Способ защиты сплошных плитных железобетонных фундаментов на подрабатываемых территориях
Владельцы патента RU 2745311:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) (RU)
Изобретение относится к строительному производству, а именно к способам защиты фундаментов зданий и сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях. Способ защиты сплошных плитных железобетонных фундаментов на подрабатываемых территориях включает возведение на грунтовом основании уплотненной песчаной подушки, возведение на песчаной подушке сплошного плитного железобетонного фундамента, формирование в системе «основание-фундамент» компенсационного слоя, предотвращающего образование полостей под сплошным железобетонным плитным фундаментом при просадке под ним подработанного основания. Сплошной плитный фундамент изготавливают из двух слоев, верхнего несущего слоя из железобетона и нижнего слоя из неармированного бетона, при этом роль компенсационного слоя выполняет нижний бетонный слой плитного фундамента. Технический результат состоит в обеспечении предотвращения образования полостей под сплошным железобетонным плитным фундаментом при просадках под ним подработанного основания. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к строительному производству, а именно к способам защиты фундаментов зданий и сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях.
Известен способ возведения зданий и сооружений с жесткой или комбинированной конструктивными схемами на подрабатываемых территориях со сплошным плитным железобетонным фундаментом, опирающимся на песчаную подушку [СП 21.13330.2012. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. - М.: Стандартинформ, 2017, п. 5.4], [СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. - М.: 2016, п. 6.10.10, 6.10.15, 6.10.16]. Сплошная железобетонная плита фундамента, опирающаяся на утрамбованную песчаную подушку, препятствует развитию неравномерных осадок конструкций здания и возникновению в них критических разрушающих напряжений. Кроме этого, за счет большой площади опоры, плитный фундамент передает от здания на подработанное грунтовое основание незначительное опорное давление, предотвращая развитие просадки подработанных грунтов под зданием.
Недостаток данного способа заключается в том, что в случае возникновения провала грунта под зданием, песок из песчаной подушки проседает в этот провал и под сплошным плитным фундаментом образуется пустое пространство - полость. В результате, под действием нагрузки от здания, в плитном фундаменте над образовавшейся полостью возникают напряжения, приводящие к его деформациям и разрушению.
Известен «Способ возведения основания под фундаменты зданий и сооружений» [А.с. №827690 (RU) Заявл. 31.01.1979; Опубл. 07.05.1971. Бюл. №17. Авторы С.Н. Клепиков, А.В. Машкин, Ф.М. Рыжов, В.П. Шумовский]. Цель изобретения - исключение деформаций здания, сооружения при просадках основания. Способ включает послойную отсыпку песчаной подушки на подстилающий грунт с последующим уплотнением каждого слоя, уплотнение нижнего слоя грунта песчаной подушки до степени, превышающей степень уплотнения вышележащих слоев. При этом перед отсыпкой песчаной подушки в подстилающий грунт забивают вертикальные стержни с размещением верхнего конца каждого стержня в слое песчаной подушки. При опускании земной поверхности нижний слой песчаной подушки будет испытывать напряжения, передаваемые на него окружающим грунтом. Под действием этих напряжений частицы песка будут перемещаться друг относительно друга, что вызовет разрыхление нижнего переуплотненного слоя подушки. Разрыхление нижнего слоя компенсирует предусмотренные расчетом деформации от подработки.
Недостаток данного способа заключается в том, что он позволяет компенсировать в безопасном для фундамента режиме только крайне незначительные просадки подработанных грунтов под фундаментом. Это обусловлено тем, что для его эффективной реализации необходима большая разница в плотностях верхнего и нижнего слоев песчаной подушки. Однако на практике эта разница не может быть существенной, поскольку для того, чтобы песчаная подушка воспринимала нагрузку от фундамента в безусадочном режиме, ее верхний слой также должен быть хорошо уплотнен. Поэтому величина снижения плотности нижнего слоя песчаной подушки при ее разрыхлении в безопасном для фундамента режиме ограничивается величиной плотности верхнего слоя подушки. При этом если при просадке подработанного основания плотность нижнего слоя песчаной подушки окажется меньше плотности ее верхнего слоя, разрыхленный нижний слой подушки начнет проседать и, как следствие, произойдет разуплотнение, снижение плотности и прочности верхнего слоя песчаной подушки, что приведет к осадке и деформированию фундамента.
Кроме этого, данный способ не позволяет восстанавливать работоспособность компенсационного слоя в системе «основание-фундамент» на случай возникновения последующих просадок подработанного основания под зданием.
Технический результат - предотвращение образования полостей под сплошным железобетонным плитным фундаментом при просадках под ним подработанного основания.
