Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах и грунтах с карстовыми образованиями



Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах и грунтах с карстовыми образованиями
Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах и грунтах с карстовыми образованиями
Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах и грунтах с карстовыми образованиями
Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах и грунтах с карстовыми образованиями

Владельцы патента RU 2537448:

Шерстюк Дмитрий Сергеевич (RU)
Лобов Олег Иванович (RU)
Эпп Александр Арнович (RU)
Иваненко Виктор Иванович (RU)
Иваненко Екатерина Викторовна (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к технологиям усиления просадочных, структурно-неустойчивых и слабых карстовых грунтов в основании фундаментов зданий и сооружений. Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах с карстовыми образованиями характеризуется тем, что предварительно определяют размер и глубину залегания карстового образования, находящегося под основанием здания, далее по периметру здания, по меньшей мере, в один ряд, образуют первый тип скважин, в каждую из которых вводят инъекторы, инъектируя твердеющий раствор в стенки скважин. Скважины образуют таким образом, чтобы при инъектировании между соседними в ряду скважинами образовывались пересекающиеся зоны уплотненного грунта, в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных вокруг зоны обрушения карстового образования, формируют не менее двух рядов скважин второго типа, расположенных по линии периферии свода, в которые также, посредством инъекторов, нагнетают твердеющий раствор, формируя из твердеющего раствора по высоте карстового образования подобие стен из пересекающихся плоских по вертикали твердых элементов. Затем в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных над куполообразным сводом зоны обрушения карстового образования, формируют третий тип скважин, расположенных по воображаемой поверхности куполообразного свода карстового образования и выходящих за периметр зоны, охваченной скважинами второго типа, в которые также, посредством инъекторов, нагнетают твердеющий раствор, формируя над карстовым образованием куполообразный массив хотя бы из одного слоя пересекающихся между собой плоско-параллельных элементов с образованием уплотненного геомассива грунта над куполообразным массивом. После чего образовывают, по меньшей мере, одну скважину четвертого типа с выходом ее в полость карстового образования, которую заполняют твердеющим раствором, с образованием в полости карстового образования объемного элемента, причем при наличии в карстовом образовании суффозионных процессов, в полость карстового образования вводят хотя бы одну гибкую оболочку, в которую осуществляют нагнетание твердеющего раствора, после затвердевания которого дополнительно уплотняют грунт над слоями плоско-параллельных элементов куполообразного массива посредством нагнетания твердеющего раствора сверху вниз или снизу вверх в трещины и пустоты, образовавшиеся в процессе формирования куполообразного свода из плоско-параллельных элементов. В качестве твердеющего раствора используют цементный раствор и/или сырьевую смесь, содержащую кремнеземистый компонент, газообразователь и затворитель. Технический результат состоит в повышении надежности укрепляемого геомассива, снижении трудоемкости и материалоемкости при его формировании. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Заявляемый в качестве изобретения способ укрепления оснований зданий на грунтах с карстовыми образованиями относится к области строительства, в частности к технологиям усиления просадочных, структурно-неустойчивых и слабых карстовых грунтов в основании фундаментов зданий и сооружений.

Уровень техники

Грунты с карстовыми явлениями ненадежны для любого вида инженерных сооружений, т.к. несущая способность грунтов у границ карстовых образований снижается в связи с разуплотнением грунта вокруг последних и ростом давления в основании при перераспределении нагрузки на грунты от зданий и сооружений.

Ширина зоны ослабленного основания вокруг карстового образования определяется в зависимости от типа грунта, его состояния и глубины провала и определяется по таблице 9 (Метелюк Н.С., Бучинский Ю.Л., Коваленко М.А., Горновесова Т.Г. Проектирование и защита производственных зданий в особых условиях. Киев, «Будiвельник», 1984, с.21, рис.5).

Известен способ, которым предусматривается создание фундамента в виде свайного поля, замедляющего рост карстовой воронки (одного из видов карстового образования) в случае ее возникновения. Расстояние между сваями не должно быть более 1/3-1/5 диаметра прогнозируемой воронки, а их длина должна превышать возможную глубину провала на 0,5-0,7 м. Устойчивость сооружения может обеспечиваться увеличением опорной поверхности фундамента путем устройства резервного числа элементов опирания консольного типа. (1).

Основным недостатком способа является невозможность повышения прочности грунтов основания, т.к. наличие свай в свайном поле не устраняет возможность задаваемого рассредоточения свай в свайном поле и их длина не учитывает неоднородность грунтов основания и их реальную распределительную способность.

Кроме того, указанный способ предназначен только для работы на грунтах с прогнозируемыми карстовыми явлениями и не учитывает разнообразия типов карста (по литологии карстующихся пород, глубине их залегания, составу покровной толщи и т.д.), не учитывает механизмы образования карстов и не изменяет условия и характеристики грунта, способствующие продолжению процессов карстообразования.

Известен также способ упрочнения закарстованных грунтов, в котором рекомендуется для обеспечения возможности заполнения карстовых воронок, образовавшихся под фундаментом здания или сооружения, и предотвращения их развития, предусматривать в проектах типовых и индивидуальных зданий и сооружений устройство в полах подвалов и в фундаментах сквозных отверстий размерами не менее 150×150 мм с шагом 6×6 м для нагнетания цементного раствора, бетона или бесцементного материала. (2).

