СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ Российский патент 2002 года по МПК E02D27/08 E02D27/48 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при усилении оснований фундаментов существующих зданий и сооружений с возможностью устройства дренажа и различного рода коммуникаций.

Известен способ усиления ленточных фундаментов путем подведения под существующий фундамент усиливающих элементов, например шпальных распределителей [1, 2] . Шпальные распределители заводят под фундамент с наружной стороны здания, вдоль и поперек здания. В качестве шпальных распределителей используют стальные трубы. Шпальные распределители задавливают в определенной последовательности, исключающей локальное усиление основания фундамента. При производстве работ исключаются мокрые процессы, создается равномерное усиление основания фундаментов, обеспечиваются оптимальные сроки производства работ и приемлемая стоимость.

К недостаткам известного способа следует отнести высокую трудоемкость работ, сложность контроля качества работ. Существует опасность перекосов и создания нежелательных воздействий на систему основание-фундамент в процессе производства работ, поэтому для обеспечения контроля качества требуется четкая организация работ. Кроме того, способ предполагает использование мощных механизмов.

Известен бестраншейный способ усиления фундаментов путем создания в грунте горизонтальных скважин с помощью пневмопробойников и упрочнения стенок грунтовых скважин [3]. Упрочнение скважин может быть достигнуто несколькими способами: радиальным уплотнением, самоупрочнением, связанным со временем (схватыванием бетона или полимеризацией пластмассы), и температурным воздействием (обжигом, оплавлением). Возможны и комбинированные способы, например уплотнение с последующим обжигом. При этом могут быть использованы различные материалы: грунт, асбестоцемент, бетонная смесь, пластмасса, стекло.

К недостаткам этого способа следует отнести сложность контроля качества работ, сложность обеспечения устойчивости стенок скважин, возможность создания неблагоприятных воздействий при проходке и в процессе релаксации напряжений. Имеются ограничения по грунтовым условиям. Необходимо специальное оборудование, надежные средства механизации работ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ усиления оснований фундаментов реконструируемых зданий и сооружений набивными сваями с применением раскатчика грунта [4]. Раскатчик представляет собой ряд установленных друг за другом конических катков, оси которых смещены и развернуты относительно вала раскатчика так, что при вращении вала они катятся по винтовой линии и формируют скважину. Диаметр зоны уплотнения грунта при раскатке составляет три-четыре диаметра скважины. В этом способе по всему периметру фундамента с его наружной стороны отрывают котлован ниже уровня подошвы фундамента. Затем под подошвой фундамента с помощью раскатчика грунта проходят в шахматном порядке ряд горизонтальных скважин на расстояние, равное ширине фундамента, с образованием вокруг скважин частично перекрывающих одна другую зон уплотненного грунта, причем скважины располагают на определенном расстоянии от уровня подошвы фундамента, не превышающем радиуса зоны уплотненного грунта. Затем скважины заполняют, например, бетонной смесью, после чего котлован засыпают грунтом и по периметру фундамента выполняют с помощью раскатчика грунта ряд вертикальных скважин на определенном расстоянии от боковой поверхности фундамента, не превышающем радиуса зоны уплотненного грунта. Затем скважины заполняют, например, бетонной смесью, после чего котлован засыпают грунтом и по периметру ыундамента выполняют с помощью раскатчика грунта ряд вертикальных скважин на определенном расстоянии от боковой поверхности фундамента, не превышающем радиуса зоны уплотненного грунта. После этого вертикальные скважины заполняют, например, бетонной смесью. Для повышения несущей способности основания фундамента в вертикальные и горизонтальные скважины помещают арматурный каркас.

К недостаткам способа относятся трудности обеспечения сохранения параметров упрочнения скважин во время твердения бетонной смеси в полости скважины, сложность контроля качества, в частности, при подаче бетонной смеси. Трудность заключается в обеспечении устойчивости стенок скважин, в обеспечении надежности и долговечности усиления основания, в том числе при наличии неблагоприятного воздействия грунтовых вод.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - упрощение способа, обеспечение надежности усиления основания фундамента; защита от переувлажнения основания, отвод грунтовых и техногенных вод, осушение основания.

