СВАЯ-ОБОЛОЧКА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ОПОРЫ МОСТА СТОЕЧНОГО ТИПА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области мостостроения, в частности, к промежуточным опорам стоечного типа мостов, и может найти применение при строительстве и ремонте мостов, сооружаемых на реках преимущественно в районах с холодным климатом.
Известна мостовая опора по патенту РФ на изобретение №2099467.
Мостовая опора содержит два раздельных ростверка, установленных друг за другом длинными диагоналями вдоль течения реки с зазором по всей высоте и соединенных друг с другом посредством распорки, установленной выше уровня высокого ледохода. Каждый ростверк включает куст свай, объединяющую головы свай плиту и объемлющую их ледозащитную оболочку, повторяющую по внешней форме плиту ростверка. Каждый ростверк выполнен ромбовидным в плане, а в месте их соединения между распоркой и ростверками установлена упругая водостойкая и морозоустойчивая прокладка. Внутренняя полость каждой ледозащитной оболочки разделена на секции сплошными диафрагмами-стяжками таким образом, что в носовой и кормовой секциях оболочки расположены по одной свае, а в промежуточных по две, причем диафрагмы-стяжки установлены с горизонтальным воздушным зазором относительно низа плиты ростверка, а нижний конец их постоянно погружен в воду. За счет ромбовидной формы соседних ростверков в пространстве между ними происходит зависание льда, Оно происходит и в зазоре между ростверками. Зависший лед обеспечивает более теплый микроклимат внутри ледозащитной оболочки и замедляет тем самым рост льда изнутри. Диафрагмы-стяжки воспринимают часть внутреннего давления образованного льда. Все это повышает надежность и долговечность ледозащитной оболочки, следовательно, повышает надежность и долговечность опоры.
Однако, в самой свае в зимнее время тоже происходит льдообразование за счет наличия воды из-за смачиваемости сваи.
Недостаток известной конструкции в том, что она не позволяет защитить сваю от внутреннего воздействия льда, что в свою очередь снижает трещиностойкость и долговечность опоры.
За прототип заявляемой полезной модели по обоим вариантам принята свая-оболочка промежуточной опоры мостового перехода через р.Черная у села Нарым на автомобильной дороге Нарым - Луговское, типовой проект 60-10.00-ИС Минтрансстрой Томгипротранс г.Томск. Конструкция опоры представляет собой однорядную из металлических свай-оболочек. Каждая свая выполнена в виде металлической трубы, заполненной бетоном с арматурным каркасом, состоящим из продольных стержней арматуры, расположенных по контуру оболочки и спиральной арматуры, обвитой по внешнему контуру этих стержней. Недостаток этой опоры, а конкретно, свай-оболочек, заключается в отсутствии какой либо защиты от внутреннего воздействия льда, что приводит к снижению трещиностойкости, долговечности и к значительным деформациям в зимний период. Арматурные элементы, вводимые в тело бетона повышают трещиностойкость сваи. Однако использование арматурных элементов недостаточно для стойкого и значительного повышения трещиностойкости сваи. Это объясняется следующим. При наборе бетоном прочности происходит его естественная усадка и возможное отслаивание от стенок металлической оболочки, при этом возможно появление незначительных микротрещин в теле бетона. Что служит хорошим проводником для водной среды. При смачивании поверхности бетона водой вследствие поверхностного натяжения происходит капиллярное поднятие водной среды и проникновение в тело бетона сквозь микротрещины и его относительно пористую структуру. Насыщение бетона водой, химический состав которой достаточно агрессивен к его составляющим, приводит к коррозии бетона, а именно к процессам карбонизации и выщелачивания, а также, как следствие,
коррозии арматуры, что приводит к снижению несущей способности конструкции. Заполнение тела оболочки водной средой приводит к появлению значительных дефектов при воздействии отрицательных температур. А именно, вследствие статического давления кристаллизованной воды на стенки металлической оболочки. Так как физические свойства воды обуславливают значительное увеличение ее в объеме при переходе из жидкой фазы в твердую, то это приводит к разрушению не только структуры бетона, но и структуры металлической оболочки.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения трещиностойкости свай оболочек, их надежности и долговечности.
Технический результат, благодаря которому решается эта задача, заключается в устранении капиллярного поднятия воды.
Для достижения технического результата свая-оболочка, содержащая металлическую оболочку в виде трубы, заполненную бетоном с арматурным каркасом, выполненным из продольных стержней арматуры, расположенных по контуру оболочки, и спиральной арматуры, обвитой вокруг них, по первому варианту дополнительно содержит водонепроницаемый экран в зоне промерзания грунтов из гидроизоляционного материала системы «Пенетрон», выполненный посредством инъекций в полость сваи-оболочки через отверстия в металлической оболочке, которые затем заглушены. По второму варианту свая-оболочка, как и прототип, содержит металлическую оболочку в виде трубы, заполненную бетоном с арматурным каркасом, выполненным из продольных стержней арматуры, расположенных по контуру оболочки, и спиральной арматуры, обвитой вокруг них. В отличие от прототипа свая-оболочка по второму варианту дополнительно содержит 2 водонепроницаемых экрана из гидроизоляционного материала системы «Пенетрон», один из которых выполнен в зоне промерзания грунтов, а другой выше первого не менее, чем на 0,5 м, при этом они выполнены посредством инъекций в полость сваи-оболочки через отверстия в металлической оболочке, которые затем заглушены.
