ФУНДАМЕНТ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ
FOUNDATION ON HEAVING SOILS

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве эстакад, барьерных ограждений, заборов и других линейных сооружений в условиях сезонного промерзания пучинистых грунтов.
Известна опорная система трубопровода, включающая свайные фундаменты, ложементы, регуляторы вертикального положения ложементов, силоизмерительные элементы и исполнительный механизм (Патент РФ №2249747, МПК F16L 3/05, 2005 г. - аналог). При неравномерном перемещении одной или нескольких опор, нагрузки от трубопровода на них изменяются. Сигналы с опор передаются в блок управления, и исполнительный механизм воздействует на регулировочные винты, смещая ложементы на необходимую высоту. Опорная система отличается сложностью и высокой стоимостью.
Известна опора контактной сети, включающая одиночную бурона-бивную сваю с камуфлетным уширением на нижнем конце и надземный ростверк (Патент РФ №2317375, МПК E02D 27/35, 2008 г. - аналог). Устойчивость опоры при действии сил морозного пучения обеспечивается за счет размещения камуфлетного уширения в вечномерзлом грунте. Недостатком известной конструкции является высокая трудоемкость изготовления, большой расход металла на армирование сваи и узел стыка ее с ростверком.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является фундамент опор линии электропередачи, включающий опорную малозаглубленную плиту с отверстием, анкерный тяж регулируемой длины и пружинный компенсатор, обеспечивающий постоянное натяжение анкера (Патент №2170795, МПК E02D 27/42, 2001 г. - прототип). Недостатком прототипа являются неравномерные перемещения опорных малозаглубленных плит под сооружением. Из-за неравномерного промерзания грунтов основания и их неоднородности, подъем при пучении, а значит и осадка при оттаивании, при условии обеспечения постоянного натяжения анкеров будут существенно отличаться. Регулировка положения плиты путем различного натяжения анкеров отличается высокой трудоемкостью, так как должна выполняться вручную несколько раз во время интенсивного зимнего промерзания и весеннего оттаивания грунтов основания.
Задачей изобретения является обеспечение равномерности перемещения фундаментов сооружения при сезонном промерзании грунтов основания.
Это достигается тем, что в фундаменте, включающем малозаглубленную плиту с отверстием и грунтовый стержневой анкер, анкер пропущен между торцами продольных секций сооружения, опирающихся на плиту, на смежных торцах секций у их нижней кромки размещены зажимы, предназначенные для фиксации анкера, а секции шарнирно соединены друг с другом в верхней части. В качестве продольных секций, опирающихся на плиту, могут выступать балки или фермы эстакады, элементы барьерного ограждения, секции забора и т.п.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 дан вид спереди фундамента в исходном состоянии, на фиг.2 - вид спереди при пучении грунта основания фундамента и его опережающем подъеме относительно соседних фундаментов, на фиг.3 - разрез, выполненный по стыку смежных секций с анкером.
f
Фундамент содержит малозаглубленную плиту 1 с отверстием 2, в которое заведен стержневой анкер 3, с лопастью 4, заглубленной ниже глубины сезонного промерзания грунта d. На плиту 1 через прокладки 5 опираются продольные секции сооружения 6. У нижних кромок секций на их смежных торцах с двух сторон анкера симметрично относительно его оси в нишах, образованных П-образными пластинами 7, размещены зажимы 8. Пластины 7 закреплены на боковой поверхности продольных секций 6. В исходном состоянии зажимы 8 под действием собственного веса опускаются в нише в крайнее нижнее положение. Продольные секции 6 шарнирно соединены друг с другом петлей 9, пропущенной через отверстия 10, выполненные в их верхней части.
Работает устройство следующим образом.
При равномерном пучении грунтов основания под сооружением плиты 1 всех фундаментов равномерно перемещаются вверх относительно неподвижных анкеров 3, при этом между анкерами 3 и зажимами 8 сохраняется зазор и какого-либо усилия в анкерах не возникает.
В случае опережающего подъема какого либо фундамента секции 6 получают перекос, в результате чего зажимами 8 осуществляется захват анкера 3, который начинает препятствовать подъему плиты 1. При этом зазор между зажимами выбирается таким, чтобы захват ими анкера происходил при достижении предельно допустимого значения разности перемещений соседних фундаментов. При выравнивании подъема секции 6 принимают горизонтальное положение, в результате чего зажимы 8 раздвигаются, освобождая анкер 3.
Заметим, что при морозном пучении грунта основания опасность представляет, как правило, не сама величина подъема фундаментов, а их неравномерность. При неравномерном подъеме фундаментов в наземных конструкциях возникают непроектные усилия, раскрываются трещины. Предлагаемая конструкция обеспечивает равномерные перемещения фундаментов линейных сооружений.
Кроме того известно, что силы пучения достигают максимального значения при нулевых перемещениях штампа или фундамента на поверхности (Абжалимов Р.Ш. Лабораторные исследования морозного пучения// Основания, фундаменты и механика грунтов, - 1982. - №5. - с.20-22; Penner Е., Ueda Т. The dependence of frost heaving on load application - preliminary results // Int. symp. on frost action in soils. V.1. - Lulea, Sweden, 1977, p.92-101; Konrad J.M. Frost heave mechanics: Ph.D.Thesis, Edmonton Alberta. - 1980). Допущение даже незначительного их подъема позволяет существенно снизить силы пучения. Из этого следует, что максимальные силы пучения, а значит и усилие в анкере, будут возникать при стремлении обеспечить неподвижное положение плиты фундамента. В предлагаемой конструкции допускается ограниченное перемещение плиты, что существенно снижает усилие, которое должен воспринимать анкер.
Для исключения «зависания» секций 6 на анкерах 3 при неравномерном оттаивании грунта под смежными фундаментами сооружения в устройстве предусмотрена возможность взаимного перемещения зажимов 8 и секций 6. Если зажимами 8 осуществлен захват анкера 3, а плита 1 перемещается вниз, то вслед за ней перемещаются и секции 6, скользя относительно зажимов 8, расположенных в нишах. Зазор между секциями 6 увеличивается и зажимы 8 возвращаются в исходное положение у нижней кромки секции 6.
Предлагаемая конструкция обеспечивает равномерный подъем фундаментов сооружения при сезонном промерзании пучинистого грунта под их подошвой. Обеспечение возможности ограниченного подъема плиты приводит к существенному снижению сил, обусловленных пучением. Тем самым снижается стоимость и материалоемкость фундамента. Также фундамент отличается простотой конструкции.