Способ усиления заглубленной опорной конструкции

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к возведению и реконструкции заглубленных опорных конструкций. В способе усиления заглубленной опорной конструкции, включающем откопку в грунте примыкающих к ней снаружи шурфов, изготовление в области шурфов несущих элементов, заполнение шурфов закрепляющей твердеющей смесью и выполнение связи несущих элементов с опорной конструкцией, несущие элементы выполняют в виде цилиндрических труб со спиральной навивкой на внешней поверхности. Изготовление несущих элементов производят путем вкручивания труб в грунт по спиральной навивке. Выполнение связи несущих элементов к опорной конструкции осуществляют посредством образования с наружной стороны последней паза в форме прямоугольно-трапецеидальной призмы, основания которой располагают в вертикальной плоскости, а наклонную грань ориентируют в сторону внутренней поверхности опорной конструкции с уклоном в эту же сторону, при этом изнутри опорной конструкции на нее оказывают распорное воздействие на уровне выполнения связи с несущими элементами. Кроме того, распорное воздействие производят путем сооружения пола-плиты, предварительно напрягаемой в сторону расширения, при этом удельное усиление распорного воздействия назначают в пределах: P/H= 0,1-0,5, где Р - удельное усилие распора, МПа; Н - вертикальная нагрузка на опорную конструкцию, МПа. Способ позволяет повысить несущую способность конструкции за счет передачи воспринимаемых конструкцией нагрузок на нижележащие слои грунта. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к возведению и реконструкции заглубленных в грунт частей сооружений, являющихся опорными конструкциями.

Известен способ строительства заглубленных опорных конструкций, включающий предварительную отсыпку под опорной конструкцией грунтовой подушки в определенной последовательности [1] .

Недостатком этого способа является невозможность усиления опорной конструкции при изменении состояния грунтового массива, как-то: повышение влажности, увеличение уровня загрязненности и прочее, что может отрицательно сказаться на эксплуатационных качествах опорной конструкции.

Наиболее близким к изобретению является способ усиления заглубленной опорной конструкции, включающий откопку в грунте примыкающих к ней снаружи шурфов, изготовление в области шурфов несущих элементов, заполнение шурфов закрепляющей твердеющей смесью и выполнение связи несущих элементов с несущей конструкцией [2] .

Недостатком наиболее близкого к заявленному способу является относительно слабое усиление опорных конструкций из-за возможности неконтролируемой передачи горизонтальных нагрузок на несущие элементы.

Задача, решаемая в изобретении, есть максимальное уменьшение горизонтальных нагрузок на несущие элементы как в период строительства, так и в период эксплуатации, для того чтобы в полной мере сохранить несущую способность на вертикальную нагрузку, передаваемую на эти несущие элементы от существующей опорной конструкции.

Обеспечиваемый изобретением технический результат достигается тем, что в известном способе усиления заглубленной опорной конструкции, включающем откопку в грунте примыкающих к ней снаружи шурфов, изготовление в области шурфов несущих элементов, заполнение шурфов закрепляющей твердеющей смесью и выполнение связи несущих элементов с опорной конструкцией, несущие элементы выполняют в виде цилиндрических труб со спиральной навивкой на внешней поверхности, изготовление этих несущих элементов производят путем вкручивания труб в грунт по спиральной навивке, причем примыкание связи несущих элементов к опорной конструкции осуществляют посредством образования с наружной стороны последней паза в форме квазипрямоугольно-трапецеидальной призмы, основания которой располагают в вертикальной плоскости, а наклонную грань ориентируют в сторону внутренней поверхности опорной конструкции с уклоном в эту же сторону, при этом изнутри опорной конструкции на нее оказывают распорное воздействие на уровне выполнения связи с несущими элементами.

Кроме того, технический результат достигается тем, что распорное воздействие производят путем сооружения пола-плиты, предварительно напрягаемой в сторону расширения, при этом удельное усиление распорного воздействия назначают в пределах P/H = 0,1-0,5, доли ед. ; где P - удельное усиление распора, МПа; H - вертикальная нагрузка на опорную конструкцию, МПа.

Обеспечение изобретением технического результата достигается за счет находящихся с ним в причинно-следственной связи указанных ниже существенных отличительных признаков, а именно: - выполнение несущих элементов в виде труб со спиральной навивкой и последующее вкручивание их в грунт позволяют практически исключить влияние сооружения несущих элементов на опорную конструкцию, т. е. сохранить ее стабильное положение, предотвратив тем самым осадку, повлиять на предотвращение в будущем развития горизонтальных усилий; - примыкание связи несущих элементов к опорной конструкции посредством образования паза, указанной в формуле изобретения формы в сочетании с оказанием распорного воздействия компенсируют возникновение горизонтальных нагрузок, т. е. предотвращают передачу горизонтальных усилий на несущие элементы; - сооружение пола-плиты конкретизирует способ осуществления распорного воздействия; - количественный признак, касающийся соотношения P/H = 0,1-0,5, доли ед.

определяет оптимальные пределы распорного воздействия, подтвержденные экспериментально.

Таким образом, все указанные в отличительной части формулы изобретения признаки находятся с достигаемым техническим результатом (максимальное снижение горизонтальных нагрузок на несущие элементы) в причинно-следственной связи, т. е. являются существенными, и позволяют достичь указанного выше технического результата.

На фиг. 1 изображена усиленная опорная конструкция, вертикальный разрез по центральной оси; на фиг. 2 - вид сверху.

Способ согласно изобретению реализуют следующим образом.

Снаружи заглубленной опорной конструкции 1 производят вкручивание несущих элементов 2 по спиральной навивке 3. Далее под защитой устанавливаемой за несущие элементы 2 забирки 4 откапывают шурфы 5. Из этих шурфов 5 образуют пазы 6 в форме прямоугольно-трапецеидальной призмы, основания 8 которой располагают в вертикальной плоскости. Наклонную грань 9 паза 6 ориентируют в сторону внутренней поверхности 10 опорной конструкции 1 с уклоном в эту же сторону. Боковые грани 11 паза 6 делают горизонтальными.

По окончании выполнение паза 6 приступают к образованию связи 12 между несущим элементом 2 и опорной конструкцией 1. Эта связь 12 может быть сделана из металлопроката различного профиля, как-то: угольник, двутавр, швеллер, труба; в зависимости от возможностей строительной организации, осуществляющей усиление опорной конструкции 1 (на фиг. 1, 2 показан вариант с использованием двутавра).

Для предотвращения изгиба несущих элементов 4 при откопке шурфов 5 могут устанавливаться временные распорки 13.

Окончив монтаж связей 12, производят омоноличивание этих связей и шурфов 5 твердеющим раствором, прочность которого назначают приблизительно равной прочности материала опорной конструкции 1.

Одновременно возводят распорный пол-плиту 14. Напряжение в этом полу-плите создают либо за счет выполнения его из расширяющегося вяжущего, либо за счет создания специальных узлов распора 15, суммарное воздействие от которых будет направлено в сторону опорной конструкции 1. Узлы распора 15 могут быть изготовлены из деревянных или раздвижных металлических клиньев. Контроль усилия распора, определенного во 2-ом пункте формулы изобретения в пределах P/H = 0,1-0,5, доли ед.

обеспечивается в случае использования расширяющегося вяжущего за счет подбора состава смеси, а при применении узлов распора 15 посредством установки динамометров 16.

Эффективность предлагаемого технического решения заключается в следующем:
- усиление опорной конструкции предложенным способом позволит повысить несущую способность последней за счет передачи воспринимаемых опорной конструкцией нагрузок на нижележащие слои грунта;
- достигается возможность надстройки надземных конструкций;
- значительно снижаются динамические нагрузки на существующие опорные конструкции при их усилении.

Источники информации
1. Авт. св. СССР N 1305240, кл. E 02 B 1/00, 1985.

2. Авт. св. СССР N 1788125, кл. Е 02 В 1/00, 1991 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ усиления заглубленной опорной конструкции, включающий откопку в грунте примыкающих к ней снаружи шурфов, изготовление в области шурфов несущих элементов, заполнение шурфов закрепляющей твердеющей смесью и выполнение связи несущих элементов с опорной конструкцией, отличающийся тем, что несущие элементы выполняют в виде цилиндрических труб со спиральной навивкой на внешней поверхности, изготовление этих несущих элементов производят путем вкручивания труб в грунт по спиральной навивке, причем выполнение связи несущих элементов к опорной конструкции осуществляют посредством образования с наружной стороны последней паза в форме прямоугольно-трапецеидальной призмы, основания которой располагают в вертикальной плоскости, а наклонную грань ориентируют в сторону внутренней поверхности опорной конструкции с уклоном в эту же сторону, при этом изнутри опорной конструкции на нее оказывают распорное воздействие на уровне выполнения связи с несущими элементами.

2. Способ усиления заглубленной опорной конструкции по п. 1, отличающийся тем, что распорное воздействие оказывают путем сооружения пола - плиты, предварительно напрягаемой в сторону расширения, при этом удельное усилие распорного воздействия назначают в пределах
P/H= 0,1 - 0,5,
где Р - удельное усилие распора, МПа;
Н - вертикальная нагрузка на опорную конструкцию, МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2