СПОСОБ УСТРОЙСТВА ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК E02D3/46 E02D27/26 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве оснований и фундаментов преимущественно на слабых грунтах и при уплотнении забоя буронабивных свай путем втапливания (втрамбовывания) крупнообломочного материала или жесткой бетонной смеси.

Известен способ устройства буронабивных свай, включающий образование выемки (скважины) в грунте, закрепление ее стенок крепью (обсадной трубой), отсыпку на дно (забой скважины) крупнообломочного материала (глыб крупного щебня) или жесткой бетонной смеси, втапливание (втрамбовывание) крупнообломочного материала в грунт и устройство фундамента (ствола сваи) [1].

Недостаток способа состоит в неопределенности формы образующегося тела втрамбованной зоны и невозможности контроля ее размеров.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому решению является способ возведения грунтового основания по авт. св. N 729305, согласно которому в массиве насыпи производится отсыпка отдельных участков из минерального крупнообломочного грунта с последующим втапливанием его в слабый грунт, заполнение отдельных участков до уровня поверхности насыпы, уплотнение насыпи и устройство фундамента [2]. Описанный способ принят нами за прототип.

Недостаток прототипа состоит в неопределенности формы образующегося тела из втопленного грунта, невозможности контроля его размеров, а также в недостаточной глубине проникновения втопленного грунта в слабый грунт.

Задачей изобретения является обеспечение условий образования тела из втопленного грунта более определенной геометрической формы, возможности контроля размеров тела из втопленного грунта, увеличение глубины проникновения втопленного грунта в слабый грунт и, как следствие, повышение несущей способности уплотненного основания, что обусловлено увеличением несущей способности слабых грунтов с глубиной, а также концентрацией энергии удара при втапливании преимущественно в вертикальном направлении.

Для достижения задачи в способе устройства грунтового основания, включающем отсыпку поверхностного слоя местным грунтом отдельными участками с промежутками между ними из минерального грунта с втапливанием последнего в слабый грунт, заполнение промежутков до уровня поверхностного слоя и последующее уплотнение поверхностного слоя, согласно изобретению перед отсыпкой поверхностного слоя на поверхности слоя слабого грунта укладывают гибкие элементы с направляющими на концах, а после втапливания минерального грунта измеряют длину концов гибких элементов над поверхностью втопленного грунта, по которой судят о размерах зоны втапливания.

Назначение гибких элементов состоит в том, чтобы оказывать сдерживающее влияние на массив втапливаемого грунта, препятствуя его хаотичному распространению в стороны.

В качестве гибких элементов можно использовать стальные стержни с накладкой из железного листа, сплошной лист из железа либо другой гибкий достаточно прочный и малорастяжимый материал, например мембрану из армированного синтетического материала.

Направляющие на концах гибких элементов обеспечивают поступательное перемещение гибких элементов при втапливании грунта, предотвращая их изгиб и попадание концов в зону втапливания.

Таким образом, первоначальная длина гибких элементов должна приниматься с учетом ожидаемой глубины и ширины уплотненной зоны, а также длины концевых участков элементов, подлежащих измерению после осуществления втапливания в слабый грунт минерального грунта. Расстояние между гибкими элементами устанавливают по результатам пробных испытаний в зависимости от размера преобладающей фракции в составе минерального грунта.

При анализе уровня техники не выявлен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого решения, т.е. оно отвечает требованию новизны.

Не выявлены также признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении, т.е. оно отвечает требованию изобретательского уровня.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено основание после отсыпки поверхностного слоя с промежутками из минерального грунта; на фиг. 2 - основание при осуществлении втапливания минерального грунта; на фиг. 3 - результаты измерений размеров уплотненной зоны без применения гибких элементов; на фиг. 4 - то же, с применением гибких элементов.

Способ устройства грунтового основания реализуется следующим образом.

