Способ повышения несущей способности мерзлых грунтов и способ повышения несущей способности мерзлых грунтов и/или льдов

 

Использование: изобретение относится к строительству и может быть использовано для повышения несущей способности мерзлых, пластично-мерзлых, засоленно-мерзлых грунтов, льдов и фундаментов, например, свай. Сущность изобретения: способ включает приготовление закрепляющего раствора на основе воды, дисперсного грунта, как наполнителя и небольших добавок поливинилового спирта, нагнетание его в пространство между фундаментом и вмещающим грунтом или льдом, внедрение закрепляющего раствора во вмещающие грунты (льды), при необходимости предварительно разрыхленные или протаянные, замораживание закрепляющего раствора и выдержка его до пяти суток при температуре окружающих грунтов (льдов). Даже небольшие добавки полимера в грунтовый раствор (до 2%) повышают предельно-длительную прочность смерзания раствора с фундаментом более, чем в пять раз. Применение предложенного способа позволяет сократить затраты на производство фундаментов, например, существенно уменьшить количество свай и тем самым заметно удешевить строительство, особенно в районах распространения вечной мерзлоты. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для повышения несущей способности мерзлых, пластично- -мерзлых и засоленных мерзлых грунтов и льдов при их взаимодействии со свайными и другими типами фундаментов зданий и сооружений.

Известен способ повышения несущей способности мерзлых грунтов, заключающийся в искусственном понижении их отрицательной температуры [1] Недостатком этого способа является его трудоемкость, обусловленная необходимостью бурения скважин и установки охлаждающих устройств.

Известен способ повышения несущей способности мерзлых грунтов под фундаментом сооружения, включающий приготовление закрепляющего раствора в виде цементно-песчаной смеси с водой, нагнетание его в приконтактную зону грунта и фундамента, схватывание цемента и замораживание раствора [2] Этот способ имеет небольшой эффект повышения прочности смерзания фундамента с грунтами, всего до 1,5-1,8 раза.

Данное изобретение направлено на повышение несущей способности фундаментов, мерзлых грунтов и льдов, взаимодействующих с фундаментами за счет физико-химического эффекта упрочнения и увеличения сил смерзания путем небольших добавок поливинилового спирта (ПВС) в грунтовый раствор. Применение изобретения позволит существенно снизить количество элементов фундамента / например, свай/ инженерного сооружения и тем самым заметно сократить его стоимость.

Для решения этой задачи в предложенном способе повышения несущей способности фундаментов, мерзлых грунтов и льдов, включающем приготовления закрепляющего раствора, нагнетание его в приконтактную зону грунта и фундамента и внедрение раствора в окружающие грунты, замораживание и выдерживание его при отрицательной температуре окружающих мерзлых грунтов или льдов, закрепляющий раствор готовят на основе водного раствора ПВС и дисперсного грунта.

Использование грунтового дисперсного материала в качестве заполнители позволяет экономить полимер и увеличить эффект закрепления грунтов.

Способ реализуется следующим образом.

Приготавливают закрепляющий состав из водного раствора ПВС /с концентрацией ПВС около 1-3%/ и грунта. Количество раствора ПВС с целью достижения наибольшего упрочнения может быть не менее пористости дисперсного заполнителя в плотном сложении. Возможно применение раствора ПВС и без дисперсного наполнителя, однако это повысит расход полимера.

Приготовленный закрепляющий раствор нагнетают в приконтактную зону грунта и фундамента. Для повышения опорной площади фундамента, прилегающая к фундаменту зона грунта также пропитывается полимер-грунтовым раствором. При этом, чем больше глубина зоны грунта, пропитанного закрепляющим раствором, тем больше суммарный эффект закрепления основания сооружения.

В случае, если фундаменты устанавливаются в сильнольдистых грунтах или льдах, то их зона, находящаяся вблизи фундамента, разрыхляется каким либо способом /например, направленным взрывом или специальным буровым снарядами т.д./ или протаивается /например, парогенераторной установкой/. Затем производится нагнетание в разрыхленную или протаянную зону закрепляющего раствора.

Для перевода основания фундамента и самого фундамента в рабочее состояние закрепляющий состав замораживают и выдерживают при температуре окружающих мерзлых грунтов или льдов в течение не менее пяти суток до полного завершения процессов кристаллизации ПВС в мерзлом грунтовом растворе.

Экспериментальные исследования по определению предельно-длительной прочности смерзания закрепляющего раствора с бетоном и металлом показали повышение прочности смерзания закрепляющего раствора с добавкой ПВС в среднем в 5-6 раз по сравнению с прочностью того же грунтового раствора, но не имеющего в своем составе добавок ПВС при температуре испытания -4^oС /см. табл. /.

Использование данного способа, обеспечивающего повышение прочности смерзания закрепляющего раствора с материалом фундамента в несколько раз, существенно увеличивает несущую способность свайных фундаментов сооружений, возводимых в районах распространения многолетне-мерзлых грунтов и льдов.

Формула изобретения

1. Способ повышения несущей способности мерзлых грунтов, используемых в качестве оснований зданий и сооружений, включающий приготовление закрепляющего раствора и нагнетание его в приконтактную зону грунта и фундамента здания и сооружения для внедрения раствора в окружающие грунты, замораживание раствора со стороны фундамента и основания, отличающийся тем, что закрепляющий раствор готовят на основе водного раствора поливинилового спирта и дисперсного грунта.

2. Способ повышения несущей способности мерзлых грунтов и/или льдов, используемых в качестве оснований зданий и сооружений, включающий подготовку приконтактной зоны грунта и фундамента здания и сооружения путем рыхления или протаивания для повышения его проницаемости, приготовления закрепляющего раствора, нагнетание его в приконтактную зону, замораживание раствора со стороны фундамента и основания, отличающийся тем, что закрепляющий раствор готовят на основе водного раствора поливинилового спирта и дисперсного грунта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2