Плитный фундамент в слабом вечномерзлом грунте



Плитный фундамент в слабом вечномерзлом грунте
Плитный фундамент в слабом вечномерзлом грунте

 


Владельцы патента RU 2529976:

Хафизов Роберт Мияссарович (RU)

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 строительству, области сооружения оснований и фундаментов в вечномерзлых грунтах.

Прочность пластично-мерзлых и засоленных грунтов иногда недостаточна, чтобы выдержать давление от больших плитных фундаментов надземных сооружений. В дальнейшем такие грунты условно будут называться “слабыми вечномерзлыми грунтами”. В этих случаях плиты часто опирают на свайные поля из большого количества мощных длинных свай. Способ усиления плитных фундаментов свайными полями из большого количества свай, расположенных под фундаментами, изложен в СП 50-102-2003, М., 2004, с.30-31.

Грунтовое основание, усиленное сваями, иногда дополнительно охлаждают через отдельно стоящие трубки для охлаждения газа (СОГ), но только в зимнее время. При положительных температурах наружного воздуха охлаждение вынужденно прекращается. Предельная глубина охлаждения грунта СОГ невелика и обычно не превышает 12 м. При этом интенсивность охлаждения с глубиной уменьшается до нуля. Направленное регулирование интенсивности охлаждения СОГ невозможно.

Одним из основных недостатков этого способа является высокая трудоемкость и дороговизна свайных работ в условиях Крайнего Севера.

Известен способ температурной стабилизации основания сооружений на вечномерзлых грунтах методом понижения температуры неустойчивого приповерхностного слоя вечномерзлого грунта под железобетонной плитой [RU 2416002 С1] (прототип). Однако он не предназначен для существенного усиления плитного фундамента большой площади, т.к. горизонтальными охладителями невозможно создать искусственную сильно и достаточно равномерно промороженную грунтовую плиту большой толщины.

Целью изобретения является:

- создание сильно промороженной грунтовой плиты достаточно больших размеров, толщины и прочности;

- уменьшение трудоемкости и повышение экономичности работ по сооружению плитных фундаментов в пластично-мерзлых и засоленных (слабых) вечномерзлых грунтах.

Цель достигается тем, что при устройстве плитного фундамента в слабом вечномерзлом грунте, осуществляемом методом принудительной регулируемой подачи термоагента от внешних источников по закольцованным распределительным магистралям с формированием грунтовой плиты, превышающей в плане размеры основного плитного фундамента, подачу термоагента осуществляют по вертикальным термотрубкам с глубиной, равной 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 термотрубок и магистралей, засыпают.

Цель также достигается тем, что после оборудования исходного вечномерзлого грунта термотрубками с распределительной магистралью в него погружают сваи небольшой длины, производят промораживание грунта и осуществляют монтаж на сваях плитного фундамента.

Цель также достигается тем, что изготавливают несколько автономных закольцованных магистралей, при этом по отдельным автономным магистралям вместо термоагента с отрицательной температурой в процессе эксплуатации надземного сооружения может кратковременно подаваться термоагент с положительной температурой.

Цель также достигается тем, что в плитном фундаменте проводят отдельную магистраль для принудительной регулируемой подачи термоагента с положительной температурой.

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”.

На фиг.1 изображен плитный фундамент, установленный на слабом вечномерзлом грунте по способам 1 и 3. На фиг.2 изображен плитный фундамент, установленный на сваях, погруженных в слабый вечномерзлый грунт по способу 2.

Плитный фундамент 1 передает нагрузку от надземного сооружения 6 на слабый вечномерзлый пластично-мерзлый или сильнозасоленный грунт 5 (фиг.1,a). Прочность грунта иногда недостаточна, поэтому целесообразно понизить его температуру, увеличив его прочность и создав грунтовую плиту 4 большой толщины.

Так как площадь “А” фундаментной плиты недостаточна для того, чтобы исходный вечномерзлый грунт выдержал эксплуатационные нагрузки, то площадь “В” промороженной грунтовой плиты 4 должна превышать в плане площадь “А” основного плитного фундамента (фиг.1,а). Площадь “В” назначают такой, чтобы исходный слабый вечномерзлый грунт 5 под подошвой промороженной грунтовой плиты 4 смог выдержать расчетные нагрузки. Толщина и форма грунтовой плиты должны обеспечивать ее прочность при эксплуатационных нагрузках.

Промораживание массива вечномерзлого грунта 5 осуществляют методом принудительной регулируемой подачи термоагента заданной температуры от источника его охлаждения по закольцованным (замкнутым) распределительным магистралям 2 (фиг.1,с). Постоянное движение по магистралям термоагента с отрицательной температурой позволяет быстро компенсировать потери холода при промораживании, что ускоряет этот процесс. После окончания промораживания получают грунтовую плиту с заданной температурой и прогнозируемой прочностью.

