СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ОСНОВАНИЙ ПОД ПОДОШВУ ФУНДАМЕНТОВ Российский патент 1996 года по МПК E02D27/26 E02D17/13 

Изобретение относится к строительству ленточных монолитных фундаментов, создаваемых по методу "стена в грунте" и может быть использовано при их возведении в пылевато-глинистых грунтах, находящихся в тугопластической, мягко-пластической консистенции.

При возведении фундаментов в открытом котловане проектом производства работ предусматривается выполнение следующих процессов: отрывка котлована, его осушение, подготовка основания, устройство фундаментов и обратная засыпка пазух с последующим их уплотнением. Устойчивость стенок котлована обеспечивается с помощью придания им соответствующих уклонов или использование специальных креплений.

Все возрастающие объемы земляных работ вызывают необходимость внедрения в строительную практику новых прогрессивных способов сооружения фундаментов. Одним из таких способов является способ условно именуемый "стена в грунте".

Известен способ сооружения фундаментов "стена в грунте", который заключается в сооружении несущих стен подземных помещений путем отрывки глубоких и низких траншей с вертикальными стенками под глинистым раствором с последующей укладкой в траншею монолитного или сборного бетона или железобетона (1. рис.56. с.109).

При устройстве монолитной бетонной или железобетонной стенки бетонную смесь укладывают в траншею методом вертикально перемещающейся трубы. В некоторых случаях фундаменты глубокого заложения, сооружаемых методом "стена в грунте", устраивают с помощью бурения и заполнения бетоном секущих скважин (2.рис.II.4б, с.240).

Затем их заполняют бетонной смесью и после начала схватывания бетона и набора им значительной прочности бурят третью скважину между ними с последующим заполнением ее бетонной смесью и т.д. до тех пор, пока пересекающиеся скважины постепенно не образуют стену требуемой длины и глубины. При данном способе наблюдается большой объем буровых работ и значительная продолжительность сооружения фундамента.

Известен способ создания укрепленного опорного массива в грунте (авт.св. N 1470848, Е 02 D 31/00), который представляет собой образование скважин, прорезание из этих скважин щелей в грунте с помощью струи жидкости и заполнения щелей по мере прорезания бетонной смесью и введение в нее арматурного каркаса.

Недостатками рассмотренных способов являются:
необходимость иметь мощные дополнительные водоисточники и отстойники для образования пульпы;
сложность, а порой и невозможность производства работ по сооружению фундаментов в зимнее время;
невозможность в слабых грунтах создать продольную полость для размещения монолитной подушки, ширина которой больше ширины стены фундамента, без дополнительных земляных работ;
невозможно уплотнить основание под подошву фундамента, что приводит к увеличению ширины фундаментной подушки.

Известны способы уплотнения грунтов (3 рис.5.5 с.69), когда получают уплотненное основание круглой формы, при этом его размеры не превышают размеров скважины или щели.

Для уплотнения грунта используют гидроклин (авт.св. N 143951, МКИ, Е 211 C 37(02), включающий гидроцилиндр с поршнем со штоком, распорный клин, связанный узким концом со штоком, клиновидные в продольном сечении раздвижные щеки, обращенные широкими торцами к торцу гидроцилиндра и охватывающие распорный клин.

При использовании гидроклина возможно уширение подошвы фундамента за счет уплотнения грунта по боковой поверхности, но не по подошве фундамента, при этом уширение образуется круглой формы, а не продольной.