Основным недостатком данного способа является возможность дополнительных деформаций элементов конструкции зданий и сооружений, т.к. бетон, заполняющий карстовую воронку, сопрягается с разуплотненным грунтом, уплотняет его собственным весом, и уплотняемый грунт уходит от подошвы фундамента. При этом разуплотненный грунт вокруг карстового образования имеет заниженную несущую способность по сравнению грунтом вмещающего его массива, а нагрузку, в связи с ее перераспределением, имеет увеличенную. Кроме того, способ заполнения бетоном карстовых воронок является очень материалоемким, так как бетон имеет большое время схватывания и подвергается воздействию окружающей среды, способствующей его размыву и уносу.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому способу укрепления оснований зданий на грунтах с карстовыми образованиями является способ создания искусственного армированного основания для возводимого или реконструируемого здания. Искусственное армированное основание предназначено для усиления слабых водонасыщенных и структурно-неустойчивых грунтов в основании зданий и сооружений и создается из твердеющего материала в грунтовом массиве следующим образом. В грунт через инъекторы под высоким давлением (5-20 атм) нагнетают цементный раствор. Раствор проникает через вызванные давлением гидроразрывы в каверны и трещины, расположенные между рядами инъекторов, заполняя их, что позволяет усиливать наиболее слабые зоны грунтового массива в максимальной степени. Зоны, в которые инъекционный раствор не проник, также усиливаются, так как меняют свои физико-механические свойства: в результате гидроразрыва, вызванного высоким рабочим давлением нагнетаемого раствора, сжимаются и уплотняются. Неизвлекаемые инъекторы служат элементами вертикального армирования грунта. Замоноличенные своей глухой частью в фундамент и входящие в укрепляемый грунт острием они выполняют функцию микросвай. (3) Установка в одну скважину нескольких инъекторов с различной величиной заглубления дает возможность укреплять слои грунта, обладающие своими особенностями и требующие растворов разного состава, и позволяет решать одновременно несколько задач: например, укрепление основания, противокарстовые мероприятия на глубине, снижение фильтрации.

Основным недостатком известного способа является неуправляемость процесса заполнения каверн и трещин цементным раствором, имеющим достаточно большой срок выдержки для необходимого набора прочности. В условиях слабых водонасыщенных и структурно-неустойчивых грунтов это может привести к большим потерям цементного раствора из-за его непосредственного контакта с грунтовыми водами, которые могут присутствовать в различных слоях грунта, например, при суффозионных процессах, а при формировании гидроразрывом каверн и полостей могут формироваться в направленные потоки.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в формировании укрепленного геомассива, в структуре которого заполняемые неразмывающимися и быстросхватывающимися материалами карстовые образования или зоны со структурно-неустойчивым грунтом включаются в укрепленный геомассив в виде монолитных структур.

Раскрытие изобретения

Поставленная задача решается за счет того, что в способе укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах с карстовыми образованиями, согласно изобретению, предварительно определяют размер и глубину залегания карстового образования, находящегося под основанием здания, далее, по периметру здания, по меньшей мере, в один ряд, образуют первый тип скважин, в каждую из которых вводят инъекторы, инъектируя твердеющий раствор в стенки скважин, при этом скважины образуют таким образом, чтобы при инъектировании между соседними в ряду скважинами образовывались пересекающиеся зоны уплотненного грунта, в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных вокруг зоны обрушения карстового образования, формируют не менее двух рядов скважин второго типа, расположенных по линии периферии свода, в которые также, посредством инъекторов, нагнетают твердеющий раствор, формируя из твердеющего раствора по высоте карстового образования подобие стен из пересекающихся плоских по вертикали твердых элементов, затем, в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных над куполообразным сводом зоны обрушения карстового образования, формируют третий тип скважин, расположенных по воображаемой поверхности куполообразного свода карстового образования и выходящих за периметр зоны, охваченной скважинами второго типа, в которые также, посредством инъекторов, нагнетают твердеющий раствор, формируя над карстовым образованием куполообразный массив хотя бы из одного слоя пересекающихся между собой плоско-параллельных элементов с образованием уплотненного геомассива грунта над куполообразным массивом, после чего образовывают по меньшей мере одну скважину четвертого типа с выходом ее в полость карстового образования, которую заполняют твердеющим раствором, с образованием в полости карстового образования объемного элемента, причем при наличии в карстовом образовании суффозионных процессов, в полость карстового образования вводят хотя бы одну гибкую оболочку, в которую осуществляют нагнетание твердеющего раствора, после затвердевания которого дополнительно уплотняют грунт над слоями плоско-параллельных элементов куполообразного массива посредством нагнетания твердеющего раствора сверху вниз или снизу вверх в трещины и пустоты, образовавшиеся в процессе формирования куполообразного свода из плоско-параллельных элементов, кроме того, в качестве твердеющего раствора используют цементный раствор и/или сырьевую смесь, содержащую кремнеземистый компонент, газообразователь и затворитель.

