Комбинированная свая с термостабилизатором

Полезная модель относится к области строительства, в частности к устройствам возведения свайных фундаментов при строительстве зданий и сооружений различного назначения в районах распространения многолетнемерзлых грунтов с сохранением грунтов основания в мерзлом состоянии в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации здания.
Известен комбинированный способ устройства свайных фундаментов (см. Рекомендации по устройству буронабивных свай в вечномерзлых грунтах / Растегаев И.К., Каменский Р.М. - Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1991 - с. 34), при устройстве которых выполняют следующие операции: бурение скважины, укладка бетона монолитной части сваи, трех-пятикратное сбрасывание и подъем сборной сваи в бетон с целью перемешивания и уплотнения бетонной смеси, закрепление сборной сваи деревянными клиньями в устье скважины для обеспечения проектного защемления ее в бетоне, залив в скважину известково-песчаного раствора с целью заполнения пазух между телом верхней сборной части сваи, и стенкой скважины. Для устройства верхней части комбинированных свай используют железобетонные сборные сваи длиной 6 и 8 м заводского изготовления, применяемые при устройстве буроопускных свай. При этом диаметр скважин для устройства комбинированных свай назначается равным: для свай размером 30×30 см - не менее 55 см; для свай размером 40×40 см - не менее 60 см. Длина защемленной части сборной сваи в монолитном бетоне должна составлять от одного до двух диаметров скважины. Верхняя поверхность монолитного бетона в скважине должна находиться на глубине, равной не менее 4-х диаметров скважины от нижней границы слоя сезонного оттаивания вечномерзлого грунта.
Недостатками данного способа являются: высокая стоимость сборной части сваи, большой объем буровых работ, повышенная материалоемкость, длительное вмораживание сваи и удлинение сроков строительства из-за внесения большого количества тепла при заполнении скважины бетоном, возможность выпучивания сваи из-за недостаточного защемления сборной части сваи с монолитной, а также понижение несущей способности сваи при применении бетонов с химическими добавками.
В качестве прототипа принят комбинированный способ устройства свайных фундаментов в многолетнемерзлых грунтах (см. патент RU №2712976, опубл. 03.02.2020 Бюл. №4), включающий: бурение скважины в многолетнемерзлых грунтах с извлечением в процессе бурения из скважины разрыхленных мерзлых грунтов; установку в слое сезонного оттаивания сборной железобетонной части сваи, смонтированной металлической трубой; бетонирование нижней части сваи в слое многолетнемерзлых грунтов и последующую засыпку скважины непучинистым грунтом в слое сезонного оттаивания; установку в металлическую трубу нагревательного элемента для создания нормальных условий твердения бетона в нижней части сваи; устройство заглушки с ниппелем в верхней части металлической трубы и заполнение его хладагентом для восстановления температурного поля примыкающего грунтового массива и повышения несущей способности грунтов основания.
Недостатками прототипа являются: невозможность обеспечения сохранности при транспортировке протяженных выпусков арматурного каркаса сборного элемента сваи и металлической трубы охлаждающего устройства.
Технической задачей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков и создание такой комбинированной сваи с термостабилизатором, которая обеспечила бы не только сохранность при транспортировке протяженных выпусков арматурного каркаса сборного элемента сваи и металлической трубы охлаждающего устройства, но и уменьшения общей длины сборной части сваи для достижения значительной экономии на транспортных расходах.
1
th
1
th
th
Поставленная задача решается за счет того, что длину сборной железобетонной части сваи принимают равным L+d+0,3, где L - расстояние от поверхности грунта до низа выступающих конструкций перекрытия согласно п. 6.3.2 СП25.13330.2020; d - нормативная глубина сезонного оттаивания, рассчитываемая согласно приложению Г  СП25.13330.2020; 0,3 м - глубина защемления сборной части сваи с нижней монолитной. Длину арматурных выпусков и металлической трубы охлаждающего устройства принимают равным 1,7 м исходя из условия, что минимальная глубина заложения свайных фундаментов должно быть d+2 м согласно п. 6.2.2 СП25.13330.2020.
Поставленная задача также решается за счет того, что на нижнем конце металлической трубы охлаждающего устройства в сборной части сваи приварен фланец, к которой приварены Г-образные скобы из арматурной стали, другой конец которых приварен к выпускам арматуры, тем самым обеспечивается пространственная жесткость выступающего арматурного каркаса сборной части сваи и металлической трубы охлаждающего устройства.
Поставленная задача также решается за счет того, что длину нижней части металлической трубы охлаждающего устройства, которая должна достигнуть дна скважины, определяют исходя из общей длины комбинированной сваи, рассчитанной по СП25.13330.2020 и соединяют через фланец с металлической трубой верхней сборной части сваи перед монтажом на строительной площадке.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана общая схема, на фиг. 2 разрез и на фиг. 3 узел комбинированной сваи с термостабилизатором (см. фиг. 1, 2, 3).
Устройство состоит из сборной железобетонной части сваи 1 с арматурными выпусками 2, которые необходимы для надежного закрепления с нижней монолитной частью сваи 4 (см. фиг. 1). Во встроенную в сборную железобетонную часть сваи 1 металлическую трубу 3 устанавливают нагревательный элемент для создания нормальных условий твердения бетона в нижней монолитной части сваи 4 и, после схватывания бетона, для закачки хладагента в целях восстановления температурного режима и охлаждения грунтового массива вокруг сваи. Слой из щебня или гравия на дне скважины необходима для предотвращения контакта свежеуложенного бетона монолитной части сваи 4 с многолетнемерзлым грунтом под нижним концом сваи. При этом металлическая труба охлаждающего устройства 4 и арматурные выпуски 2 сборной части комбинированной сваи имею длину 1,7 м из условия минимального заложения свай в слой многолетнемерзлых грунтов dth+2 м согласно СП25.13330.2020.
На нижнем конце металлической трубы охлаждающего устройства 4 в сборной части сваи приварен фланец 6, к которой приварены Г-образные скобы из арматурной стали 7, другой конец которых приварен к выпускам арматуры 2 (см. фиг. 1, 2, 3),  тем самым обеспечивается пространственная жесткость выступающего арматурного каркаса сборной части сваи 2 и металлической трубы охлаждающего устройства 4.
Длину нижней части металлической трубы 5 охлаждающего устройства (см. фиг. 1), которая должна достигнуть дна скважины, определяют исходя из общей длины комбинированной сваи, рассчитанной по СП25.13330.2020 и соединяют через фланец 6 с металлической трубой 4 верхней сборной части сваи перед монтажом на строительной площадке.