Указанный технический результат достигают тем, что в способе защиты сплошных плитных железобетонных фундаментов на подрабатываемых территориях, включающем возведение на грунтовом основании уплотненной песчаной подушки, возведение на песчаной подушке сплошного плитного железобетонного фундамента, формирование в системе «основание-фундамент», компенсационного слоя, предотвращающего образования полостей под сплошным железобетонным плитным фундаментом при просадке под ним подработанного основания, согласно изобретению сплошной плитный фундамент изготавливают из двух слоев, верхнего несущего слоя из железобетона и нижнего слоя из неармированного бетона, при этом роль компенсационного слоя, предотвращающего образования полостей под сплошным железобетонным плитным фундаментом при просадке под ним подработанного основания, выполняет нижний бетонный слой плитного фундамента. При этом нижний компенсационный слой сплошного плитного фундамента изготавливают из низкомарочного цементного бетона с классом по прочности В7,5-В15. Для восстановления защитных функций нижнего компенсационного бетонного слоя плитного фундамента, после просадки подработанного основания под зданием, производят инъекционное упрочнение цементно-песчаным раствором разрушившегося бетона нижнего слоя плитного фундамента.
После просадки подработанного основания под зданием, разрушения части нижнего компенсационного бетонного слоя плитного фундамента и заполнения образовавшейся линзы провала кусками разрушившегося бетона, производят инъекционное упрочнение разрушившегося бетона цементно-песчаным раствором для восстановления защитных функций компенсационного бетонного слоя плитного фундамента.
Изобретение поясняется чертежом, где показан принцип работы двухслойного сплошного плитного фундамента на песчаной подушке при просадке подработанного основания под зданием.
Способ защиты сплошных плитных железобетонных фундаментов на подрабатываемых территориях осуществляют следующим образом.
На подработанном грунтовом основании 1 отрывают котлован с учетом прорезки верхнего техногенного загрязненного слоя грунтового основания 2. Укладывают на дно котлована песчаную подушку 3. На песчаную подушку укладывают нижний компенсационный бетонный слой сплошного плитного фундамента 4, а затем на нем сооружают верхний несущий железобетонный слой сплошного плитного фундамента 5 здания 6. В случае возникновения под песчаной подушкой 3 просадки подработанного основания 1, песок из песчаной подушки будет оседать в образующуюся линзу провала 7 и под нижним компенсационным бетонным слоем плитного фундамента 4 сформируется полость, что приведет к растрескиванию и разрушению бетона нижнего компенсационного слоя плитного фундамента 4. При этом, поскольку при растрескивании и разрушении бетона его объем увеличивается, то на месте образовавшейся полости, сформируется опорная подушка из кусков бетона 8, которая будет служить опорой для верхнего несущего железобетонного слоя сплошного плитного фундамента 5, предохраняя его от разрушения.
Для восстановления защитных функций нижнего компенсационного бетонного слоя плитного фундамента 4, после просадки подработанного основания 1 под зданием 6, производят инъекционное упрочнение цементно-песчаным раствором разрушенного бетона 8 нижнего компенсационного слоя плитного фундамента 4.
Расчет верхнего несущего слоя сплошного плитного железобетонного фундамента при реализации предложенного способа производится без учета нижнего компенсационного бетонного слоя плитного фундамента на основе известных методик расчета сплошного железобетонного плитного фундамента на просадочных и подработанных грунтах [СП 21.13330.2012. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах - М: Стандартинформ, 2017 г.; СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений, 2004 г.; СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений, 2016 г.]. При этом нижний компенсационный бетонный слой сплошного плитного фундамента в расчете рассматривается как слой грунтового основания.
Нижний компенсационный бетонный слой плитного фундамента изготавливают из низкомарочного цементного бетона с классом по прочности В7,5-В15, при этом для снижения материальных затрат в качестве заполнителей для бетонной смеси следует применять молотые вскрышные или горелые породы, топливные или металлургические шлаки.
Толщину нижнего компенсационного бетонного слоя плитного фундамента определяют расчетом в зависимости от прогнозируемой величины просадки подработанных грунтов основания под зданием и коэффициента объемного расширения бетона при его разрушении, величина которого определяется экспериментально в зависимости от состава бетона и расчетного давления на него от здания или сооружения.
Параметры песчаной подушки определяют по известным рекомендациям [СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений, 2016 г.] с учетом обязательной прорезки верхнего техногенного загрязненного слоя грунтового основания системой «фундамент - песчаная подушка».
1. Способ защиты сплошных плитных железобетонных фундаментов на подрабатываемых территориях, включающий возведение на грунтовом основании уплотненной песчаной подушки, возведение на песчаной подушке сплошного плитного железобетонного фундамента, формирование в системе «основание-фундамент» компенсационного слоя, предотвращающего образование полостей под сплошным железобетонным плитным фундаментом при просадке под ним подработанного основания, отличающийся тем, что сплошной плитный фундамент изготавливают из двух слоев, верхнего несущего слоя из железобетона и нижнего слоя из неармированного бетона, при этом роль компенсационного слоя выполняет нижний бетонный слой плитного фундамента.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нижний компенсационный слой сплошного плитного фундамента изготавливают из низкомарочного цементного бетона с классом по прочности В7,5-В15.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после просадки подработанного основания под зданием производят инъекционное упрочнение цементно-песчаным раствором разрушенного бетона нижнего компенсационного слоя плитного фундамента.