В зависимости от размеров здания и карстового образования, для уплотнения грунта над плоско-параллельными элементами куполообразного массива дополнительно формируют пятый тип скважин, размещенных внутри периметра первого типа скважин, и расположенных в шахматном порядке с отступом друг от друга в ряду и каждого ряда друг от друга не менее 2 м.

Целесообразно, чтобы первый тип скважин располагали с отступом друг от друга в ряду и каждого ряда друг от друга не менее 2 м.

Нагнетание твердеющей смеси в скважинах первого, третьего и пятого типов ведут по высоте с шагом от 1 до 3 м.

В качестве кремнеземистого компонента в сырьевой смеси используют золу уноса с последовательным добавлением к ней извести-пушонки, газообразователя и стабилизатора смеси в виде древесного опила, причем в качестве газообразователя используют алюминиевый порошок марки ПАВ с размером частиц до 100 мкм и/или алюминиевую пудру.

Предпочтительно использование в сырьевой смеси в качестве затворителя жидкого натриевого стекла и раствора гидрата окиси натрия.

Формирование куполообразного свода из плоско-параллельных элементов ведут одновременно во все стороны от точки свода с максимальной глубиной залегания до наивысшей точки свода.

Кроме того, формирование куполообразного свода из плоско-параллельных элементов могут вести одновременно во все стороны от наивысшей точки свода с минимальной глубиной залегания до низшей точки свода с максимальной глубиной залегания соответственно.

Техническим результатом заявленного способа укрепления оснований зданий на грунтах с карстовыми образованиями является повышение надежности укрепленного геомассива и снижение трудоемкости и материалоемкости при его формировании.

Формированием нижней зоны укрепленного геомассива куполообразной формы из сомкнутых плоско-параллельных затвердевших грунто-цементных или алюмосиликатных элементов, образованных в верхнем разрыхленном слое грунта по воображаемой поверхности куполообразного свода и опирающихся на сформированные ранее вокруг карстового образования подобия стен из пересекающихся плоских по вертикали твердых элементов, создается устойчивое основание, над которым производится последующее заполнение каверн и трещин в зоне разрыхленных грунтов над карстовым образованием или зоной структурно-неустойчивых грунтов, а затем и полостей карстовых образований твердеющим раствором, в сырьевую смесь которого включены кремнеземистый компонент, газообразователь, а в качестве затворителя жидкое натриевое стекло и раствор гидрата окиси натрия.

Реакция выбранного газообразователя - алюминиевого порошка - с водными щелочными растворами протекает с выделением газообразного водорода и большого количества тепла, что приводит к закипанию воды и бурному вспениванию реакционной массы и позволяет получить формируемые в способе алюмосиликатные элементы в виде пористого пеносиликата конструкционного назначения, не подвергающегося суффозионным процессам.

Скорость реакции зависит от многих факторов: pH водной среды, вязкости затворяемого теста, содержания газообразователя и размеров его частиц.

Процесс пенообразования в затворяемой массе ускоряется по мере увеличения pH затворителя - жидкого натриевого стекла с добавлением раствора гидрата окиси натрия.

Раствор гидроокиси натрия выступает в качестве носителя воды, понижая модульность жидкого стекла, увеличивает pH среды и является также регулятором схватывания и твердения вяжущего, в качестве которого используется зола-унос.

Введение извести также увеличивает щелочность раствора, обеспечивая энергичное протекание реакции газообразования.

3Ca(OH)2+2Al+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+3H2

При использовании указанной сырьевой смеси для заполнения каверн и трещин в зоне разрыхленных грунтов и их закачке через инъекторы в указанной последовательности, в результате реакции с водными щелочными растворами выбранного газообразователя - алюминиевого порошка с размерами частиц от 50 до 100 мкм, происходит выделение газообразного водорода, ведущее к бурному вспениванию реакционной массы и в течение короткого временного периода образуются нерастворимые в водной среде алюмосиликатные элементы, по скорости набора прочности, и, следовательно, по несущей способности, опережающие образование грунто-цементных элементов. При этом реакция закачанной в каверны и трещины сырьевой массы, содержащей кремнеземистый компонент с газообразователем, в качестве которого используют алюминиевые порошки, и с затворителем из жидкого натриевого стекла и раствора гидрата окиси натрия, сопровождается выделением большого количества тепла, что приводит к закипанию воды и резкому повышению давления до 40 атм, чем создаются условия для уплотнения грунтов, попадающих в пространство между образующимися алюмосиликатными элементами.

Благодаря формированию опорного подобия стен из плоских по вертикали элементов и опирающегося на него куполообразного слоя из сомкнутых плоскопараллельных грунто-цементных или алюмосиликатных элементов в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных над поверхностью карстового образования или зоны структурно-неустойчивого грунта, и последующему формированию в слое разрыхленных грунтов алюмосиликатных элементов, между которыми располагаются включения уплотненного грунта, создается монолитный геомассив, обеспечивающий повышение его надежности.

В случае наличия в карстовых полостях водных потоков (например, при суффозионных процессах природного или техногенного характера) перед подачей твердеющего раствора в карстовые образования в их зону могут вводиться гибкие оболочки, в которые осуществляют подачу твердеющего раствора.

