СВАЯ ДЛЯ ПРОМЕРЗАЮЩИХ ГРУНТОВ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к конструкциям свай для грунтов, характеризующихся наличием процесса поверхностного промерзания грунта.
При строительстве различных объектов для сооружения фундаментов часто используются стальные гладкие и винтовые сваи, выполненные из стальных труб. При этом при строительстве объектов в районах с холодным климатом, в частности в районах с температурой наиболее холодной пятидневки ниже -30°С, согласно требованиям нормативных документов необходимо применять трубы, выполненные из морозостойких сталей. Трубы из морозостойких сталей имеют более высокую стоимость, чем трубы из рядовых сталей. Кроме того, трубы из морозостойких сталей выпускаются в ограниченных объемах, что при необходимости больших объемов поставок может создавать определенные трудности с комплектацией объектов строительства.
Например, известна (SU №1381246, E02D 5/54, опубл. 15.03.1988) свая, предназначенная для использования в грунтах с характерным проявлением процесса поверхностного промерзания грунта и которая содержит трубчатый полый ствол, который условно делится на часть, погружаемую в грунт (деятельный слой - в приземном слое под землей) и на участок, который выступает над грунтом.
Недостатком дано сваи является сложность ее конструктивного исполнения, необходимость выполнения всей трубы ствола из дорогой морозостойкой стали.
Из уровня техники так же известны опорные конструкции и сваи, выполненные из разных сталей, в которых часть ствола сваи, располагаемая в грунте выполнена из стали одной марки, а часть ствола сваи, располагаемая над грунтом, выполнена из стали другой марки (JP №2001303604, Е02В 17/00, Е02В 3/06, опубл. 13.10.2001).
Данное решение принято в качестве прототипа.
В данной свае применение разных сталей обусловлено тем, что расположенная над грунтом часть сваи, выполненная из стали, отличной от стали погруженной в грунт части ствола, является не только сваей, но и опорной конструкцией для привариваемых к ней горизонтально располагаемых пластин. Двойная функция, наложенная на верхнюю часть сваи, является определяющей для выбора марки стали. Но такая свая не может применяться в условиях низких температур.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции сваи в части уменьшения объема использования морозостойкой стали при сохранении эксплуатационных характеристик свай, предусмотренных нормативными документами при использовании в промерзаемых грунтах.
Указанный технический результат достигается тем, что в свае для промерзающих грунтов, представляющей собой выполненное из стали трубчатое тело длиной, превышающей толщину глубины промерзания грунта, часть трубчатого тела сваи, предназначенная для расположения над поверхностью грунта и в грунте на глубину толщины промерзания грунта, выполнена из морозостойкой стали, а остальная часть трубчатого тела сваи, предназначенная для расположения в грунте ниже толщины промерзания грунта, выполнена из черной стали.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - гладкая свая в грунте;
фиг.2 - винтовая свая в грунте.
1
В рамках настоящей заявки рассматривается свая с высокими эксплуатационными свойствами для применения в грунтах с промерзающим поверхностным слоем грунта. Эта свая представляет собой удлиненное тело в виде стальной трубы, со стороны наконечника 1 погружаемой на глубину h ниже высоты h слоя промерзаемого грунта. Такая свая может быть гладкой (фиг.1) или винтовой (фиг.2).
Свая для промерзающих грунтов представляет собой выполненное из стали трубчатое тело длиной, превышающей толщину глубины промерзания грунта. При этом часть 2 трубчатого тела сваи, предназначенная для расположения над поверхностью грунта и в грунте на глубину толщины промерзания грунта, выполнена из морозостойкой стали (например, марки 09Г2С по ГОСТ 19281 - рекомендуемая для условий северной климатической зоны), а остальная часть 3 трубчатого тела сваи, предназначенная для расположения в грунте ниже толщины промерзания грунта, выполнена из черной стали (Ст3пс и Ст3сп по ГОСТ 380, Сталь марки 20 по ГОСТ 1050, арматурная сталь, прокатная сталь).
Изготавливают такую часть 3 трубы виде металлопроката из черной стали, имеющей толщину 5 мм, такие стенки обеспечивают долговечность этой трубы порядка пятидесяти лет. Диаметр трубы бывает различных размеров, что облегчает работу. Однако, самая популярная их длина от 9,5 до 12 метров. В случае транспортирования свай или их размещения в грунте при температуре -40°С и ниже не допускается применять сталь марки Ст3.
Часть 3 сваи может быть выполнена с антикоррозионным покрытием. При нанесении антикоррозийного состава на сваи, следует учитывать коррозийные свойства грунтов. В зависимости от их коррозийной активности предусматриваются защитные мероприятия - применение материалов повышенной коррозийной стойкости, защитные покрытия. Для сред неагрессивных поверхности свай покрываются защитными антикоррозийными покрытиями по одному из вариантов: фосфатирующее покрытие + эмаль на эпоксидной основе или эпоксидная грунтовка + полиэфирное покрытие. Для сред слабоагрессивных поверхности свай обработать специальными составами на основе эпоксидных смол. Для сред среднеагрессивных трубы стволов свай применять из низколегированных сталей с медными добавками (09Г2С6) с покрытием поверхности эпоксидными смолами. Допускается применение протекторной защиты в виде оболочки из ПВХ. Для сред сильноагрессивных применяется защитное покрытие с использованием современных технологий NeoZinc no технологии термодиффузионного цинкования (ГОСТ 9.316-2006). Стандартная толщина покрытия составляет 50-100 микрон, что обеспечивает сохранность сваи в течении 100 лет и выше соответственно.
В отношении антикоррозийного покрытия следует указать возможности вариантов его нанесения на сваю: когда антикоррозийным покрытием защищена вся свая, а не только часть ее, выполненная из рядовой стали, и когда надземная часть сваи защищена горячим цинкованием.
Требование применения для выполнения фундаментов труб, изготовленных из морозостойких сталей вызвано тем, что рядовые стали при низких температурах теряют свои механические свойства. Однако, общеизвестным является тот факт, что глубина промерзания грунта составляет даже в районах с холодным климатом составляет от 2 до 4 метров, при том, что сваи могут заглубляться на 8 и более метров. При этом даже в вечномерзлых грунтах температура грунта под промерзлым слоем составляет не менее -10°С. Таким образом, собственно в грунте на большей части расположения сваи температура не выходит за те пределы, в которых могут нормально работать сваи из рядовых сталей без потери механических свойств. Такое положение дел позволяет выполнять сваи из стальных труб составными из труб, выполненных из разных марок стали - верхняя часть сваи, находящаяся над землей и в приземном слое под землей из морозостойких сталей, нижняя часть сваи, находящаяся под землей в зоне температур выше -30°С - из рядовых сталей.
Соединение труб, из которых состоит такая составная свая, может выполняться сварным 4 (соединены сваркой) или болтовым 5 (соединены болтовыми соединениями). На фиг.1 выноской показан пример болтового соединения частей сваи. В этом примере болты заранее вставляют изнутри нижней половины сваи и приваривают их головки с тем. чтобы потом можно было завинтить гайки.
Таким образом, настоящая полезная модель позволяет существенно сократить расход морозостойких сталей при обеспечении соблюдения всех требований к сваям, применяем в мерзлых или промерзающих грунтах.