СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСНОВАНИЯ РЕМОНТИРУЕМОГО ФУНДАМЕНТА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПОСЛЕ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА Российский патент 1998 года по МПК E02D31/08 E02D35/00 E02D37/00 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано, в частности, при ремонте фундаментов на глинистых грунтах после пучения последних, например в результате из промерзания.

Известен способ стабилизации основания ремонтируемого фундамента, при котором вокруг фундамента на несжимаемом грунте выполняют кольцевую балку, затем между фундаментом и кольцевой балкой устанавливают гидравлические домкраты, с помощью которых фундамент плотно прижимают к кольцевой балке [1].

Недостатком данного способа является сложность его выполнения.

Известен также принятый за прототип способ стабилизации основания ремонтируемого фундамента, включающий отрывку опускаемых участков фундамента и уплотнение грунта основания под ним [2].

В этом способе уплотнение грунта основания производят путем возбуждения в нем импульсных колебаний.

Недостатком данного способа является ослабление конструкции фундамента от ударов и колебаний. Кроме того, этот способ может быть использован в тех случаях, когда основания сложены чувствительными к колебаниям грунтами, например песками.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности стабилизации основания под ремонтируемым фундаментом и расширение области его применения, так как предлагаемый способ может быть использован при основании из глинистых грунтов, нечувствительных к колебаниям.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе стабилизации основания ремонтируемого фундамента, преимущественно после промерзания грунта, включающем отрывку грунта вдоль по крайней мере одной из сторон фундамента и уплотнение грунта основания под ним, при этом зону уплотнения, ограниченную подошвами ремонтируемого фундамента и разуплотненного, например, промерзшего грунта, разделяют на участки, длину которых определяют по формуле
L=B_ф : K,
где
B_ф - ширина фундамента;
K - коэффициент зависимости длины участка от конденсации грунтов,
а уплотнение грунта основания последовательно на каждом из участков осуществляют вдавливанием в грунт основания несжимаемого материала, например щебня, объем которого определяют по формуле
V= K_o•B_ф•H_пром-H_ф,
где
B_ф - ширина фундамента;
K₀ - коэффициент зависимости объема несжимаемого материала от консистенции грунта;
H_пром - глубина промерзшего грунта;
H_ф-глубина заложения фундамента,
причем перед вдавливанием несжимаемого материала на участке могут быть пробурены скважины с шагом, определяемым по формуле
S=10•K_ш•D
где D - диаметр скважины;
K_ш - коэффициент зависимости шага от консистенции грунтов,
после чего через скважины осуществляют циклически послойную засыпку несжимаемого материала и его вдавливание.

При исследовании технического уровня предлагаемого решения не было обнаружено технического решения, обладающего признаками, сходными с предлагаемым решением, на основании чего можно считать, что предлагаемое решение соответствует критерию "технический уровень".

На фиг. 1 изображен продольный разрез фундамента здания, ремонтируемого после морозного пучения глинистых грунтов основания; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - участок уплотняемого фундамента, выполняемый по п. 2 формулы изобретения; фиг. 4 - то же, поперечный разрез.

Способ осуществляют следующим образом.

Ремонтируемый фундамент 1 отрывают по крайней мере с одной из сторон и под фундаментом производят уплотнение грунта 2 основания, причем зону уплотнения, ограниченную подошвой 3 ремонтируемого фундамента и подошвой 4 разуплотненного, например промерзшего грунта, разделяют на участки, длину которых определяют по формуле
L=B_ф : K, (1)
где
B_ф - ширина фундамента;
K - коэффициент зависимости длины участка от консистенции грунтов,
а уплотнение грунта основания последовательно на каждом из участков осуществляют вдавливанием в грунт основания несжимаемого материала 5, например щебня, объем которого определяют по формуле:
V=K_о•B_ф•H_пром-H_ф, (2)
где
B_ф - ширина фундамента;
K_o - коэффициент зависимости объема несжимаемого материала от консистенции грунтов;
H_пром. - глубина промерзшего грунта;
H_ф - глубина заложения фундамента.

Несжимаемый материал можно вдавливать непосредственно в грунт основания; или через скважины 6, которые бурят перед вдавливанием несжимаемого материала на участке с шагом, определяемым по формуле
S=10•K_ш•D, (3)
где
D - диаметр скважины;
K_ш - коэффициент зависимости шага от консистенции грунта,
после чего через скважины осуществляют циклически послойную засыпку несжимаемого материала и его вдавливание.

Вывод применяемых расчетных формул базируется на результатах специального аналитико-экспериментального исследования.

При осуществлении способа важно не усугубить состояние ремонтируемого фундамента. Это возможно, когда отрывку последнего осуществляют не на полную длину, а участками. При этом, чем более пластины грунты основания, тем меньше должна быть длина участка его отрывки.

Эмпирически путем установлена зависимость длины участка отрывки основания от консистенции грунтов этого основания и от ширины B_ф фундамента
L= B_ф : K,
где
L - длина участка отрывки ремонтируемого фундамента для стабилизации его основания;
B_ф - ширина ремонтируемого фундамента;
K - коэффициент зависимости длины участка от основания.

При этом, когда консистенция грунта 1 меньше 0,05, коэффициент K следует принимать равным 0,05; во всех остальных случаях, когда консистенция 1 больше или равна 0,05, коэффициент K принимать численно равным величине консистенции.

Стабилизация основания зависит от плотности слагающих его грунтов. При морозном пучении имеет место разуплотнение грунтов и уменьшение их плотности; после оттаивания основания давление от фундамента обычно недостаточно для достижения грунтами первоначальной плотности.