Заявляемый способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах и грунтах с карстовыми образованиями с использованием указанной выше сырьевой смеси прошел апробирование при реализации проекта укрепления геомассива в г.Москве, на правобережном районе реки Яузы и поясняется приведенными ниже эскизами и рисунками.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение иллюстрируется чертежами, где:

На фиг. 1 показана схема расположения инъекторов по разрезу укрепляемого

основания;

на фиг. 2 - схема расположения инъекторов в плане по площадке укрепляемого основания;

на фиг.3 приведена структурная схема укрепления основания здания в области карстового образования - вертикальный разрез геомассива;

на фиг.4 показан схематично вертикальный разрез укрепленного геомассива.

Осуществление изобретения

Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах и грунтах с карстовыми образованиями осуществляется следующим образом.

В предпроектных геофизических исследованиях грунтов в основании здания использовались методы, учитывающие опыт карстового мониторинга, например метод электрического одностороннего зондирования (ОЗ) по двум направлениям.

В электроразведочных работах методом ОЗ на участке исследований, характеризующемся ограниченностью и загроможденностью территории соседствующими зданиями и техническими коммуникациями, использовалась электроразведочная аппаратура «ЭРА».

В результате проведенных исследований была выявлена характерная система зон повышенной трещиноватости, и в двух пересечениях трещин зарегистрированы два купола обрушений на глубине 38-48 м в известняках подольско-мячковского водоносного грунта. Ниже, в Таблице 1, приведена характеристика куполов обрушения.

Таблица 1
Характеристика куполов обрушения
Местоположение карстового образования Диаметры образований в м Ориентировочная высота образований в м
Основания куполообразного свода Образование в виде фильтрационной воронки
Свод в северной части обследуемой площадки 1,8 3,0 4,0
Обрушения известняков на территории, примыкающей к обследуемой площадке с юга 1,2 2,0 6,0

По результатам обследования территорий, примыкающих к обследуемой площадке, и при оценке плотности распределения сводов на обследуемой площадке установлено, что плотность проявления карстовых образований в виде сводов обрушения пород в известняковой толще составляет около 0,6 на 100 м2. При учете размеров полостей более 1 м, (т.е. они являются потенциально опасными), территория, подлежащая упрочнению грунтов, согласно требованиям СП11-105-97 т. П, т.5.1 имеет V категорию устойчивости относительно интенсивности образования карстовых провалов. Результат обследования грунта приведен на рисунке 1.

Согласно вышеприведенным данным предпроектного обследования территории разработана последовательность укрепления слоев грунта над сводом в северной части площадки и в зоне образования в виде фильтрационной воронки на южной стороне, которая сведена к следующему.

На укрепляемой площадке в основании здания (Фиг. 1, 2), территория которой составляла не менее 1000 м2, по периметру были сформированы два ряда скважин первого типа 1, расположенные на расстоянии друг от друга в ряду не менее 3 м, в которые были введены инъекторы 2 для формирования экранирующей стенки 4 из грунто-цементных или алюмосиликатных элементов, образованных закачиваемой через инъекторы 2 твердеющей смеси. На огражденной территории в зоне карстового образования 5, по линии периферии свода, сформированы два ряда скважин второго типа 6, в которые также, посредством инъекторов, нагнетают твердеющий раствор, формируя из твердеющего раствора по высоте карстового образования подобие стен 7 из пересекающихся плоских по вертикали твердых элементов. При этом глубина введения инъекторов 2 в скважины 1 по периметру укрепляемой площадки и инъекторов 2 в зоне карстового образования 5, т.е. внутри огражденной скважинами первого типа 1 (Фиг.2) территории, составляла не менее 48 м. В зоне обрушения 8 грунта в виде куполообразного свода с образованием полости 9 были сформированы скважины третьего типа 10, нижние основания которых на максимальной глубине зоны трещиноватости образовали воображаемую поверхность куполообразного свода карстового образования, выходящую за периметр зоны, охваченной скважинами второго типа 6. В скважины второго типа 6 были ведены инъекторы 11, посредством которых из сырьевой смеси, состоящей из кремнеземистого компонента, газообразователя и затворителя, над зоной обрушения формировали куполообразный массив из одного слоя (или нескольких слоев) пересекающихся между собой плоско-параллельных алюмосиликатных элементов 12 и с образованием, вследствие происходящих в закачанной сырьевой смеси описанных выше реакций, протекающих с выделением большого количества воды и тепла, уплотненного геомассива грунта над куполообразным массивом. После чего, в зависимости от размеров зоны обрушения, формировались одна или несколько скважин четвертого типа 13 с прохождением ее/их в полость 9 карстового образования. Один или несколько инъекгоров 11 вводились в объем полости 9 последнего, и через инъектор/ы осуществлялась подача твердеющего раствора (сырьевой смеси, содержащей кремнеземистый компонент, газообразователь, и затворитель - жидкое натриевое стекло и раствор гидрата окиси натрия, для заполнения полости 9 образующимся в ней объемным элементом 14 из нерастворимого в водной среде алюмосиликата, обеспечивающего необходимый набор прочности в течение короткого отрезка времени. Причем при наличии в карстовом образовании суффозионных процессов, в полость 9 карстового образования вводилась хотя бы одна гибкая оболочка 15, в которую осуществлялось нагнетание твердеющего раствора.

