Коротко. Термосвая — свая, внутри которой стоит испаритель сезонного охлаждающего устройства. Она одновременно несёт нагрузку и зимой охлаждает мёрзлый грунт вокруг себя. Термин закреплён в СП 25.13330.2020 (приложение Р, п. Р.6 в): испаритель ставят «возле сваи или в теле сваи (конструкция — "термосвая")».
Что такое термосвая
В научной литературе термосваи определяют как сваи, сконструированные так, что они одновременно служат термосифонами (Вестник НИЦ «Строительство», 2025, № 3). Обычная свая на вечной мерзлоте держится за счёт смерзания с грунтом. Если грунт под зданием или трубопроводом прогревается, сцепление падает. Термосвая сама возвращает грунту холод за зиму и помогает сохранить его мёрзлым — это мероприятие принципа I по СП 25.13330 (п. 6.3.1).
Как она работает
Принцип тот же, что у термосифона (СП 25.13330, п. Р.2). В нижней части трубы — легкокипящая жидкость. Зимой она испаряется от тепла грунта, пар поднимается и конденсируется в надземной части, отдавая тепло холодному воздуху. Конденсат стекает вниз, цикл повторяется. Летом воздух теплее грунта, пар не конденсируется, и устройство останавливается само. Насосов и электричества нет.
Хладагенты в нормах перечислены широко: фреон, пропан, аммиак для парожидкостных устройств, керосин, антифриз, этиленгликоль для жидкостных (п. Р.1). В термостабилизаторах для свай и опор чаще всего применяют аммиак или диоксид углерода.
Термосвая или отдельный термостабилизатор
| Термосвая | Термостабилизатор рядом с фундаментом | |
|---|---|---|
| Где стоит испаритель | Внутри сваи | Рядом: с двух или четырёх сторон столбчатого фундамента, вдоль ленточного, возле сваи (п. Р.6) |
| Число скважин | Одна на сваю и устройство | Отдельная скважина под каждое устройство |
| Когда закладывается | На стадии проекта сваи: гильза или канал внутри | Можно добавить к существующему фундаменту |
| Где типична | Опоры надземных трубопроводов, эстакады | Здания, резервуары, площадки, ремонт деформированных фундаментов |
Типы и подбор отдельных устройств — на странице «Термостабилизаторы грунта».
Где термосваи уже работают
Трансаляскинский нефтепровод. Около 420 миль трубы проложено над землёй на 78 000 вертикальных опорах. На участках с «тёплой» мерзлотой в опору встроена пара тепловых труб с безводным аммиаком; всего на опорах установлено более 124 300 тепловых труб (PBS; Sorensen et al., 2002).
Россия. Термостабилизаторы применены на Заполярном, Ванкорском, Харасавэйском, Бованенковском месторождениях и на нефтепроводе ВСТО. По данным Нефтегаз.RU, на Чаяндинском месторождении установлено порядка 30 000 термостабилизаторов длиной от 6 до 28 м в зависимости от длины сваи. Конструкция «свая с гильзой под термостабилизатор» для опор надземных трубопроводов защищена патентом RU120428U1 (Транснефть, 2012).
Что нужно для проекта
- Проект специализированной организации с теплотехническим расчётом, требованиями к эксплуатации и мониторингу (п. Р.3).
- Монтаж до начала зимы — иначе устройство пропустит сезон охлаждения (п. Р.5).
- Мониторинг: термометрические скважины и контроль работоспособности охлаждающих устройств (п. 15.6). Температуру грунта измеряют по ГОСТ 25358.
- Исходные данные: состав и льдистость грунтов, температура мерзлоты, наличие криопэгов, нагрузки. Их даёт геокриологический аудит.
Для магистральных нефтепроводов действует отдельный стандарт на индивидуальные сезонные термостабилизаторы — ГОСТ Р 70001-2022.
Бурение под термосваю: техника решает
Скважину под термосваю бурят в мёрзлом грунте, часто на всю длину сваи. От установки и инструмента зависит, удастся ли пройти мерзлоту с льдистыми прослоями без остановок и сохранить проектный диаметр. Если вопрос «какой буровой и каким инструментом бурить под сваи на мерзлоте» стоит на вашем объекте, его разберёт Олег Погорелов, технический директор НПО ГЕОКРИОЛОГ: подберём установку, келли-штангу и буровой инструмент под грунт и глубину.
Частые вопросы
Что такое термосвая?
Свая со встроенным испарителем сезонного охлаждающего устройства. Она несёт нагрузку и зимой охлаждает грунт. Термин дан в СП 25.13330.2020, приложение Р, п. Р.6 в.
Чем термосвая отличается от термостабилизатора?
У термосваи испаритель внутри сваи, у отдельного термостабилизатора — в собственной скважине рядом с фундаментом. Принцип работы одинаковый.
Работает ли термосвая летом?
Нет. Летом воздух теплее грунта, пар не конденсируется, и устройство останавливается само (п. Р.2). Холод, накопленный за зиму, грунт расходует летом.
Какой хладагент в термосваях?
Чаще всего аммиак или диоксид углерода; состав хладагента задаёт производитель устройства.
Где применяют термосваи?
В опорах надземных трубопроводов и эстакад на вечной мерзлоте. Пример — Трансаляскинский нефтепровод; в России термостабилизаторы применены на Бованенковском, Ванкорском, Заполярном, Чаяндинском месторождениях и на ВСТО.
Когда монтировать термосваи?
До начала зимы (СП 25.13330, п. Р.5), по проекту специализированной организации с теплотехническим расчётом и мониторингом.