Технические результаты, получаемые при осуществлении изобретения:
- сокращение технологических операций;
- уплотнение грунта при лидирующей проходке раскатчиком грунта и задавливании или затягивании плит;
- устранение подпора грунтовых вод и предотвращение разрушения структуры грунта основания при вымывании;
- предотвращение повышения уровня грунтовых вод;
- возможность осушения грунтов за счет поступления грунтовых вод в перфорированные дренажные плиты; возможность электроосмотического осушения, осушения путем вентиляции дренажных каналов, осушения нагретым воздухом;
- увеличение площади опоры фундаментов на основание за счет устройства дополнительных железобетонных плит в основании;
- возможность устройства различного рода коммуникаций в каналах пустотных плит.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе усиления оснований фундаментов зданий и оснований сооружений путем проходки под подошвой фундамента горизонтальных скважин с помощью раскатчиков грунта, по ходу движения раскатчиков в образовавшихся скважинах размещают сборные железобетонные пустотные плиты, причем отверстия в плитах играют роль направляющих для раскатчиков грунта. Размещение пустотных плит в образовавшихся скважинах возможно двумя способами:
- затягиванием плит по ходу движения раскатчиков; в этом случае раскатчик и затягиваемую плиту соединяют с помощью троса;
- задавливанием плит по ходу движения раскатчиков; в этом случае используют устройство, совмещающее в себе раскатчик грунта и задавливающее устройство.

При необходимости используют пустотные плиты с дополнительной перфорацией в стенках.

Отличительные признаки заявляемого решения от прототипа - размещение в образовавшихся по ходу движения раскатчиков грунта скважинах сборных железобетонных пустотных плит, размещение плит затягиванием или задавливанием, выполнение плит с дополнительной перфорацией в стенках.

На фиг. 1 и 2 представлен способ усиления основания фундаментов зданий и оснований фундаментов сооружений:
на фиг. 1а - проходка скважин с затягиванием сборных пустотных железобетонных плит;
на фиг. 1б - проходка скважин и задавливание сборных пустотных железобетонных плит;
на фиг. 1в - схема усиления основания после извлечения раскатчиков грунта из отверстий сборных пустотных железобетонных плит и засыпки траншеи грунтом;
на фиг. 1г - схема усиления основания с устройством плит с перфорированными отверстиями.

На фиг. 1 показаны: 1 - отрываемая по периметру фундамента траншея, 2 - существующий фундамент, 3 - сборная пустотная железобетонная плита, 4 - раскатчик грунта, 5 - зона уплотненного грунта, 6 - упорная стенка, 7 - устройство для задавливания, 8 - подкладка, 9 - отверстие сборной пустотной железобетонной плиты, 10 - перфорированные каналы в отверстии сборной пустотной железобетонной плиты.

Способ усиления основания осуществляется следующим образом.

По периметру фундамента с наружной стороны отрывают траншею 1 ниже уровня подошвы фундамента 2 (фиг. 1а). На дно траншеи с помощью грузоподъемных механизмов опускают сборные пустотные железобетонные плиты 3. Затем под подошвой фундамента с помощью раскатчиков грунта 4 проходят лидирующую проходку скважин 5 и одновременно задавливают (или затягивают) сборные пустотные железобетонные плиты 3. Отверстия в плитах играют роль направляющих для раскатчиков грунта. Скважины проходят на определенном расстоянии от уровня подошвы фундамента, с учетом радиуса зоны уплотнения грунта. При проходке скважин образуются частично перекрывающие одна другую зоны уплотненного грунта 5.

Железобетонные плиты 3 задавливают горизонтально с расчетным шагом в заданной последовательности. Длина укладываемой плиты должна превышать ширину существующего фундамента на расчетную величину, которая зависит от вида грунта, нагрузки на фундамент и особенностей дренажной или коммуникационной сети. В процессе проходки грунта с применением раскатчиков грунта происходит уплотнение грунта основания с диаметром зоны уплотнения до трех-четырех диаметров скважины раскатки, в результате чего повышается несущая способность основания и фундамента.