Подобная последовательность проведения процесса укрепления грунта применяется и в зоне карстового образования в виде фильтрационной воронки 16 и в зоне обрушения 17.

После отверждения элементов 14 в полости 9 карстового образования и в зоне обрушения карстового образования в виде фильтрационной воронки 16 и в зоне обрушения 17 производят уплотнение грунтов над куполообразными сводами из элементов 12 под всем основанием здания или сооружения, подавая твердеющий раствор сверху вниз или снизу вверх в естественные трещины и пустоты разрыхленного грунта, и используют для заполнения трещины и пустоты, образовавшиеся в процессе формирования куполообразного свода из элементов 12 в результате сопровождающего его процесса уплотнения грунта. Для чего внутри укрепляемой площадки формировали скважины пятого типа 18, в которых, посредством используемых инъекторов 2 или 11, нагнетали твердеющий раствор сверху вниз или снизу вверх в трещины и пустоты, образовавшиеся в процессе формирования куполообразного свода из плоско-параллельных элементов 12.

Благодаря формированию опорного куполообразного слоя из сомкнутых плоско-параллельных алюмосиликатных элементов 12 в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных над поверхностью карстового образования или зоны структурно-неустойчивого грунта, и последующему формированию в слое разрыхленных грунтов алюмосиликатных элементов, между которыми располагаются включения уплотненного грунта, и использованию для укрепления геомассива предлагаемой сырьевой смеси, создается монолитный геомассив, обеспечивающий повышение надежности основания, и достигается значительный экономический эффект, обусловленный использованием дешевого сырья и снижением энергетических затрат на введение сырьевой смеси через инъекторы в грунт.

Источники информации

1. Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: Издательство АСВ, 1994, с.446-447, рис.16.6, 16.7.

2. Инструкция по проектированию зданий и сооружений в районах г. Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов. Мосгорисполком, 1984, п.149, с.11

3. Описание к патенту RU на полезную модель №121274 по кл. МКИ E02D 3/12, заявка №2012124958/03 от 15.06.2012, опубликовано 20.10.2012.

1. Способ укрепления оснований зданий на структурно-неустойчивых грунтах с карстовыми образованиями, характеризующийся тем, что предварительно определяют размер и глубину залегания карстового образования, находящегося под основанием здания, далее, по периметру здания, по меньшей мере, в один ряд, образуют первый тип скважин, в каждую из которых вводят инъекторы, инъектируя твердеющий раствор в стенки скважин, при этом скважины образуют таким образом, чтобы при инъектировании между соседними в ряду скважинами образовывались пересекающиеся зоны уплотненного грунта, в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных вокруг зоны обрушения карстового образования, формируют не менее двух рядов скважин второго типа, расположенных по линии периферии свода, в которые также, посредством инъекторов, нагнетают твердеющий раствор, формируя из твердеющего раствора по высоте карстового образования подобие стен из пересекающихся плоских по вертикали твердых элементов, затем, в нижней зоне разрыхленных грунтов геомассива, расположенных над куполообразным сводом зоны обрушения карстового образования, формируют третий тип скважин, расположенных по воображаемой поверхности куполообразного свода карстового образования и выходящих за периметр зоны, охваченной скважинами второго типа, в которые также, посредством инъекторов, нагнетают твердеющий раствор, формируя над карстовым образованием куполообразный массив хотя бы из одного слоя пересекающихся между собой плоско-параллельных элементов с образованием уплотненного геомассива грунта над куполообразным массивом, после чего образовывают, по меньшей мере, одну скважину четвертого типа с выходом ее в полость карстового образования, которую заполняют твердеющим раствором, с образованием в полости карстового образования объемного элемента, причем при наличии в карстовом образовании суффозионных процессов, в полость карстового образования вводят хотя бы одну гибкую оболочку, в которую осуществляют нагнетание твердеющего раствора, после затвердевания которого дополнительно уплотняют грунт над слоями плоско-параллельных элементов куполообразного массива посредством нагнетания твердеющего раствора сверху вниз или снизу вверх в трещины и пустоты, образовавшиеся в процессе формирования куполообразного свода из плоско-параллельных элементов, кроме того, в качестве твердеющего раствора используют цементный раствор и/или сырьевую смесь, содержащую кремнеземистый компонент, газообразователь и затворитель.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в зависимости от размеров здания и карстового образования, для уплотнения грунта над плоскопараллельными элементами куполообразного массива дополнительно формируют пятый тип скважин, размещенных внутри периметра первого типа скважин, и расположенных в шахматном порядке с отступом друг от друга в ряду и каждого ряда друг от друга не менее 2 м.
3 Способ по п.1, характеризующийся тем, что первый тип скважин располагают с отступом друг от друга в ряду и каждого ряда друг от друга не менее 2 м.

4. Способ по пп.1, 2, характеризующийся тем, что нагнетание твердеющей смеси в скважинах первого, третьего и пятого типов ведут по высоте с шагом от 1 до 3 м.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве кремнеземистого компонента в сырьевой смеси используют золу-унос с последовательным добавлением к ней извести-пушонки, газообразователя и стабилизатора смеси в виде древесного опила, причем в качестве газообразователя используют алюминиевый порошок марки ПАВ с размером частиц до 100 мкм и/или алюминиевую пудру.