Термотрубки изготавливают в форме петель 8 из труб, устанавливают в предварительно пробуренные скважины 7 и соединяют с закольцованной магистралью 2, при этом скважины и траншеи после установки термотрубок 8 и магистралей 2 засыпают вынутым ранее грунтом (фиг.1,b).

Термоагент поступает из охлаждающей установки, проходит по магистрали через охлаждаемые скважины 7 и возвращается к охлаждающей установке для повторного цикла охлаждения. Теплотехническим расчетом определяется оптимальная длина магистрали. Магистраль разделяют на отдельные ветви 2. При необходимости (например, выравнивания перекосов фундамента) в процессе испытаний и эксплуатации одна или несколько ветвей в нужном месте может быть отключена или, наоборот, включена с более низкой температурой. Для ускорения выравнивания перекосов фундаментной плиты по отдельным автономным магистралям вместо термоагента с отрицательной температурой может подаваться термоагент с положительной температурой.

Щеленарезными машинами устраивают узкие траншеи глубиной 1,5-2,0 м. В них прокладывают магистрали из транспортирующих теплоизолированных оцинкованных трубок с и засыпают вынутым грунтом. Магистрали оборудуют задвижками, приборами наблюдений и автоматического регулирования температуры замороженного грунта.

Желательно прокладывать двухтрубные магистрали с подключением к подводящей и отводящей трубам соответствующих концов петлевых термотрубок, как это делается, например, в системах водяного отопления жилых зданий. Это позволяет сохранять примерно одинаковую температуру в массиве промораживаемой грунтовой плиты 4.

Иногда возникает необходимость устройства проветриваемого подполья или мониторинга состояния низа фундаментной плиты в процессе эксплуатации надземного сооружения. В этом случае после оборудования исходного вечномерзлого грунта термотрубками 8 и распределительной магистралью 2 в него погружают сваи 9 небольшой длины, и после промораживания грунта производят монтаж на сваях плитного фундамента (фиг.2). Рекомендуется шаг свай 2,0…3,0d, где d - максимальный размер поперечного сечения сваи. Глубина погружения свай может быть небольшой, т.к. воздействие сил морозного пучения в постоянно промораживаемой грунтовой плите будет исключено.

При хранении в надземном сооружении продуктов с очень низкой температурой в плитном фундаменте можно провести отдельную магистраль для принудительной регулируемой подачи термоагента с положительной температурой и прогрева плиты 1. Это предохранит железобетонные плиты от разрушения и повысит надежность фундамента

1. 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, а толщина и размеры грунтовой плиты обеспечивают ее прочность при эксплуатационных нагрузках, отличающийся тем, что 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.

2. Способ устройства плитного фундамента в слабом вечномерзлом грунте по п.1, отличающийся тем, что после оборудования исходного вечномерзлого грунта вертикальными термоэлементами с распределительной магистралью в него погружают сваи небольшой длины, производят промораживание грунта и осуществляют монтаж на сваях плитного фундамента.

3. Способ устройства плитного фундамента в слабом вечномерзлом грунте по пп.1-2, отличающийся тем, что под плитой изготавливают несколько автономных закольцованных магистралей, при этом по отдельным автономным магистралям вместо термоагента с отрицательной температурой в процессе эксплуатации надземного сооружения может кратковременно подаваться термоагент с положительной температурой.

4. Способ устройства плитного фундамента в слабом вечномерзлом грунте по пп.1-2, отличающийся тем, что в плитном фундаменте проводят отдельную магистраль для принудительной регулируемой подачи термоагента с положительной температурой.



 

Похожие патенты:

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.

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 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.

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. Устройство для защиты от пучения грунта в фундаменте зданий и сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, включает расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в зоне сезонного промерзания-оттаивания последовательно размещены слои незамерзающих материалов и защитной оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта. Нижний конец внешней защитной оболочки прикреплен к опорному элементу; реактивные усилия на опорный элемент меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания. Внешняя защитная оболочка изготовлена из упругопластического материала, растягивающегося при пучении грунта и не возвращающегося после его оттаивания в исходное первоначальное положение. Максимальное относительное удлинение защитной оболочки за период полного проектного срока эксплуатации внешней защитной оболочки не превышает допустимое максимальное пластическое относительное удлинение материала этой оболочки. Перемещение верхнего конца внешней защитной оболочки не достигнет надфундаментных конструкций. Технический результат состоит в повышении надежности и экономичности защитного устройства при воздействии сил морозного пучения грунта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх