Противопучинная свая и покрытие для нее

 

Комплексная полезная модель относится к области строительства в условиях Крайнего Севера систем нефтегазовых и иных трубопроводов, опор контактных сетей, зданий, сооружений, в частности для производства противопучинных свай. Предложена противопучинная свая с покрытием наружной поверхности в срединной части в виде рукава из полимерного термоусадочного материала, жестко закрепленного на свае. В качестве указанного материала применяют модифицированный полиэтилен высокой и средней плотности, высокомолекулярный полиэтилен, сэвилен, композиции полиэтилена или сэвилена и других термопластичных полимеров. Предложено покрытие в виде полимерного термоусаживаемого рукава, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, выполненного с возможностью усадки при нагреве до диаметра на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения покрываемой сваи. 2 н.п. и 1 з.п. ф-лы.

Комплексная полезная модель относится к области строительства в условиях Крайнего Севера систем нефтегазовых и иных трубопроводов, опор контактных сетей, зданий, сооружений и других объектов инфраструктуры, в частности для производства противопучинных свай, широко востребованных в основных территориальных зонах освоения Западной Сибири, Ямала и др.

Фундаменты различных трубопроводов, линий электропередач, малоэтажных зданий и других сооружений деформируются в зимний сезон года вследствие влияния сил морозного пучения грунтов на сваи фундаментов. Вследствие деформации (выпучивания) фундаментов нарушаются нормальные условия эксплуатации сооружений, что часто приводит к их разрушению. Морозное выпучивание фундаментов обусловлено увеличением объема промерзающего вокруг них грунта. Возникающие при этом касательные силы воздействуют на фундамент вдоль боковой поверхности и зависят преимущественно от степени примерзания грунта к сваям фундамента.

Для уменьшения влияния сил морозного пучения грунтов на опоры и фундаменты применяют, в частности, различные покрытия в виде обмазки и/или обертки боковой поверхности свай в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта.

Известны противопучинные сваи, содержащие в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта покрытие полимерной пленкой кремнийорганических соединений: жидкостей или эмалей, которые снижают силы примерзания грунта к сваям за счет увеличения водоотталкивающих свойств поверхности. Для различного материала свай применяются различные по составу кремнийорганические соединения. Работы по нанесению указанных покрытий проводятся в помещениях с плюсовой температурой окружающего воздуха, кроме того, необходимо наличие вытяжной вентиляции. Поверхности под покрытие должны тщательно очищаться. Покрытие наносится в несколько слоев, после чего выдерживается в течение нескольких суток. Долговечность таких пленок составляет 15-25 лет. (Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов. Москва, «Стройиздат», 1974 г., с.с.4, 9-13).

Недостатками данной конструкции сваи и покрытия являются:

- высокая себестоимость и низкая технологичность конструкции вследствие того, что нанесение покрытия непосредственно в полевых условиях требует создание условий с плюсовой температурой окружающего воздуха в течение нескольких суток;

- токсичность и огнеопасность кремнийорганических эмалей требует строгого соблюдения требований пожарной безопасности и промышленной санитарии; работающие с эмалями должны иметь индивидуальные средства защиты;

- малый срок эксплуатации.

Кроме кремнийорганических эмалей для уменьшения влияния сил морозного пучения грунтов на сваи рекомендуется покрытие их полимерной пленкой одним из следующих высокомолекулярных соединений: эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ПП; эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ЭПЭ; эпоксидно-полиамидным компаундом К-ЭПА. («Рекомендации по применению высокомолекулярных соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов». Москва, «Стройиздат», 1969 г., с.с.4-7, 18.)

Недостатками данных конструкций сваи и покрытия являются:

- высокая себестоимость и низкая технологичность конструкции вследствие того, что нанесение покрытия требует создание условий с температурой окружающего воздуха не ниже 10°С в течение 1-10 суток, что, в частности затрудняет и удорожает изготовление сваи непосредственно в полевых условиях;

- вещества для нанесения покрытия токсичны и требуют особых мер предосторожности;

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, являются противопучинные сваи, содержащие в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта покрытие из пластических смазок, состоящих из жидкого масла, твердого загустителя, присадок и добавок. Состав консистентных смазок огнеопасен. Такая смазка наносится на поверхность сваи с целью снижения примерзания грунта к стенкам сваи и снижения силы трения мерзлого грунта. Для сохранения смазки на поверхности сваи весь период эксплуатации смазанная поверхность сваи выполнена с дополнительным покрытием полиэтиленовой пленкой или поливинилхлоридным пластиком. («Рекомендации по снижению касательных сил морозного выпучивания фундаментов с применением пластических смазок и кремнийорганических эмалей». Москва, НИИОСП, 1980).

Недостатками данных конструкций сваи и покрытия являются:

- сложность, высокая себестоимость и низкая технологичность конструкции вследствие многостадийной технологии нанесения многослойного покрытия на поверхность сваи и дополнительного покрытия пленкой,

- низкое качество покрытия вследствие сложности закрепления пленки на наружной поверхности сваи со смазкой для обеспечения качественного покрытия;

- токсичность и огнеопасность консистентных смазок;

- малый срок эксплуатации.

Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции, повышение ее технологичности, а также повышение качества и долговечности покрытия для свай из любых материалов и любой формы.

Поставленная задача решается тем, что в конструкции противопучинной сваи с покрытием наружной поверхности в срединной части сваи, в соответствии с предлагаемой полезной моделью покрытие выполнено в виде рукава из модифицированного термоусадочного полиэтилена, жестко закрепленного на свае посредством сил адгезии.

Поставленная задача решается также тем, что в качестве полимерного термоусадочного материала применяют модифицированный полиэтилен высокой и средней плотности, высокомолекулярный полиэтилен, сэвилен, композиции полиэтилена или сэвилена и других термопластичных полимеров.

Поставленная задача решается также тем, что покрытие из полимера в соответствии с предлагаемой полезной моделью выполнено в виде рукава из модифицированного термоусадочного полимера, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, который при нагреве до температуры усадки (свыше 120 град. С) имеет возможность усадки до диаметра на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения защищаемой сваи.

Применение в качестве покрытия срединной части противопучинной сваи рукава из модифицированного термоусадочного материала позволяет упростить конструкцию сваи за счет отсутствия многослойности покрытия, а также за счет упрощения технологии ее изготовления.

Применение рукава из модифицированного термопластичного материала для создания износостойкого покрытия на наружной поверхности сваи позволяет использовать присущее модифицированным полимерам свойство «памяти формы». Применение рукава со свойством памяти формы, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, упрощает способ формирования полимерного покрытия на наружной поверхности сваи вследствие обеспечения легкости установки его на свае, в том числе на участках свай, имеющих сварные швы, наличие неровностей или механических отложений, изменяющих диаметр и форму поперечного сечения и т.п. Способность рукава при нагреве плавно уменьшиться в диаметре до размера на 15-50 процентов меньше наружного диаметра или размеров поперечного сечения футеруемой сваи обеспечивает качественное формирование покрытия поверхности сваи без складок и без зазоров между рукавом и сваей любой формы.

В заводских условиях достаточно просто установить рукав на свае в ее срединной части, нагреть до температуры свыше 120 град. С любым известным способом до полной усадки рукава. В результате нагревания рукав из термоусадочного материала уменьшится в своих размерах, обеспечивая плотное соединение с поверхностью балки любой формы и их любых материалов за счет сил адгезии. Простота и технологичность конструкции сваи позволяет осуществлять ее сборку непосредственно в полевых условиях с применением простых средств нагрева рукава до температуры термоусадки материала рукава, например, газовой горелкой.

Возможно применение в качестве покрытия рукава из модифицированного термопластичного полиэтилена марки ПЭВД, полиэтилена высокой и средней плотности, высокомолекулярного полиэтилена, сэвилена, композиций полиэтилена или сэвилена и других термопластичных.

Применение в качестве покрытия рукава из модифицированного термоусадочного материала, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, который при нагреве до температуры усадки имеет возможность уменьшения в диаметре до размеров на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения защищаемой сваи, упрощает формирование полимерного покрытия на наружной поверхности сваи вследствие обеспечения легкости установки его на свае, в том числе на участках свай, имеющих сварные швы, наличие неровностей или механических отложений, изменяющих диаметр и форму поперечного сечения и т.п., а также обеспечивает плотную посадку рукава на сваю, и как следствие жесткость соединения рукава со сваей за счет сил адгезии, что позволяет сделать конструкцию сваи простой, высокотехнологичной, качественной и долговечной.

Предложенные конструкции сваи и покрытия просты и технологичны. Они применимы для свай любых конструкций из любых материалов. Применение термоусадочного материала для указанного рукава обеспечивает простоту сборки рукава со сваей за счет того, что внутренний диаметр рукава до нагрева превышает поперечные размеры сваи. При этом предложенный материал рукава экологически безопасен.

Предложенные конструкции сваи и покрытия имеют широкий температурный диапазон эксплуатации: от минус 60 град. С до плюс 100 град. С, а модифицированный полимер покрытия является более прочным материалом по сравнению с полиэтиленовой пленкой: прочность на разрыв его в 2,5 раза выше, а износостойкость повышается в 30 раз в сравнении с обычным полиэтиленом. Срок службы таких свай с указанным покрытием более 50 лет.

Предложенная полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена конструкция предложенной противопучинной сваи с покрытием.

Конструкция состоит из сваи 1 и жестко соединенного с ней в срединной части рукава 2 из модифицированного термопластичного материала.