6. Способ по п.1, 6, характеризующийся тем, что, в сырьевой смеси в качестве затворителя используют жидкое натриевое стекло и раствор гидрата окиси натрия.

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что формирование куполообразного свода из плоско-параллельных элементов ведут одновременно во все стороны от точки свода с максимальной глубиной залегания до наивысшей точки свода.

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что формирование куполообразного свода из плоско-параллельных элементов ведут одновременно во все стороны от наивысшей точки свода с минимальной глубиной залегания до низшей точки свода с максимальной глубиной залегания соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, в частности к упрочнению оснований под фундаменты зданий и сооружений путем уплотнения грунта. Технический результат - увеличение плотности грунта внедрением в него неньютоновской жидкости в режиме периодических ударных нагрузок и повышение эффективности устройства за счет исключения возможности разрушения скважины штангой и отклонения рабочего органа от заданной траектории.

Изобретение относится к области строительства дорожных и других оснований и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов. Состав для укрепления песчаного грунта, включающий наполнитель и связующий компонент, причем наполнитель содержит измельченный до высокодисперсного состояния песок (74-136 нм), а в качестве связующего компонента применен измельченный до микродисперсного состояния сапонитсодержащий материал (265-451 нм), выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сапонитсодержащий материал 3-6, песок - остальное.

Изобретение относится к устройству для смешивания почвенных материалов, в особенности к устройству для смешивания примесей непосредственно с почвенными материалами земли.
Изобретение относится к строительству и утилизации отходов теплоэнергетики, а именно к укрепленным грунтовым композициям (цементогрунтам), которые могут быть использованы для строительства сооружений, в том числе в конструкциях оснований дорожных одежд автомобильных дорог; в земляном полотне автомобильных дорог и других сооружений; для засыпки, ликвидации и рекультивации выработанных грунтовых карьеров и шламовых амбаров; для укрепления обочин дорог, откосов, выемок.

Изобретение относится к технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в грунтоцементном материале при создании строительных конструкций посредством струйной цементации.

Изобретение относится к области строительства оснований и покрытий дорог с использованием песчаных, супесчаных и глинистых грунтов естественного происхождения в комбинации с другими материалами.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для повышения несущей способности в действующем состоянии просадочных грунтов под фундаментами сооружений жилых домов путем укрепления под ними просадочных грунтов.
Изобретение относится к способу закрепления грунтов и фундаментов. Способ заключается в обработке последних содержащим латексный полимер закрепителем, применяемым в смеси с водой.