При необходимости траншею выполняют с упорной стенкой 6, в которую затем упирается задавливающее устройство 7 (фиг. 1б). Плиты 3 устанавливают на подкладку 8. Задавливание производят с помощью устройства для задавливания, например домкрата, в уже сформированную раскатчиком грунта скважину. При этом нет необходимости использовать мощные механизмы для задавливания, так как скважина уже сформирована раскатчиком грунта.

Если позволяют условия технологии, с учетом грунтовых условий, массы и длины плиты, то производят затягивание плит с помощью раскатчика грунта; в этом случае раскатчик и затягиваемую плиту соединяют с помощью троса, при этом не требуется устройство для задавливания плиты.

Возможно также задавливание плит с помощью устройства, которое совмещает в себе раскатчик грунта и задавливающее устройство, что обеспечивает синхронность раскатки скважин и задавливания плит.

После размещения сборных пустотных железобетонных плит их отверстия 9 включают с систему дренажа или в сеть для прокладки других коммуникаций (например, кабелей) (фиг. 1в). За счет создания дренажа устраняется подпор грунтовых вод и предотвращается вымывание частиц грунта основания под фундаментом. При необходимости для усиления оснований используют пустотные плиты с дополнительными перфорированными отверстиями 10 (фиг. 1г). Это позволит производить осушение грунта путем вентиляции дренажных каналов, осушение нагретым воздухом; электроосмотическое осушение плит; укрепление грунтов основания путем уплотнения с последующим обжигом, используя при этом для обжига перфорированные каналы железобетонных плит. После размещения плит траншею засыпают грунтом.

Наиболее целесообразна проходка предлагаемым способом скважин диаметром до 300 мм и длиной до 6 м.

Источники информации
1. Саурин А.Н., Каравашкин Н.Н. Опыт усиления основания ленточных фундаментов аварийного жилого дома шпальным распределителем. // Труды международного семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям. / Пермский государственный технический университет. 2000. Москва 2000. С. 298-300.

2. Якунин В.К., Кравченко В.В., Саурина А.Н. Опыт применения шпального распределителя и набивных свай в раскатанных скважинах при реконструкции жилья. // Труды международного семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям. / Пермский государственный технический университет. 2000. Москва 2000. С. 300-303.

3. Ткач Х.Б., Сбоев В.М. Бестраншейные технологии создания в грунте горизонтальных скважин и трубопроводов. // Известия ВУЗов. Строительство. 1997. 3. С. 57-61.

4. Бобылев Л.М., Бобылев А.Л. Новый способ усиления основания фундамента. // Промышленное и гражданское строительство. 1994. 11, 12. С. 31-32.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при усилении фундаментов существующих зданий и сооружений с возможностью устройства дренажа и различного рода коммуникаций. Способ включает проходку под подошвой фундамента горизонтальных скважин с помощью раскатчиков грунта. Новым является то, что по ходу движения раскатчиков в образовавшихся скважинах размещают сборные железобетонные пустотные плиты, причем отверстия в плитах выполняют роль направляющих для раскатчиков грунта. Технический результат изобретения состоит в упрощении способа, в обеспечении надежности усиления основания фундамента здания или основания сооружения, защите от переувлажнения основания, отводе грунтовых и техногенных вод, а также в осушении основания. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ усиления оснований фундаментов зданий и оснований сооружений путем проходки под подошвой фундамента горизонтальных скважин с помощью раскатчиков грунта, отличающийся тем, что по ходу движения раскатчиков в образовавшихся скважинах размещают сборные железобетонные пустотные плиты, причем отверстия в плитах выполняют роль направляющих для раскатчиков грунта. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плиты размещают одновременно с лидирующей проходкой скважин грунта путем их затягивания по ходу движения раскатчиков, при этом раскатчик и затягиваемую плиту соединяют с помощью троса. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что плиты размещают одновременно с лидирующей проходкой скважин грунта путем их задавливания по ходу движения раскатчиков. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют пустотные плиты с дополнительной перфорацией в стенках.