Пример конкретного осуществления.

Свая представляет собой стальную трубу диаметром 530 мм. Требуется изготовить противопучинную стальную сваю длиной 9000 мм.

Для получения жесткости конструкции за счет сил сцепления поверхности рукава с поверхностью сваи необходим правильный выбор размера поперечного сечения сваи в состоянии поставки, диаметра полностью усаженной рукава, длины участка сваи, требующего покрытия и использование в случае необходимости, соответствующего клеевого адгезива. В заводских условиях или на месте монтажа в нижней части сваи приваривается опорная площадка из стали Ст3 толщиной 6,0 мм (на чертеже не показана).

Для обеспечения высоких адгезионных свойств, поверхности покрываемые полимерной термоусаживаемой оболочкой, очищают от загрязнений, заусенцев и удаляют (сглаживают) острые грани.

В качестве термоусаживаемого рукава применяется рукав из модифицированного термопластичного полиэтилена марки ПЭВД с внутренним диаметром 600 мм, толщиной стенки 4,0 мм, способный при нагревании свыше 120°С уменьшиться по внутреннему диаметру на 30% до 420 мм благодаря свойству «памяти формы». Длина термоусаживаемого рукава L определяется строительными расчетами и условиями существования деятельного слоя грунта (обычно от 1.5 до 3,5 м).

Усадка полимерного термоусаживаемого рукава, обеспечивающая полное обжатие изолируемого изделия, происходит в результате его нагрева до температуры не менее 120°С горячим воздухом или открытым пламенем газовой горелки. В полевых условиях усадку рукава начинают с середины отрезка, кольцевыми движениями нагревая рукав. После того, как центральная часть отрезка полимерного термоусаживаемого рукава усядет, плотно закрепившись на свае, осуществляют усадку остальных частей рукава, последовательно перемещая горелку вправо и влево. При усадке рукава толщина его стенки увеличивается в данном случае на 12% до 4,48 мм; длина рукава увеличивается на значение удельного удлинения термоусаживаемой оболочки - 2,5%.

Усаженный рукав до его остывания не должен подвергаться внешним механическим воздействиям, так как это может привести к его пластической деформации и разрушению.

После усадки рукава свая устанавливается в месте ее эксплуатации в заранее подготовленную скважину большего диаметра. Производится подсыпка и закрепление сваи на необходимой глубине.

Предложенные конструкции сваи и покрытия имеют широкий температурный диапазон эксплуатации: от минус 60 град. С до плюс 100 град. С, а модифицированный полимер является более прочным материалом по сравнению с полиэтиленовой пленкой: прочность на разрыв его в 2,5 раза выше, а износостойкость повышается в 30 раз в сравнении с обычным полиэтиленом. Срок службы таких свай более 50 лет.

1. Противопучинная свая с покрытием наружной поверхности в срединной части сваи, отличающаяся тем, что покрытие представляет собой рукав из полимерного термоусадочного материала, жестко закрепленный на свае.

2. Противопучинная свая по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полимерного термоусадочного материала применяют модифицированный полиэтилен высокой и средней плотности, высокомолекулярный полиэтилен, сэвилен, композиции полиэтилена или сэвилена и других термопластичных полимеров.

3. Покрытие для противопучинной сваи, выполненное из полимерного материала, отличающееся тем, что оно представляет собой рукав из полимерного термоусадочного материала, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10% больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, выполненный с возможностью усадки при нагреве до диаметра на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения покрываемой сваи.



 

Похожие патенты:

Фкндамент из винтовых стальных железных свай большого диаметра относится к области строительства, в частности к металлическим опорным конструкциям для закрепления в грунте узкобазовых несущих конструкций (НК), таких как опоры воздушных линий электропередачи (ЛЭП), осветительные вышки, вышки сотовой связи, радиосвязи, различные стойки, и т.д.

Свая-зонд // 109473

Винтовая свая относится к строительству, в частности, к сооружению свайных фундаментов, и может быть использована для строительства малоэтажных домов, бань, террас, теплиц, ангаров, трубопроводов, рекламных конструкций, дорожных знаков и указателей, опор линий освещения и связи, садово-парковой мебели, заборов и ограждений, оснований солнечных батарей и ветрогенераторов.

Машина для погружения, установки, закручивания, завинчивания металлических винтовых свай-фундаментов опор линий автоблокировки зса-1 относится к строительству, более конкретно, к машинам для установки металлических винтовых свай-фундаментов с «поля» под опоры автоблокировки в грунтах до IV группы на железных дорогах Российской Федерации.

Труба стальная металлическая прямошовная большого диаметра относится к трубам стальным с эпоксидным покрытием внутренней поверхности, используемым для транспортирования нефти, газа и водоснабжения.
Наверх