Способ восстановления контактного слоя "фундамент - грутновое основание"
Владельцы патента RU 2572477:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к свайно-плитным и свайным фундаментам с низким ростверком, возводимым в зимнее время на грунтах пучинистых при промерзании и просадочных при оттаивании, и может быть использовано для восстановления контактного слоя «фундамент - грунтовое основание». Способ восстановления контактного слоя «фундамент - грунтовое основание» включает установку труб-инъекторов с инъекционными отверстиями, закрытыми резиновой манжетой и расположенными в уровне подготовки из щебня, в ростверк свайного фундамента, возводимого в зимнее время на основаниях, сложенных грунтами пучинистыми при промерзании и просадочными при оттаивании, после устройства которого при оттаивании грунтов основания, сопровождающемся просадочными процессами, производится восстановление контактного слоя «фундамент - грунтовое основание» путем нагнетания цементного раствора через трубы-инъекторы в пустоты щебеночной подготовки и образовавшиеся под фундаментом полости с последующим его твердением. Технический результат состоит в повышении устойчивости фундаментов с низким ростверком, снижении трудоемкости и материалоемкости, повышении технологичности и качества выполняемых работ. 7 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к свайно-плитным фундаментам и свайным фундаментам с низким ростверком, возводимым в зимнее время на грунтах пучинистых при промерзании и просадочных при оттаивании, и может быть использовано для восстановления контактного слоя «фундамент - грунтовое основание».
Известен способ возведения здания, сооружения, включающий устройство многослойного фундамента путем укладки на основание бетонной подготовки, слоя гидроизоляции и одной или нескольких железобетонных плит с образованием под верхней плитой промежуточного слоя для выравнивания осадок здания и выполнением в верхней плите вертикальных отверстий со встроенными трубками, сообщающимися с промежуточным слоем, возведение верхней части здания и последующее выравнивание осадок здания воздействием на промежуточный слой до перераспределения нагрузки по площади фундамента. В процессе возведения или эксплуатации здания при возникновении осадок в промежуточный слой производят инъекции твердеющего раствора до достижения заданного уровня уменьшения осадок здания, сооружения [RU 2247810 С1, МПК7 E02D 27/00, E02D 27/26, E02D 27/28, опубл. 10.03.2005].
Недостатком известного способа является значительный расход тампонажных материалов из-за невозможности прогнозирования их расхода и, как следствие, затруднение в регулировании осадок здания, сооружения, а также высокая технологическая сложность, отсутствие возможности устранения крена здания и восстановления контактного слоя «фундамент - грунтовое основание».
Известен способ возведения зданий с последующим выравниванием кренов путем бурения в фундаментной плите здания вертикальных скважин, в которые помещают коаксиальные инъекторы. По внутренней полости инъекторов производят подачу воды под давлением, которая размывает грунты основания. Грунты в виде пульпы удаляются по внешней полости инъектора. После удаления части грунтов основания происходит оседание участка здания, что приводит к выравниванию его крена [RU 2275474 С2, МПК6 E02D 35/00, опубл. 27.04.2006].
Недостатками известного способа являются трудоемкость выполнения, сложность контроля осадок здания из-за нарушения основания фундаментов, а также возможное повреждение гидроизоляции здания при бурении в существующей фундаментной плите.
Известен способ адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания, включающий устройство в теле плиты адаптационных технологических и измерительных каналов и установку в них датчиков, с помощью которых производится оценка физико-механических свойств грунта и, в случае необходимости, инъецирование уплотняющего и закрепляющего растворов в зоне пониженной плотности грунтового основания с оценкой скорости уплотнения и проникновения раствора в грунт в зависимости от давления [RU 2184812 С2, МПК7 E02D 27/26, E02D 27/28, опубл. 10.07.2002].
Недостатком данного способа является большая стоимость и трудоемкость устройства адаптационных, технологических и измерительных каналов в густоармированном плитном фундаменте, обусловленная их большим количеством и сложностью изготовления.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение расхода материалов и трудоемкости работ, повышение технологичности и повышение качества выполняемых работ, а также повышение устойчивости свайно-плитных и свайных фундаментов с низким ростверком, возводимых в зимнее время на грунтах пучинистых при промерзании и просадочных грунтах при оттаивании.
Технический результат состоит в восстановлении контактного слоя «фундамент - грунтовое основание», предотвращении чрезмерных осадок фундамента, неравномерности осадок и крена фундамента, возведенного в зимнее время на грунтах пучинистых при промерзании и просадочных при оттаивании, а также в устранении последствий расструктуривания грунта основания, возникающего по причине метеорологических воздействий, воздействия грунтовых вод, динамического воздействия механизмов и ошибок строителей в процессе производства земляных работ.
Указанный технический результат достигается за счет нагнетания цементного раствора через трубы-инъекторы в пустоты (полости), образовавшиеся под плитным (ленточным) ростверком, и в пустоты подготовки из щебня, обнесенной по периметру непроницаемым барьером. При возведении фундамента в зимнее время после устройства свай на этапе устройства щебеночной и (или) бетонной подготовок в них оставляют отверстия для установки с определенным шагом труб-инъекторов, имеющих вначале торцевую заглушку и несколько отверстий по периметру трубы, закрытых резиновой манжетой. В отверстия вертикально устанавливают трубы-инъекторы и приступают к возведению монолитного плитного (ленточного) ростверка. Заявляемый способ восстановления контактного слоя «фундамент - грунтовое основание» позволяет ликвидировать последствия просадки пучинистых грунтов при их оттаивании путем заполнения образовывающихся пустот (полостей) цементным раствором, нагнетаемым через трубы-инъекторы, с последующим его твердением. Предлагаемый способ актуально использовать при уровне грунтовых вод, расположенном ниже уровня щебеночной подготовки не менее чем на 0,3 м.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен участок плана свайно-плитного фундамента, где обозначены сваи, плитный ростверк 1 и расположенные на нем стены и колонны, указано расположение труб-инъекторов 3 относительно внешних и внутренних стен.
