обеспечении допустимых перемещений фундамента при промерзании пучинистого грунта под его подошвой и оптимального распределения нагрузки между ростверком и сваями, снижении материалоемкости. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к сооружению оснований и фундаментов резервуаров в вечномерзлых грунтах. Способ устройства плитного фундамента резервуара с охлажденным продуктом в слабом вечномерзлом грунте, с дополнительным промораживанием массива вечномерзлого грунта, осуществляемым методом принудительной регулируемой подачи хладагента или теплоносителя в скважины посредством проточных термоэлементов с заданной температурой от источника его охлаждения или подогрева по замкнутым распределительным магистралям с формированием грунтовой плиты, превышающей в плане размеры основного плитного фундамента, толщина и форма грунтовой плиты обеспечивают ее прочность при эксплутационных нагрузках и уменьшение напряжений в вечномерзлом грунте под грунтовой плитой до расчетных величин. Для замораживания грунтовой плиты дополнительно используют собственную отрицательную температуру охлажденного продукта, содержащегося в резервуаре. Термоэлементы в промораживаемой грунтовой плите устанавливают по нескольким диаметральным направлениям, в каждом направлении устанавливают три ряда термоэлементов - в первом ряду в скважину устанавливают основные глубокие термоэлементы, предназначенные для замораживания грунтовой плиты, во втором ряду глубина вспомогательных термоэлементов уменьшается от одного края плиты до противоположного края, в третьем ряду глубина термоэлементов увеличивается от этого же края плиты до противоположного края. По мере увеличения размера ореола промораживания грунтового основания от охлажденного продукта в резервуаре часть термоэлементов первого ряда каждого направления, полностью вошедших в пределы этого ореола с температурой ниже расчетной величины, отключают от внешнего источника охлаждения. Технический результат состоит в повышении надежности плитного фундамента резервуара, повышении экономичности работ при эксплуатации фундаментов. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам линейных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах. Фундамент на пучинистых грунтах включает малозаглубленную плиту с отверстием и грунтовый анкер. Анкер пропущен между торцами продольных секций сооружения, опирающихся на плиту. На смежных торцах секций у их нижних кромок размещены зажимы анкера. Секции шарнирно соединены друг с другом в верхней части. Технический результат состоит в обеспечении равномерности перемещения фундаментов сооружения при сезонном промерзании грунтов основания, снижении материалоемкости. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам, возводимым в грунте, подверженном сезонным промерзаниям, и может быть использовано не только при возведении бетонных фундаментов, но также и при ремонтно-восстановительных работах в качестве мер защиты бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта, находящегося в условиях интенсивного обводнения. Способ защиты бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта включает укладку теплоизоляционного материала. В качестве теплоизоляционного материала используют текучий композиционный морозостойкий гидроизоляционный материал, смешанный с рассыпным теплоизоляционным материалом, обеспечивающим в результате образования смеси необходимую высокую степень тепло-гидроизоляции бетонного фундамента. Укладку текучей композиционной смеси тепло-гидроизоляционного материала производят в подготовленную в грунте траншею, расположенную по периметру фундамента, превышающего периметр нижнего основания фундамента, с последующим технологическим преобразованием текучей композиционной смеси тепло-гидроизоляционного материала в единый твердый монолитный массив. Технический результат состоит в повышении надежности бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства свайных фундаментов. Свая стальная заполненная со встроенным сезонным охлаждающим устройством представляет собой вытянутое по длине трубчатой формы тело вращения постоянного или переменного сечения, полость которого по всей высоте сваи заполнена пенным наполнителем или твердым наполнителем из вспененных материалов. Свая оснащена сезонным охлаждающим устройством, выполненным в виде заполненной хладагентом стальной трубы диаметром, меньшим внутреннего диаметра трубчатой формы тела вращения. Стальная труба размещена в полости трубчатой формы тела вращения у ее внутренней стенки и отделена от наполнителя по всей длине стальной трубы защитным элементом с образованием между этим элементом и самой стальной трубой зазора. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной долговечности за счет исключения возможности повреждения СОУ и упрощении конструкции стальной сваи с наполнителем при использовании СОУ без радиатора. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям свай для грунтов, характеризующихся наличием процесса морозного пучения грунта. Свая стальная со встроенным сезонным охлаждающим устройством представляет собой вытянутое по длине трубчатой формы тело вращения постоянного или переменного сечения. Свая оснащена сезонным охлаждающим устройством, выполненным в виде заполненной хладагентом стальной трубы диаметром меньшим внутреннего диаметра трубчатой формы тела вращения. Указанная стальная труба размещена в полости трубчатой формы тела вращения с плотным примыканием ее частей, относящихся к зонам испарения и конденсации, к внутренней стенке трубчатой формы тела вращения. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной долговечности за счет исключения возможности повреждения СОУ, упрощения конструкции стальной сваи без наполнителя и с наполнителем при использовании СОУ без радиатора охлаждения. 3 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх