Способ усиления фундаментов

Изобретение относится к строительной промышленности и используется для повышения несущей способности фундаментов на естественном основании в случае увеличения на них нагрузок или создания условий, вызвавших нарушение природной структуры. Способ усиления фундаментов включает отрывку котлованов, уплотнение грунта осуществляемое подведением элементов усиления под подошву фундамента на всю ее длину, при этом в качестве элементов усиления используют микротоннели, образованные путем принудительного отжатия и радиального уплотнения грунта, которые заполняют твердеющим материалом. Новым является то, что микротоннели образуют движением под подошвой конуса, имеющего сквозной по его оси канал для размещения в нем пустотелой тяговой штанги, через которую нагнетают твердеющий раствор в образующийся в уплотненном грунте микротоннель за конусом, ось которого расположена так, чтобы граница образующейся зоны уплотнения соприкасалась с подошвой фундамента, а расстояние между осью конуса и подошвой фундамента определяют по приведенной зависимости. Технический результат изобретения состоит в уплотнении грунта без применения сварочных работ, а также в исключении разрушения тела фундамента, в повышении несущей способности фундамента и устойчивости зданий и сооружений за счет увеличения несущей способности грунта. 2 ил.

 

Способ относится к области строительства подземной части здания и используется для повышения несущей способности фундаментов на естественном основании в случае увеличения на него нагрузок при реконструкции зданий и сооружений, при развитии недопустимых осадок или допущенных ошибок при проектировании вследствие неправильной оценки несущей способности грунтов оснований или создания условий, вызвавших нарушения природной структуры грунта.

Известен способ, когда при недостаточной несущей способности грунтов основания увеличивают площадь подошвы фундаментов (а.с. №1768713, MПK⁷ E 02 D 27/08) путем подведения под подошву фундамента блоков обжатия или с помощью монолитных железобетонных банкеток (Коновалов П.А. Основание и фундаменты реконструируемых зданий. - М.: Стройиздат, 1988. с. 162-164, рис. 43, 46).

Недостатками данного способа являются:

- необходимость отрывки котлованов с обеих сторон фундамента на всю его длину;

- при бесподвальном здании требуется отселение жителей домов;

- насечка и очистка поверхности фундаментов;

- сложность выполнения работы при одновременном задавливании блоков навстречу друг другу.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ усиления фундаментов (патент РФ 2164982, MПK⁷ E 02 D 27/08, БИ №10, 2001). Способ состоит в следующем: у торцевых стен производят отрывку траншеи, подведение элементов усиления на всю длину подошвы фундамента путем принудительного отжатия и радиального уплотнения грунтов основания, а в качестве элементов усиления используют микротоннели, которые после установки заполняют твердеющим материалом и располагают их так, чтобы зоны уплотнения грунта от каждого микротоннеля соприкасались между собой и подошвой фундамента.

Недостатками данного способа являются:

- сложность заполнения твердеющим раствором на всю длину фундамента одновременно;

- необходимость оставления труб;

- сложность восстановления микротоннеля при отклонении трубы от заданной траектории;

- необходимость произведения посекционной сварки труб.

Поставленная задача достигается тем, что в способе усиления фундаментов, включающем отрывку котлованов, уплотнение грунтов осуществляется подведением элементов усиления под подошву фундамента на всю ее длину, а в качестве элементов используются микротоннели, образованные путем принудительного отжатия и радиального уплотнения грунта, которые заполняют твердеющим раствором, а микротоннели образуют движением под подошвой конуса, имеющего сквозной по его оси канал, для размещения в нем пустотелой тяговой штанги, через которую нагнетают твердеющий раствор в образующийся в уплотненном грунте микротоннель за конусом, ось которого расположена так, чтобы граница образующейся зоны уплотнения соприкасалась с подошвой фундамента, а расстояние между осью конуса и подошвой фундамента определяют по следующей зависимости:

где d - диаметр конуса;

p_d - плотность сухого грунта до уплотнения;

p_ds - плотность сухого грунта после уплотнения.

Сущность способа усиления фундаментов поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез фундамента и основания с размещением под его подошвой возводимого микротоннеля, расположенного в уплотненном грунте и заполняемого твердеющим раствором. На фиг.2 поперечный разрез усиливаемого фундамента.

Под подошвой 1 фундамента 2 расположен проводимый микротоннель 3, образующийся в результате протяжки конуса 4, имеющего сквозной по его оси канал 5, для размещения пустотелой тяговой штанги 6, через которою нагнетается твердеющий раствор 7 в микротоннель 3, образующийся за конусом 4, ось которого расположена так, чтобы граница 8 образующейся зоны уплотнения грунта 9 соприкасалась с подошвой фундамента 1.

Предложенный способ осуществляется следующим способом: около усиливаемого фундамента производят отрывку котлованов для установки механизмов для проходки микротоннеля 3 под подошвой 1 фундамента 2. Эти микротоннели образуют путем прокола тяговой пустотелой штангой 6 на всю длину подошвы фундамента и к выходящему в котлован ее концу жестко присоединяется конус 4, имеющий канал 5 по его оси, по которому проходит тяговая штанга 6, после чего тяговая штанга начинает извлекаться обратным ходом, увлекая за собой конус 4, который при движении образует за собой из уплотненного грунта микротоннель 3, в который через пустотелую тяговую штангу нагнетается твердеющий раствор 7. Граница 8 образующейся зоны уплотнения грунта 9 должна соприкасаться с подошвой 1 фундамента 2. Расстояние между осью конуса и подошвой фундамента определяют по следующей зависимости:

где d - диаметр конуса;

p_d - плотность сухого грунта до уплотнения;

p_ds - плотность сухого грунта после уплотнения.

Пример расчета.

Необходимо определить расстояние между осью конуса диаметром 0,4 м и подошвой усиливаемого фундамента при условии, что его подошва опирается на грунт плотностью ρ = 1,95 кН/м³ , при естественной влажности W = 31%, максимальная плотность сухого грунта, определенная стандартным способом, ρ_d= 1,75 кН/м³.

Определяем существующую плотность сухого грунта до уплотнения по формуле:

;

Эффективность способа усиления фундамента достигается за счет уплотнения грунтов основания, исключения сварочных работ, применения неразрушающей технологии тела фундамента. Увеличение несущей способности грунта позволяет увеличить нагрузку на фундамент и повысить устойчивость зданий и сооружений.

Способ усиления фундаментов, включающий отрывку котлованов, уплотнение грунта, осуществляемое подведением элементов усиления под подошву фундамента на всю ее длину, а в качестве элементов усиления используют микротоннели, образованные путем принудительного отжатия и радиального уплотнения грунта, которые заполняют твердеющим материалом, отличающийся тем, что микротоннели образуют движением под подошвой фундамента конуса, имеющего сквозной по его оси канал для размещения в нем пустотелой тяговой штанги, через которую нагнетают твердеющий раствор в образующийся в уплотненном грунте микротоннель за конусом, ось которого расположена так, чтобы граница образующейся зоны уплотнения соприкасалась с подошвой фундамента, а расстояние между осью конуса и подошвой фундамента определяют по следующей зависимости:

где d - диаметр конуса;

ρ_d - плотность сухого грунта до уплотнения;

ρ_ds - плотность сухого грунта после уплотнения.