Прототипом по назначению является устройство уширения в скважине [2] включающее ударный привод, шток которого установлен с возможностью взаимодействия с уширителем в виде шаров, связанных между собой, отличающихся тем, что с целью упрощения конструкции, взаимодействующая с шарами нижняя часть штока выполнена конусной формы, а уширитель выполнен в количестве трех шаров, соединенных между собой при помощи гибких связей. При использовании данного устройства возможно создать уширение в скважине с помощью шаров, связанных между собой гибкими связями, которые ограничивают величину перемещения шаров и степень уплотнения грунтов и не служат для целей опускания и подъема шаров. Эти связи не способны удержать шары в горизонтальной плоскости. При помощи трех шаров невозможно создать уширение постоянного сечения по всей длине ленточного фундамента. Если площадь уширения будет разная, то напряжение в грунтах основания под подошвой фундамента будет разное, то приведет к неравномерным осадкам зданий и сооружений.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом способе, где по трассе фундамента открывается траншея, шириной равной ширине стены фундамента и на ее дно размещают элементы расширители, состоящие из двух цилиндров, сумма диаметров которых равна ширине траншеи, при этом цилиндры располагают вдоль стенок траншеи.

Задавливание элементов расширителей в стенки выработки производится распорным телом, имеющим в продольном сечении форму клина. В качестве привода для задавливания элементов-расширителей используют гидроцилиндры.

Сущность способа расширения основания под подошву ленточного фундамента в пылевато-глинистых грунтах поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез траншеи с расположением на ее дне цилиндров и распорного клина; на фиг.2 поперечный разрез траншеи после внедрения между цилиндрами распорного клина.

В траншее 1 размещены два цилиндра 2, которые соединены через гибкие связи 3 с распорным клином 4, связанным через шток 5 с гидроцилиндром 6.

После вдавливания в грунте цилиндров образовавшуюся полость 7 из уплотненного грунта и траншею 1 заполняют бетоном. Для устройства фундаментов по предлагаемому способу согласно плану расположения фундаментов отрыли траншею на расчетную глубину расположения подошвы фундамента экскаватором или баронарезной машиной. Два цилиндра с помощью цепей соединены с распорным клином, который через шток связан с гидроцилиндром, расположенным на приводе продольного перемещения, например на тракторе или экскаваторе. Оба цилиндра опускают на дно траншеи с помощью силовой передачи на тракторе и внедряют клин между цилиндрами, которые раздвигаются на ширину клина, при этом образуя полость из уплотненного грунта. После клин поднимается и одновременно увлекает за собой связанные с ним цилиндры. Далее трактор перемещается на расстояние, равное длине цилиндров.

Для предохранения грунта от разуплотнения образовавшуюся полость заполняют бетоном.

Эффективность устройства ленточных монолитных фундаментов способом "стена в грунте" с уширением его подошвы в пылевато-глинистых грунтах достигается за счет сокращения сроков строительства, так как процесс образования полости и заполнение ее бетоном совмещены во времени.

Из-за отсутствия процессов открытия и засыпки пазух фундаментов сокращаются объемы земляных работ. За счет уплотнения грунтов основания повышается его несущая способность, что сокращает ширину подошвы фундамента и соответственно расход материалов.

Использование: в строительстве при возведении ленточных фундаментов. Сущность изобретения: способ включает спуск в горную выработку устройства для расширения ее основания, задавливание элементов-расширителей в стенки выработки распорным телом, имеющим в продольном сечении форму клина, и извлечение из образованной полости расширения элементов-расширителей. При расширении оснований траншейных выработок в качестве элементов-расширителей используют два цилиндра, сумма диаметров которых равна ширине траншеи. Цилиндры располагают вдоль стенок траншеи. В качестве привода для задавливания элементов-расширителей используют гидроцилиндры. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ расширения оснований под подошву фундамента, включающий спуск в горную выработку устройства для расширения основания, задавливание элементов-расширителей в стенки выработки распорным телом, имеющим в продольном сечении форму клина, и извлечение из образованной полости расширения элементов-расширителей, отличающийся тем, что при расширении оснований траншейных выработок в качестве элементов-расширителей используют два цилиндра, сумма диаметров которых равна ширине траншеи, при этом цилиндры располагают вдоль стенок траншеи. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве привода для задавливания элементов-расширителей используют гидроцилиндры.