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении и анализе напряженно-деформированного состояния строящихся преимущественно высоких и высотных зданий и сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к технологии получения самоуплотняемых грунтовых смесей с гидравлическим вяжущим, которые могут быть использованы в устройстве дорожных оснований и обвалований, при прокладке инженерных коммуникаций, заполнении траншей и выемок различной конфигурации в грунтах, в подземном строительстве и др.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к технологиям усиления структурно-неустойчивых и водонасыщенных грунтов, предотвращения обрушения при строительстве и эксплуатации объектов различного назначения. Способ защиты от карстовых проявлений включает бурение скважин в зоне карстообразования и нагнетание укрепляющего материала. При нагнетании укрепляющего материала в виде полимер-минеральной композиции в толще горных пород зоны карстообразования создают два слоя: нижний изолирующе-стабилизирующий слой, препятствующий доступу воды к карсту на глубине залегания карстующихся пород и стабилизирующий ситуацию на стадии карстообразования, расположенный в пределах границ призмы обрушения, и верхний несущий слой, выполняющий функцию несущего локального слоя и соответствующий ширине нижнего слоя. Бурение скважин осуществляют последовательно - сначала бурят наклонную скважину до верхней переходной зоны геологического горизонта, подверженного карстообразованию, закачивают полимер-минеральную композицию мощностью от 2-х до 10-ти метров, образующую нижний изолирующе-стабилизирующий слой, затем бурят наклонную скважину на контакт с верхней границей грунтовых вод и закачивают полимер-минеральную композицию мощностью от 2-х до 5-ти метров, образующую верхний несущий слой. После чего бурят контрольную вертикальную скважину до контакта с верхним несущим и нижним изолирующе-стабилизирующим слоями. Осуществляют подъем керна из каждого слоя для проверки наличия полимер-минеральной композиции. Между несущим и изолирующе-стабилизирующим слоями в толще горных пород образуется канал перетока грунтовых вод из области водосбора в область разгрузки, сохраняющий естественный гидрогеологический режим в толще водовмещающих пород зоны карстообразования. Технический результат состоит в повышении защитных свойств горных пород при карстовых проявлениях, улучшении физико-химических и несущих свойств грунта, повышении прочностных свойств грунта, снижении возможности возникновения оползней. 3 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунтов. В способе укрепления грунта в зоне, которую необходимо укрепить, уплотняющийся агент подают из загрузочной емкости в грунт средством для смешивания, расположенным на устройстве для подачи уплотняющегося агента. Устройство для подачи уплотняющегося агента расположено в соединении с передаточным средством, и средство для смешивания уплотняющегося агента, расположенное на устройстве для подачи уплотняющегося агента, перемещают передаточным средством по выбору в любую точку в зоне, которую необходимо укрепить, в вертикальном направлении (y), горизонтальном направлении (x) и/или в перпендикулярном или, по существу, перпендикулярном направлении к плоскости, проходящей через упомянутые вертикальное направление и горизонтальное направление. Опорный мост, включенный в передаточное средство, расположен для прохождения через зону, которую необходимо укрепить, и в соединении с опорным мостом первые передаточные элементы расположены для перемещения средства для смешивания уплотняющегося агента в вертикальном направлении (y) и/или горизонтальном направлении (x) и в передаточном средстве расположены вторые передаточные элементы и опорный мост, и устройство для подачи уплотняющегося агента со средством для смешивания перемещают вторыми передаточными элементами в перпендикулярном или, по существу, перпендикулярном направлении к плоскости, проходящей через упомянутые вертикальное направление (y) и горизонтальное направление (x), и обеспечивая оба конца опорного моста вторыми передаточными средствами для поддержания опорного моста на материале опоры и/или грунте основания, в результате чего расстояние (A) между вторыми передаточными средствами регулируют для соответствия ширине зоны, которую необходимо укрепить, в продольном направлении опорного моста. Технический результат состоит в повышении стабилизации укрепления грунта, снижении трудоемкости и материалоемкости при производстве работ по укреплению грунта. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к химии полимеров, а именно к интерполимерным полиэлектролитным комплексам, которые могут использоваться для укрепления грунтов, состоящих из глины и песка. Изобретение позволяет увеличить прочность грунтов на растяжение и на сжатие, а также их водостойкость при снижении расхода связующего до 0,003-0,012% масс. Эффект достигается за счет использования в композиции катионактивного имидазолина и полиакриловой кислоты, которые образуют при химическом взаимодействии нерастворимый интерполимерный полиэлектролитный комплекс. Изобретение относится к способу получения устойчивой структурной композиции на основе грунтовой смеси из глины и песка в качестве природных наполнителей и может быть использовано в технических целях для получения формовочных средств, ускоренного отвердевания грунтов и придания им гидрофобных свойств. 1 табл.
Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод компонентами промышленных отходов, в частности к созданию противофильтрационных экранов полигонов захоронения и складирования отходов, шламовых полей. При создании противофильтрационного экрана гидротехнического сооружения для хранения промышленных отходов, например шламонакопителя, формирование слоев экрана на основании шламонакопителя производят с использованием суспензии промышленных отходов, содержащих мелкодисперсные частицы, с уплотнением слоев. Основание шламонакопителя выполняют из глины или суглинка, уплотняют, заливают на уплотненный слой водную суспензию мелкодисперсной пыли газоочистки электротермического производства кремния и/или кремнистых ферросплавов при отношении в ней Ж:Т в пределах 3÷10:1. Выдерживают суспензию до впитывания в слой основания шламонакопителя. Сверху укладывают слой глины или суглинка и уплотняют его. Водную суспензию заливают в количестве 50-100 л/м2. Изобретение позволяет предотвратить загрязнение прилегающего к хранилищам почвенного слоя за счет уменьшения коэффициента фильтрации изолирующего материала, утилизировать техногенные отходы в виде мелкодисперсной пыли газоочистки электротермического производства кремния и/или кремнистых ферросплавов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к способам искусственного улучшения грунтового массива в основании. Способ включает бурение скважин, образование трещин введением в скважину трещинообразующего материала, тампонирование устья скважины. При этом сечение скважины преобразуют из цилиндрического в квадратное, а затем послойно заполняют скважину негашеной известью с трамбованием и уплотнением каждого слоя. В образованные трещины в радиальном направлении от углов скважины квадратного сечения и посредством инъектора нагнетают закрепляющий раствор. Способ позволяет получить стабильные трещины в радиальном направлении от углов квадрата скважины, что приводит к увеличению объема армирования. За счет расклинивающего действия при гашении извести и концентрации напряжений образуются трещины отрыва, длина которых составляет 2-3 длины стороны квадратной скважины, а ширина 5-15 мм. За счет увеличения параметров трещин в радиальном направлении от углов скважины квадратного сечения с последующим нагнетанием закрепляющего раствора повышаются физико-механические свойства грунта, так как при заполнении всех образующихся трещин происходит армирование грунта, что повышает несущую способность глинистых водонасыщенных грунтов. Кроме того, данный способ позволяет работать с малогабаритным и минимальным количеством оборудования в любых условиях строительства. Технический результат заключается в повышении несущей способности глинистых водонасыщенных грунтов.
Изобретение относится к строительству, а именно к способам искусственного улучшения грунтового массива в основании, и может быть использовано при производстве работ для усиления переувлажненных глинистых грунтов при реконструкции и строительстве зданий и сооружений, а также для повышения устойчивости естественных оползневых склонов, искусственных откосов дамб и котлованов. Способ образования трещин в глинистых водонасыщенных грунтах включает бурение скважин, образование трещин введением в скважину трещинообразующего материала и тампонирование устья скважин. При этом для образования трещин используют негашеную известь 1 и 2 сорта. Заполняют скважины известью послойно с последующим трамбованием и уплотнением каждого слоя. Техническим результатом является повышение эффективности образования стабильных и устойчивых трещин в водонасыщенных глинистых грунтах вокруг скважины в радиальном направлении.