Совокупность признаков, характеризующих заявляемые сваи-оболочки промежуточной опоры моста стоечного типа в обоих вариантах, в известных технических решениях не обнаружена. Это подтверждает новизну заявляемой модели.
Отличия от прототипа в обоих вариантах заключаются в том, что свая-оболочка дополнительно содержит один или два водонепроницаемых экрана из материала системы «Пенетрон», расположенных внутри сваи-оболочки, устраняющих капиллярный подъем воды. Оба варианта объединены единым творческим замыслом, поскольку имеют одно и то же назначение и при реализации обеспечивается один и тот же технический результат.
При наборе бетоном прочности происходит его естественная усадка и возможное отслаивание от стенок металлической оболочки, при этом возможно появление незначительных микротрещин в теле бетона. Что служит хорошим проводником для водной среды. При смачивании поверхности бетона водой вследствие поверхностного натяжения происходит капиллярное поднятие водной среды и проникновение в тело бетона сквозь микротрещины и его относительно пористую структуру. Жидкий раствор «Пенетрон», закачанный в полость сваи-оболочки, вступает в реакцию с бетоном в присутствии влаги, образуя нерастворимые кристаллические формации внутри пор и капиллярных каналов. Таким образом, свая-оболочка становится полностью водонепроницаемой с любого направления, и тем самым устраняется капиллярный подъем воды. Наличие двух водонепроницаемых экранов (2 вариант) еще более эффективен в этом случае. Таким образом, предложенная конструкция свай-оболочек предотвращает появление значительных дефектов как в оболочке, так и в теле бетона, что в свою очередь повысит надежность и долговечность свай, и опоры в целом. Менее 0,5 м устройство второго водонепроницаемого экрана не целесообразно в виду того, что для контроля заполнения пустот и зазоров при инъектировании необходимо выше на 0,5 м в стенках оболочки устраивать технологические отверстия. Сущность полезной модели
поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид сваи-оболочки по первому варианту, на фиг.2 - то же по второму варианту. Свая оболочка содержит металлическую оболочку в виде трубы 1, заполненную бетоном 2 с арматурным каркасом, выполненным из продольных стержней арматуры 3, расположенных по контуру оболочки, и спиральной арматуры 4. Позицией 5 на фиг.1 и фиг.2 обозначены водонепроницаемые экраны из гидроизоляционного материала системы «Пенетрон» 5.
Полезная модель промышленного применима, поскольку может быть неоднократно использована с достижением одного и того же технического результата.
Изготовление свай-оболочек по обоим вариантам показано на примере проведения ремонтных работ опор моста.
Один из способов ремонта опор заключается в следующем:
1. Вокруг ремонтируемых столбов опоры устраиваются котлованы.
2. В каждой металлической трубе 1 опоры просверливаются отверстия d=20 мм с шагом 0,6 м, из которых отбираются пробы бетона для определения его состояния.
3. После выемки разрушенного бетона производится предварительное заполнение полостей новым бетоном.
4. Заполненные бетоном полости закрываются металлическими накладками и обвариваются. Раскрытые стыковые швы труб(металлических оболочек), через которые имеются следы протечек воды, разделываются на всю толщину стенки трубы и провариваются сваркой.
5. В местах выемки разрушенного бетона в накладки ввариваются штуцера d=20 мм, через которые в полости иньектируется цементный раствор до полного их заполнения, после этого штуцера заглушаются. После полного заполнения полостей труб бетоном устраиваются один (фиг.1) или два водонепроницаемых экрана с помощью составов ПЕНЕТРОН. Для этого внизу котлована в зоне промерзания грунтов по периметру трубы пробуриваются отверстия диаметром 20 мм, глубиной не менее 300 мм через
стенки металлической оболочки 1 вниз под углом 30° - 40°. Отверстия очищаются и увлажняются без скапливания воды, затем заполняются жидким приготовленным раствором «Пенетрон». «Пенетрон» должен заполнить все имеющиеся поры и зазоры в бетоне, создав тем самым водонепроницаемый экран 5. (первый вариант, фиг.1). По второму варианту заявляемой полезной модели выше поверхности земли по периметру металлической оболочки 1 устраиваются симметрично, например четыре, отверстия аналогично нижним, в которые заделываются специальные штуцера для инъектирования жидкого гидроизоляционного материала ПЕНЕТРОН, для образования второго водонепроницаемого экрана.
6. Выше отверстий, через которые инъектирован гидроизоляционный материал для образования водонепроницаемого экрана (в первом варианте выше первого нижнего, во втором выше второго), например выше на 0,5 м, в стенках оболочки устраивают аналогичные четыре технологических отверстий для контроля заполнения пустот и зазоров при инъектировании. Подачу жидкого раствора ПЕНЕТРОН в нижний ряд штуцеров для первого варианта и в высший ряд для второго варианта необходимо производить до появления в верхнем ряду технологических отверстий состава ПЕНЕТРОН, после этого иньектирование прекращается и все отверстия заглушаются.