На фиг. 2 изображен участок плана свайного фундамента с низким монолитным ленточным ростверком 2 и расположенные на нем стены и колонны, указано расположение труб-инъекторов 3 относительно внешних и внутренних стен.
На фиг. 3 изображено сечение А-А фиг. 1 после устройства в зимнее время на пучинистом при промерзании грунтовом основании 6 свайно-плитного фундамента, указано расположение труб-инъекторов 3 в теле плитного ростверка 1, и относительно подготовок из щебня 4 и (или) бетона 5, обнесенных по периметру непроницаемым барьером 16, а также показана засыпка 7, выполняемая из песка, либо мелкого щебня или гравия.
На фиг. 4 изображено сечение А-А фиг. 1 после образования пустот (полостей) 9 под плитным ростверком 1, которые образуются при проседании оттаявшего грунта 8 и щебеночной подготовки 4, обнесенной по периметру непроницаемым барьером 16, а также изображен процесс нагнетания цементного раствора в трубу-инъектор 3 через гибкий шланг 11 с помощью пакера 10.
На фиг. 5 изображено сечение А-А фиг. 1 после твердения цементного раствора 12 в пустотах (полостях) 9 и совместно со щебнем подготовки, а также затвердевший цементный раствор 12 в трубе-инъекторе 3.
На фиг. 6 изображена конструкция трубы-инъектора 3, в начале которой закреплена торцевая заглушка 13 и по периметру трубы расположены инъекционные отверстия 14, закрытые резиновой манжетой 15.
На фиг. 7 изображено сечение Б-Б фиг. 6, на котором обозначены инъекционные отверстия 14 по периметру трубы-инъектора 3, закрытые резиновой манжетой 15.
Технологическая последовательность выполнения работ следующая.
После устройства свай на этапе устройства щебеночной 4 и (или) бетонной 5 подготовок по их периметру устраивают жесткий непроницаемым барьер 16, заделанный в грунт, а в местах планируемого расположения труб-инъекторов оставляют отверстия, в которые вертикально устанавливаются трубы-инъекторы 3. При этом начало трубы-инъектора с торцевой заглушкой 13 опирается на грунтовое основание 6, а отверстия 14 по периметру трубы, закрытые резиновой манжетой 15, преимущественно располагаются в уровне щебеночной подготовки 4. Для недопущения замоноличивания отверстий 14 и резиновой манжеты 15 при бетонировании плитного ростверка 1 или ленточного ростверка 2 отверстия в подготовках засыпают зернистым заполнителем 7 (песок, мелкий щебень или гравий).
Приступают к возведению конструкции плитного ростверка 1 или ленточного ростверка 2. Длину трубы-инъектора 3 подбирают таким образом, чтобы ее верхняя часть была выше верхнего обреза фундамента на 100-150 мм. Трубы-инъекторы 3 по периметру плитного ростверка 1 или ленточного ростверка 2 располагаются с внутренней стороны наружных стен подвала. При производстве работ по устройству фундамента и вышележащих конструкций необходимо в верхней части защитить трубы-инъекторы 3 от попадания строительного и бытового мусора, строительных растворов и бетонов, посторонних предметов.
После возведения плитного ростверка 1 или ленточного ростверка 2 при оттаивании грунтов основания 6, сопровождающемся просадочными процессами, производится восстановление контактного слоя «фундамент - грунтовое основание». В трубу-инъектор 3 подается пакер 10, соединенный посредством гибкого шланга 11 с насосной станцией. Далее производят нагнетание цементного раствора в трубу-инъектор 3. При поступлении раствора пакер 10 увеличивается в размерах (распирается) и плотно прилегает к стенкам трубы-инъектора, не позволяя цементному раствору выйти за ее пределы. При поступлении раствора в трубу-инъектор происходит заполнение самой трубы-инъектора 3, затем резиновая манжета 15 под давлением растягивается, и через инъекционные отверстия 14 происходит распространение цементного раствора и заполнение им образовавшихся пустот (полостей) 9. При перерывах в нагнетании цементного раствора резиновая манжета 15 сжимается и плотно обхватывает трубу-инъектор 3, что не позволяет раствору попадать обратно в инъектор. Резиновые манжеты 15 также препятствуют попаданию нагнетенного раствора в соседние трубы-инъекторы, а жесткий непроницаемый барьер 16, устроенный по периметру подготовок, не позволяет раствору попадать в грунт обратной засыпки. После окончания нагнетания пакер 10 уменьшается в размерах (сужается) и его вынимают из трубы-инъектора, после чего происходит твердение и набор прочности цементного раствора. При необходимости часть трубы-инъектора, расположенную выше верхнего обреза фундамента, срезают. После твердения цементного раствора 12 в пустотах совместно со щебнем подготовки происходит восстановление контактного слоя «фундамент - грунтовое основание».
Способ восстановления контактного слоя «фундамент - грунтовое основание», включающий установку труб-инъекторов с инъекционными отверстиями, закрытыми резиновой манжетой и расположенными в уровне подготовки из щебня, в ростверк свайного фундамента, возводимого в зимнее время на основаниях, сложенных грунтами пучинистыми при промерзании и просадочными при оттаивании, после устройства которого при оттаивании грунтов основания, сопровождающемся просадочными процессами, производится восстановление контактного слоя «фундамент - грунтовое основание» путем нагнетания цементного раствора через трубы-инъекторы в пустоты щебеночной подготовки и образовавшиеся под фундаментом полости с последующим его твердением.