Изобретения относятся к строительству, в частности к упрочнению оснований под фундаменты зданий и сооружений путем уплотнения грунта, а также к формированию свай. Способ включает образование скважины, размещение в ней растягивающейся герметичной оболочки и подачу уплотняющего вещества. Скважину образуют вбиванием в грунт трубы с заглушкой на конце и растягивающейся герметичной оболочкой на внешней поверхности. Уплотняющее вещество подают в указанную оболочку через выполненные в трубе продольные прорези. Устройство включает рабочий орган и средство приложения к нему ударной нагрузки, состоящее из трубы, в которую с возможностью продольного перемещения по ней и контакта с рабочим органом вставлена штанга. На трубу надета и закреплена растягивающаяся герметичная оболочка, под которой в трубе выполнены продольные прорези. Рабочий орган выполнен в виде стержня, образующего заглушку, с конусным заострением на конце и вставленного в направляющую трубу с возможностью ограниченного продольного перемещения по ней. Стержень имеет приспособление от выпадения из трубы, а его конусное заострение выступает из трубы. Техническим результатом является увеличение плотности грунта внедрением в него растягивающейся герметичной оболочки, расширения возможности устройства на создание сваи с опорой в основании. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области экологии и рационального природопользования, а именно к способам гидроизоляции площадок кучного выщелачивание и хранилищ отходов, в частности к созданию экранов хвостохранилищ, шламонакопителей, полигонов твердых бытовых отходов и насыпных массивов, препятствующих загрязнению природной среды токсичными компонентами и пылению, в результате инфильтрационных и эрозийных процессов. В способе консервации и изоляции техногенных месторождений, заключающемся в приготовлении гидроизоляционной смеси, содержащей отходы полиэтилена, укладке её на поверхность хранилища, нанесении на остывшую поверхность дренажного слоя из крупнозернистого материала, предварительно при экранировании насыпей на поверхности тела массива создают уклон 2-5о от центра к краям, после создания указанного уклона осуществляют нанесение на поверхность слоя мятой глины 0,2-0,4 м и уплотнение, укладку гидроизоляционной смеси на подготовленную поверхность осуществляют экструзивно при температуре 180-200оС полосами шириной 2-2,5 м с взаимным перекрытием на 0,15-0,2 м, указанный дренажный слой наносят толщиной 0,1-0,15 м, а гидроизоляционная смесь содержит в качестве отходов полиэтилена - отходы полиэтилена высокого и низкого давления, и дополнительно - полиизобутилен и газовую сажу, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отходы полиэтилена высокого давления 74-76, отходы полиэтилена низкого давления 14-16, полиизобутилен 6-7, газовая сажа 3-4. Технический результат - формирование покрытия, предотвращающего инфильтрацию атмосферных вод и продуктивных растворов из тела штабелей, отвалов, шламонакопителей и хранилищ твердых бытовых отходов, повышение прочности указанного покрытия. 2 пр.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для заделки трещин и герметизации неплотностей мест примыкания бетона к металлическим изделиям. Устройство для герметизации мест примыкания металл-бетон содержит пластинчатую стальную деталь защитно-герметических дверей, люков или фланцев трубчатых вводов инженерных коммуникаций с отверстиями для инъекторов. Отверстия равномерно расположены по стальной детали. Устройство содержит источник постоянного тока с реостатом или автотрансформатором и электромагнит. Электромагнит установлен на стальную деталь, с катушкой в виде обмотки из токопроводящей проволоки с изоляцией и концами этой проволоки, замкнутыми на полюса источника постоянного тока. Катушка электромагнита расположена на перекладине П-образного магнитопровода. Нижняя часть каждой стойки магнитопровода полностью соответствует форме, объему и геометрическим размерам внутреннего пространства отверстия для инъектора. Высота нижней части стоек магнитопровода равна толщине стальной детали. Расстояние между центрами поперечных сечений стоек магнитопровода электромагнита равно двойному расстоянию между центрами отверстий для инъекторов. Устройство позволяет повысить качество герметизации, снизить энергозатраты и расход материалов. 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий во II-V дорожно-климатических зонах, а также покрытий на дорогах IV-V категорий в качестве материала для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок. Технический результат - снижение расхода цемента, улучшение экологической обстановки за счет утилизации отходов бурения и золошлаковой смеси. Дорожно-строительный композиционный материал, включающий буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм3 и влажностью 30%, цемент в качестве основного вяжущего материала в количестве 5-15% от массы смеси, отходы термической утилизации нефтешламов (золошлак) плотностью от 1,2 до 1,6 кг/дм3 в количестве 30-40% от массы смеси, минеральный наполнитель и сорбент-комплексообразователь, где в качестве сорбента-комплексообразователя используется органический волокнистый (торфяной) сорбент в количестве 2-4% от массы смеси, в качестве цемента используется портландцемент, дополнительно содержит жидкое стекло или органогидридсилоксаны, а в качестве наполнителя используется песок, причем содержание песка в составе материала 5, или 10, или 30 мас. %. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 3 з.п. ф-лы, 4 пр., 7 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-01-10 2015-01-10T14:59:25
Наверх