В соответствии с "Рекомендациями по устройству земляных сооружений и обратных засыпок методом создания метаструктурных массивов (Уральский промстройниипроект, Свердловск, 1980, с. 25) на поверхности слабого грунта 1 (фиг. 1) осуществляют отсыпку из местного грунта 2 высотой 1,6 м в виде полос с промежутками 3, заполненными минеральным крупнообломочным грунтом 4 - глыбовым и щебеночным материалом с размером фракций от 10 до 150 мм. Расстояние между осями промежутков 3 равно 3 м, ширина промежутков 3 не менее 5 м. Предварительно по поверхности слоя слабого грунта 1 по краям промежутков 3 монтируют гибкие элементы 5 (стальные арматурные стержни диаметром 10 мм с шагом 100 мм) с направляющими 6 на концах, закрепленными на боковой поверхности ограждающих элементов - брусьев 7. Соответственно ожидаемой глубине зоны втапливания 1,5 м, ширине 1,2 м и длине направляющих 6, равной 0,5 м, длина стержней принята равной 5,0 м. По верху гибких элементов 5 укладывают лист 8 из железа толщиной 2 мм по всей ширине промежутков 3. Далее с помощью трамбовки 9 (фиг. 2) производят втапливание крупнообломочного материала 4 в слой слабого грунта 1 в виде полос шириной 1,2 м, равной диаметру трамбовки 9. При этом по мере втапливания происходит смещение вниз листа 8 и соответственно ему перемещение гибких элементов 5. Последние, обладая изгибной жесткостью, препятствуют хаотичному распределению втапливаемого минерального грунта 4 в стороны.

После окончания втапливания минерального грунта 4 производят измерение длины свободных концов гибких элементов 5, выступающих над поверхностью трамбования.

Объем зоны втапливаемого материала 4 вычисляют по фактической длине гибких элементов 5 ниже поверхности втапливания, задавшись на основании пробных измерений формой уплотненной зоны (например, в виде усеченного эллипса).

Заключительной операцией является досыпка отдельных участков 3 местным грунтом до уровня поверхности насыпи 2, уплотнение насыпи 2, промежутков 3 и устройство фундамента (на чертеже не показан).

Об эффективности применения гибких элементов 5 как средства, препятствующего хаотичному распространению втапливаемого материала 5 в слабом грунте 1, свидетельствуют показанные на фиг. 3 и 4 размеры зоны уплотнения без применения (фиг. 3) и с применением (фиг. 4) гибких элементов 5 в основании буронабивной сваи 10 диаметром 800 мм. Сравнение внешних контуров зоны уплотнения свидетельствует о том, что при наличии гибких элементов 5 зона имеет более правильные геометрические очертания и более глубокое простирание, причем положение гибких элементов 5 в целом соответствует границам проникновения минерального грунта 4 в слабый грунт 1.

Установлено, что различие между положением гибких элементов 5 и границей зоны втапливания 4 уменьшается с уменьшением шага между гибкими элементами 5.

Применение предлагаемого способа способствует более глубокому проникновению зоны втапливания в массив слабого грунта 1, образованию более правильной геометрической формы зоны втапливания (как показали измерения, близкий к форме усеченного эллипса), что предопределяет более высокую несущую способность уплотненного основания и возможность более правильного определения несущей способности основания путем применения адекватных теоретических схем.

Дополнительным резервом увеличения несущей способности уплотненного основания является армирование уплотненной зоны гибкими элементами.

Способ устройства грунтового основания может быть использован при устройстве оснований и фундаментов преимущественно на слабых грунтах и при уплотнении забоя буронабивных свай путем втапливания (втрамбовывания) крупнообломочного материала или жесткой бетонной смеси. Отсыпку поверхностного слоя местным грунтом производят отдельными участками с промежутками между ними из минерального грунта с втапливанием последнего в слабый грунт. Заполняют промежутки до уровня поверхностного слоя и осуществляют последующее уплотнение поверхностного слоя. Перед отсыпкой поверхностного слоя по поверхности слоя слабого грунта укладывают гибкие элементы с направляющими на концах. После втапливания минерального грунта измеряют длину концов гибких элементов над поверхностью втопленного грунта, по которой судят о размерах зоны втапливания. Технический результат от использования изобретения - обеспечение условий образования тела из втопленного грунта более определенной геометрической формы, возможности контроля размеров тела из втопленного грунта и увеличение глубины проникновения втопленного грунта в слабый грунт. 4 ил.

Способ устройства грунтового основания преимущественно на слабых грунтах, включающий отсыпку поверхностного слоя местным грунтом отдельными участками с промежутками между ними из минерального грунта с втапливанием последнего в слабый грунт, заполнение промежутков до уровня поверхностного слоя с последующим уплотнением поверхностного слоя, отличающийся тем, что перед отсыпкой поверхностного слоя по поверхности слоя слабого грунта укладывают гибкие элементы с направляющими на концах, а после втапливания минерального грунта измеряют длину концов гибких элементов над поверхностью втопленного грунта, по которой судят о размерах зоны втапливания.