Поэтому для увеличения плотности грунта основания под фундамент в разуплотненный грунт вдавливают несжимаемый материал. Эмпирически установлена зависимость между объемом вдавливаемого несжимаемого материала от объема разуплотненного грунта под фундаментом, равного произведению ширины фундамента на разность между глубиной промерзшего грунта и глубиной заложения фундамента, и от консистенции грунтов основания
V=K₀ •B_ф•H_пром.-H_ф,
где
V - объем вдавливаемого несжимаемого материала в грунт основания под фундаментом;
B_ф - ширина фундамента;
K_o - коэффициент зависимости объема несжимаемого материала от консистенции грунтов I, принимаемый равным 1, во всех случаях, когда величина I больше или равна 0,05. Когда консистенция I меньше 0,5, величину K₀ следует принимать равной 0,5.

Шаг между скважинами, через который вдавливают в грунт несжимаемый материал, также зависит от консистенции грунта.

Эмпирически эта зависимость определена формулой
S=10•K_ш•D
где
K_ш - коэффициент зависимости шага от консистенции грунтов.

При консистенции меньше или равной 0,25 принимают K_ш=0,25, во всех остальных случаях, когда консистенция I больше 0,25, принимают K_ш=1
Пример выполнения предлагаемого способа.

Ремонтируемый фундамент длиной 12 м, шириной 1 м, заглубленный на 1,5 м в тугопластичные глины с консистенцией I=0,3, на местности с глубиной промерзания 1,8 м отрывают с наружной стороны здания и уплотняют грунт основания, причем зону уплотнения, ограниченную подошвами ремонтируемого фундамента и глубиной промерзания грунта разделяют на участки, длину которых определяют по формуле
L=B_ф:K=1,2:0,3=4 м
Следовательно, стабилизацию основания длиной 12 м осуществляют тремя участками по 4 м каждый.

Уплотнение грунта основания последовательно на каждом из участков осуществляют вдавливанием в грунт основания несжимаемого материала, например щебня, объем которого определяют по формуле
V=K₀•B_ф•(H_пром-H_ф)= 0,3 •1,2•(1,8-1,5)=0,108 м³.

Перед вдавливанием несжимаемого материала на участке бурят скважины с шагом, определяемым по формуле
S=10•K_ш•D=10•0,3•0,2=0,6 м.

На участке уплотнения длиной 4 м количество скважин составляет п=4:0,6=6 шт. Объем грунта, выбуренный из 6 скважин длиной 1,2, равен 1,2•6•пD254= 1,2•6•3,14•0,2•0,2 : 4 = 0,2 м³
Через эти скважины следует вдавливать в грунт несжимаемый материал, например щебень, в объеме, равном сумме объема извлеченного грунта, и объема, определенного по формуле (2).

Вдавливание несжимаемого материала в скважины осуществляют циклически послойной засыпкой щебня слоями, толщиной равными (1...2) D=(1...2) 0,2=0,2. . .0,4 м, и сдавливая его в основание не менее чем на половину толщины слоя, после чего цикл повторяют до полного заполнения скважины.

Изобретение позволяет получить следующие положительные технические результаты: повысить надежность стабилизации основания под рекомендуемым фундаментом; снизить трудоемкость работ; уменьшить сроки их проведения.

Изобретение использовано при ремонте фундаментов на глинистых грунтах после пучения последних, например, в результате их промерзания для повышения надежности стабилизации основания под ремонтируемым фундаментом и расширения области его применения. Способ стабилизации основания ремонтируемого фундамента, преимущественно после промерзания грунта, включает отрывку грунта вдоль по крайней мере одной из сторон фундамента и уплотнение грунта основания под ним. Зону уплотнения, ограниченную подошвами ремонтируемого фундамента и разуплотненного грунта, разделяют на участки, длину которых определяют по формуле: L = B_ф : К, где B_ф - ширина фундамента, K - коэффициент зависимости длины участка от консистенции грунтов. Уплотнение грунта основания последовательно на каждом из участков осуществляют вдавливанием в грунт основания несжимаемого материала, объем которого определяют по формуле: V = K_o • B_ф • (H_{п р о м .} - H_ф), где: B_ф - ширина фундамента; K_о - коэффициент зависимости объема несжимаемого материала от консистенции грунта. H_{п р о м .} - глубина промерзшего грунта, H_ф - глубина заложения фундамента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ стабилизации основания ремонтируемого фундамента, преимущественно после промерзания грунта, включающий отрывку грунта вдоль по крайней мере одной из сторон фундамента и уплотнение грунта основания под ним, отличающийся тем, что зону уплотнения, ограниченную подошвами ремонтируемого фундамента и разуплотненного, например, промерзшего грунта, разделяют на участки, длину которых определяют по формуле
L = B_ф : K,
где B_ф - ширина фундамента;
K - коэффициент зависимости длины участка от консистенции грунтов,
а уплотнение грунта основания последовательно на каждом из участков осуществляют вдавливанием в грунт основания несжимаемого материала, например щебня, объем которого определяют по формуле:
V = K_o • B_ф • (H_{п р о м} - H_ф),
где B_ф - ширина фундамента;
K_о - коэффициент зависимости объема несжимаемого материала от консистенции грунта;
H_{п р о м} - глубина промерзшего грунта;
H_ф - глубина заложения фундамента. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед вдавливанием несжимаемого материала на участке бурят скважины с шагом, определяемым по формуле
S = 10 • K_ш • D,
где D - диаметр скважины;
K_ш - коэффициент зависимости шага от консистенции грунтов, после чего через скважины осуществляют циклически послойную засыпку несжимаемого материала и его вдавливание.