СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩАЯ СВАЯ
ASEISMIC PILE

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам, используемым для укрепления фундамента зданий и сооружений, для предотвращения их разрушения, в сейсмически неблагоприятных районах.
Известна буронабивная свая, изготовленная из бетона и металла, которая устанавливается в полученную путем бурения скважину на значительную глубину, до скального основания (1-2).
Недостатком такой сваи является ее незначительная площадь опоры, вследствие чего она не является надежным укреплением здания при подземных толчках, поскольку при перемещениях в основании зданий возникают реакции, способные как разрушить сваю, так и выдернуть из основания.
Кроме того, данный вид свай требует особых затрат, так как при их производстве используется значительное количество бетона и металла.
Известна плавающая свая, представляющая собой конструкцию в виде пучкообразного каркаса с помощью металлических клиньев, не укрепленных на определенной глубине, а являющихся как бы «плавающей опорой» здания, которая принимает нагрузку, удерживает фундамент, предотвращая его разрушение (3-4).
Производство и установка данной конструкции представляет собой дорогостоящую и сложную в установке процедуру, затрачивается значительное количество металла, необходимое для изготовления металлического каркаса в виде клиньев.
При подземных толчках использование плавающих свай не исключает возможности их «вырывания», так как непосредственно такие конструкции нигде не закреплены, следовательно, по своей форме и особенностям эти установки не могут являться надежным средством укрепления фундамента здания.
Задачей предлагаемого изобретения является укрепление фундамента высотных зданий, общественных зданий большого объема и этажности, сооружений в сложных объектах военного назначения, использование предлагаемой конструкции предотвратит разрушение строений даже при значительных колебаниях земли в сейсмически опасных районах.
Поставленная задача решается за счет создания сейсмоизолирующей сваи, состоящей из железобетонной конструкции, установленной на песчаной подушке.
Сейсмоизолирующая свая изображена на чертеже, где позициями обозначены:
1 - железобетонная цилиндрическая конструкция;
2 - скважина;
3 - пескобетонный полый армированный цилиндр;
4 - гранитный песок.
Сейсмоизолирующая свая состоит из железобетонной цилиндрической конструкции (1), установленной в пескобетонный полый армированный цилиндр (3), на дно которого насыпан гранитный песок (4).
Дальнейшая технология изготовления и установки сейсмоизолирующей сваи происходит следующим образом.
Первоначально бурят скважину (2) диаметром от 1,8 м до 2 м, глубиной от 10 до 12 м. Дно и стенки скважины (2) армируются вязаными каркасами, в скважину (2) устанавливается обсадная труба, полости между пробуренной скважиной (2) и обсадной грубой бетонируются под давлением пескоструйным аппаратом цементно-песчаной массой, толщина стенок скважины - по расчету. Обсадная труба вынимается.
В результате образуется пескобетонный полый армированный цилиндр (3). На дно полученного цилиндра (3) насыпают гранитный песок (ГОСТ 8736-93) (4) высотой слоя от 800 до 1000 мм (по расчету).
В пескобетонный полый армированный цилиндр (3) на образованную «песчаную подушку» устанавливают железобетонную цилиндрическую конструкцию (1) с зазором 200 мм, выполненную в заводских условиях, изготовленную из железобетона со спецдобавками, увеличивающими марку и гидростойкость бетона. Пустая полость (зазор) между полученным пескобетонным армированным полым цилиндром (3) и железобетонной конструкцией (1) заполняются гранитным песком (ГОСТ 8736-93) (4) на высоту полого цилиндра.
Предлагаемая сейсмоизолирующая свая позволяет укрепить фундамент, не допустить разрушение здания даже при значительных колебаниях земли в сейсмически опасных условиях.
Песок является идеальным материалом, дающим нулевую осадку здания. В случае подземного толчка благодаря особому строению сейсмоизолирующей сваи и свойствам гранитною песка, который имеет прочность на сжатие более 40 MПa, морозостойкость (до F200), водопроницаемость (до W-4), устойчивость к истираемости и воздействию агрессивных сред, предлагаемая конструкция выступит как гигантский амортизатор, земные колебания загасятся в фундаментной части здания и возможность разрушения будет сведена к минимуму.
Расчетная допустимая глубина бурения сваи, рассчитанная на срез сваи при толчке в 8-9 баллов по шкале Рихтера, - от 10÷12 м (при подземной толчке существует высокая вероятность среза свай, установленных ниже указанной отметки).
Установка сейсмоизолирующей сваи производится на оптимально безопасной глубине, что предполагает значительную экономию, так как отсутствует необходимость бурения скважины на большую глубину (основание конуса сваи может быть увеличено по расчету до необходимого диаметра).
Применение предложенной сейсмоизолирующей сваи не требует дополнительных затрат, так как уровень максимальной безопасности здания достигается путем использования значительно меньшего количества свай по сравнению с наиболее часто используемыми сваями.
Применение предложенных сейсмоизолирующих свай для укрепления фундамента зданий, преимущественно высотных, является наиболее оптимальным, т.к. в случае подземного толчка бетонная конструкция выступит как гигантский амортизатор, предотвратив разрушение здания и сведя к минимуму разрушительные последствия.
Учитывая минимальный уровень затрат при производстве и установке, надежность и явное преимущество перед другими видами свай, использование данной сваи в сейсмически неблагоприятных районах является наиболее актуальным.
Источники информации
1. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
2. СНиП 11-7-81 «Строительство в сейсмических районах». - Ч.II, гл.7.
3. Методическое пособие по сейсмическому микрорайонированию. /Под ред. О.В.Павлова. М.: Наука, 1988.
4. СП 50-101-2004. «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».